數(shù)字化油田建立物聯(lián)網(wǎng)的意義

孫誠(chéng) 周婷(中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第二采油廠 甘肅 慶陽(yáng) 745000)

科技的發(fā)展帶來了傳感器、FRID、通信網(wǎng)絡(luò)以及云計(jì)算等一系列技術(shù)的重大革新。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用范圍開始越來越廣泛，為構(gòu)建數(shù)字化油田創(chuàng)造了可能性。數(shù)字化油田作為油田信息化的高級(jí)階段，標(biāo)志著油田信息化進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、模型化和科學(xué)化的全新模式。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的引導(dǎo)下，油田的數(shù)字化建設(shè)在油田數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程監(jiān)控以及物資管理方面有著廣闊的應(yīng)用前景。

一、物聯(lián)網(wǎng)的概念

物聯(lián)網(wǎng)（InternetofThing，簡(jiǎn)稱IOT）的概念最初在1999年提出：即通過射頻識(shí)別（RFID）(RFID+互聯(lián)網(wǎng)）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器、氣體感應(yīng)器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)的體系主要有三層：感知層、網(wǎng)絡(luò)層以及應(yīng)用層構(gòu)成。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要包括以下各類：

1.物品識(shí)別技術(shù)（RFID）

物品識(shí)別技術(shù)是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)。RFID技術(shù)是將無線射頻技術(shù)和嵌入式技術(shù)融合為一體的綜合技術(shù)，在自動(dòng)識(shí)別、物品物流管理有著廣闊的應(yīng)用前景。其優(yōu)勢(shì)在于對(duì)于目標(biāo)對(duì)象的精準(zhǔn)識(shí)別。

2.傳感與傳動(dòng)技術(shù)

傳感與傳動(dòng)技術(shù)為物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)人-物互動(dòng)以及物-物互動(dòng)提供了基礎(chǔ)。同時(shí)它也將帶動(dòng)半導(dǎo)體、精密機(jī)械、電子元件、光聲學(xué)等科技領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。

3.網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)

在物聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代，所有的物體都處于隨時(shí)接收-傳輸數(shù)據(jù)的狀態(tài)之中。為了完成海量的數(shù)據(jù)交換，將會(huì)帶動(dòng)有線網(wǎng)絡(luò)升級(jí)、無線網(wǎng)絡(luò)投資、信息設(shè)備及軟件發(fā)展。

4.數(shù)據(jù)處理以及儲(chǔ)存

海量數(shù)據(jù)交換伴隨著極其龐大的數(shù)據(jù)處理能力及儲(chǔ)存能力，勢(shì)必將帶來“云計(jì)算”在內(nèi)的計(jì)算機(jī)軟硬件的飛躍式發(fā)展。

二、物聯(lián)網(wǎng)的油田應(yīng)用

油氣生產(chǎn)的流程主要包括：油氣舉升、注入、計(jì)量、集輸以及分離處理等流程。在現(xiàn)有的生產(chǎn)條件下，通常以人工巡檢為主要形式。這將必然導(dǎo)致生產(chǎn)效率下降、勞動(dòng)強(qiáng)度增大，同時(shí)安全風(fēng)險(xiǎn)上升。

伴隨著精細(xì)化油田的建設(shè)，各大油田為了滿足生產(chǎn)需求，已經(jīng)建立了各自的工況監(jiān)控、分析以及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。但由于各個(gè)油田的地形環(huán)境、地質(zhì)地貌以及生產(chǎn)現(xiàn)狀不同，其具有的功能也不盡相同，因此并未形成一個(gè)統(tǒng)一的系統(tǒng)。

針對(duì)現(xiàn)有的生產(chǎn)過程，亟需建立一套綜合信息平臺(tái)來解決現(xiàn)有的一系列問題。為生產(chǎn)過程的優(yōu)化以及油田精細(xì)化管理提供保障，從而進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)水平。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要需要解決以下生產(chǎn)問題：

1.及時(shí)高效的了解生產(chǎn)現(xiàn)狀；

2.提供故障報(bào)警以及預(yù)警服務(wù)；

3.生產(chǎn)報(bào)表自動(dòng)生成；

4.自動(dòng)控制生產(chǎn)過程；

5.高危環(huán)境等重點(diǎn)區(qū)域；

6.物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的定時(shí)自檢。

三、物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計(jì)構(gòu)想

設(shè)計(jì)物聯(lián)網(wǎng)用以實(shí)現(xiàn)油水井生產(chǎn)過程的遠(yuǎn)程監(jiān)控，從而對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行分析和改善。該優(yōu)化系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)遠(yuǎn)程收集油水井功圖、溫度、壓力、扭矩等數(shù)據(jù)，能夠?qū)τ退a(chǎn)工況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；同時(shí)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)液量計(jì)量的遠(yuǎn)程監(jiān)控；能耗分析；應(yīng)用扭矩法、電能法、功率曲線法等方法對(duì)抽油機(jī)進(jìn)行平衡調(diào)節(jié)；在各種監(jiān)控及診斷的基礎(chǔ)上進(jìn)行抽油機(jī)的參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)；發(fā)布專家解決方案；通過遠(yuǎn)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控來智能控制關(guān)鍵環(huán)節(jié)的“大閉環(huán)”。

