物聯網技術在油田地面數字化建設中的應用

劉帥(大慶油田有限責任公司第一采油廠，黑龍江 大慶 163000)

0 引言

石油產業是比較傳統的產業，目前隨著互聯網技術的不斷進步與發展，將傳統產業和物聯網技術的不斷結合是當前傳統產業轉型和提高競爭力的重要方法，而且石油產業是一類對各種技術要求都比較高的產業，再加上油田開發成本逐漸升高，國際油價低位運行，內在的提質增效與高質量發展發展的迫切需要不斷上升，因此需要嘗試不斷與各種專業和技術進行融合發展。現階段隨著物聯網技術的不斷進步與發展，構建數字油田信息化技術也是社會發展的重要趨勢。

1 簡述油田地面數字化

油田地面數字化是一種基于計算機技術和自動化技術的精細化油田管理模式，物聯網技術則主要包括數據信息傳輸技術、數據傳感技術、精準定位技術等，物聯網技術中的諸多技術應用于油田產業中，可以加快物聯網油田地面數字化系統的建設，從而不斷提高油田數據信息的傳輸與交換，并系統的對收集的數據進行分析和合成，從而及時的把握整個油田井的實際情況，同時達到減員增效，實現降低員工勞動強度的目的，并將油田的生產管理與巡檢活動安排地更加高效，使整個油田地面數字化系統始終保持高效穩定的運行環境之下。但是由于我國油田數字化建設起步較晚，相比于西方較為發達的部分國家而言，對物聯網技術的應用依舊有待于進一步優化和發展[1]。

2 油田地面數字化的建設方案

油田地面數字化的建設主要需要依靠物聯網技術來實現現場自動化數據采集，然后通過信息管理中心進行數據處理和分析，建立何時恰當的數字模型，從而構建起整個油田的內部場景，把握整個油田的內部信息，從而實現高效精細化的油田井的生產管理。物聯網技術最主要的特征就是不間斷性和實時性，利用這些優點能夠實現對諸如存儲倉庫、開采現場等油田工作現場直接進行數據自動化采集。采集到的數據再利用數據采集設備通過光纖傳輸等方式將數據傳輸到信息管理中心，管理中心的工作人員再根據數據分析系統對采集的數據進行數據分析和數據合成，并根據分析的結構構建數字模型，最后再由專業人員按照構建的數字模型對油田當前的實際運行情況進行分析，對油田的工作狀況做出正確判斷。

對于自動化技術和計算機技術等物聯網技術的應用，最主要的目的就是對油田的生產數據及時進行采集，運行狀況進行準確及時地診斷，從而保證油田能夠始終高效穩定運行。一旦發現有不符合標準的指標，則需要立刻向現場油田工作人員進行反饋，及時做出修正，這樣不僅能夠及時的解決油田井出現的各種問題，還能很大程度上減少相關人員的工作壓力，從而不斷提高油田的生產管理效率。另外在進行油田地面數字化的建設過程中，要對自動化技術、油田開發技術、計算機網絡技術等諸多物聯網技術進行合理的整合。同時不斷提升操作人員、管理人員的素質和能力，配套升級完整的維修、保障、管理方法，構建專業性較強的現代化數字油田，不斷提高油田的生產管理水平，讓油田始終處于高效穩定的運行環境，不會因為油田內部的設備磨損而造成油田產量的下降，從而保證我國油田的產量能夠真正提升。

3 物聯網技術在油田地面數字化建設中的應用和效果分析

3.1 遠程數據自動采集輸送系統

遠程數據采集輸送系統主要包括油水井生產數據采集系統和站庫對應數據采集系統兩個子系統。首先對于油水井生產數據采集系統而言，其主要是利用自動化控制系統來對油田井的生產數據進行自動化采集，并在系統內自動完成對數據的歸納整理；其次是站庫對應數據采集系統，該系統主要包括原油計算量取裝置、原油輸送壓力增壓裝置、原油輸送中轉裝置以及液體氣體，諸如裝置等，其主要作用是采集油田生產過程中所產生的各種數據，進行歸納整理，并將分析結果傳遞給自動化生產管理系統，實現全自動智能化油田控制過程，為油田地面數字化建設奠定堅實的技術基礎。

