大數據、物聯網技術在智慧油田建設中的應用分析

王浩宇

（大慶油田信息技術公司物聯網分公司，黑龍江 大慶 163000）

隨著信息技術的進步，大數據和物聯網技術在油田范圍內得到了大量的應用。油氣資源價格的低迷對企業的經濟利潤造成了很大的影響，很多企業都尋找一種可以節省開采成本、安全有效提高油氣產量的辦法，大數據、互聯網技術可以使油田企業的管理環節更加透明，實現智能化、科學化的管理，促進油田企業向著信息化方向發展。

1 物聯網、大數據技術概述

物聯網技術是利用全球定位系統、傳感裝置和射頻識別技術等數據采集傳感裝置，依據數據通信協議，獲取到需要采集物體數據，利用通信網絡端口完成接入，實現物體之間、物體與管理人員的數據連接，可以對物體以及生產過程實現自動識別和感知，進行全程的監控和管理。物聯網技術利用數量眾多的傳感裝置、射頻識別裝置對生活和工作的多種物品信息進行采集，通過這些傳感裝置可以得到物體的實際狀態，從獲取到數據對世界進行了解。

2 智慧油田解決方案

國內很多油田都在嘗試和探索采用物聯網、大數據技術來組建智慧油田系統，對油田物體進行系統全面的識別和感知，利用智能化管理辦法來創建新型的油田生產管理模式。當前，某油田把采油廠當作智慧油田實踐基地，不斷摸索和建立全天侯的監測控制、無人值守操控、重點部位的巡視、組織運維、層級簡化的新型油田管理新方式，創新智能化大數據、物聯網技術平臺，為高層進行決策提供數據支持，對油田的生產運維實現全生命周期管理。

2．1 油氣資源生產物聯網建設

油氣資源生產物聯網、大數據建設是對井場現場的運行數據進行采集，對執行機構進行遠程控制，進行智能化視頻監控，從而對油、水井、中轉站和計量站、集輸管線實現全覆蓋、天過程、全天侯的監測，實現對油、水井現場作業情況的自動感知，實現無人值守，對于安全生產的重點區域進行巡查，提高油氣資源的生產效率。對于生產相關的作業人員、開采設備和自動化儀表進行科學管理，建立起生產綜合化管理平臺，使管理層級得到科學化的精減，采用信息化的手段和高新技術提高管理效率。當前，該采油廠組建的生產大數據、物聯網平臺實現了對兩千口的油、水井運行數據進行采集的數字化油田，可以實現對運行數據進行自動化測量監控，可以全天侯的對中轉站、計量間等實現可現化的視頻監控，運行數據可以自動錄入到服務器中，對采油設備實現遠程自動控制，自動形成數據報表，在遠程條件下可以大批量的對油、水井進行啟停控制，實現對油、水井的自動巡查等相關操作和管理。

2．2 數字化井場

可以對油、水井作業現場安裝智能測量控制柜、井下壓力和溫度等傳感裝置，對油、水井的生產數據進行實時的采集，可以對抽油機、螺桿泵等舉升裝置實現遠程控制，可以根據采油作業的實際需要對運行頻率的調節。井場的生產數據可以通過信息傳輸網絡發送給監測中心以進行數據顯示，對數據進行保存和分析，對油、水井實現全天侯、全過程的監控，達到井場無人值守功能，對井場運行設備進行定期的巡檢。油、水井智能測量控制柜可以對抽油機的示功圖、抽油桿的實際載荷、井口的回壓和溫度、運行電流和電壓值、有功和無功功率、上下沖程最高電流值、每天的用電量、沖程沖次和系統運行狀態等信息進行采集，在遠程條件下實現對抽油機進行啟停控制。除此之外，油、水井場內還應該安裝視頻監控裝置，在監控桿上設置紅外攝像機和無線信號發送裝置，對油、水井場現場情況進行視頻采集，通過視頻服務器來對井場視頻裝置控制。

2．3 利用數據技術保證油田實現穩產高產目標

在油氣資源開發利用過程中，需要利用大量的運行數據對生產運行和油氣資源的具體情況進行了解，對海量數據進行采集、分析和運用，可以保證決策具有很好的針對性，有利于保證油氣資源的穩產、增產。某油田從生產運行數據進行系統的分析，策劃和組織智慧油田的建設。利用大數據、物聯網技術改變原來的構建層級，用數據信息作為主要技術手段進行智慧油田的設計和規劃。創建滿足油田生產需求、進行資源優化配置的新型智慧油田，對整個油田的生產運行信息進行統一調用和優化，形成集中而統一的數據管理平臺，主要的內容有：（1）利用物聯網技術實現對油、水井、中轉站和計量間、油庫等進行及實時監控。（2）油田大數據采集、云數據計算處理中心建設。（3）移動數據處理、油田生產經營管理平臺建設。（4）云計算和數據處理平臺建設。

