物联网技术在数字化油田建设中的探索与实践

李明皎

摘  要：要建设数字化油田，必须结合计算机信息技术，以物联网技术为手段，使油田现场达到信息化和智能化管理，真正实现现场无人状态，提高油田企业油气井的现代化管理水平。把物联网技术应用在油田生产管理过程中，在油田生产现场设置远程控制系统，通过中控室的监控、操作、分析和处理，使油田生产达到高效开发的状态。文章从物联网与数字化油田基本概念出发，描述了运用物联网技术构建数字化油田的理论、实践及效果。

关键词：数字油田;物联网;无线传感网络;发展探讨

中图分类号：TE319         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）05-0151-02

Abstract： In order to build a digital oil field， we must combine computer information technology and Internet of things technology as a means to achieve information and intelligent management in the oil field， truly realize the on-site unmanned state， and improve the modern management level of oil and gas wells in oil field enterprises. The Internet of things technology is applied in the process of oil field production management， and a remote control system is set up in the oil field production site. Through the monitoring， operation， analysis and processing of the central control room， the oil field production achieves the state of efficient development. Based on the basic concepts of Internet of things and digital oil field， this paper describes the theory， practice and effect of using Internet of things technology to construct digital oil field.

Keywords： digital oil field; Internet of things; wireless sensor network; development discussion

前言

物聯网技术是信息技术高度发展的产物，也是网络信息技术行业的一次巨大变革，物联网技术在信息技术行业发展史上，是继计算机技术和互联网技术之后，被称为信息技术领域的又一次革命。由于物联网技术受到世界各国的高度关注，我们国家已将其作为国家战略发展的新兴产业之一进行研究。在我国国民经济发展中，油气田行业一直是支柱性产业之一，加强物联网技术的发展和应用已成为各大油田发展的首要任务。

1 物联网技术

所谓物联网技术，就是依据约定的信息技术协议，借助先进的全球定位系统、射频识别技术和红外感应系统以及激光扫描器等通信设备，将实际物体与互联网信息技术有效地连接起来，通过他们之间的信息交换和通信等行为，从而可以达到物体的准确定位和智能识别，以达到对现实物体的实时状态进行跟踪和监管的一种网络技术。也就是说，物联网技术是把物理基础设施和IT基础设施有机地结合起来，通过数据的形式展现给大家，从而达到交换信息和资源共享的目的，同时也能加强对物品的管理。从根本上来讲，物联网是互联网的一种延伸，沟通了人们与各种物体之间的交流，将单个物品作为一个信息终端，无数的物品就构成了无数的信息终端，无数的信息终端就成为一个信息网络系统。

2 物联网体系的构成

物联网技术作为一个体系，主要由感知层、网络层和应用层三部分组成。感知层属于整个体系的最底部。感知层的主要功能是通过感知和识别周围物体，收集相关的环境信息。网络层是整个体系的中间层，网络层为整个物联网体系提供无处不在的基础服务通道，达到网络体系的互联互通。应用层位于整个技术体系的最上层，应用层的主要作用是将物联网技术与所用的行业或专业技术结合起来，最终形成智能化应用的解决方案。应用层是实现信息共享和保障信息安全的关键所在。

3 物联网体系的关键技术

（1）RFID。RFID的全称为射频识别技术，它是一种通信技术，也可称为电子标签或无线射频识别，是将特定的目标对象通过无线电讯号识别出来及读写相关数据，而无需像传统的通信技术那样，需要在识别系统与目标之间建立机械或光学接触。

（2）产品电子代码。所谓的产品电子代码，即下一代产品的标识码，它是对网络体系中的各个对象进行的唯一性标识。

（3）传感器技术。传感器技术是一种物理装置或生物器官，它的功能是能够探测或者感受到来自外界的信号、物理环境或化学物品，并可以将获得的信息通过网络传递给其它物体。根据工作原理，传感器可分为物理传感器、化学传感器和其他传感器三大类。一般常见的传感器主要有电阻式传感器、电阻应变式传感器、压阻式传感器、热电阻传感器、温度传感器、光敏传感器等类型。

（4）嵌入式技术。嵌入式技术是一种专用的计算机系统，在计算机技术的基础上，将可以裁剪的软硬件系统应用于所需设备中，来达到实际应用的目的。

4 数字化油田体系及其建设

（1）利用物联网构建数字化油田的意义。要使得“数字化油田”建设高度智能化，物联网技术必不可少，即必须建立在自动数据采集系统、网络数据传输系统、生产管理系统和自动化控制系统以及场站配套支持系统的基础上，用以实现整个体统多级监控一体化、管理流程化、数据共享化、数据处理智能化、预警及时化，为提高运行管理水平和简化地面工艺流程提供有力的支撑。

（2）智能数据采集系统。智能数据采集主要分为单井数据的采集和站库数据的采集两种情况。单井数据的自动采集主要根据油气井管理和生产实际的需求，对所采集得油、气、水井的各项数据进行整合和分析;站库数据的自动采集系统不但包括对注汽站、增压站、中间站、注入站和计量间等油气生产环节的数据采集分析和处理，还包括处理站和联合站油气处理的环节。

