物联网技术在油气田生产中的应用研究

赵强，刘刚，行花妮，刘峰，叶秀芬，鲁校

（中国石油长庆油田分公司第一采气厂，宁夏银川750006）

物联网技术在油气田生产中的应用研究

赵强，刘刚，行花妮，刘峰，叶秀芬，鲁校

（中国石油长庆油田分公司第一采气厂，宁夏银川750006）

物联网的快速发展，引起各行各领域的高度重视，它不仅能提高经济效益，节约成本，而且为企业注入新的技术动力。本文就是针对物联网这一技术，从油气田生产的角度出发，描述了运用物联网技术构建数字化的理论、实践及效果，介绍了基于物联网技术的气田基础网络结构、自动化控制、视频安防及电子巡井等标准化模式。

物联网技术；基础网络结构；自动化控制；视频安防；电子巡井

随着物联网技术处于快速发展阶段，在很多国家和不同领域出台政策进行战略布局，日韩基于物联网的“U社会”战略，欧洲的“物联网行动计划”及美国“智能电网”、“智慧地球”等计划。我国也在响应物联网建设，提出“感知中国”、“智慧城市”等一系列政策计划，为实体产业注入技术支持，来带动社会主义经济发展，促进人文和谐。下面从物联网技术角度介绍在油气田生产中的典型实践，并对其应用进行简单的分析研究。

1 油气生产物联网

油气生产流程主要包括以下五个部分：油气举升、注入、计量、油气集输和油气处理，这些生产环节如果采用传统生产工艺，且由人工管理，则生产效率较低，稳定性较差，安全风险高。在目前的油气田生产中，通过物联网技术可以改善传统工艺的不足，提升油气田开发整体效益[1，2]。现阶段将应用于油气田开发过程中的物联网技术统称为油气生产物联网。

油气生产物联网系统实现的基本思路：（1）在生产现场（如井场、站点、处理厂或净化厂等）安装数据采集、监控、安防设备，自动采集生产、视频、安防等数据或信号；（2）根据不同的管理需求，通过有线或无线传输方式将采集到的数据或信号传送给不同级别指挥调度单元；（3）对收集到的数据或信号进行汇总、处理与分析，为决策者进行生产指挥提供决策依据，从而实现生产运行可视化、生产操作自动化、管理决策系统化。

2 油气生产物联网标准化组成单元

油气生产物联网的标准化组成单元：基础网络结构、自动化控制、视频安防及电子巡井等。在气田生产中，物联网技术的应用已经初见成效，形成不同需求的标准化物联网应用模式。

2.1 基础网络结构标准化

基础网络架构是实现油气生产物联网建设的基本条件，其主要实现数据接收、缓存储、转发、控制。目前主要采用三层树形网络拓扑结构，核心层实现全线速三层路由，经防火墙统一的出口，来提高安全性，汇聚层实现VLAN间路由以及流量控制等功能，并提供良好的扩展性能，接入层实现高速大密度节点接入。根据生产需求分为核心区域、汇聚区域、接入区域，核心和汇聚区域为千兆传输，接入区域为百兆传输，由于油气覆盖区域地理环境复杂，在链路可根据实际情况，通过双链路或者局域环网提高基础网络的传输效率。典型的气田网络拓扑结构图（见图1）。

2.2 自动化控制标准化

在气田生产中，集气站目前主要采用AB、BB公司PLC实现对集气站生产运行的实时监控和管理，其采集到数据一方面为集气站提供监控，一方面将数据传送中心集气站或区集中监控中心。通过基础网络中心集气站可以同时管理若干个数字化集气站，从而使数字化集气站实现无人值守。

图1 典型的气田网络拓扑结构图

2.3 视频安防

在气田生产中，气井、集气站及重点生产区域安装了视频监控、红外报警、门禁系统、远程对讲等设备，对其井口、集气站及重点区域实现就地录像、区域汇集、远程监控、异常报警等功能。

2.4 电子巡井

电子巡井系统实现了对井口数据的采集，通过电台、网桥、光缆传输至站内，通过站控系统上位机或资料机对井口的数据进行自控和视频数据监控，同时实现了井口截断阀的远程开关。目前应用最多的是网桥传输，它的传输带宽大，不仅可以传输生产数据，而且可以传输视频数据。

2.5 油气生产物联网应用前景分析

物联网技术在油气生产中的应用，明显提高了生产效率。基础网络建设根据油气田的地理环境制定自身的网络架构，保证油气生产区不间断的传输生产、视频、安防等数据；成熟稳定统一的自动化控制系统为采气工艺流程提供技术保障，从自控程序、现场仪表、天然气计量、数据分析等关键性因素已经形成一套标准化的系统；视频安防系统不仅进一步提升了油气生产区的安全性，而且为气田实现无人值守、远程控制提供了基本保障；电子巡井系统解决了偏远地区单井数据的传输，节约了生产成本。在其他方面，语音传输体系、事故应急体系等都离不开物联网技术。

从以上论述得出，物联网技术在油气生产中具有很好的应用前景，但是目前也需要克服很多难题。最典型难题是由于油气生产物联网系统的建设涉及到多学科、多专业，解决方案也各不相同，因此标准相对较为分散，并且开放性较差，目前我国并没有出台相应的国家标准或行业标准参照。而且早期在油气田建设当中，各研究单位和生产企业都是按照自定的标准来进行的，数据和系统兼容性差，因此为了使不同厂商生产的油气生产物联网设备实现互联互通，从而降低运维成本，迫切需要大规模统一行业标准。

3 结语

本文针对目前油气田的发展，分析油气生产物联网的特点，讲述了如何在油气田应用物联网，并从基础网络结构、自动化控制、视频安防及电子巡井等标准化的角度审视气田生产物联网的应用现状，并肯定了其取得的阶段性成果。最后分析油气生产物联网应用前景，给出了充分的理由说明油气生产物联网标准化将成为整个油气田发展的目标。

近些年，物联网技术的快速发展，克服了很多技术难题，油气生产物联网的控制水平、技术安全能力将不断增强，并且我国相关部门已经制定国家标准或者行业标准，从而实现不同厂商油气生产物联网产品之间的互联互通，进一步降低系统运维成本，为油气生产物联网的统一标准化做好铺垫。

［1］李建华，薛广民.油气生产物联网技术在油气生产中的应用［J］.自动化博览，2013，（11）：65.

［2］孙振禄.试析油气生产物联网［J］.中国科技博览，2014，（1）：528.

TP272

A

1673-5285（2016）01-0084-02

10.3969/j.issn.1673-5285.2016.01.022

2015－11-15

赵强，男（1987-），信息工程初级工程师，2012年毕业于西安邮电大学通信工程专业，从事通信网络运维管理研究及气田网络建设工作。