大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)技術在智慧油田建設中的應用分析

王浩宇

（大慶油田信息技術公司物聯(lián)網(wǎng)分公司，黑龍江 大慶 163000）

隨著信息技術的進步，大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)技術在油田范圍內得到了大量的應用。油氣資源價格的低迷對企業(yè)的經(jīng)濟利潤造成了很大的影響，很多企業(yè)都尋找一種可以節(jié)省開采成本、安全有效提高油氣產量的辦法，大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)技術可以使油田企業(yè)的管理環(huán)節(jié)更加透明，實現(xiàn)智能化、科學化的管理，促進油田企業(yè)向著信息化方向發(fā)展。

1 物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術概述

物聯(lián)網(wǎng)技術是利用全球定位系統(tǒng)、傳感裝置和射頻識別技術等數(shù)據(jù)采集傳感裝置，依據(jù)數(shù)據(jù)通信協(xié)議，獲取到需要采集物體數(shù)據(jù)，利用通信網(wǎng)絡端口完成接入，實現(xiàn)物體之間、物體與管理人員的數(shù)據(jù)連接，可以對物體以及生產過程實現(xiàn)自動識別和感知，進行全程的監(jiān)控和管理。物聯(lián)網(wǎng)技術利用數(shù)量眾多的傳感裝置、射頻識別裝置對生活和工作的多種物品信息進行采集，通過這些傳感裝置可以得到物體的實際狀態(tài)，從獲取到數(shù)據(jù)對世界進行了解。

2 智慧油田解決方案

國內很多油田都在嘗試和探索采用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術來組建智慧油田系統(tǒng)，對油田物體進行系統(tǒng)全面的識別和感知，利用智能化管理辦法來創(chuàng)建新型的油田生產管理模式。當前，某油田把采油廠當作智慧油田實踐基地，不斷摸索和建立全天侯的監(jiān)測控制、無人值守操控、重點部位的巡視、組織運維、層級簡化的新型油田管理新方式，創(chuàng)新智能化大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)技術平臺，為高層進行決策提供數(shù)據(jù)支持，對油田的生產運維實現(xiàn)全生命周期管理。

2．1 油氣資源生產物聯(lián)網(wǎng)建設

油氣資源生產物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)建設是對井場現(xiàn)場的運行數(shù)據(jù)進行采集，對執(zhí)行機構進行遠程控制，進行智能化視頻監(jiān)控，從而對油、水井、中轉站和計量站、集輸管線實現(xiàn)全覆蓋、天過程、全天侯的監(jiān)測，實現(xiàn)對油、水井現(xiàn)場作業(yè)情況的自動感知，實現(xiàn)無人值守，對于安全生產的重點區(qū)域進行巡查，提高油氣資源的生產效率。對于生產相關的作業(yè)人員、開采設備和自動化儀表進行科學管理，建立起生產綜合化管理平臺，使管理層級得到科學化的精減，采用信息化的手段和高新技術提高管理效率。當前，該采油廠組建的生產大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)平臺實現(xiàn)了對兩千口的油、水井運行數(shù)據(jù)進行采集的數(shù)字化油田，可以實現(xiàn)對運行數(shù)據(jù)進行自動化測量監(jiān)控，可以全天侯的對中轉站、計量間等實現(xiàn)可現(xiàn)化的視頻監(jiān)控，運行數(shù)據(jù)可以自動錄入到服務器中，對采油設備實現(xiàn)遠程自動控制，自動形成數(shù)據(jù)報表，在遠程條件下可以大批量的對油、水井進行啟停控制，實現(xiàn)對油、水井的自動巡查等相關操作和管理。

2．2 數(shù)字化井場

可以對油、水井作業(yè)現(xiàn)場安裝智能測量控制柜、井下壓力和溫度等傳感裝置，對油、水井的生產數(shù)據(jù)進行實時的采集，可以對抽油機、螺桿泵等舉升裝置實現(xiàn)遠程控制，可以根據(jù)采油作業(yè)的實際需要對運行頻率的調節(jié)。井場的生產數(shù)據(jù)可以通過信息傳輸網(wǎng)絡發(fā)送給監(jiān)測中心以進行數(shù)據(jù)顯示，對數(shù)據(jù)進行保存和分析，對油、水井實現(xiàn)全天侯、全過程的監(jiān)控，達到井場無人值守功能，對井場運行設備進行定期的巡檢。油、水井智能測量控制柜可以對抽油機的示功圖、抽油桿的實際載荷、井口的回壓和溫度、運行電流和電壓值、有功和無功功率、上下沖程最高電流值、每天的用電量、沖程沖次和系統(tǒng)運行狀態(tài)等信息進行采集，在遠程條件下實現(xiàn)對抽油機進行啟停控制。除此之外，油、水井場內還應該安裝視頻監(jiān)控裝置，在監(jiān)控桿上設置紅外攝像機和無線信號發(fā)送裝置，對油、水井場現(xiàn)場情況進行視頻采集，通過視頻服務器來對井場視頻裝置控制。

2．3 利用數(shù)據(jù)技術保證油田實現(xiàn)穩(wěn)產高產目標

在油氣資源開發(fā)利用過程中，需要利用大量的運行數(shù)據(jù)對生產運行和油氣資源的具體情況進行了解，對海量數(shù)據(jù)進行采集、分析和運用，可以保證決策具有很好的針對性，有利于保證油氣資源的穩(wěn)產、增產。某油田從生產運行數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)的分析，策劃和組織智慧油田的建設。利用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)技術改變原來的構建層級，用數(shù)據(jù)信息作為主要技術手段進行智慧油田的設計和規(guī)劃。創(chuàng)建滿足油田生產需求、進行資源優(yōu)化配置的新型智慧油田，對整個油田的生產運行信息進行統(tǒng)一調用和優(yōu)化，形成集中而統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理平臺，主要的內容有：（1）利用物聯(lián)網(wǎng)技術實現(xiàn)對油、水井、中轉站和計量間、油庫等進行及實時監(jiān)控。（2）油田大數(shù)據(jù)采集、云數(shù)據(jù)計算處理中心建設。（3）移動數(shù)據(jù)處理、油田生產經(jīng)營管理平臺建設。（4）云計算和數(shù)據(jù)處理平臺建設。

