淺析數字油田背景之下物聯網相關技術的應用與發展方向

陳昱含

（大慶油田信息技術公司喇區分公司，黑龍江 大慶 163000）

作為油田未來發展的必然形態，數字油田一直都在秉承一種開放的態度，接納眾多新型技術，以求取自身的可持續發展，并且成為支持油田更為有序展開工作的有力武器。而在數字油田不斷發展的過程中，物聯網成為推動其成長的不容忽視的重要力量。就目前的發展而言，可以說，解讀了物聯網，就是在一個很大程度上解讀了數字油田的發展步伐。

1 從技術層面解析數字油田中的物聯網

在技術已經日趨成熟的今天，再剖析概念就會顯得不合時宜，但是仍然需要澄清一些關于物聯網的特點。從根本上上說，這是一種將“物”進行聯網的技術，是將物抽象成為數字，并且映射到網絡環境中，借由網絡讓人們實現對物的狀態的了解，并且實現決策，再通過數據網絡進行對“物”的操作。在這一系列的動作中，需要兩個方面重點技術的支持，即實現“物聯網”的“物聯”以及“網”。對于實現“物聯”領域，莫過于各種傳感器以及接入技術，而對于“網”這一方面的實現，則相對而言要成熟的多，尤其是在IPV6新協議體系的支持之下，物聯網能夠有效支持更多的地址，也使得能夠接入網絡環境的“物”的數量得到了大大提升。

對于傳感器以及接入技術而言，任何能夠對“物”進行感知的技術都可以納入其中，區別只在于哪種技術在企業環境中更加具有生命力。無線射頻自動識別就是當前物聯網技術體系中的典范，其以非接觸式的數據獲取作為突出特征，在當前油田環境中有著極大的生命力。但是諸如此類的技術，無論是過去、現在還是將來，都只會不斷優化層出不窮，對于數字油田而言，它們的共同點很突出，就是能夠有效實現對于“物”的數據的獲取，并且借由此途徑實現對于“物”的控制。在數字油田物聯網的建設過程中，這種傳感器技術廣泛應用于油井、聯合站、接轉站、注水站、計量站、配水間等采油設備上，用以實現實時的面向罐內液位、溫度、流量、壓力及可燃氣體體積分數細節的監控。對于油田體系而言，龐大的數據會從各個角落涌入網絡環境中，而這些數據能否有效發揮其自身價值，在很大程度上首先取決于這些數據本身的精確性，而這來源于物聯網的傳感環節。從這個角度看，傳感器層面的精準特征、一體化以及有效續航等特征，首當其沖地成為物聯網發展的關鍵所在。一體化能夠將通過傳感設備獲取到的物的數據進行多角度的核對，抽離出有著最優可靠性的數據，這樣的有著一定結構特征的數據框架，才能夠有效支持起物聯網的常規運行。除此以外，石油的鉆采開發和生產輸送往往在偏遠地域進行，在沒有供電的場合，采用微功耗計量技術的價值不言而喻。當前基于MSP430技術而展開實現的傳感器，已經在油田領域中得到了廣泛應用。

另一個方面，對于物聯網環境中“網”的建設，同樣應當在一定程度上加強理解。在IPV6新協議的支持下，物聯網可以說實現了一個質的提升。IPV6相對于之前的IPV4而言，能夠支持更多的地址，也因此能夠在局域網內部實現對于更多“物”的互聯支持。這無疑成為油田這樣大型工業環境中物聯網的根基所在。在新協議體系的支持下，更多的通信技術涌入物聯網體系下，成為構建數字油田的關鍵力量，其中包括GPRS、ZigBee以及WIA技術等，除此以外，包括VPN在內的網絡安全技術，也成為物聯網體系中不容忽視的重要組成部分。對于這一方面，在此僅作出必要的論述，因為整體而言發展比較成熟，雖然這種發展成熟的狀態并不是隨著物聯網而實現的，但是相對成熟的發展狀態，無疑成為物聯網有效運營的重要依據。其中GPRS是GSM衍生而產生的一種技術，不需要額外附加資源就能夠支持起端對端分組轉移模式下的數據傳輸任務，因此十分適用于間斷性較強或者突發性較強的油田開采工作。而ZigBee技術本身的低功耗，以及遠距離傳輸支持等優勢，決定了其比其他技術更加適合移動環境應用，也因為如此，ZigBee技術在數字油田環境下，能夠實現有效的數據采集布置，而不需要額外的布線，在成本節約方面可謂首屈一指。除此以外，ZigBee技術還能適應油田工業環境中不能避免的惡劣條件，完成環境監測與工業生產監視工作。而WIA，作為我國自主研發的無線網絡規范，從誕生開始即面向工業自動化生產環境中發揮作用。WIA主要采用分簇組織架構與骨干Mesh網絡，在架構形式方面主要結合拓撲結構，具備安全、可靠的網絡體系特征。而VPN，并不能說直接服務于數字油田物聯網體系，它廣泛存在于油田的通信環境中，以打造安全的數據傳輸隧道著稱，對于油田工業環境中比較分散的部門之間的安全通信有著積極意義。

