4G通信技術的特點及對數字化油田的改變

關健　臧翔　王焱

[摘 要]4G通信技術是目前的主流通信技術。4G通信的普及應用為我國通信技術進入高速、多樣和個性化時代奠定了基礎。目前，油田生產中主要應用4G技術，通過4G通信技術實現油田自動化生產。由此，本文主要簡單介紹4G通信的基本特點，并對現有4G通信技術對數字化油田的改變進行闡述。

[關鍵詞]4G通信技術;油田生產;基本特點;應用情況

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2021.04.090

[中圖分類號]TN929.53[文獻標識碼]A[文章編號]1673-0194（2021）04-0-02

4G是第四代移動通信及其技術的簡稱，是集3G與WLAN于一體，能傳輸高質量視頻圖像，并且圖像傳輸質量與高清晰度電視不相上下的技術產品。4G通信技術不僅傳輸速度大大提高，而且兼容性較好，利用4G通信技術可將各類移動通信設備與無線網絡和衛星通信進行連接。4G通信網絡技術為我國各行業提供了超高速網絡傳輸通道。以石油行業為例，在采油企業中，高速網絡傳輸及大容量數據儲存為采油作業生產提供了技術支持，促進了數字化油田的建成。

1 ? ? 4G通信網絡技術的特點

1.1 ? 傳輸信息的速度快

相對于3G通信技術，4G通信技術擁有更快的數據傳輸速度。其基本可以保證下行寬帶100～150 Mbps的網絡正常運轉，且運行速度基本維持在18 MB/s左右。這樣的速度大大縮短了數據傳輸時間，進一步提升了數據傳輸效率。在油田生產中，工作人員對數據傳輸要求實時、快捷。例如，對于井口壓力的傳輸，要求要在最短的時間內得到相應反饋。4G通信技術的應用則實現了這一基本要求。

1.2 ? 網絡頻譜寬

4G通信網絡的頻譜相對于3G網絡來說較寬。當4G通信網絡傳輸速率維持在100 Mbps時，4G的任何一個信號通道都會占用100 MHz的頻譜，相當于3G網絡的20倍。

1.3 ? 多業務融合

4G通信網絡是實現多媒體移動通信的重要支撐。應用4G通信網絡技術，有利于進一步將用戶通信、廣播、視頻、娛樂等多種信息進行無障礙鏈接。目前，結合4G通信這一特征，大部分油田也逐步搭建完成了物聯網，以進一步實現對偏遠油區油井生產的管控。

1.4 ? 無縫漫游

在4G通信網絡的覆蓋下，各類媒體設備及移動終端可以進行無障礙連接。例如，將電視、廣播、衛星網絡、藍牙信號、無線網絡等集成在一起，僅僅使用手持終端就可以進行互聯交互，真正意義上達到了無縫漫游。

1.5 ? 接口開放、兼容性好

4G通信網絡接口更加開放，并且具有多樣化終端。通過網絡共存協議，原有的2G及3G網絡能夠平穩過渡到4G。這樣的特點也促使4G通信技術能更快地被應用，尤其是在油田生產中，需要穩定過渡進而保證原油生產的平穩運行。

2 ? ? 4G網絡在油田數據傳輸中的優勢

首先，利用4G通信技術，工作人員能進一步實現對油田生產過程中數據的實時采集、傳輸、處理等。通過對數據進行處理，可形成可視化數據報表，這些都為生產管理及現場操作人員把控生產狀況提供了可靠的保障。

其次，與光纜信息傳輸相比，4G通信技術在保證相同的數據傳輸效率的基礎上，具有對故障處理速度更快的優點。此外，焊接光纜纖芯還需要投入大量的資金，加之焊接的專業性較強，為油田數據傳輸系統的故障修復帶來了較大的難度。

再次，對比WLAN網絡來說，4G通信網絡具有更廣的使用范圍。WLAN主要是構架在局域網絡之中的。在油田實際生產中，構架作業區中心網絡具有較大優勢。但是，對生產油井的網絡通信來說，WLAN網絡具有較大局限性。因此，應用4G通信網絡技術不僅能構架中心網絡，而且能兼顧偏遠、分散廣的油井，真正實現全覆蓋。

最后，4G網絡具有更快的傳輸速率，其傳輸速率與3G通信網絡相比提升了10多倍。在實際工作中，要求油田生產數據的傳輸具有時效性。通過應用4G通信網絡技術，能夠進一步實現實時傳輸，提升電子巡井的工作效率，確保生產中的指令能及時傳達，為油田生產創造出更大的經濟效益奠定了基礎。

