数字化油田建设中关于通信技术的应用

贺思茗

（中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司数字化与信息中心 陕西省西安市 710000）

数字化油田建设具有积极意义，在整个过程中，较为重要的支撑技术就是通信技术，通过该技术的应用，不同生产要素形成了关联，被充分结合起来，在原有优势的基础上，信息传输便捷性被深度挖掘。信息时代背景下，油田建设想要取得成绩，就要向数字化方向迈进，将其作为油田企业发展核心，提高数字化建设成效。

1 数字化油田通信方式

油田通信方式在科技加持下不断迈进，现如今通信技术水平与实际的通信效果显著提升。通过研究发现，电话上报模式传统，属于油田相对滞后的通信方式，在新经济驱动下，这种模式必须要替换掉。光纤传输优势突出，应用成果十分显著。除此之外，CSD/GSM、GPRS/GSM、微波等，在当前的环境中同样发展较快。目前采用的通信技术在实际应用中也有较多缺点存在，例如：CSD/GSM通信方式，不足之处是传输速率较低，经过系统统计，该效率仅有14.4BPS，同时在传输阶段，实效性较差，不值得大范围推广。再例如：GPRS/GSM通信方式，虽然传播效率高，但容易出现信号盲区，同样存在技术上的短板。前一时间比较流行的微波通信，局限在于受天气影响较大，如果气象不稳定，通信质量也会下降。由此可见，光纤通信前景良好，具有多方面应用优点，在油田自动化中应用光纤传输可以事半功倍，有利于推进数字化进程。研究发现，数字化油田建设较为复杂和全面，涉及的技术和因素众多，除了人工智能技术外，还囊括了自动化技术等，在众多技术应用中，通信与信息技术属于基础框架，地位显著。在各种技术集成下，数字化油田可以出色完成生产全过程监督以及高效的信息化管理。结合现实可知，油田企业数量较多，在我国大小油田企业星罗棋布，各个油田企业由于综合实力的差异，发展规模和水平区别明显，导致企业数字化建设存在较大瓶颈，发展水平参差不齐[1]。在现实工作中，为发挥数字化优势，需要结合自身特征，在数字化建设中渗透各种先进技术，在技术的支撑下，助力油田建设优质发展，提高目标的一致性。

2 新型油田的数据采集技术

在经济的引领下，油田行业规模扩大，资源需求显著增加。现实中，众多的油田企业正处于升级和转型的关键期，需要革新理念，实现综合产能的提升，这给数字化发展提供了契机。结合油田建设发展水平和实际成果来看，现有的数据采集主要集中在两种方式上，人工采集属于传统模式，在此基础上，再加以辅助自动化采集的方法，两种数据采集方式在实际应用中相辅相成，实现了高度配合的目标，数据采集效率得到了保障。实践表明，数据采集是数字化油田建设基础，只有将基础夯实，数字化油田上层建筑才能平稳。针对老油田来说，以人工采集为主，数据传输是电话随访，部分实现了自动化。在传统模式下，如果在数据处理时有错误信息夹杂其中，或者发现了问题，想要将问题解决，需要逐层分级处理，借助这种方式，将信息处理结果回传到井站内，不仅环节复杂，在整个过程中极易出错。而在数字化模式下，这种情况得到了改善，经由流程再造以后，再加上数字化平台的辅助，现实中的井站数据在SCADA的保障下，会再汇聚到中心站，这样就可以实现数据审核的细致化升级，通过审核后，数据再逐级上传，这样的准确性会更高。在生产管理阶段，如果出现了数据上传的偏差，数字化系统会及时发现，并直接返回错误数据，在此基础上实施再次的审核[2]。在具体工作中，要尽量简化流程，以便效率的提升。在数据传输模式下，需要以保障效率为前提，将各种人工失误合理规避。