3.2 自動化生產管理系統

自動化生產管理系統是油田地面數字化建設的核心技術，自動化生產管理系統不僅能夠實現對采集數據的自動化管理，同時還可以對差異性生產流程進行協調處理，通過變頻器、氣動閥、電動閥等設備實現遠程控制，使整個生產流程更加協調順暢，針對生產異常情況能及時檢測出來并報警提示，提高安全系數。另外，自動化生產管理系統還可以對油水井生產過程中的抽油機變化情況進行科學合理地分析，通過生成示工圖、電流及載荷等數據，判斷抽油機工況運行狀態，給出需要處理辦法等，同時根據相關資料進行類比，以此來不斷實現數字化油田地面的自動化生產管理控制，完成對油田生產數據、生產狀況以及動態開發數據進行自動化管理[2]。

3.3 油田生產遠程監控系統

傳統油田生產的監控都是利用人工來對油田生產情況進行實時監測，以此來保證油田能夠一直處于穩定生產狀態，這種人工監控方式畢竟效率較低，而且對人力、物力資源的消耗也比較大，嚴重制約了油田生產效率的提升，因此需要引入遠程監控系統來實現油田地面數字化的建設。油田生產遠程監控系統的核心設備就是油田管理控制室，將數據采集輸送系統采集分析后的數據傳輸到油田管理控制室中直接顯示，管理人員可以根據顯示的數據對油田生產現場進行實時監控。一旦發現傳輸數據與標準值有了偏差，可以第一時間進行故障排查，極大提高了油田生產效率。另外，通過應用油田生產遠程監控系統，能夠在一定程度上避免過多的對油田進行維護。只有數據不能正常傳輸或者是油田內部出現重大事故時需要對油田進行維護，其他情況一律不用停工維護。由此可見，油田生產遠程監控系統的應用不僅極大降低了工作人員的工作強度，減少了用工人數，而且很大程度上提高了油田生產原油的效率。油田生產遠程監控系統設計方案如圖1所示。

圖1 油田物聯網應用示意圖

3.4 資料輸送傳輸系統

資料輸送傳輸系統在油田地面數字化建設過程中也起到了十分重要的作用，資料輸送傳輸系統主要包括無線網絡、有線網絡以及組合網絡等，而且這三種網絡可以隨機組合，因此資料傳輸技術的網絡組合方式具有多樣性等特點。在安裝資料傳輸系統時，需要注意區分并隔離辦公室網絡和工程控制網絡，其中工程控制網絡相比于辦公室網絡而言要求更為嚴格，需要嚴格保證工程控制網絡的穩定性和高效傳輸性。同時做好生產數據保密工作，特別是與互聯網的連接中，做好防火墻建設防止病毒和黑客可能的對油田的破壞行為。另外，在油田資料輸送過程中，由于多數油田中存在較多的叢式井，因此需要以光纖對接的方式接入物聯網，這種方式不僅能夠很好的和油田生產遠程監控系統聯動，同時還可以很大程度上滿足對生產資料采集和運輸的需求，從而不斷提高油田的智能化控制[3]。

3.5 油田站井技術配套支持體系

油田站井技術配套支持體系也是數字化油田地面建設的重要技術之一，其中主要是由單體油水井站、原油加工處理站等配套體系技術組成，包括的設備有清潔能源發電裝置以及電力發生裝置等。對于氣井而言，僅僅采用像太陽能、風能等電量需求較小的清潔能源發電裝置即可，而對于抽油機和注水泵等設備則需要工業電網的電力傳輸。同時還要配備好輔助電網裝置，防止出現特殊情況時能夠保證輔助電網及時進行輔助供電，保證油田能夠始終處于運行狀態。在油田站井技術配套支持體系下，數據傳輸設備、自動化管理系統、油田遠程生產系統都可以有效運行，極大提高了數字化油田地面建設管理的持續性和穩定性。物聯網技術在油田地面數字化建設中的應用可詳如圖2所示。

圖2 物聯網技術在油田地面數字化建設中的應用

3.6 應用效果分析

在油田地面數字化建設過程中，物聯網技術的應用起到了至關重要的作用，尤其是在電子巡井、數據采集輸送、自動化管理控制、遠程實時監控以及智能化報警等過程中。同時通用應用物聯網技術，相比于傳統油田生產過程，數字化油田地面的建設極大化簡了油田生產管理的流程，降低了管理難度，有效實現了油田地面過程的扁平化管理，從而在一定程度上減少了工作人員的勞動強度和勞動者人數，有效提高了油田企業的生產效率和經濟效益。

4 結語

總而言之，隨著我國社會經濟的不斷進步與發展，我國對于石油的需求量也越來越大，這就使得我國的油田企業要不斷向數字化的方向發展，以此來不斷促進我國油田地面數字化進程的發展，不斷提高我國油田的生產效率。