物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在新疆油田的應(yīng)用范文

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2012年，中國石油天然氣集團公司信息化工作會議上，將物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)作為集團公司三大標(biāo)志性工程之一，為發(fā)揮示范工程引領(lǐng)作用，做到科學(xué)示范，決定將新疆油田采油二廠作為集團公司油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)示范采油廠之一。新疆油田采油二廠地處準(zhǔn)噶爾盆地西北邊緣，位于克拉瑪依市白堿灘區(qū)，稀油地質(zhì)儲量豐厚，開發(fā)潛力大，是一個集石油勘探、油氣開發(fā)、油氣脫水、集輸為一體的采油廠。然而，作為稀油老區(qū)，其自動化程度相對較低，現(xiàn)場為傳統(tǒng)的人工生產(chǎn)管理模式，現(xiàn)行的管理模式對員工責(zé)任心和熟練程度依賴性高，員工工作量多、勞動強度大，生產(chǎn)效率低，并且存在一定安全風(fēng)險。建設(shè)覆蓋稀油生產(chǎn)全業(yè)務(wù)流程的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)已勢在必行，通過信息技術(shù)與生產(chǎn)相融合，提高生產(chǎn)操作每個單元的自動化程度，保證系統(tǒng)穩(wěn)定高效運行；為優(yōu)化生產(chǎn)管理流程，實施精細化管理創(chuàng)造條件，提供保障。同時，也為后續(xù)新疆油田開展油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)推廣工作提供借鑒。

1油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計

1.1總體架構(gòu)新疆油田采油二廠油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)分為三個子系統(tǒng)：數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)、生產(chǎn)管理子系統(tǒng)。

1.2數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控子系統(tǒng)即采用傳感和控制技術(shù)構(gòu)建的油田地面生產(chǎn)各環(huán)節(jié)生產(chǎn)運行參數(shù)自動采集、生產(chǎn)環(huán)境自動監(jiān)測、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)自動監(jiān)測和生產(chǎn)過程遠程控制的系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集與控制對象主要包括：抽油井、計量間、注水井、配水間等。

1.2.1抽油井實現(xiàn)實時自動采集的回壓、套壓、載荷、位移、沖程、電參數(shù)等各項數(shù)據(jù)遠程上傳，并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)抽油機井遠程啟停控制。

1.2.2計量間計量間改造分為半自動計量間改造及全自動計量間改造；單站日產(chǎn)液量低于25噸或井?dāng)?shù)小于4口的采用半自動計量間改造方式，單站日產(chǎn)液量高于25噸或井?dāng)?shù)不低于4口的采用全自動計量間改造方式。半自動計量間改造只實現(xiàn)集油管匯和分離器的壓力數(shù)據(jù)采集，單井采用功圖量油。全自動計量間改造實現(xiàn)集油管匯壓力、分離器壓力、井液量、產(chǎn)量自動采集，數(shù)據(jù)遠傳，同時實現(xiàn)遠程控制倒井、選井，自動量油。

1.2.3注水井和配水間注水井主要有兩種：直連式注水（無配水間）井及有配水間的注水井，主要實現(xiàn)水井壓力、配注水量數(shù)據(jù)實時采集、遠傳及注水量遠程控制。直連式注水井：水井壓力變送器及穩(wěn)流控水裝置直接裝在井口，單獨配置RTU；有配水間的注水井：監(jiān)測和控制部分全部安裝在配水間內(nèi)，安裝水井油壓的壓力變送器。一個配水間內(nèi)水井共用一個RTU。

1.3數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)

1.3.1數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)根據(jù)新疆油田采油二廠網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，充分依托現(xiàn)有光纖網(wǎng)絡(luò)資源，同時對其進行補充完善，采用有線光纖傳輸網(wǎng)與無線傳輸網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方式，滿足生產(chǎn)數(shù)據(jù)的傳輸應(yīng)用。站庫自動化數(shù)據(jù)及站內(nèi)視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)采用有線傳輸，單井、計量間、配水間采集的實時數(shù)據(jù)，井區(qū)視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)采用無線傳輸。（如圖1所示）由于生產(chǎn)現(xiàn)場井多，密集，且分布面廣，根據(jù)單井采集功圖、壓力、電參數(shù)等信息量及視頻監(jiān)控系統(tǒng)所需帶寬考慮，無線傳輸方式采用TD-LTE技術(shù)。TD-LTE優(yōu)勢：（1）建設(shè)1.8GTD-LTE專網(wǎng)，頻段專用，可靠性、安全性高。（2）支持5MHz、10MHz、20MHz帶寬，支持用戶數(shù)多。（3）延時短，端到端延時≤5ms，更適合自動化控制、視頻監(jiān)控等實時性業(yè)務(wù)。（4）速率高，下行速率最大100Mbps，上行速率最大50Mb⁃ps，支持靈活的上/下行時隙分配，適合油田業(yè)務(wù)開展。（5）TD-LTE基站采用8通道天線，每通道功率可達12W，有效增加覆蓋，節(jié)約基站、配套的數(shù)量，有效節(jié)約投資。