3 智慧油田功能設計

（1）對油田企業(yè)采油生產進行全程監(jiān)控。油田企業(yè)的采油生產現(xiàn)場分為油、水井和站場兩類，利用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)技術可以實現(xiàn)對油、水井的無人值守，而對于各種站場，包括聯(lián)合站、計量站、注水站、增壓站等，利用有人值守的工作方式。智慧油田控制系統(tǒng)則根據(jù)生產的需求來定制可視化的監(jiān)控畫面，可以準確、生動的體現(xiàn)出實際的采油生產流程情況，對油、水井現(xiàn)場和站場進行監(jiān)控。

（2）生產數(shù)據(jù)采集和通訊。對于潛油電泵井、抽油機井、集輸管線、轉油站和輸油站等生產作業(yè)現(xiàn)場實際生產數(shù)據(jù)進行采集，通過物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的通訊傳輸線路傳遞給監(jiān)控平臺的數(shù)據(jù)庫中，可以對實時數(shù)據(jù)進行刷新，并具備數(shù)據(jù)遠傳功能。

（3）自動配水和智能流量計量。在配水站內設置智能流量計，可以對每個注水井的流量、溫度和壓力信息進行采集，把獲取到信號輸送到數(shù)據(jù)終端控制躊躇，再經(jīng)過光纜傳遞給監(jiān)控中心，從而對采油廠的配水情況進行遠程監(jiān)控。

（4）功圖自動量油功能。從每天的油井示功圖以及采油泵的理論舉升進行分析計算，可以計算出每口油井每天的實際采液量，從油液的含水率以及石油的密度，則可以推算出油井的實際采油量。

（5）對油井的實際工況進行診斷。從油井獲取到的數(shù)據(jù)信息進行分析判斷，從而對存在的故障進行自動的診斷，把油井的異常情況及時報告給相應的管理人員。比如，抽油桿斷裂、皮帶斷落或三者不平衡現(xiàn)象進行診斷。

（6）抽油機井優(yōu)化分析。從油、水井生產現(xiàn)場傳輸過來的數(shù)據(jù)信息，經(jīng)過處理和分析之后形成優(yōu)化的控制參數(shù)，對抽油機裝置進行優(yōu)化，從而提高開采效率，實現(xiàn)節(jié)能降耗的目標。

（7）油田生產數(shù)據(jù)存儲和報表功能。可以對油田生產運行的海量數(shù)據(jù)信息進行壓縮處理，從而完成對數(shù)據(jù)存儲。對重要的數(shù)據(jù)進行分析，可以生成的各類數(shù)據(jù)報表，可以為管理人員提供有價值的參考信息，為決定采用何種增產手段提供依據(jù)，同時還具有報表打印功能。

（8）智能報警功能。智慧油田建設的相應區(qū)塊還應該設置專門的報警服務器，可以對管轄范圍內的異常運行數(shù)據(jù)進行報警，主要有站控系統(tǒng)的報警、油井的SOE報警，可以和視頻監(jiān)控系統(tǒng)進行聯(lián)動，根據(jù)生產運行的需要可以調用生產監(jiān)控畫面，并通過視頻管理系統(tǒng)發(fā)出語音指令。

（9）應急保障功能。對油田生產現(xiàn)場進行風險評估，并制定相應的應急處置方案，確定好應急組織機構和相關人員，建立應急指揮中心，如果出現(xiàn)緊急情況可以啟用應急預案，保證可以在第一時間對緊急情況進行處理。

（10）智能巡井功能。可以定時對油井的實際情況進行巡查，也可以用手動的方式實現(xiàn)電子巡井，對油、水井的生產運行情況進行巡回檢查，及時了解和掌握實際情況，對巡查時發(fā)現(xiàn)的問題進行及時處理。

4 利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)處理技術促進智慧油田實現(xiàn)全面建設

數(shù)據(jù)是進行決策分析的基礎，油田企業(yè)在生產運行過程中會形成大量的數(shù)據(jù)信息，采用何種處理辦法實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的高效、安全利用，是擺在油田企業(yè)面前的一道急需解決的問題。和傳統(tǒng)閏烽進行比較來看，油田相關的產業(yè)鏈很長，從油氣資源的勘探開發(fā)、運輸、化工和工程建筑等多個領域。與此同時，油田企業(yè)的數(shù)據(jù)源建設、運行數(shù)據(jù)信息采集，對企業(yè)的信息技術提出更高的要求。運行數(shù)據(jù)的可視化應該從滿足企業(yè)生產經(jīng)營的實際需求進行構建。

5 結語

綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)技術是進行智慧油田建設的根本，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可以形成海量的生產運行數(shù)據(jù)，而大數(shù)據(jù)則來自于物聯(lián)網(wǎng)在油田企業(yè)的應用，智慧油田的實際運行情況可以通過大數(shù)據(jù)直觀反應出來，大數(shù)據(jù)技術必然會有效推進智慧油田不斷向前發(fā)展。大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)技術在油田的推廣應用，實現(xiàn)了IT技術和油田業(yè)務的深度融合。