探討物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在油氣生產(chǎn)中的應(yīng)用

張 洋

（長慶油田分公司第九采油廠，銀川 750006）

近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，新型信息傳感設(shè)備開始出現(xiàn)，成為時代發(fā)展的必然趨勢。我油田公司也緊隨時代發(fā)展的步伐，努力將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與油氣生產(chǎn)相結(jié)合，為大慶油田的原油穩(wěn)產(chǎn)目標(biāo)提供技術(shù)支持。當(dāng)前的油氣生產(chǎn)過程極為復(fù)雜，若在生產(chǎn)化環(huán)節(jié)中應(yīng)用傳統(tǒng)技術(shù)和管理方式，將無法提高油氣生產(chǎn)效率。因此，結(jié)合當(dāng)前我國油氣發(fā)展的現(xiàn)狀，必須開發(fā)出統(tǒng)一的生產(chǎn)管理平臺。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述

物聯(lián)網(wǎng)概念最早在美國提出，是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的主要組成部分。物聯(lián)網(wǎng)主要是指通過射頻識別、紅外感應(yīng)器和全球定位系統(tǒng)等設(shè)備，將物品與互聯(lián)網(wǎng)有效連接起來，從而完成信息的識別、跟蹤、定位以及管理，并進(jìn)行信息交換的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

目前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)主要分為三層：感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層。其中，感知層的主要作用是識別物體及信息的來源，其組成主要是各種傳感器。網(wǎng)絡(luò)層主要是由互聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和云計算機(jī)平臺等各種網(wǎng)絡(luò)組成的，起到中樞傳遞和處理信息的作用。應(yīng)用層作為物聯(lián)網(wǎng)和用戶之間的接口，其主要作用是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能作用。

物聯(lián)網(wǎng)主要包括物品識別技術(shù)，傳感與傳動技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)，數(shù)據(jù)處理與存儲4方面。第一，物品識別技術(shù)以RFID為代表，RFID在物品識別技術(shù)中被賦予很大期望，主要是由RFID芯片、天線以及封裝媒介組成，代表材料技術(shù)、芯片以及能源技術(shù)發(fā)展的新動向。第二，傳感與傳動技術(shù)對實(shí)現(xiàn)人與物、物與物的互動有著重要作用，是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中必不可少的技術(shù)。傳感與傳動技術(shù)的發(fā)展會帶動各個領(lǐng)域的進(jìn)步，包括光學(xué)、聲學(xué)、半導(dǎo)體、精密機(jī)械及電子元器件等行業(yè)。第三，網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)：目前社會正處于物聯(lián)網(wǎng)時代，所有物體都在不斷接收數(shù)據(jù)和傳輸數(shù)據(jù)，在此過程中，但目前的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)并不能有效承接傳輸產(chǎn)生的巨大數(shù)據(jù)量，為此，應(yīng)加快有線網(wǎng)絡(luò)投資、無線網(wǎng)絡(luò)升級、信息設(shè)備及軟件、網(wǎng)絡(luò)搜索等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。第四，數(shù)據(jù)處理與存儲：物聯(lián)網(wǎng)時代產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量巨大，對現(xiàn)有的數(shù)據(jù)處理與存儲技術(shù)提出了更高要求。數(shù)據(jù)處理與存儲的需求不斷增加，促進(jìn)計算機(jī)硬盤、半導(dǎo)體以及電子元器件等其他產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

2 物聯(lián)網(wǎng)在油氣生產(chǎn)中的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在油氣生產(chǎn)過程中起著重要作用，油氣田的日常運(yùn)行、生產(chǎn)及設(shè)備管理等各個方面都依靠物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。油氣生產(chǎn)主要包括油氣舉升、注入、計量、油氣集輸及油氣處理5部分，根據(jù)目前油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)的缺點(diǎn)和不足，其主要解決以下問題：第一，及時掌控采油氣廠的生產(chǎn)狀況、產(chǎn)量以及注水量；第二，及時提供故障報警，并通知相關(guān)人員，提高解決事故的效率；第三，自動生成存儲、查詢等相關(guān)報表，控制生產(chǎn)過程，提高運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。第四，及時更新物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)；第五，對高危環(huán)境等重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)檢測。結(jié)合以上幾點(diǎn)要求及實(shí)際情況，大慶油田油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)總體架構(gòu)主要分為以下3方面。