3 通信技术应用研究

3.1 数字化油田中的光纤传输

3.1.1 井口—站场的传输

新型的数字化油田优势体现在多个层面，在其运营期间，无人值守模式是主要模式，与有人值守相比，需要采集的信息总量少，传输速率标准也不需要十分严格，在日常工作中，井口数据采集变得简单，只需采集井口压力即可，除此之外，还要收集一些安防视频信号[3]。油田事业发展中，可以明显看出，数字化建设成就突出，油田和气田，无人值守的目标已经达成，在整个运营过程中，不需要依靠语音信号，就可以完成各类数据传输，并且从源头保证了信息质量。在实际工作中，需要借助光纤通信设备，实现井口—站场的传输，不仅提高传输速率，传输的安全性也更加理想。光纤传输通信技术下，光纤通信设备的选择，是基础也是保障。最好选用单独设备，可以优质进行数据和视频业务的提供。当然，也可以结合现实所需，选用综合提供数据的先进设备。通过现状了解到，数字化油田中，为了确保效率，无人值守目标已经基本达成，为保障通信目标的合理、科学实现，在设备安装阶段，需要采取规范化安装。主要方法是将设备安装在规定规格的竖立钢管上，通常情况下，钢管为8-10米，并将其置于防雨箱中，防雨箱必须是铁制的，只有这样，才能实现有效防雨[4]。单从这一角度考虑，在设备选择时，光纤通信设备需要满足体积小并且耐久性强的要求，同时还要将对环境的适应能力充分考虑进去。井口与站场之间，需要设置专门且优质的油气输送通道，这是基础保障，不容忽视。为有效实现科学控制（现实中光缆敷设费用的），需要在井口与站场间，合理敷设光缆时，认真考量正确的敷设方式，铠装埋地敷设光缆比较普及，也可以应用管道同沟敷设方法。

3.1.2 站场—调度中心的传输

除了井口—站场的传输外，站场—调度中心的传输更加关键。现实表明，站场同样是核心构成，属于油田工程中的主体部分，在整个生产作业环节，其中产生的数据信息不仅繁杂，而且信息通信量大，囊括了较多的业务信息、视频信号等。在数字化油田中，想要发挥光纤通信的优势，需要参照相关技术标准，普遍使用光端机，对PDH和SDH进行比较，明确不同系列的优缺点。通过比较分析发现，PDH系列光端机存在许多弊端，功能和性能的不足，会影响使用效果。具体表现在以下方面：

（1）现实中采用的PDH光端机进行科学组网时，手段相对单一，在这种单一和不完善的组网方式下，会让许多空间被占用。与此同时，设备除了接口转换器外，还包含了光纤收发机等，总而言之，结构构成较为复杂，采用PDH光端机，后期的维护工作量大，并且很难实现资源整合。

（2）PDH 光端机的弊端还体现在光口速率并未统一，相关的标准尚未形成，正是因为缺乏指导，空间资源浪费严重，后续的维护难度极大，其中，人为因素十分关键，会影响整体稳定性，不容忽视。

（3）PDH 光端机的应用，会阻止各层级的连接，导致汇聚层、接入层对接不畅，发生网络管理方面问题，在这样的情况下，运营成本不仅增大，还会提高业务转接的艰难程度。基于此，对各个油田而言，需要将站场光纤传输作为指导目标，将SDH光端机作为优选。

3.2 油区核心网

在油田企业高效发展阶段，现实中的通信领域组网方式特征明显，多为网络交换机或者采用光电转换器，为了强化组网效果，需要在核心侧，搭配使用网络交换机（三层路由）。与此同时，在接入侧要采用二层网络交换机等，但综合多种应用情况，在核心网构成下，难以保证使用效果。在数字化建设推进中，油区核心网建设时，核心理念已经有所改变，彻底突破了限制，在具体工作中，采用了新的方式。正确做法是在核心侧匹配了电信级的PTN，也可以辅助IPRAN 或OTN ，在这些技术帮助下，油区核心网的组网将会更加灵活，同时，结合现实需求，完成环型结构的构造，从而体现出结构的安全性，保证其可靠性理想。