2 物聯網技術對于數字油田的促進和發展價值分析

從技術層面實現了對于物聯網關鍵實現方式的分析之后，還需要從應用的層面加強關注。

數字油田的建設，體現在物聯網的領域，比較突出的幾個方面，即除了比較常規的油水井建設數字化以外，還包括管道建設標準化、站庫建設現代化3個方面在數字油田體系中的價值相輔相成，在此簡要作出分析。

在油水井建設數字化方面，這可以說是地面工作數字化的基礎所在，即通過對傳感設備的不斷優化，以及遠程自動控制技術的升級，來實現油水井生產環境中的物聯網，最終達到生產數據實時采集、過程實時監控、生產信息集成應用的數字化管理的目標，全面提升油水井管理水平。而對于管道網絡建設標準化方面的工作，則主要是面向地面管道網絡展開對應的優化，將每條管線運行的具體狀況，都進行收集，借此實現對管道泄漏監測和陰極保護等系統建設工作的決策支持信息庫建設。日常工作中，會應用負壓波、次聲波和體積平衡法監測技術，對管道壓力、溫度、流量等主要運行參數實時監測，并且觸發對應的告警，對于確保管網安全正常展開工作，發揮了不容忽視的支持作用。最后，對于站庫建設現代化方面，物聯網的建設目標，是將實現小型場站無人值守，以及大型場站降低值守人員作為發展目標的。對于小型場站而言，主要通過對應的數據采集設備來進行現場狀態的采集，同時積極完善站內設備的參數調控、遠程啟停和聯鎖保護裝置，實現生產過程自動控制，并且配套對應的告警系統，以實現無人值守，或僅保留對應的巡檢人員。而對于大型場站而言，則需要依據就地控制、總線傳輸、集中管理的原則展開對應的工作，加強數據采集的同時，還要配合對應崗位監控系統，對數據進行集中監控。在場站中應當建立起大屏監控系統，實現中控室統一監控，同時對于24h的值班以及分散值班的制度可以進行改善，該文中控室集中值班。在此背景下，進一步對數字油田中不同環節的幾個物聯網發展典范進行分析。其中油水井生產遠程監控分析優化系統以及油井生產數據自動采集傳輸系統可以當作樣本進行對待。

對于油水井生產遠程監控分析優化系統而言，其能夠通過物聯網傳感設備獲取關于油井的多方面的信息，包括功圖、壓力、溫度、電流、功率、扭矩等數據，并且依據這些數據對油井的具體運行情況進行判斷，遠程進行產液量以及能耗等相關方面的分析，并且依據功率曲線法、電能法以及扭矩法對抽油機平衡進行計算與調節。這是一個良好的閉環控制，而依據則是源于物聯網體系之下的數據采集，控制也要交由物聯網加以實現。除此以外，還可以通過Web系統，為工作人員提供定制查詢、統計以及展示服務，這是人機共同控制的關鍵之一。而對于油井生產數據自動采集傳輸系統而言，作為數據管理中的重要組成部分，其核心所在是抽油桿上安裝的高精度一體化示功儀，其能夠對采油井工作數據進行實時采集，并且加以傳輸，在實際工作中不需要太多維護成本，因此在油田中得到廣泛應用。

3 結語

數字油田體系的建設，離不開物聯網的實現與發展。在物聯網不斷優化升級的過程中，與其說是技術的進步，不如說是應用的進步。對于油田這個特殊的環境而言，只有從實際出發，深入細節，才能不斷推動其實現發展。