2.1 數(shù)據(jù)采集與控制子系統(tǒng)

此系統(tǒng)一般分布在井場、站場至作業(yè)區(qū)層級，通過傳感器、無線傳感器、射頻識別、RTU等設(shè)備自動采集、存儲、處理油氣生產(chǎn)對象，一般通過攝像頭和危害氣體檢測等裝置對現(xiàn)場的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集并監(jiān)控，其主要功能包括以下4個方面：自動采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)；自動檢測生產(chǎn)環(huán)境；在生產(chǎn)過程中有自動控制的功能；物聯(lián)設(shè)備狀態(tài)自動監(jiān)控功能。

2.2 數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要分布在井場、站場至作業(yè)區(qū)的有線或無線數(shù)據(jù)通信中，是把單井及邊遠(yuǎn)站庫采集到的數(shù)據(jù)信息采用無線、有線傳感網(wǎng)等方式傳輸?shù)接蜌馓锉O(jiān)控指揮中心。其中，各油氣田的計量間、聯(lián)合站、集氣站及處理站等站區(qū)及附近的井場均采用有線方式傳輸數(shù)據(jù)信息。一般傳輸井場及邊遠(yuǎn)站庫的生產(chǎn)和視頻數(shù)據(jù)主要采用無線方式傳輸。其主要過程是：油、氣水井將油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)自動采集到的生產(chǎn)和視頻數(shù)據(jù)通過無線數(shù)據(jù)傳輸方式傳輸?shù)街行幕荆詈笾行幕緦?shù)據(jù)通過有線傳輸?shù)姆绞絺鬏數(shù)接蜌馍a(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)。

2.3 生產(chǎn)管理子系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要分布在油氣田公司及總部，是利用實(shí)時采集的生產(chǎn)信息，建立覆蓋油氣生產(chǎn)監(jiān)測、分析診斷、預(yù)測預(yù)警等的系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)過程實(shí)時預(yù)警，控制參數(shù)實(shí)時調(diào)整、數(shù)據(jù)信息實(shí)時發(fā)布，管理決策及時到位。采用B/S架構(gòu)實(shí)現(xiàn)，部署在辦公網(wǎng)，包括三大功能，分別是工況分析預(yù)測優(yōu)化功能、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備管理功能和生產(chǎn)運(yùn)行管理功能。首先，工況分析預(yù)測優(yōu)化功能主要是指：生產(chǎn)現(xiàn)場監(jiān)控與管理子系統(tǒng)對生產(chǎn)現(xiàn)場采集到的生產(chǎn)數(shù)據(jù)及工況進(jìn)行分析優(yōu)化預(yù)測，其主要包括對生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時管理、分析、優(yōu)化、監(jiān)控以及智能預(yù)測等功能。其次，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備管理功能主要是指對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⒕W(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)絡(luò)健康狀態(tài)以及節(jié)點(diǎn)功能配置等的有效管理。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理功能的正常運(yùn)行對于整個油氣生產(chǎn)過程的正常運(yùn)行有著非常重要的作用，另外，設(shè)備管理功能除了可以有效監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備的運(yùn)行狀況外，還可監(jiān)控電池供電節(jié)點(diǎn)和信道質(zhì)量。最后，生產(chǎn)運(yùn)行管理功能主要包括生產(chǎn)現(xiàn)場監(jiān)控與管理子系統(tǒng)，可對油氣生產(chǎn)的動態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控、對生產(chǎn)信息進(jìn)行有效的統(tǒng)計分析。

[1]李建華,薛廣民,陳冰.油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在油氣生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].自動化博覽,2013(11):62-65.

[2]李迎九.油氣田開發(fā)中“物聯(lián)網(wǎng)”構(gòu)建的思考[J].石油科技論壇,2011(6):31-34.