油气生产物联网未来发展趋势研究

2023-01-02刘银鹏

中国设备工程 2022年17期

刘银鹏

（大庆油田信息技术公司，黑龙江大庆 163000）

现阶段，我国的油气生产物联网已经基本建设完成，物联网已经被应用到数据采集、传输与应用等多个方面，数字化油田模式已经建成。与此同时，随着当前人工智能技术以及大数据技术的不断发展，油气生产物联网也得到了创新发展，智能化油气生产物联网建设将成为未来一段时间内油田企业的建设目标。

1 智能化物联设备使用

现阶段，物联网正处于智能化发展阶段，智能化物联设备的使用是其发展的重要基础。当前的物联设备具有耗能多、体积大、配置复杂且功能较少等一系列不足之处，而智能化的设备具有无线连接以及能耗减少的巨大优势，使用智能仪表盘进行生产，不但能够减少设备占地面积，还能够有效提高生产效率和质量，真正实现油气生产物联网的智能化发展。智能数据采集设备主要是由新型无源无线传感技术与声表面波核心技术组成，在此基础上开展对设备芯片的研究工作，最终研发出针对油气生产数据的新型无线无源数据处理系统。

除此之外，还有自主控制技术中智能网关方面的研究。通过对智能技术在网关方面的研究，开发出带有自主判断能力、自主控制能力以及优化链路资源等能力的智能网关，这些研究使得智能化设备在物联网的各个方面得到了充分使用。这些智能化设备在使用的过程中与以往PLC形式的设备存在着很大的不同，不但具有数据收集与控制的能力，还具有接入现场视频开展智能分析、工艺协议自动识别以及智能化解析的能力。因此，使用智能化设备对于物联网建设进行优化，能够有效节省油田企业在物联网建设方面的投资成本，并且由于智能化设备维护工作较为简单，能够实现人力物力资源投入的减少，为油田企业带来更多的经济效益。

2 数据高速传输

我国的网络通信技术发展速度非常快，当前已经迎来了5G通信时代，5G通信技术的出现，使得数据传输形式得到了改变，而且速度也有了较大的提升。网络通信技术的发展也使得物联网数据传输方面有了较大的提升，未来将能够建设出支持不同的设备接口、不同的互联协议的集成化技术平台，以此为油气生产活动提供平台支持。与此同时，该技术的出现还有利于打造出油田独立的油气生产专用网络，实现井、站、作业区以及油田公司等区域的有线与无线网络的全面覆盖，保障数据采集与传递工作不会被井、站、作业区以及油田公司之间的距离以及地形限制，同时也不会被路由等物理原因影响，保障数据传输工作的有序开展。

除此之外，使用5G通信技术对于物联网数据传输系统进行优化，还能够使得前端物联设备和网关自主协调通信机制联系在一起，最大化地提高数据传输效率，降低信道干扰，能够有效避免多种原因造成的数据传输阻碍问题，提高数据传输质量与安全性。利用网关向机制监控平台传输无线仪表数据，减少传统数据传输模式中RTU等环节，减少数据传输链路，使得数据传输效率提升，并且受到信息安全攻击的可能性也将大幅度降低，数据传输方式也变得更加智能化。

3 智能云平台的建设

当每一个油田企业的工作人员以及油气生产设备都被纳入到一个网络环境当中，员工与员工之间、员工与设备之间以及设备与设备之间都会产生更加密切的联系，这也将为油田企业的油气生产工作带来更多的发展机遇。在接下来一段时间内的油气生产物联网建设工作当中，建设重点将由以往的物联网技术水平提升转变为重视数据采集处理技术能力的优化，实现对于油气生产物联网的全方位发展。当前人工智能技术已经发展得相对较为成熟，人工智能技术也逐渐成为油气生产物联网建设的主要技术之一，随着该技术的使用智能云平台逐渐形成。

油气生产物联网在运行的过程中会产生大量的数据信息，通过智能云平台对于这些数据信息进行实时分析与深度挖掘，能够最大化地发展出数据信息应有的价值作用，并且还能够实现向物联网边缘层的AI赋能作用，实现对油气生产物联网数据采集能力的提升与优化。智能云平台的出现使得油气生产万物互联实现了万物智联的转变。因此，在油田企业发展与生产的过程中，应该积极找寻适合本公司发展的智能云平台的建设模式，使得物联网技术与油气生产环节产生更加深入的联系，实现对油田发展的科学规划，并通过该平台对于油气生产环节进行管理，以此实现降低能源消耗以及在运输及售卖环节的持续发展目标。

由于当前物联网技术及相关设备在油田产能业务链上的广泛使用，油田生产的实时数据已经呈现出指数级增长模式，以往使用的数据分析计算方式与技术已经无法承担这种大规模的数据处理工作，严重影响了油气生产物联网的正常运转。而使用大数据分析技术来进行数据挖掘与分析工作，是接下来油气生产物联网发展的重要方向。通过智能云平台以及大数据分析技术的支持，实现对数据的采集、整合与分析工作，推动实时数据处理环节智能化发展。与此同时，随着边缘计算技术在油气生产物联网中的使用，在该技术支持下建立的智能RTU系统能够在井场前端开展生产数据收集、整合分析、逻辑控制以及实施优化等功能，不但能够有效提高油田企业的数据整合分析能力，还能够提高设备系统的反应速度，这一优势也将使得混合型物联网技术得到推广。除此之外，智能云平台已经实现将数据存储、分析、安全预警以及生产调度等功能集于一体，而随着与人工智能技术的不断融合，将能够实现数据的自动化采集、远程监控以及对油气生产环节的无人化监管，而传统的事后技术人员亲自排除故障的管理模式，也能够转变为智能预测、提前预警的管理模式，在一定程度上提高了油气生产环节的安全性。

