油氣生產物聯網未來發展趨勢研究

劉銀鵬

（大慶油田信息技術公司，黑龍江 大慶 163000）

現階段，我國的油氣生產物聯網已經基本建設完成，物聯網已經被應用到數據采集、傳輸與應用等多個方面，數字化油田模式已經建成。與此同時，隨著當前人工智能技術以及大數據技術的不斷發展，油氣生產物聯網也得到了創新發展，智能化油氣生產物聯網建設將成為未來一段時間內油田企業的建設目標。

1 智能化物聯設備使用

現階段，物聯網正處于智能化發展階段，智能化物聯設備的使用是其發展的重要基礎。當前的物聯設備具有耗能多、體積大、配置復雜且功能較少等一系列不足之處，而智能化的設備具有無線連接以及能耗減少的巨大優勢，使用智能儀表盤進行生產，不但能夠減少設備占地面積，還能夠有效提高生產效率和質量，真正實現油氣生產物聯網的智能化發展。智能數據采集設備主要是由新型無源無線傳感技術與聲表面波核心技術組成，在此基礎上開展對設備芯片的研究工作，最終研發出針對油氣生產數據的新型無線無源數據處理系統。

除此之外，還有自主控制技術中智能網關方面的研究。通過對智能技術在網關方面的研究，開發出帶有自主判斷能力、自主控制能力以及優化鏈路資源等能力的智能網關，這些研究使得智能化設備在物聯網的各個方面得到了充分使用。這些智能化設備在使用的過程中與以往PLC形式的設備存在著很大的不同，不但具有數據收集與控制的能力，還具有接入現場視頻開展智能分析、工藝協議自動識別以及智能化解析的能力。因此，使用智能化設備對于物聯網建設進行優化，能夠有效節省油田企業在物聯網建設方面的投資成本，并且由于智能化設備維護工作較為簡單，能夠實現人力物力資源投入的減少，為油田企業帶來更多的經濟效益。

2 數據高速傳輸

我國的網絡通信技術發展速度非常快，當前已經迎來了5G通信時代，5G通信技術的出現，使得數據傳輸形式得到了改變，而且速度也有了較大的提升。網絡通信技術的發展也使得物聯網數據傳輸方面有了較大的提升，未來將能夠建設出支持不同的設備接口、不同的互聯協議的集成化技術平臺，以此為油氣生產活動提供平臺支持。與此同時，該技術的出現還有利于打造出油田獨立的油氣生產專用網絡，實現井、站、作業區以及油田公司等區域的有線與無線網絡的全面覆蓋，保障數據采集與傳遞工作不會被井、站、作業區以及油田公司之間的距離以及地形限制，同時也不會被路由等物理原因影響，保障數據傳輸工作的有序開展。

除此之外，使用5G通信技術對于物聯網數據傳輸系統進行優化，還能夠使得前端物聯設備和網關自主協調通信機制聯系在一起，最大化地提高數據傳輸效率，降低信道干擾，能夠有效避免多種原因造成的數據傳輸阻礙問題，提高數據傳輸質量與安全性。利用網關向機制監控平臺傳輸無線儀表數據，減少傳統數據傳輸模式中RTU等環節，減少數據傳輸鏈路，使得數據傳輸效率提升，并且受到信息安全攻擊的可能性也將大幅度降低，數據傳輸方式也變得更加智能化。

3 智能云平臺的建設

當每一個油田企業的工作人員以及油氣生產設備都被納入到一個網絡環境當中，員工與員工之間、員工與設備之間以及設備與設備之間都會產生更加密切的聯系，這也將為油田企業的油氣生產工作帶來更多的發展機遇。在接下來一段時間內的油氣生產物聯網建設工作當中，建設重點將由以往的物聯網技術水平提升轉變為重視數據采集處理技術能力的優化，實現對于油氣生產物聯網的全方位發展。當前人工智能技術已經發展得相對較為成熟，人工智能技術也逐漸成為油氣生產物聯網建設的主要技術之一，隨著該技術的使用智能云平臺逐漸形成。

油氣生產物聯網在運行的過程中會產生大量的數據信息，通過智能云平臺對于這些數據信息進行實時分析與深度挖掘，能夠最大化地發展出數據信息應有的價值作用，并且還能夠實現向物聯網邊緣層的AI賦能作用，實現對油氣生產物聯網數據采集能力的提升與優化。智能云平臺的出現使得油氣生產萬物互聯實現了萬物智聯的轉變。因此，在油田企業發展與生產的過程中，應該積極找尋適合本公司發展的智能云平臺的建設模式，使得物聯網技術與油氣生產環節產生更加深入的聯系，實現對油田發展的科學規劃，并通過該平臺對于油氣生產環節進行管理，以此實現降低能源消耗以及在運輸及售賣環節的持續發展目標。

由于當前物聯網技術及相關設備在油田產能業務鏈上的廣泛使用，油田生產的實時數據已經呈現出指數級增長模式，以往使用的數據分析計算方式與技術已經無法承擔這種大規模的數據處理工作，嚴重影響了油氣生產物聯網的正常運轉。而使用大數據分析技術來進行數據挖掘與分析工作，是接下來油氣生產物聯網發展的重要方向。通過智能云平臺以及大數據分析技術的支持，實現對數據的采集、整合與分析工作，推動實時數據處理環節智能化發展。與此同時，隨著邊緣計算技術在油氣生產物聯網中的使用，在該技術支持下建立的智能RTU系統能夠在井場前端開展生產數據收集、整合分析、邏輯控制以及實施優化等功能，不但能夠有效提高油田企業的數據整合分析能力，還能夠提高設備系統的反應速度，這一優勢也將使得混合型物聯網技術得到推廣。除此之外，智能云平臺已經實現將數據存儲、分析、安全預警以及生產調度等功能集于一體，而隨著與人工智能技術的不斷融合，將能夠實現數據的自動化采集、遠程監控以及對油氣生產環節的無人化監管，而傳統的事后技術人員親自排除故障的管理模式，也能夠轉變為智能預測、提前預警的管理模式，在一定程度上提高了油氣生產環節的安全性。

