油田信息化关键技术及其应用

2023-02-22郑磊

科学与信息化 2023年3期

郑磊

大港油田信息中心天津 300280

引言

在油田信息化建设发展过程中，致力于借助物联网、云计算、人工智能等现代关键技术来推动智能油田总业务流程体系和监测管理体系优化变革，从根本上助推保障油田项目基地生产效益的开发利用水平。信息化管理环境下，关键技术的应用须得以协同发展理念为根本指引，充分利用技术关注并实现油田业务自主稳定运行和监测管线智能安全运行，通过构建多领域协同运行的综合闭环管理模式来支撑智能油田信息化建设与长效发展。对此，本文立足于信息化背景，就大数据、物联网等现代关键技术在油田信息化建设中的应用内容及其方向进行针对性分析，进一步提炼总结出关键技术有效应用发展的可行方向，并通过一定的实例和数据作为支撑，提出笔者自己的理论见解。

1 基于油田信息化建设的关键技术内容分析

多年来，充分利用关键技术推进油田信息化建设，关键技术在油田基础设施、数据库建设、系统搭建以及管理体系构建等方面获得较好的应用成效，实现以关键信息技术为主要手段的业务管理一体化建设。信息化时代，大数据、人工智能、云计算等信息技术发展迅猛，成为油田信息化建设领域重要且核心的技术驱动力。就油田行业发展需要而言，以科学应对国内油气市场发展变化趋势，保障油价经济效益稳定增长为根本导向，秉着“开源节流降本增效”基本指导思想，加强对新关键技术应用探究，充分利用关键信息技术科学应对油气市场的严峻形势，始终围绕油田智能化建设深入开展关键技术应用研究。下文着重介绍常用关键技术在油田信息化建设中的实践应用情况。

1.1 物联网技术

立足信息化背景，充分发挥物联网全面感知、信息传递可靠性高以及高智能性优势特点，对所采集的油田要素数据信息进行集中分析处理，实现对油田业务运行的智能化操作。在油田建设领域，油气业务运行具有密集度高、生产操作距离分散和环境危险等特点，充分借助物联网技术对业务操作运行流程进行针对性简化，同时就业务操作等各项决策手段加以完善创新，以提高油气生产运营效率为前提科学应用物联网技术。如借助JAVA技术对油水井、站库标准化相关内容进行作用，通过优化设计与开发从采集、控制到通信的整个信息系统，搭建标准化、规范化、适切性的信息操控系统，以此来提高油田开采全过程技术应用的有效性和专业性。借助JAVA开发管理软件进行编程，实时采集和监控油井工况，判断油气开采数据是否达标，最大程度保障现场开工安全。此外，灵活应用RTU+PLC技术产品对油气水井、处理站等对象油压、温度、压力等参数信息的有效采集与科学控制。借助有线+无线异构组网传输技术提高各类数据信息传输时效性，借助各类监控系统和数据管理系统产品对油气生产现场状况进行准确诊断等等。

1.2 云计算技术

通过网络端利用云计算技术对各项要素资源进行统一管理和调度，包括信息计算、资源存储以及网络软件系统建构等等，积极推进信息资源整合与优化配置，为油田信息化、一体化建设发展提供可靠信息资源服务，以期充分满足油气市场用户端的实际需求。通过搭建云计算平台，让各项业务服务工作联系更加紧密，借助地质建模、地质解释等多种软件技术提供精准可靠的技术服务，在有效提高数据资源开发利用率的同时，为油田信息化系统平台运行的安全稳定性做出有力保障。如利用云计算核心技术——虚拟化技术推动实现服务器、存储、网络等硬件设备的虚拟化，通过建立嘻嘻资源共享池来灵活实现信息资源按需分配与动态服务。

1.3 大数据技术

在油田建设发展领域，油气生产运营涵盖从区域勘探、开发、生产、储运、炼油和销售反馈的全过程，业务覆盖范围广且类型众多，同时各项业务操作环节有着较高的关联度[1]。在有效应用物联网技术的同时，考虑到物联网系统每日产生的基础数据要素信息量庞大且纷繁复杂，同时各类数据往往以不同业务执行标准和形态分布，因而为更好地增进各类数据信息与业务环节的关联度，提高不同数据源信息查找提炼效率，须得借助大数据技术来增强数据源开发利用再生能力。另外，应用大数据技术须得预先设想考虑技术应用升级所能带来的实际效益，如油气生产成本的压降，油气开采储量的提高等等。使用大数据技术着重针对海量的数据信息进行分析和处理，抱着统筹发展的态度挖掘数据信息之间的规律价值，从而为油气产业未来运行管理提供可靠的信息辅助决策服务。其中，从数据信息的采集、抽取与处理、分布存储到模型建立与应用，积极利用大数据信息抽取预处理技术和建模技术对各类数据信息进行分析整合依托大数据建模算法和工具挖掘数据的隐藏关系，以充分满足油田业务新需求来提高大数据技术应用价值。

1.4 人工智能技术

人工智能技术作为推动油田信息化智慧建设发展的主要手段与核心技术驱动力，掌握着油田产业新一轮技术革命与产业变革创新，在技术的探究应用中具有显著的战略指导性和科技引领性[2]。应用人工智能技术准确圈定油气藏，科学构建精准的地质模型，如工程技术人员应用人工智能技术预先准确探测地下状况，圈定重要作业区域，预先感知作业环境危险性，促进油气数据分析利用效率不断提高。如利用人工智能技术搭建某款AI平台，将可视化模型构建与平台管理等功能模块嵌入其中，经过技术优化升级有效降低人工智能技术的应用门槛，提高技术应用效益。