（3）智能数据网络传输系统。数据网络传输需要以现场实际情况为基础，采用有线、无线或两者混合三种方式，将生产网络与办公网络分别设置，与此同时，还需建立一套健全的安全网络体系，目的是为了保证所采集各项数据传输的及时性、安全性和稳定性。对于建设比较集中的丛式井场和站库，为了满足视频监控和数据采集对网络带宽的要求，可采用光纤连接方式。对于一些地理位置偏远或比较分散的油气水井、计量间，可采用无线连接方式。在网络覆盖不到的地区，可采用手持终端设备（PDA）进行数据的采集。

（4）企业生产管理系统。一般情况下，油田企业的中控室控制着生产系统的管理，这样做的意义在于能够通过中控室对各项生产数据进行管理、展示，并可以与其他相关系统进行工作的协同;此外，这样做的好处是还可以对油气井的示功图、井组或井站的监控视频等数据进行管理，来实现实时数据和相关数据的整合、分析，最终实现油水井的实时生产动态等数据进行分析处理、综合展示的目的。

（5）自动化控制系统。自动化控制系统是指在油气田生产过程中，通过自控系统对各种现场设备进行远程控制，包括紧急切断装置、油气井关停装置、集成增压撬设备、自动投球、收球装置以及相关的配套设备等。将采集的各种生产数据通过自动控制操作系统进行实时采集、更新、分析和处理，最后实现远程控制单井的开关、自动调节注水阀、锅炉的智能控制等。

（6）场站配套系统。场站配套系统主要是指为单井、井组以及站库所配置的各种相关配套设备，包括太阳能发电设备、风力发电设备以及其他配套设备等。其中，油、水井的生产主要采用国家电网的工业用电;气井则主要采用低能耗的光伏发电并配备蓄电池组，以此来实现昼夜连续供電，确保各类设备和仪器仪表能够连续正常工作。

5 数字化油田建设的方法

（1）建立数字化管理企业。对于油田企业来说，应该加强数字化油田管理的学习培训，大力宣传数字化油田建设的重要性，引导广大员工开拓思想，普及数字化油田建设作用和意义。要使广大员工能够真正理解数字化油田建设的重要作用，尤其是其在降本增效、节能降耗和保障生产等方面的优点，才能够推动数字化油田的建设工作。此外，企业还应建立一套合理、严密、完善的通信网络安全制度，保证数字化油田建设的各项工作能够顺利进行。

（2）完善基础设施建设。油田企业要还要根据企业内部的通信网络设施，设置合理网络带宽，有条件的地方要加强光纤网络的普及，确保各项生产数据和监控视频的效果。除此之外，为了确保各项参数的采集率和利用率，油田企业还需建立规范统一的数据模型，及时更新生产设备，确保数字化油田建设的效率。

（3）加强技术人才的管理。数字化油田的建设需要加强员工的技术培训，不但要会计算机操作，还要熟练掌握各种软件应用。同时，企业还需鼓励全体员工积极参与数字化油田的建设，充分调动员工的积极性，保证数字化油田建设的各项工作顺利进行。

（4）相关配套软件。要加强研发数字化油田建设的相关配套软件以及进行功能整合，充分利用国内外的先进技术，简化操作流程，降低员工的劳动强度，提高工作效率。

（5）加强行政管理。企业内部各部门领导应以身作则，将数字化油田的建设工作切实做到实处，加强各部门之间的沟通和交流，使现有资源能够合理配置，明确各自的职责分工。

6 数字化油田建设中存在的问题

根据实际，数字化油田的建设还有很多不足之处，尤其是在智能化功能方面，数字化油田的建设在开发深度方面还存在不足。数字化油田系统是一个非常复杂庞大的网络系统，不但包括信息的采集和传输，还包含信息的分析处理等功能。就目前来讲，只有信息传输技术比较成熟，信息的采集以及处理技术还不够成熟和完善。就我国油田行业目前的发展现状来看，多数油田企业都将主要精力放在了可视化信息采集和相关数据库建设等方面，而对于采集的信息高效利用和智能化处理还不够重视。要想提高信息的利用和智能处理水平，各大油田企业仍需通过大量实践和应用，不断地提升油田的数字化和智能化程度。

7 结束语

总之，基于物联网的数字化油田建设，在数据的自动采集、远程监控、生产设备远程控制方面有很广阔的应用前景。因此，在数字化油田以及未来智慧油田建设的过程中，物联网技术的应用是一种最有效的手段，这就需要在建设物联网数字油田的过程中，将视频监控系统、无线传感技术和智能处理技术有机地结合起来，突出物联网技术的作用，结合数字化油田管理的实际，达到油田企业智能化和现代化管理的目标。

参考文献：

[1]赵强，刘刚，行花妮，等.物联网技术在油气田生产中的应用研究[J].石油化工应用，2016，35（1）：84-85.

[2]李琬莹.浅谈物联网技术在油田中的应用[J].中国管理信息化，2016，19（1）：66-67.

[3]檀朝东，等.油井在线监控计量分析系统技术研究及应用[J].工业计量，2008，18（5）：1-4.