1.3.2數(shù)據(jù)傳輸安全設(shè)計油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)需要采取多種安全防護措施，從無線傳輸安全、生產(chǎn)專網(wǎng)安全、數(shù)據(jù)庫安全及邊界安全等多方面考慮，保護系統(tǒng)整體安全。主要采用以下安全防護措施。（1）單向隔離網(wǎng)閘：在生產(chǎn)網(wǎng)和辦公網(wǎng)之間部署單向隔離網(wǎng)閘，保障生產(chǎn)網(wǎng)邊界安全。（2）防火墻：部署在生產(chǎn)網(wǎng)交換機和無線傳輸鏈路之間，對數(shù)據(jù)進行過濾，防止利用無線通道入侵生產(chǎn)網(wǎng)。（3）數(shù)據(jù)庫安全防護網(wǎng)關(guān)：部署在公司的關(guān)系數(shù)據(jù)庫，保障關(guān)系數(shù)據(jù)庫安全。（4）無線通信協(xié)議信道加密：通過無線專網(wǎng)自帶的加密算法，抵御外網(wǎng)用戶通過對生產(chǎn)網(wǎng)的惡意入侵和數(shù)據(jù)竊取。

1.4生產(chǎn)管理子系統(tǒng)對收集的信息進行匯總、綜合處理與分析，提供生產(chǎn)實時監(jiān)控、故障預(yù)警、遠程計量、工況分析、設(shè)備管理等功能，達到生產(chǎn)操作自動化、生產(chǎn)運行可視化、管理決策系統(tǒng)化的目的。生產(chǎn)管理子系統(tǒng)采用先進的B/S架構(gòu)，系統(tǒng)分為三層，即：客戶訪問層、應(yīng)用服務(wù)層及數(shù)據(jù)存儲層。（1）數(shù)據(jù)存儲層：主要是對采集的元數(shù)據(jù)按一定的規(guī)則處理后存儲。所存儲的數(shù)據(jù)主要是以下四種類型：設(shè)備基本參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)、生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)、監(jiān)測分析數(shù)據(jù)等。（2）應(yīng)用服務(wù)層主要包括油氣生產(chǎn)監(jiān)控管理組件、數(shù)據(jù)訪問邏輯組件、服務(wù)接口等。油氣生產(chǎn)監(jiān)控管理組件主要包括流程管理、處理規(guī)則、流程控制等有關(guān)流程控制、管理等信息；數(shù)據(jù)訪問邏輯組件主要提供統(tǒng)一認(rèn)證、統(tǒng)一授權(quán)、質(zhì)量控制等安全控制服務(wù)信息；服務(wù)接口是建立起以信息交換、資源共享為目標(biāo)的數(shù)據(jù)服務(wù)，為應(yīng)用提供專業(yè)數(shù)據(jù)信息。（3）客戶訪問層根據(jù)不同用戶群采取不同可視化展示，主要采用圖形化、報表、曲線等多種方式來滿足各級用戶應(yīng)用需要。生產(chǎn)管理子系統(tǒng)部分界面展示如下圖2所示。

2應(yīng)用效果

目前，新疆油田采油二廠已完成三次采油作業(yè)區(qū)油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)，并在油田生產(chǎn)、管理中達到了以下效果：（1）提高油田精細化管理水平。改變以往人工巡檢為電子巡檢模式，解決資料手工錄取工作量大、誤差大、周期長、異常井發(fā)現(xiàn)滯后等問題。實現(xiàn)生產(chǎn)操作自動化、生產(chǎn)運行可視化、提高分析判斷準(zhǔn)確率，輔助決策下達到位，使油田精細化管理水平進一步提高。（2）優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)，全面提升油田生產(chǎn)管理綜合能力。通過整合作業(yè)區(qū)生產(chǎn)流程自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)了生產(chǎn)集中監(jiān)控、運行集中管理、數(shù)據(jù)集中處理，平臺應(yīng)用共享，優(yōu)化勞動組織模式，改變傳統(tǒng)管理模式，全面提升油田生產(chǎn)管理綜合能力。（3）輔助優(yōu)化生產(chǎn)決策，實現(xiàn)科學(xué)決策與降本增效。通過實時監(jiān)測、異常報警等功能及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)異常情況，避免因異常發(fā)現(xiàn)較晚而造成對設(shè)備的損壞及產(chǎn)量損失；通過功圖分析、工況分析等功能，制定合理工作制度、油井調(diào)開計劃、清蠟計劃等，能夠節(jié)省修井、電耗、清蠟費用，實現(xiàn)降本增效。

3結(jié)語

新疆油田采油二廠通過油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)示范工程建設(shè)，實現(xiàn)生產(chǎn)過程工藝流程簡化、管理模式優(yōu)化、生產(chǎn)過程智能化、油田開發(fā)精細化的目標(biāo)；同時，達到了油氣生產(chǎn)管理由事后處理向事前預(yù)測、由分級分析向協(xié)同處理發(fā)展、由經(jīng)驗管理向科學(xué)決策發(fā)展的轉(zhuǎn)變的目的，為今后長期穩(wěn)產(chǎn)提供強有力的技術(shù)支撐。

作者：韓光 蘇偉 雷長春 單位：新疆油田公司數(shù)據(jù)公司