物联网技术提高刘官庄油田数字化水平的应用路径研究

艾鹏

（中国石油天然气集团有限公司大港油田分公司第二采油厂信息档案室 天津市 061103）

近年来，随着传感器、通信网络以及云计算等技术的不断发展，这些都为物联网技术的发展创造了条件。在当前油田建设的进程中，数字化建设成为发展趋势，且数字化技术在油田建设中日益广泛，尤其如今数字化油田已经到了发展的关键时期，这也促使我们需要在油田建设中明确数字化和科学化的发展目标[1]。

1 数字油田的概念

数字油田的概念，最早是来源于数字地球的说法，在1999年是大庆油田的王权等人首次提出。从广义来看，数字油田指的是油田实现全面信息化，以信息化技术手段来推动油田行业实现智能化、可视化和数字化；从狭义的视角来看，数字油田是将油田实体作为对象，数字地球作为技术导向，在地理空间坐标为依据的前提下，可以实现数据融合，同时具有智能化、可视化、空间化与网络化，利用虚拟技术和多媒体能够多维表达。

数字油田的主要内涵是实现油田生产的自动化和管理信息化。随着多年的发展，数字油田的发展与技术创新发展日益彰显出重要的影响力，成为国内外重点研究的重点[2]。本着当前国家的基本路线，油田企业在数字油田的建设中，要顺应数字化发展的要求和趋势，完善数字油田体系，从而让物联网技术助力油田数字化水平的提高，取得良好的应用成效。

简言之，数字油田是油田企业今后进步发展的方向，更是保证经济可持续发展、强化市场竞争力的表现之一，伴随着油田开发进一步的发展 ，物联网技术会成为推动数字油田向高智能趋势发展的重要手段。

2 刘官庄数字化油田构建方案分析

随着智能化技术在数字油田领域的推进，利用AI 技术来建立高效、精准的预测分析系统，已经成为发展趋势。和过去传统的油田建设方式相比，数字化油田构建可以快速地提取发展规律，可以为油田各项业务带来更加科学的发展方案。这是由于物联网技术的主要特征是具有及时性，且有不间断性。

在油田的管理期间，将现场开采、仓库等作为信息原点，采用自动化的控制仪器采集数据。数据采集的设备具有很高的专业性，且可以实现连续性采集，在保证光纤网络接入的情况下，就可以将数据进行采集，并传输到信息管理历中心[3]。通过采集的数据，可以给油田相应的管理人员在管理中，提供切实可行的决策依据，有利于做出正确的判断，这样可以避免因为一些人为因素而影响结果。同时，对于收集的信息进行综合处理，然后开展运算和分析，构建分析数据模型，了解油田的基本状况。根据各项指标的达标与否，对油田的运转情况做出正确的判断。一旦出现诊断的问题，现场管理和施工人员会第一时间处理，这就切实发挥了数据技术的高效优势，这和过去的油田管理模式相比，节省了很多劳动成本。可以说，物联网技术应用在数字油田建设中，不仅是整合了先进的自动化技术和信息网络技术，构建了一体化的管理系统，更是保证了油田生产的安全性和高效性[4]。

图1：数字油田

图2：油井进口监测示意图

3 物联网技术提高刘官庄油田数字化水平的应用路径研究

刘官庄油田按照“优化整合、集中监控、扁平管理”的原则，有效地转变了生产组织方式，在油气采集和运输等方面，实现了一体化的管理，优化了过去繁杂的管理模式。在推行无人值守的过程中，将安全隐患有效降低，人力资源实现简化，生产效率也得到明显的提高，探索出了创新油田发展模式、可持续发展的崭新道路[5]。

3.1 建立并完善安防系统

刘官庄油田采用可视化的监控系统，对相关区域的重要风险因素和站内危险源进行全方位的覆盖，避免出现死角和盲区，可以实时开展现场监控，一旦出现突发事件可以精准定位。监控摄像的安装位置减少了逆光的出现，可以清楚看清进入车辆和人员，监控中心能够全方位地进行无人值守，保障油田生产过程中的安全性[6]。同时，刘官庄油田的无人值守站配有暗安防系统，一旦四周出现入侵，则会发出警报，具有入侵检测、安全防控、防盗报警等作用，且全天连续性监测，能够准确定位入侵地点，将信息传达到监控中心，起到早干预、早控制的效果。