4 大物聯網模式打造智能油田

在現階段的油氣生產環節當中，雖然已經使用物聯網技術進行了各個生產環節的優化，但實際上各環節的物聯網系統都處于獨立運行模式，而隨著當前物聯網技術的不斷發展，獨立的物聯網系統將會緊密聯系在一起，最終形成“大物聯網模式”。

4.1 全產業鏈一體化發展

隨著油氣生產物聯網系統建設的越發完善，各個生產環節的獨立系統將轉變當前獨立運行的模式，形成生產環節與地下勘探、地上采油、煉油化工以及油氣產品銷售等環節為一體的全產業鏈的物聯系統，打造出一個全產業鏈一體化的全新物聯控制系統。以此保障每一個油氣產品從開采到加工再到銷售環節的都能夠有據可查，保障各個生產階段的信息真實全面，以此推動油田企業實現油氣生產全鏈路的智能發展。

4.2 收集傳輸一體化發展

使用智能化物聯設備建設油氣生產物聯網不但能夠減少建設成本的投入，還能夠使得設備性能與功能得到優化。智能物聯設備具有高度集成的特點，能夠實現對于設備功能的整合，不但能夠有效降低了設備運行建設成本，還能夠實現設備功能的轉變，比如說：三合一智能RTU，使集合RTU、網絡通信以及電參3個設備功能集合在一起等等，有效提高了設備的使用性能。

4.3 傳感控制一體化發展

傳感技術與控制技術的一體化發展主要體現在微型電技術之上，微型電技術又可稱為MEMS，這一技術主要實際上就是指具備微型傳感器、微型執行器，并且具有電路控制能力與信號處理能力，集接口、通信與電源為一體的微型系統。通常情況下微型電技術都被使用在油氣生產物聯網的前端控制層當中，通過該技術實現傳感設備與控制設備的一體化發展，以此減少物聯網系統建設投資以及運維成本的投入，能夠有效提升油氣生產物聯網的經濟效益。

4.4 前端后臺一體化發展

油氣生產物聯網的前端能夠實現對于生產數據的實時收集并將其傳輸至智能云平臺當中，然后在智能云平臺中對于這些數據進行深入挖掘與分析。在這一過程中，智能云平臺還能夠實現對于生產數據調用，能夠實現數據收集工作與數據處理工作的共同實施，不必像傳統生產數據處理模式那樣進行數據的分級存儲與調用。在顯著提升數據處理效率的同時，建立起異構數據標準化管理模式，使得數據處理工作更加標準化，提高油氣生產數據的安全性，增加生產數據的使用價值。

4.5 數據保存分析一體化發展。

在進行油氣生產工作時，會產生大量的感知數據與信息，這些數據的保存、分析與處理環節是保障油氣生產物聯網應用層正常運轉的重要基礎。現階段，物聯網技術在油氣生產當中得到了更加廣泛的使用，所產生的生產數據數量也隨之大幅度提升，這一現象對于物聯網系統數據的數據存儲于分析能力提出了更加嚴格的要求。而數據保存分析一體化的發展模式，將會使用大數據分析技術以及其他更加先進的數據處理技術與系統來進行數據存儲與分析工作，不但能夠有效提高數據的處理效率，還能夠保障數據處理的準確性，為油氣生產物聯網智能化發展提供精準數據支持。

4.6 服務管控智能化發展

實際上，物聯網的基礎功能就是服務，同時這也是油田企業構建物聯網系統的主要目的。在建設油氣生產物聯網的過程中集合使用多種先進感知技術、網絡通信技術以及人工智能技術，打造出符合當前油田企業發展的智能物聯網的生態閉環，實現對于油田的可視化管控。通過覆蓋油田企業各個生產環節的智能管理系統，對于企業接下來一段時間內的發展規劃以及生產活動可行性進行預測分析，在此基礎上實現對于企業生產運行風險的規避，保障企業的平穩運行。與此同時，還能夠通過該系統實現對于油氣生產環節的智能化管理，開展智能化的生產信息收集以及智能生產預警等活動，提高油氣生產活動開展的安全性。

4.7 決策支持智能化發展

智能化的決策支持是保障油氣生產計劃科學制定的重要方式，能夠有效減少因人為干預帶來的決策失誤。通過先進的數據分析技術實現對于油氣生產中海量數據的分析處理，使用云邊端協同管理形式進行管理，根據生產數據構建生產決策模型。通過該決策模型能夠在第一時間內發現油氣生產過程中的問題，并通過決策模型的邊緣層發出檢測指令，在完成指令后數據內容將會再次返回云端，根據反饋數據對于生產模式進行調整，避免出現設備運行故障，影響油氣生產工作的有序開展。與此同時，使用智能管理技術對于油氣生產物聯網進行控制，能夠有效避免因工作人員判斷或是操作失誤帶來的生產決策錯誤，有利于保障油田企業的正常運轉。

5 結語

綜上所述，當前的油氣生產物聯網正處于數字化向智能化發展時期，智能化油氣生產物聯網建設工作是接下來一段時間內所有油田公司所要面對的問題。

油田企業應積極使用先進智能技術來摸索智能油氣生產物聯網建設方式，通過智能云平臺實現對物聯網的控制，最終打造出全產業鏈一體化大物聯網格局，以此來不斷提高我國油氣生產物聯網的智能化水平。