3 智慧油田功能設計

（1）對油田企業采油生產進行全程監控。油田企業的采油生產現場分為油、水井和站場兩類，利用大數據、物聯網技術可以實現對油、水井的無人值守，而對于各種站場，包括聯合站、計量站、注水站、增壓站等，利用有人值守的工作方式。智慧油田控制系統則根據生產的需求來定制可視化的監控畫面，可以準確、生動的體現出實際的采油生產流程情況，對油、水井現場和站場進行監控。

（2）生產數據采集和通訊。對于潛油電泵井、抽油機井、集輸管線、轉油站和輸油站等生產作業現場實際生產數據進行采集，通過物聯網系統的通訊傳輸線路傳遞給監控平臺的數據庫中，可以對實時數據進行刷新，并具備數據遠傳功能。

（3）自動配水和智能流量計量。在配水站內設置智能流量計，可以對每個注水井的流量、溫度和壓力信息進行采集，把獲取到信號輸送到數據終端控制躊躇，再經過光纜傳遞給監控中心，從而對采油廠的配水情況進行遠程監控。

（4）功圖自動量油功能。從每天的油井示功圖以及采油泵的理論舉升進行分析計算，可以計算出每口油井每天的實際采液量，從油液的含水率以及石油的密度，則可以推算出油井的實際采油量。

（5）對油井的實際工況進行診斷。從油井獲取到的數據信息進行分析判斷，從而對存在的故障進行自動的診斷，把油井的異常情況及時報告給相應的管理人員。比如，抽油桿斷裂、皮帶斷落或三者不平衡現象進行診斷。

（6）抽油機井優化分析。從油、水井生產現場傳輸過來的數據信息，經過處理和分析之后形成優化的控制參數，對抽油機裝置進行優化，從而提高開采效率，實現節能降耗的目標。

（7）油田生產數據存儲和報表功能。可以對油田生產運行的海量數據信息進行壓縮處理，從而完成對數據存儲。對重要的數據進行分析，可以生成的各類數據報表，可以為管理人員提供有價值的參考信息，為決定采用何種增產手段提供依據，同時還具有報表打印功能。

（8）智能報警功能。智慧油田建設的相應區塊還應該設置專門的報警服務器，可以對管轄范圍內的異常運行數據進行報警，主要有站控系統的報警、油井的SOE報警，可以和視頻監控系統進行聯動，根據生產運行的需要可以調用生產監控畫面，并通過視頻管理系統發出語音指令。

（9）應急保障功能。對油田生產現場進行風險評估，并制定相應的應急處置方案，確定好應急組織機構和相關人員，建立應急指揮中心，如果出現緊急情況可以啟用應急預案，保證可以在第一時間對緊急情況進行處理。

（10）智能巡井功能。可以定時對油井的實際情況進行巡查，也可以用手動的方式實現電子巡井，對油、水井的生產運行情況進行巡回檢查，及時了解和掌握實際情況，對巡查時發現的問題進行及時處理。

4 利用物聯網、大數據處理技術促進智慧油田實現全面建設

數據是進行決策分析的基礎，油田企業在生產運行過程中會形成大量的數據信息，采用何種處理辦法實現對數據的高效、安全利用，是擺在油田企業面前的一道急需解決的問題。和傳統閏烽進行比較來看，油田相關的產業鏈很長，從油氣資源的勘探開發、運輸、化工和工程建筑等多個領域。與此同時，油田企業的數據源建設、運行數據信息采集，對企業的信息技術提出更高的要求。運行數據的可視化應該從滿足企業生產經營的實際需求進行構建。

5 結語

綜上所述，物聯網技術是進行智慧油田建設的根本，物聯網系統可以形成海量的生產運行數據，而大數據則來自于物聯網在油田企業的應用，智慧油田的實際運行情況可以通過大數據直觀反應出來，大數據技術必然會有效推進智慧油田不斷向前發展。大數據、物聯網技術在油田的推廣應用，實現了IT技術和油田業務的深度融合。