3.2 建立无人值守系统的生产管控中心

数字油田作为颠覆传统油田的一种创新模式，是当今和未来的发展主流趋势，无人值守技术在数字油田中应用，不仅可以减少油田巡检人员的工作量，降低维护和检修的成本，还能实现智慧化和信息化的进一步融合，真正促使数字油田实现智能化的管理，契合当前油田领域实现可持续发展的要求，对未来油田的发展有着积极的影响。

（1）实现了远程监管。刘官庄油田的生产管控中心作为无人值守系统的核心部分，利用人力交互技术，对油气生产站场的运行开展远程监视、控制，对设备运行的数据、参数等实现综合处理。同时，通过对监测的数据可以利用软件展开对比和分析，出现异常状况能够及时报警。此外，生产的各种数据和趋势分布，也可以为相应的技术人员提供判断依据。

（2）权限管控中心可以实现对无人值守站的设备进行控制。管控中心将操作人员进行了账号统计和划分，而远程控制的功能则是体现在一些高权限的账号。系统各个操作后都会存留记录，其中包括登录的账号、时间和详细内容。

（3）对故障设备实现应急处置。刘官庄油田在无人值守的建设模式中，大幅度降低了站内员工的巡检强度。同时，生产管控中心则具有较高的运行诊断能力，可以对日常设备的运行参数进行有效收集和存储，从而丰富数据库。故障应急设置根据数据的变化，诊断出设备运行的问题，一旦出现异常报警，相关人员会第一时间赶到现场处理。

3.3 完善油田数字化建设的应急管控机制

建立数字化应急管理体系，可以将数字化系统有效应用在应急预案的管理与运行中，更有利于应急资源的调配和管理，实现预案模拟，促使施救工作更加标准化和规范化，对提高油田企业的应急管理水平有积极的意义。

（1）采用临时供电系统，保证短时间内容电量的供给。作为网络通信和自动化控制的临时供电装置，采用双路供电的模式，可以起到稳定电压的作用，避免因为电流过大损坏设备。同时，一旦遇到突发紧急情况，用来实现站内的数据传输和报警，启动应急流程[7]。

（2）刘官庄油田采用自动报警系统，可以及时反映设备故障。当收集到的信息和数据一旦出现规律性的变化，超过警戒的数值，就会提醒并报警。刘官庄油田通过开展抽油机井工况智能诊断技术的研究与实践，结合示功图分析技术，建立了《抽油机井故障智能诊断系统》。该系统的核心功能是对抽油机井生产过程中的抽油泵故障进行实时诊断，用以协助油井生产动态管理人员实时掌握抽油机井的杆、管、泵的工作状况，为抽油机井故障判断同时对抽油机井故障处理流程与处理结果进行系统化管理。系统提供单井生产工况的实时监测、对比分析与故障综合统计与处理分析等功能，帮助油井生产动态管理人员进行综合生产动态管理与决策。

（3）刘官庄无人值守站的建设进程中，使用了远程电控阀门来对生产工艺进行控制。数字化的工艺参数作为信息采集的根据，可以控制电动阀门，一旦应急情况出现，就可以实现自动化管理。

3.4 先进的网络安全技术设计

刘官庄油田在数字化建设的过程中，始终坚持科技创新，利用现代化的信息技术，来不断优化生产的安全网络。在进行安全防护研究中，实现了网络隔离技术和网闸技术。其中，网络隔离技术，从字面来讲就是把两个网络分开，但是这样的安全是不成立的。从实际运用来看，刘官庄的网络隔离技术并不是切断网络联系，而是在原有网络基础上实现了数据交换，加工一有害的信息进行隔离，适应了一些新型的网络攻击手段，在可信任的网络范围外来保证信息不泄密的前提下，做好数据安全，这样可以有效解决一些特殊的安全问题。

此外，网闸技术的设计原理是将网络的通用协议连接切断，对数据包重新组织，构建静态数据，并进行安全数据的审查，确认流入内部单元的数据是安全的，同时保证内部用户可以获取需要的数据信息。通常网闸是由内、外网处理单元及专门隔离硬件交换单元组成。

4 结论

通过实践表明，刘官庄油田运用物联网技术提高刘官庄油田数字化水平的应用路径，堪称行业的发展典范，不仅推动了油田信息化建设的程度，还改进了生产工艺，优化了企业组织机构，为传统油田的发展探索出新型的发展之路，实现了油田无人值守，推动油田实现了全面数字化管理新模式。可以说，刘官庄油田通过自动控制技术的应用，必将在未来的发展路程中创造出更多的辉煌，也有力地推动了油田数字化变革的步伐，为同行数字化建设提供了有力的发展模式和依据。