4 大物联网模式打造智能油田

在现阶段的油气生产环节当中，虽然已经使用物联网技术进行了各个生产环节的优化，但实际上各环节的物联网系统都处于独立运行模式，而随着当前物联网技术的不断发展，独立的物联网系统将会紧密联系在一起，最终形成“大物联网模式”。

4.1 全产业链一体化发展

随着油气生产物联网系统建设的越发完善，各个生产环节的独立系统将转变当前独立运行的模式，形成生产环节与地下勘探、地上采油、炼油化工以及油气产品销售等环节为一体的全产业链的物联系统，打造出一个全产业链一体化的全新物联控制系统。以此保障每一个油气产品从开采到加工再到销售环节的都能够有据可查，保障各个生产阶段的信息真实全面，以此推动油田企业实现油气生产全链路的智能发展。

4.2 收集传输一体化发展

使用智能化物联设备建设油气生产物联网不但能够减少建设成本的投入，还能够使得设备性能与功能得到优化。智能物联设备具有高度集成的特点，能够实现对于设备功能的整合，不但能够有效降低了设备运行建设成本，还能够实现设备功能的转变，比如说：三合一智能RTU，使集合RTU、网络通信以及电参3个设备功能集合在一起等等，有效提高了设备的使用性能。

4.3 传感控制一体化发展

传感技术与控制技术的一体化发展主要体现在微型电技术之上，微型电技术又可称为MEMS，这一技术主要实际上就是指具备微型传感器、微型执行器，并且具有电路控制能力与信号处理能力，集接口、通信与电源为一体的微型系统。通常情况下微型电技术都被使用在油气生产物联网的前端控制层当中，通过该技术实现传感设备与控制设备的一体化发展，以此减少物联网系统建设投资以及运维成本的投入，能够有效提升油气生产物联网的经济效益。

4.4 前端后台一体化发展

油气生产物联网的前端能够实现对于生产数据的实时收集并将其传输至智能云平台当中，然后在智能云平台中对于这些数据进行深入挖掘与分析。在这一过程中，智能云平台还能够实现对于生产数据调用，能够实现数据收集工作与数据处理工作的共同实施，不必像传统生产数据处理模式那样进行数据的分级存储与调用。在显著提升数据处理效率的同时，建立起异构数据标准化管理模式，使得数据处理工作更加标准化，提高油气生产数据的安全性，增加生产数据的使用价值。

4.5 数据保存分析一体化发展。

在进行油气生产工作时，会产生大量的感知数据与信息，这些数据的保存、分析与处理环节是保障油气生产物联网应用层正常运转的重要基础。现阶段，物联网技术在油气生产当中得到了更加广泛的使用，所产生的生产数据数量也随之大幅度提升，这一现象对于物联网系统数据的数据存储于分析能力提出了更加严格的要求。而数据保存分析一体化的发展模式，将会使用大数据分析技术以及其他更加先进的数据处理技术与系统来进行数据存储与分析工作，不但能够有效提高数据的处理效率，还能够保障数据处理的准确性，为油气生产物联网智能化发展提供精准数据支持。

4.6 服务管控智能化发展

实际上，物联网的基础功能就是服务，同时这也是油田企业构建物联网系统的主要目的。在建设油气生产物联网的过程中集合使用多种先进感知技术、网络通信技术以及人工智能技术，打造出符合当前油田企业发展的智能物联网的生态闭环，实现对于油田的可视化管控。通过覆盖油田企业各个生产环节的智能管理系统，对于企业接下来一段时间内的发展规划以及生产活动可行性进行预测分析，在此基础上实现对于企业生产运行风险的规避，保障企业的平稳运行。与此同时，还能够通过该系统实现对于油气生产环节的智能化管理，开展智能化的生产信息收集以及智能生产预警等活动，提高油气生产活动开展的安全性。

4.7 决策支持智能化发展

智能化的决策支持是保障油气生产计划科学制定的重要方式，能够有效减少因人为干预带来的决策失误。通过先进的数据分析技术实现对于油气生产中海量数据的分析处理，使用云边端协同管理形式进行管理，根据生产数据构建生产决策模型。通过该决策模型能够在第一时间内发现油气生产过程中的问题，并通过决策模型的边缘层发出检测指令，在完成指令后数据内容将会再次返回云端，根据反馈数据对于生产模式进行调整，避免出现设备运行故障，影响油气生产工作的有序开展。与此同时，使用智能管理技术对于油气生产物联网进行控制，能够有效避免因工作人员判断或是操作失误带来的生产决策错误，有利于保障油田企业的正常运转。