3 ? ? 4G通信技術對數字化油田的改變及未來發展

數字化油田建設進程中需要4G通信網絡技術的支持與應用。隨著高速網絡時代的到來，要進一步實現油田生產管理智能化，就需要充分利用4G通信技術高效的傳輸性能、穩定的傳輸質量及多元的擴展接口，進一步實現自動化、智能化、智慧化的生產管理模式，為未來的油田創造更大的經濟效益。

3.1 ? 數字化油田現狀

推行數字化油田是目前油田發展的趨勢。數字化，就是利用數據的傳輸及分析進一步實現對油田生產的管理與控制。隨著油田的不斷開發，需要在現有數字化建設基礎上進一步強化油田網絡傳輸功能的管理。4G通信技術的出現就是對現有數字化模式下的油田管理模式的一次升級。利用4G技術能提升各類數據的傳輸速率，從而滿足數據實時傳輸的基本要求。結合4G通信技術及數字化油田建設的基本要求，進一步對油田生產管理進行實時監控、實時分析、實時優化。以智能化、智慧化為目標對現有設備進行升級，以真正意義上實現數字化生產，降低生產一線員工的勞動強度。

3.2 4G通信對數字化油田的改變

應用4G通信網絡技術提升了語音、影像等資料的傳輸速率，網絡兼容性也進而提升，從而實現高速信息共享系統，提高了油田的生產效率。4G通信網絡技術優質的網絡傳輸質量及速度能高效、多樣、靈活地服務于油田的生產，從而確保數據信息傳輸的及時性、準確性。另外，利用4G通信技術對油田專網進行改造，避免網絡寬帶的浪費，符合降本增效的基本要求。油井生產數據屬于保密資料，通過構建專網能提升網絡安全性，并且專網針對內部數據傳輸滯后的問題也進行了優化，提升了數字化油田的管理效率。

4G通信技術的出現，實現了3G通信技術的升級，進一步改變了原有網絡傳輸質量差、速度慢、數據存儲效果不佳的問題。基于4G通信技術的支持，我們可以對現有數據采集系統進行優化，研究推廣高效的油水井井場數據采集設備，以有效采集油水井及各類場站生產運行狀況信息，并結合可視化采集設備實現視頻采集，中控計算機集中管理模式直接調取現場生產狀況，能合理判斷目前各生產單元的生產狀態。結合現有數據傳輸系統，重新設計油水井數據采集點，對油水井實施全方位監控，為遠程監控提供基礎。另外，利用計算機將控制指令通過網絡系統傳輸給現場控制設備，從而達到遠程控制的目的。同時，進一步結合4G網絡的傳輸優勢，對目前各油區網絡基站及節點開展測試，從而升級網絡，確保最佳的數據傳輸效果，構建安全的數據網絡通道。

通過將4G通信技術應用于數字化油田，提高了油田的生產效率，預測了油田未來的發展方向，促進了油田智能化管理的進程。

3.3 4G通信技術的數字化油田未來發展方向

未來應用4G通信技術，可對數據系統進一步優化，利用數據分析及信號指令的轉化，實現遠程控制。生產控制中心接收到數據信息后利用計算機系統進行分析，經過計算機軟硬件系統的分析，對比采集數據的信息。數據分析后，將指令通過網絡系統轉變為動作信號傳輸至傳感器，傳感器接收到指令信號后將信號傳輸給控制設備，控制設備隨后依照信號進行動作，從而實現設備、閥門的啟停開關動作，進而實現遠程控制。這是從單一數據采集向遠程控制的轉變。

4G通信技術的應用加快了數字化油田的進程，將其應用在油井、計量站、交接站、聯合站、集輸站等生產一線，進一步提升了各生產單元的自控能力。通過4G技術完善數字化管理體系，利用數字化指導生產，對油田生產參數實施遠程傳輸，將可視化變為全覆蓋。通過進一步優化可視化監控系統，構建4G安防網絡，若生產區域出現可疑人物，視頻面部捕捉失敗后進行自動報警，并啟動預警系統，從而打擊偷油的違法行為，進一步提升了油田安全防控管理能力。

此外，4G通信技術構建的高速網絡傳輸系統提升了應急事故處理能力，例如，通過遠程控制系統完成閥門的遠程截斷、設備的遠程啟停，進而降低了油田生產事故帶來的損失，改善了數字化油田的生產運行模式，進一步提升了自動化管理水平，為智能化生產奠定了基礎。

4 ? ? 結 語

本文通過對4G通信技術特點及4G通信技術對數字化油田的改變兩方面進行探討，闡述4G通信技術在實現數字化油田中的重要地位。應用4G通信技術，可以進一步促進人工智能的實現，從而真正解放管理資源，實現無人值守的新型生產管理模式，為智能化、智慧化油田建設提供保障。

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