物聯網技術在數字油田中的應用

李靜

摘 要：數字油田體系涉及的技術環節眾多，稍有不慎，容易出現不同程度的隱患。文章在油田數字化和物聯網理論的基礎上，探討了如何將物聯網技術應用到油田數字化建設中。

關鍵詞：物聯網技術;數字油田;油田物聯網

近幾年云計算、通信網絡、RFID以及傳感器等新技術應用越來越廣泛，為物聯網技術的發展創造了有利條件。在石油行業發展過程中，信息化建設始終是重點內容，其作用也是非常顯著。當前油田信息化進程中，已經進入了數字化油田的關鍵時期，標志著油田信息化已經實現了科學化、模型化、網絡化和數字化的目標。

一、數字油田相關概念

數字油田這一概念最早引申“數字地球”概念，核心思想為實現油田自動化與信息化理念。經過幾十年的發展與實踐，數字油田在發展規劃與主體技術方面得到顯著加強，成為近些年國內外關注的發展熱點，值得研究與推廣。介于我國基本國情與主要發展路線，我國油田企業在數字油田建設路線方面主要圍繞“一條主線、兩個基礎、三類系統與四個中心”進行有效開展，致力于實現數字化管理要求，全面建設數字油田體系。經過多年的研究與實踐，我國數字油田廣泛地結合物聯網技術，進一步優化了數字油田體系結構，取得較好的應用效果。

二、數字化油田構建方案

實時性、不間斷性是物聯網技術主要特征，即在油田管理期間把開采現場、存儲倉庫以及地震區域等油田工作現場當成信息原點，同時使用自動化的儀器對數據進行采集。數據采集設備專業性極強，通過事業設定好相關程序，可以實現連續采集，并在WiFi網絡和光纖網絡等傳輸線路之下，將采集到的數據傳輸到信息管理中心。通過以上數據分析，可以為油田管理人員提供可靠的決策依據，便于其作出準確的決策，因為這樣不會受到人為因素的影響，所以判斷也比較客觀。對于采集到的數據要先合并，然后進行分析和計算，根據地址資料構建起分析模型，同時可以實時分析油田的基本情況，判斷油田是否處于正常運轉狀態，其中最重要的判斷依據是各項指標是否達標。在診斷結束以后，可以第一時間為現場管理人員、施工人員反饋數據，整個階段可以發揮出分析數據的功能，高效便捷，同時與以往油田管理相比，極大減少了實際工作量。在數字化油田建設中應用物聯網技術，關鍵是整合了油田開發專業技術、自動化技術以及計算機網絡技術，建立起了專業性極強的數字化管理系統。在現代油田管理中采取這些技術，可以保證油田生產的安全，提升產量，并減少人員工作量，避免設備嚴重損耗。

三、物聯網技術在數字油田中的具體應用

3.1傳感器技術

目前，油田物聯網建設過程中，數字油田需要獲取關

于油井、聯合站等采油設備的關鍵數據及參數信息，目的在于實時監控采油設備的內部運行溫度、壓力、流量等信息，確保油田生產安全、合理。在這一過程中，通過安裝傳感器可以最大限度地提升油田生產水平，如確定待檢測對象的全部信息，滿足油田物聯網節點設備及裝置的相關需求。可以說，傳感器技術是油田物聯網的核心技術，能夠充分體現一體化與低功耗的技術要求。

3.1.1一體化要求

一體化無線示功圖傳感器屬于當代比較先進的新型傳感器設備，利用加速度原理與荷載傳感器應用原理集成一體，快速提取位移信息，并獲取荷載信號。最重要的是，利用數字濾波與加速度求解方法可以準確獲取油井運行參數信息，如荷載信息、位移數據等。

3.1.2低功耗要求

石油鉆采開發與生產輸送工作往往多處于環境較惡劣的偏遠區域，電力資源匱乏，且缺乏供電場所，很容易導致油田開采工作受限，或者是出現安全事故。為了有效解決上述問題，相關人員選擇應用微功耗計量技術，利用電池供電的流量儀表計算油量消耗情況，并根據具體的測量數據，確定油田生產要求。其中，選取功耗低的芯片是當前石油企業實現低能耗開發的主要舉措。舉例而言，基于MSP430超低功耗結構大體上可以有效加強傳感器的運行效果，并延遲系統電池的使用壽命，可以規避以往能耗程度過高的問題，應用意義較強。

3.2數據通信技術

3.2.1 GPRS技術

GPRS技術是GSM的衍生技術，屬于分組交換的數據承載與傳輸方式。一般允許用戶在端與端分組的轉移模式下完成數據輸送工作，不需要利用其他附加資源，如電路交換模式的網絡資源等，就可以完成數據傳輸、接收等工作。比較適用于間斷性較強或者突發性較強的油田開采工作。結合以往的實踐經驗來看，基于GPRS通信的油田開發遠程監測系統大體上可以為待測區域內的油田，成立遠程測控體系，便于輔助操作人員完成數據采集、分析與處理工作。

3.2.2 Zigbee技術

Zigbee技術具備功耗低、傳輸距離遠等優勢，利于便攜或者移動設備使用，屬于低速率無線連接技術中的一種類型。基于Zigbee技術的無線傳感器網絡能夠最大限度地滿足油田生產需求，如可以利用自身的特性完成現場數據采集布置工作。在此過程中，不需要額外布線處理，便于節約施工資源與建設成本。即便是現場某一設備存在問題，也不會并發性地影響其他設備正常運轉，有效增加了運行系統的安全程度。最重要的是，處于局域網內，可由ZigBee網絡完成數據傳輸工作，甚至可以用于環境惡劣地區當中，完成環境監測與工業生產監視工作。

3.2.3工業無線網絡-WIA技術

WIA屬于我國自主研發的無線網絡規范，主要用于工業過程自動化生產當中。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。其中，多路徑MESH路由器有效實現了端到端之間的通信安全性，規避以往通信安全程度不高的現象。與此同時，集中式與分布式相結合的系統管理模式進一步拓寬了油田物聯網的發展途徑，具有一定的應用價值。

四、結語

建設數字油田體系可以說是現代石油企業實現可持續發展的關鍵舉措，必須予以高度重視。在數字化油田當中應用物聯網技術，有助于數字化油田在生產過程中以及管理中效率的提升，同時，使得數字化的油田管理更加地智能化與信息化，可以推動數字化油田的健康發展和持續性發展。

參考文獻：

[1]李琬瑩.淺談物聯網技術在油田中的應用[J].中國管理信息化，2016，19（1）：66-67.

[2]高國忠，劉敬東，孫彥輝.物聯網技術在油田生產中的應用研究[J].科技風，2014（13）：270.

[3]劉曉壘.物聯網與信息技術在油田地面數字化建設中的應用[J].數字通信世界，2018（09）：206+204.