大數據、物聯網技術在智慧油田建設中的應用

于振山，孫 茜，張 躍

（1.華北石油通信公司，河北 任丘 062550；2.太極計算機股份有限公司，北京 100000）

大數據、物聯網技術在智慧油田建設中的應用

于振山1，孫 茜1，張 躍2

（1.華北石油通信公司，河北 任丘 062550；2.太極計算機股份有限公司，北京 100000）

智慧油田是在數字油田的基礎上，以智能科學和物聯網技術為基礎而構建的新一代信息系統架構及智能決策平臺，其目的是降低成本，安全、環保地提升油氣產量，實現勘探開發、油氣生產、資產管理、流程再造等環節的科學化、透明化及智能化。目前，石油石化行業的信息化建設不斷突破創新，涉及石油勘探、儲運、數據管理等不同層面，隨著技術和理念的進步，實現數據共享，挖掘數據價值，助力企業決策，突圍“信息孤島”，逐漸上升為各石油石化企業乃至整個行業的戰略問題。

大數據；物聯網；智慧油田

1　物聯網和大數據技術

物聯網是通過傳感器、射頻識別技術、全球定位系統等信息傳感設備，按照協議，采集任何需要監控、連接、互動的信息，通過各種可能的網絡接入，實現物與物、物與人的連接，從而實現對物品和過程的智能化感知、識別跟蹤、監控和管理。

隨著物聯網技術的逐步發展與應用，大量傳感器、RFID被廣泛應用到生活中的各種物品當中，這使人們認識到世界的本質就是數據，而數據也將逐漸徹底地改變世界。大數據是指無法在一定時間內用常規軟件工具對其內容進行抓取、管理和處理的數據集合。對物聯網的海量數據加以分析及利用，“大數據”是必不可少的一項技術。

2　華北油田智慧油田建設

華北油田公司積極探索利用物聯網、大數據、云計算、下一代互聯網等現代信息技術構建智慧油田，通過全面感知和深入的智能化改變現行的生產管理方式。目前，華北油田已把二連油田作為智慧油田建設示范基地，探索建立“無人值守、全天監控、組織運維、重點巡視、安全平穩、層級簡化”的高寒油田管理新模式；把山西煤層氣作為物聯網應用示范區，搭建智能技術平臺，提供決策支持，實現生產系統全生命周期管理。

2.1油氣生產物聯網建設

油氣生產物聯網建設目標是通過部署井場數據采集、遠程控制、智能視頻監控系統，實現對各類生產井、站、管線的全過程、全天候、全業務、全覆蓋，達到對井場自動感知、無人值守、重點巡查、組織維修的效果，實現提高勞動生產效率和安全生產的目標；對參與油氣生產的各類資源（人員、設備、儀表等）形成實時管控；構建扁平化綜合管理平臺，減少管理層級，應用先進、綜合技術手段提高管理實效。

目前，華北油田油氣生產物聯網已建成了近2 000口油井的數字油田；在山西晉城成功建成了我國第一個數字化、規模化煤層氣田；在長慶蘇里格氣田建成了新一代天然氣生產自動化測控系統，實現了遠程24小時不間斷對各類井站進行可視化監控、生產數據自動錄入、遠程設備控制、報表自動生成、遠程批量啟停單井、自動巡井等一系列操作及管理。

2.2.數字化井場

在井口部署單井綜合測控柜和壓力、溫度等多種傳感器，實現單井生產參數的采集以及對抽油機的遠程啟停及變頻控制，如圖1所示。井場所有數據上傳至中心控制室的采集服務器顯示、存儲及應用，從而實現對單井生產全過程、全天候的遠程管理，實現無人值守，井場只需要定期巡檢。

單井綜合測控柜主要針對油井、氣井、水井等目標實施智能監測和遠程控制。本產品主要實現油井采集示功圖、載荷、回壓、井口溫度、電流、電壓有效值、有功功率、無功功率、功率因數、上下沖程最大電流值、上下沖程功率、平衡率、日用電量、累計電量、沖次、系統狀態與采集時間等數據；遠程控制抽油機的啟停。

圖1　數字化井場

另外，在每座井場內邊緣樹立監控桿，桿上安裝紅外一體化攝像機和無線傳輸設備，實現井場視頻圖像的采集；監控中心通過視頻服務器實現井場視頻圖像的遠程監視、管理、儲存和控制，如圖2所示。

2.3從數據下手，確保穩產高產

對石油行業來說，對油氣資源的認識和掌握主要通過大量的數據來實現，通過對數據的挖掘和應用，可以提高決策的準確性和全面性，實現新的油氣增產。

華北油田從數據入手，全面審視、思考和規劃油田信息化建設；從數據出發，突破傳統的“硬件網絡-數據-軟件”層次，以數據為主綱，考慮信息化的規劃、系統設計與實施。建設滿足油田需求、優化信息資源配置的新時期智慧油田，實現全油田大數據的大統籌、大優化，建立集成統一的大平臺。主要包括以下內容：①物聯網與油水井、站、庫等實時監控；②大數據采集、處理、分析與云數據中心建設；③移動計算與油田經營管理平臺建設；④云計算與油田專業應用軟件平臺建設。

圖2　井場視頻圖像監控

3　以物聯網、大數據技助推智慧油田建設

數據是兩化融合的基礎，石油石化企業擁有海量數據，如何安全、高效、綠色的存儲和使用數據，對石油石化行業而言是需要解決的一大難題。其次，數據源的建設也對石油石化行業形成了巨大挑戰。相比其他傳統產業，石油石化行業的產業鏈較長，涵蓋了采集、加工、運輸、工程建筑等多個行業。同時，石油石化行業內外部的數據源建設、數據采集，都對企業提出了很高的要求。另外，數據的可視化、符合行業企業發展需求的應用系統構建，都是大數據在兩化融合應用中所要面對的問題。

物聯網、大數據與智慧油田三者之間的關系是：物聯網是智慧油田的基礎，物聯網是大數據產生的催化劑，大數據源于物聯網應用；智慧油田的衡量指標由大數據來體現，大數據促進智慧油田的發展。大數據和物聯網技術的應用是石油行業信息化深入、IT與業務深度融合的必然趨勢，應用物聯網技術和大數據技術全面優化信息資源是智慧油田建設的必由之路。

主要參考文獻

［1］曹會智，李沛，劉俊杰，等.大數據時代背景下裝備保障建設發展研究［J］.中國管理信息化，2014（17）.

［2］王愛民，劉伯樂，王國芬.華北油田在“物聯網”領域的探索和實踐［J］.中國信息界，2011（8）.

10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.18.034

TP315

A

1673-0194（2016）18-0054-02

2016-08-20