物聯網在數字化油氣田中的應用

董樂 咬瓊

摘要：我們所說的油氣生產物聯網就是指“互聯網+石油天然氣工業”的綜合統稱。這是工業化與信息化的高度結合。二者的融合在油氣田數字化建設過程中得到了體現。也是我國油氣田真正實現數字化的基礎。本文主要探討油氣生產物聯網在實際數字化氣田建設中的應用。

關鍵詞：物聯網;融合;數字化氣田

1物聯網基本架構

從技術的角度來看，我們把物聯網可以分為三層，即感知層、網絡層、應用層。所謂感知層就是各類傳感器以及傳感器網關構成，例如在油氣生產場所中的二氧化碳濃度傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、二維碼標簽、液位傳感器、攝像頭、GPS定位器、RFID標簽及讀寫器等。感知層相當于一個生產單位的神經末梢一樣，通過感知層進行識別及數據的采集;網絡層則主要有私有網絡、共享網絡、互聯網、無線通信網絡等，其相當于神經中樞，主要負責將感知信息進行從傳遞，從而保障信息及指令的有效傳輸;應用層主要是物聯網與用戶之間的銜接，這是信息與實際操作的搭接，實現最終反應。

2、數字化油氣田與油氣生產物聯網

（1）油氣生產物聯網概述

利用物聯網技術進一步建設標準的、統一的、規范的油氣田地面工程。通過建設油氣井區、計量區、集輸站、處理廠等油氣生產環節中的各類數據采集及監控系統、數據傳輸系統、生產運維系統、生產管理系統等實現生產自動化。從而通過以信息技術優勢對生產流程、管理流程、資產配置、組織結構、生產方式進行優化，提高油氣生產效率和管理水平。

另外油氣生產物聯網的核心內容就是對油氣生產環境及生產過程中的各類設備的運行狀態、工藝流程、管理環節的狀態及變化進行實時的信息反饋，操作人員在接收到反饋信息后進一步對生產過程進行控制、預警、指揮及決策。

（2）物聯網主要技術特點

物聯網系統具有一定的信息數據集成化特征，除此之還具有一定的數據共享化，且數據存儲量較大，數據處理速度快等優勢。應用其感知層、網絡層、應用層的基本構架能夠進一步實現生產過程的全方位管控。例如天然氣處理廠的生產運行，完全可以通過這三個層面做到自動化控制管理，從而節約大量的人力物力。

3、油氣生產物聯網應用的必要性

（1）優化生產管理模式

油氣生產物聯網可改進信息的采集、傳遞、控制及反饋方式，將經驗管理、人工巡檢、手工填報、逐級匯總的傳統被動"守株待兔"式生產管理模式，轉變為智能管理、電子巡檢、自動填報、實時匯總的數字化主動"精確制導"式生產管理模式;將前方分散、多級的管控方式，轉變為后方生產指揮中也的集中管控方式，極大提髙生產效率與管理水平。[2]

另外進一步優化生產管理流程，為實現進一步精細化管理提供了重要保障。結合現有生產管理特征，將信息化與勞動組織、生產管理流程進行融合，實現無人值守站的搭建，采用作業區為中心的輻射式管理模式，多井站相結合，減少管理層級，做到直線管理，點對點直線控制，減短指令傳遞時間，從而進一步提升管理效率。生產組織優化，結合信息數據綜合分析，對生產任務進行合理安排，實現針對性管理。

（2）提升一線操作人員工作環境

結合油氣田生產場分布區域廣、覆蓋面積大的主要特征，現場生產設備長期暴露在惡劣環境中，設備故障率明顯增高。以往人力巡檢較多，很多問題全部依靠巡檢中解決。員工常年野外作業十分幸苦，應用物聯網技術，我們可以針對性的進行核查，降低員工巡檢次數，將員工從繁忙的巡檢工作中解放出來，巡檢安排合理化大大改善員工工作生活環境質量。

（3）符合健康、安全、環保發展要求

在碳中和概念的浪潮中，低碳工業發展是目前油氣企業的趨勢。利用物聯網技術，人們可較低的投資和使用成本實現對工業全流程的“泛在感知”，獲取在線監測的重要工業過程參數，并以此為基礎實施優化控制，達到提高產品質量和節能降耗的目標。通過發展物聯網技術將極大提升工業控制領域的節能減排效果。因此，建設油氣生產物聯網系統是中央企業響應國家發展戰略要求的號召，按照HSE管理體系標準進行節能降耗、清潔生產、保護環境的重要舉措。[2]

4、油氣田物聯網應用

（1）數據采集與監控

目前搭建完成了數據采集與監控系統。該系統主要涵蓋了以下功能：數據參數匯總與采集、動靜設備的物聯、生產報表查詢、生產曲線分析、通訊監控、報警處理、視頻監控、交接班記錄等功能模塊。

數據采集與監控子系統通過現場施工、組態調試、基于智能儀表的物聯設備管理子模塊開發，完成了無人值守集氣站的建設，進一步實現了集氣站生產數據、物聯設備管理數據的自動采集、遠程監控功能，完善了作業區的數字化管理職能，滿足了油氣生產管理數據的完整性需求。

（2）數據傳輸應用效果

通過搭建辦公網絡、生產網絡構建網絡層，實現數據的傳輸。目前各作業區及處理廠采用有線傳輸與無線傳輸相結合的模式進行部署與實施。各作業區與處理廠之間采用光纖有線傳輸，實現了各類生產數據與視頻圖像數據穩定可靠的上傳;而無人值守單井站與作業區、處理廠之間采用無線模式傳輸，節約了光纜敷設成本。另外為了網絡數據安全可靠，在現場層的生產網中遠程無線傳輸網絡與有線數據接入網絡之間統一部署防火墻，在應用層的生產網與辦公網之間統一部署隔離網間對通信傳輸網絡進行物理隔離

（3）生產管理應用效果

生產管理系統主要是對生產過程進行監測、生產狀態進行分析、對已形成的生產報表進行查詢，物聯各類生產設備等。通過生產管理系統將數據采集、監控、傳輸統一接入管理，最終完成各作業區及處理廠的生產數據接入。通過數據集成共享、功能融合設計，完成了與生產數據平臺的功能融合建設。

總結

目前通過利用物聯網技術，能夠實現油氣田作業區、處理廠的規范的、統一的數據管控，實現生產數據自動采集、遠程監控、生產預警，提高了油氣生產過程管理水平，促進了產業轉型升級，順應了數字化油氣田建設的基本方向。

參考文獻

[1] 蔡鵬，覃毅，董照顯，楊全枝，陳超.無線數據傳輸技術在石油行業中的應用及展望[J].石油工業技術監督，2012（06）

[2] 劉強，崔莉，陳海明.物聯網關鍵技術與應用[J].計算機科學，2010（06）