1.5 GPS导航定位技术

运用GPS定位技术更多用来实现对油气储运车辆运行情况的全过程监控。即通过在油气储运车辆中安装GPS传感器装置利用定位和监控系统对油气储运与组织生产进行协调控制，促使其与油量传感器装置有效配合，实时全面追踪油运车辆在生产运行过程中的状况，对油运安全系数、驾驶时间等信息进行准确监测。另外，考虑到GPS定位技术的时效性特点，须及时对监控系统平台数据进行更新完善，获取更新更准确的数据。

2 信息化建设视角下油田建设关键技术的有效应用

加强对关键信息技术应用探究，促使技术应用实现优化升级，进一步增进关进技术应用与油田信息化建设发展的契合衔接性，必须要审度时势，增强技术储备，利用关键技术重点解决油气生产、管理与科研等方面的实际性问题[3]。积极推进对云计算、物联网、人工智能等现代关键技术的应用研究，推进技术管理变革创新，加强助推油田信息化建设效益开发。信息时代，在各类信息技术的支持下，始终秉承统筹协同发展理念，从技术前端到后端全方位推进油井自主稳定运行和油气管线安全运行，以关键技术为核心系统构建业务管理一体化综合运营模式。智能化油田建设的现实背景下，增强技术全面感知、实现信息技术自动操控、精准预测发展趋势和优化运营管理决策是对各项关键技术应用升级提出的新要求。

2.1 应用物联网技术建立实时监测系统

针对油气开发资源分散且数量众多等现实问题，以有效实现采油远程自动化监控为前提，充分利用物联网技术建立远程在线动态监测系统，加速推进采油井智慧化管理[4]。应用物联网技术建立采油井远程监控系统，主要针对采油井运行状态进行远程自动化监测，实现对采油井运行的智慧控制，确保工作电流电压等参数可靠合理。同时从监测层面来看，利用关键技术设置电子安防报警系统，更好保障数据信息接收的可靠性，实现监测系统远程端开启与控制。在建立远程实时监控系统时，物联网技术的使用重点应当放在对采油井监控终端、监控中心数据接收模块以及远程监控系统的优化开发与设计，以采油井监控终端作为系统核心设备，与原有采油井电机控制柜进行对接，对电机运行状态、数据的采集与运行进行智慧控制，顺利实现远程通信。如下图为物联网技术支持下建立形成的主要设备系统组成情况。

表1 主要设备组成情况

2.2 扩展网络覆盖范围，构建完整功能应用系统

在关键技术的支撑下，逐步建构形成集运行高速、安全稳定与覆盖管理与一体的油田信息网络结构。已经建成的传输网络架构可传输光缆距离更远，能够接入的重点生产站和重点单位更多，通过中心传输网络将最新生产信息在第一时间接入采油井[5]。在开采现场，利用卫星信道接入油田信息网络结构，推动地面光缆、空中无线、天上卫星一体式的通信网络体系全面覆盖油田网络各个节点，从而形成相对完整的信息安全体系。同时在关键技术的支撑下，完整功能系统的建立须得以海量可靠数据信息为中心指引，以有效建设和应用数据信息为导向，通过各种系统平台将海量数据信息有针对性地传输到各个网络节点。依据数据信息从采集到生产调度的实际需要，信息化油田项目借助关键信息技术与地理地图系统、音视频系统和管理信息系统进行无缝集成，将所有相关数据信息借助软件平台完成分布式汇总，建立形成相对完整的多层服务网络架构，即油气生产运行一体化管理系统，涵盖油气开采、生产运行、科研、管理、销售等各个环节，做到集生产管理调度和信息资源共享于一体的集成平台，以此推进油田智能化、自动化、网络化、标准化。

搭建油气采气厂与输油厂集成系统，将获得的最新数据信息采集汇总至生产调度中心，提供最原始的数据信息。同时利用大数据等信息技术搭建实时数据库，汇总各厂的数据信息，以数据为依托实现与地理信息系统、管理信息系统的集成衔接。如利用监控组态软件将油井、气井和集输站等所涉相关生产数据进行整合，搭建形成数据采集与集成中心平台，实现生产数据集中处理[6]。同时结合实际需要配备所需服务器辅助数据管理平台在内网中稳定运行，将另一端网口接入VPN专网，一方面利用实时数据库专项处理采集数据，另一方面借助力控组件支持实时生产数据远程快速访问。在搭建厂级生产调度中心系统时，发挥系统全部功能实现在调度中心计算机系统远程端监控场站与天然气输配管网运行数据的集中处理，全方位支持生产数据的采集、集中处理与保存。随着油田信息化建设规模持续扩大，油田企业利用实时历史数据库PSPACE满足智能油田实时数据集成和存储需求。同时数据服务器应当支持Linux、Windows等操作系统，最大限度提高生产数据集成处理安全性和效率。

整体而言，智能油田信息系统的建立主要从生产数据采集与集中处理、井站动态监控、厂区生产运行管理等关键环节入手，其一利用大数据、云计算等现代化技术建立完整的数据采集处理系统，系统应当支持数据站点数据、油井数据、水井数据和水源井数据多渠道采集与录入、井组功图计量、视频监控和压力流量监测等需求；其二利用各种监控技术手段和信息技术搭建井站实时监控平台，分设流量监控、安防报警、生产曲线与运行统计报表等功能模块；其三须得以前两个系统模块的建立为前提，建立起集油水井管理、重点作业监控、重点管线监测、报表数据生成与地质工艺流程于一体的作业区生产管理平台。