四、物聯(lián)網(wǎng)存在的問題

1.由于物聯(lián)網(wǎng)在行業(yè)內(nèi)的應(yīng)用都屬于“閉環(huán)”方式，由于標(biāo)準(zhǔn)不一，規(guī)范不同以及體系差異，它局限在一個(gè)相對(duì)狹小的范圍內(nèi)，不能夠完全實(shí)現(xiàn)信息共享，也不能夠形成一個(gè)較為完整的體系，因此關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)并未能夠完全體現(xiàn)出來。

2.對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵性技術(shù)研究需要對(duì)于成熟的國(guó)外技術(shù)加以消化吸收，研發(fā)的過程應(yīng)講究應(yīng)用引導(dǎo)開發(fā)，形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，以便更好的建設(shè)一個(gè)符合我國(guó)石油行業(yè)行情的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。

3.對(duì)于油田內(nèi)部來說，油田本身處在一個(gè)較為復(fù)雜的地理環(huán)境之中，鋪設(shè)光纖等存在技術(shù)、資金及工期等多方面的困難。油田生產(chǎn)過程要求物聯(lián)網(wǎng)具有的安全、穩(wěn)定及業(yè)務(wù)承載性能要求較高，造成現(xiàn)有的無線公網(wǎng)以及WLAN等接入網(wǎng)無法滿足油田對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的全面需求而無法擔(dān)當(dāng)重任。

五、物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用前景

1.生產(chǎn)信息自動(dòng)感知、信息的集成以及智能處理

將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于油井、水井、探井、天然氣井以及站庫(kù)等生產(chǎn)領(lǐng)域之后，就能涵蓋油田自動(dòng)化領(lǐng)域的大部分范圍，因而可以進(jìn)一步的監(jiān)控完善各生產(chǎn)階段，對(duì)油田的精細(xì)化管理起到積極的促進(jìn)作用。與此同時(shí)，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于油田之后，可集成預(yù)算、內(nèi)控、審計(jì)、監(jiān)察等一系列方面，生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)效率及規(guī)范性也將進(jìn)一步提升。

2.重點(diǎn)物資及車輛定位，智能監(jiān)控以及跟蹤

目前油田內(nèi)部對(duì)物流以及物資并無有效的周期監(jiān)測(cè)方式。研究物聯(lián)網(wǎng)嵌入之后，可以建立安全的衛(wèi)星定位以及無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)闹悄芟到y(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)物資及車輛數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。建立統(tǒng)一的油田物流管理方案。實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的物流數(shù)據(jù)管理、分析預(yù)測(cè)以及物流自動(dòng)化調(diào)優(yōu)。

3.構(gòu)建完整的物流信息鏈，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)倉(cāng)儲(chǔ)智能化

物聯(lián)網(wǎng)中的物流信息管理模塊可以對(duì)物資物料從進(jìn)廠到報(bào)廢的一系列情況進(jìn)行跟蹤記錄。RFID技術(shù)則可以實(shí)現(xiàn)物資的自動(dòng)化管理，提高周轉(zhuǎn)效率；同時(shí)在無線網(wǎng)絡(luò)的輔助下，可以對(duì)物料的需求計(jì)劃進(jìn)行制定。最后倉(cāng)儲(chǔ)智能化的管理軟件可以和油田開發(fā)過程中的動(dòng)態(tài)生產(chǎn)數(shù)據(jù)、ERP以及物采平臺(tái)等進(jìn)行連接。

結(jié)束語

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的數(shù)字化油田不僅可以緊密連接油田內(nèi)部生產(chǎn)過程，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的技術(shù)整合，還可以實(shí)現(xiàn)油田之間的跨地域合作、信息共享，拓寬油田之間的業(yè)務(wù)合作。

信息技術(shù)的發(fā)展是一個(gè)持續(xù)的過程，隨著科學(xué)技術(shù)的一再提高，數(shù)字化油田將會(huì)向著更加智能的方向發(fā)展下去。以“信息化改造工業(yè)化”這個(gè)理念為指導(dǎo)，進(jìn)一步推廣數(shù)字化油田建設(shè)，使油田生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化、效率化、智能化。提高油田生產(chǎn)過程中的危險(xiǎn)預(yù)警能力、遠(yuǎn)程控制能力以及油田開發(fā)過程中的決策能力是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于油田生產(chǎn)的根本目標(biāo)。

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