大数据、物联网技术在智慧油田建设中的应用

于振山，孙 茜，张 跃

（1.华北石油通信公司，河北 任丘 062550；2.太极计算机股份有限公司，北京 100000）

大数据、物联网技术在智慧油田建设中的应用

于振山1，孙 茜1，张 跃2

（1.华北石油通信公司，河北 任丘 062550；2.太极计算机股份有限公司，北京 100000）

智慧油田是在数字油田的基础上，以智能科学和物联网技术为基础而构建的新一代信息系统架构及智能决策平台，其目的是降低成本，安全、环保地提升油气产量，实现勘探开发、油气生产、资产管理、流程再造等环节的科学化、透明化及智能化。目前，石油石化行业的信息化建设不断突破创新，涉及石油勘探、储运、数据管理等不同层面，随着技术和理念的进步，实现数据共享，挖掘数据价值，助力企业决策，突围“信息孤岛”，逐渐上升为各石油石化企业乃至整个行业的战略问题。

大数据；物联网；智慧油田

1　物联网和大数据技术

物联网是通过传感器、射频识别技术、全球定位系统等信息传感设备，按照协议，采集任何需要监控、连接、互动的信息，通过各种可能的网络接入，实现物与物、物与人的连接，从而实现对物品和过程的智能化感知、识别跟踪、监控和管理。

随着物联网技术的逐步发展与应用，大量传感器、RFID被广泛应用到生活中的各种物品当中，这使人们认识到世界的本质就是数据，而数据也将逐渐彻底地改变世界。大数据是指无法在一定时间内用常规软件工具对其内容进行抓取、管理和处理的数据集合。对物联网的海量数据加以分析及利用，“大数据”是必不可少的一项技术。

2　华北油田智慧油田建设

华北油田公司积极探索利用物联网、大数据、云计算、下一代互联网等现代信息技术构建智慧油田，通过全面感知和深入的智能化改变现行的生产管理方式。目前，华北油田已把二连油田作为智慧油田建设示范基地，探索建立“无人值守、全天监控、组织运维、重点巡视、安全平稳、层级简化”的高寒油田管理新模式；把山西煤层气作为物联网应用示范区，搭建智能技术平台，提供决策支持，实现生产系统全生命周期管理。

2.1油气生产物联网建设

油气生产物联网建设目标是通过部署井场数据采集、远程控制、智能视频监控系统，实现对各类生产井、站、管线的全过程、全天候、全业务、全覆盖，达到对井场自动感知、无人值守、重点巡查、组织维修的效果，实现提高劳动生产效率和安全生产的目标；对参与油气生产的各类资源（人员、设备、仪表等）形成实时管控；构建扁平化综合管理平台，减少管理层级，应用先进、综合技术手段提高管理实效。

目前，华北油田油气生产物联网已建成了近2 000口油井的数字油田；在山西晋城成功建成了我国第一个数字化、规模化煤层气田；在长庆苏里格气田建成了新一代天然气生产自动化测控系统，实现了远程24小时不间断对各类井站进行可视化监控、生产数据自动录入、远程设备控制、报表自动生成、远程批量启停单井、自动巡井等一系列操作及管理。

2.2.数字化井场

在井口部署单井综合测控柜和压力、温度等多种传感器，实现单井生产参数的采集以及对抽油机的远程启停及变频控制，如图1所示。井场所有数据上传至中心控制室的采集服务器显示、存储及应用，从而实现对单井生产全过程、全天候的远程管理，实现无人值守，井场只需要定期巡检。

单井综合测控柜主要针对油井、气井、水井等目标实施智能监测和远程控制。本产品主要实现油井采集示功图、载荷、回压、井口温度、电流、电压有效值、有功功率、无功功率、功率因数、上下冲程最大电流值、上下冲程功率、平衡率、日用电量、累计电量、冲次、系统状态与采集时间等数据；远程控制抽油机的启停。

图1　数字化井场

另外，在每座井场内边缘树立监控杆，杆上安装红外一体化摄像机和无线传输设备，实现井场视频图像的采集；监控中心通过视频服务器实现井场视频图像的远程监视、管理、储存和控制，如图2所示。

2.3从数据下手，确保稳产高产

对石油行业来说，对油气资源的认识和掌握主要通过大量的数据来实现，通过对数据的挖掘和应用，可以提高决策的准确性和全面性，实现新的油气增产。

华北油田从数据入手，全面审视、思考和规划油田信息化建设；从数据出发，突破传统的“硬件网络-数据-软件”层次，以数据为主纲，考虑信息化的规划、系统设计与实施。建设满足油田需求、优化信息资源配置的新时期智慧油田，实现全油田大数据的大统筹、大优化，建立集成统一的大平台。主要包括以下内容：①物联网与油水井、站、库等实时监控；②大数据采集、处理、分析与云数据中心建设；③移动计算与油田经营管理平台建设；④云计算与油田专业应用软件平台建设。

图2　井场视频图像监控

3　以物联网、大数据技助推智慧油田建设

数据是两化融合的基础，石油石化企业拥有海量数据，如何安全、高效、绿色的存储和使用数据，对石油石化行业而言是需要解决的一大难题。其次，数据源的建设也对石油石化行业形成了巨大挑战。相比其他传统产业，石油石化行业的产业链较长，涵盖了采集、加工、运输、工程建筑等多个行业。同时，石油石化行业内外部的数据源建设、数据采集，都对企业提出了很高的要求。另外，数据的可视化、符合行业企业发展需求的应用系统构建，都是大数据在两化融合应用中所要面对的问题。

物联网、大数据与智慧油田三者之间的关系是：物联网是智慧油田的基础，物联网是大数据产生的催化剂，大数据源于物联网应用；智慧油田的衡量指标由大数据来体现，大数据促进智慧油田的发展。大数据和物联网技术的应用是石油行业信息化深入、IT与业务深度融合的必然趋势，应用物联网技术和大数据技术全面优化信息资源是智慧油田建设的必由之路。

主要参考文献

［1］曹会智，李沛，刘俊杰，等.大数据时代背景下装备保障建设发展研究［J］.中国管理信息化，2014（17）.

［2］王爱民，刘伯乐，王国芬.华北油田在“物联网”领域的探索和实践［J］.中国信息界，2011（8）.

10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.18.034

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1673-0194（2016）18-0054-02

2016-08-20