3.3 油区接入网

油水气井在最初阶段（自动化建设的），所依托的数据采集技术滞后，无线 Zig Bee、Wi-Fi等是基本形式，基于这些采集方式，在数据传输中，受信道干扰可能性较大，同时还会受带宽、天气限制，导致井场数据传输不顺畅，其可靠性难以维持，并且稳定性也难以保障。随着技术革新，油田数字化建设正处于稳步推进阶段，一些油区建设中已经全方位引入了运营商3G、PON等。研究发现，在无线和有线结合以及通信技术的综合下，传统的井场数据传输被逐步优化，实现了技术局限的突破。根据通信技术对比可知，采用Zig Bee优势突出，因为其功耗相对较小，在现实应用中，传输距离短，同时带宽要求不高，借助该技术，可以让工控数据传输更加理想。Wi-Fi和无线网桥通信，同样值得大范围推广，如果通信的稳定性被弱化或者是可靠性不足，将会在一定程度干扰天气、地势等，在边缘网络部署中（特指小范围的），优势非常突出，应用价值较高。运营商3G通信技术，其特点在于单个基站带宽偏低，将其应用在密集井场区内，会增加通信堵塞可能性。基于这些技术的特点，在现实应用中，企业需要结合自身需求，灵活选择，保证应用优势突出的同时，实现小范围井场视频监控。

3.4 PON技术应用效果分析

根据多年应用经验，可以得出相关结论，在油区通信网中，高质量渗透通信传输技术，会取得理想的效果。比如：在整个体系中，利用电信级传输设备完成油区骨干环网的架设，这是核心技术手段，应用效果十分突出。同时经由PON设备，实现接入层的汇聚，在此基础上，采用少量边缘支路进行连接，确保无线接入的效果。实践证明，PON技术优势明显，在油区通信组网中，通过科学接入侧的使用，特别是分光器的使用，能够达到高标准的传输效果，满足不同分光需求，在此基础上，各个井场可以完全辐射到，同时调整视频监控点，通过接入方式改良，实现对局部设备数量上面的精准控制，保证区域组网成本降低。现实中，在PON技术下，多业务综合接入目标以较好的姿态完成，除了语音业务核心模块外，还包含了数据、IPTV 等。此外，在PON网络形成后，可以发挥强大功能，承载生产物联网等或者油区中的其他 IP业务。通过科学论证发现，基于这些技术优势，油田数字化建设的标准与需求可以基本实现，视频监控从小范围扩展到大范围，同时图像识别等，也可以实现。

4 通信技术提升措施

4.1 人机结合控制技术

互联网时代到来后，各行各业发生巨变，智能化技术应用范围和领域广泛，最近几年，该项技术渗透到了油田生产作业中，结果表明，人机结合控制技术高效率实施，可以为早日实现数字化目标助力。

通信设备在使用阶段，许多问题都会遇到，为了不影响通信质量，需要在结合控制技术下，进行智能控制，依托该技术识别出设备运行质量问题，并及时采取消除隐患的处理措施，借此实现实时监控。

4.2 通信设备结合技术

在通信技术智能化的基础上，还要实现通信设备结合运用，共同助力新时期的油田建设。信息时代到来后，行业各业优质发展，通信设备在通信技术的更新中不断完善，取得了长足进步，结合现实可知，市场上通信设备众多，像有线、无线设备等。在未来的数字化油田建设中，完全可以灵活应用这些设备。有线通讯设备实施原理是借助串口通讯，工业以太网的通讯覆盖面非常广，在通信阶段，各种通讯协议转换并且发挥作用。有线设备除了核心路由器之外，还囊括了交换机、modem等。现阶段，无线通讯设备迅速占领市场，主要包括无线AP、无线避雷器等。无线通信设备优势是使用环境自由，不需要受线的限制，在移动状态下依然可以完成通信任务，不仅难度低、成本低，而且传输速率更高。实践证明，802,11n的速率不低于有线通信，可以达到100Mbps，同时更稳定方便。基于此，在油田数字化发展中，通信设备结合使用至关重要，已经成为新的趋势。现实中，需要对各类通信设备综合性分析，将功能和性能集中起来，在此基础上，实现通信设备功能优势的合理发挥。事实表明，不同通信功能的结合，将会整合资源优势，促使油田建设更加全面，在油田生产过程中，完成关键性生产数据集成，为实施全过程的管理打下基础。

5 结论

综上所述，油田生产作业中，想要实现飞速提升，数字化成为可靠手段，是未来的一大趋势，而其中最重要的依靠就是通信技术。虽然现阶段成果显著，但依旧存在短板，未来的发展中，需要总结经验，制定数字化建设总体目标，在通信技术方面加强管理，保持该技术的先进性，为数字化油田建设铺平道路。