油气田生产现场物联网技术的应用

China Management Informationization

Dec.,2021Vol.24,No.24

油气田生产现场物联网技术的应用

贺思茗

（中国石油长庆油田分公司数字化与信息中心，西安 710018）

［摘 要］物联网技术因其所具有的信息数据集成、共享等特点，在油气田生产中得到了一定的应用，并在促进生产效率提

升的同时，更好地确保了生产的安全性。文章首先对油气田物联网系统的架构进行介绍，之后阐述了油气田物联网系统中的主要技术，并在对油气田生产中物联网技术的具体应用进行分析的基础上，提出了油气田生产中物联网技术应用的前景和趋势。

［关键词］油气田生产；物联网技术；信息数据

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2021.24.0

［中图分类号］TN929.5；TP391 ［文献标识码］A  ［文章编号］1673-0194（2021）24-0114-02

0     引 言

近年来，随着网络技术以及物联网技术不断发展，其在油气田生产中得到了一定的应用，特别是物联网技术和油气生产管理的有效结合与深度融合，更是为原油的稳定开采、油气田的信息化管理等提供了良好的技术支撑和决策基础。由此所产生的油气生产物联网系统更是让油气田管理过程中所存在的部门较为烦琐的工程程序简单化，进而使各类气田资源得到有效合理的利用，促进了资源利用效率以及经济效益提高。1     油气田物联网系统的架构

所谓油气田物联网系统，主要是将通信技术、数据采集技术、传感器技术以及云计算技术等有关技术结合，全面地感知油气水井、油气站库等生产对象，并通过在生产指挥与控制中心对生产设备的状态信息以及生产数据等进行集中控制与管理，构建统一和规范的数据管理平台，从而为油气生产的整个过程提供支持，使油气生产可以实现实时的优化分析，推动油气田企业及时地做出生产决策，实现油气生产运行和投资建设成本降低的目标［1］。

油气田的物联网系统的架构主要包括感知层、网络层以及应用层3个方面。感知层由传感器、二维条码以及无线射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）、可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）以及多媒体信息等部分构成，其主要目标是要感知、捕捉以及收集油田生产的对象相关信息。网络层主要是由各类光纤、互联网以及移动通信等网络、云计算平台、信息中心和物联网管理中心等部分构成，是提供网络技术支撑的层级，智能处理海量信息的层级。应用层主要包括油田生产智慧、生产管理以及物资管理等各类信息系统和业务运用平台，是行业专业技术和物联网技术的融合，进而推动了行业专业和信息技术的深度融合［2］。

2     油气田物联网系统中的主要技术2.1 数据采集技术

运用数据采集技术能够获取油气田生产对象的相关信息。当前，在油气田的生产现场中，通常采取RFID、二维码标签以及读写器等实时采集物质和人员信息；运用全球定位系统（Global Positioning System，GPS）技术实时采集车辆相关信息；通过各类PLC、无线传感器等实时且全面地收集管线、计量间、油气水井以及油气站库等生产对象相关节点信息；运用视频技术实时监控场站和井场等生产场地［3］。2.2 数据通信技术

数据通信技术主要是对物联息数据加以控制，并达成双向传递的目标，其主要涵盖自组织通信、低功耗路由、网络传送、低速近距离无线通信以及认知无线电和异构网络融合接入等技术。当前，油气田的生产现场通常会采用光纤、局域网以及通用无线分组业务（General Packet Radio Service，GPRS）和无线技术等达成对生产对象所产生的海量数据加以控制，并实现双向传递的目标［4］。2.3 数据分析处理技术

油气田物联网中的数据分析处理技术是对人工智能、高性能计算以及模糊计算、数据库等进行综合的应用，并运用模型预测、统计分析以及结果呈现和数据挖掘等技术实现对油气田生产对象的感知数据进行收集和通用处理的目的。事实上，不论是对物联网后台所产生的海量数据进行的数据挖掘和统计分析，还是对其所进行的模型预测和结果呈现，都是对数据进行处理和分析。就物联网的实际商用价值而言，数据分析是其存在的基础，即基于现有数据，通过各类算法的计算达到对数据信息进行预测的目标，进而满足数据分析中的更多需求［5］。3     油气田生产中物联网技术的具体应用3.1 物联网技术在油气田生产自动化中的应用

将物联网技术有效地融入油气田生产中，主要是通过各类

［收稿日期］2021-10-05自动化设备和仪器仪表，全方位地对整个生产过程进行监控。有关工作人员只要按照计算机上的显示，有效地对设备加以调

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整，即可保证整个生产过程能够安全运行，确保油气田稳定生产。此外，实时地收集油气田生产中的有关数据并对其进行处理分析，利用中控计算机系统可以对生产设备进行有效的远程监控并进行操作，进而给信息数据的传递创设较好的环境，以便及时地处理油气田生产当中所存在的各方面问题，进而提高应急工作处理质量，最大限度避免安全事故的发生，更好地给油气田的生产营造优质的环境［6］。

3.2 物联网技术在油气田生产SCADA系统当中的运用

首先，物联网技术在油气田生产数据采集与监视控制系统（Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA）中的应用，可以更加有效地收集油气田生产当中的相关数据，实现对生产的自动化操作。有关工作人员运用SCADA系统即可促进电子巡检加强，最大限度降低生产事故所产生的概率，从而达成对油气田生产整个过程的监督管理和检测的终极目的，并通过通讯和计算机联网的融入，实现和专家系统间的连接，对油气田进行科学的把控来实现油气田的智能化生产。

其次，物联网技术在油气田生产SCADA中的应用，可以利用无人值守实现有效控制油气田的现场作业，进而不但可以使劳动强度降低，还可以促进生产效率的提高，从而采用较少的人工即可完成井下安全生产的目的。同时，还能够全方位监管油气田中全部的油气井分布情况，进而更好地防止人工巡检的不足之处，及时排查出可能存在的安全隐患，并利用远程操作的方式，避免安全事故的发生，进而保证油气田能够安全生产，促进安全生产总体质量的提升［7］。

再次，物联网技术在油气田生产SCADA中的应用，能够通过其所具有的控制功能，监控抽油机井。同时，通过对采气井生产运行的情况进行监控，能够更好地管理油井的自动计量系统、注水系统、油气水分离系统和联合站消防系统，并运用收集与控制原油外输装置中的有关数据，达成油气田生产自动化的目标，提高其生产效率。

最后，物联网技术在油气田生产中的运用，能够对生产现场的设施设备进行实时监测，同时把收集的生产信息数据向控制中心进行传递，并运用集中管理与控制，实现远程操作，促进油气田生产自动化和智能化水平的提高。此外，如果出现了危机隐患，还可以马上通过远程控制，防止安全事故的发生，进而防止其给油气田生产造成不可估量的危险和损失。4     油气田生产中物联网技术应用的前景和趋势

随着工业信息化不断发展和计算机技术广泛运用，油气田企业越来越意识到竞争力提升中信息化建设的重要作用，而物联网技术则是油气田数字化和智能化建设的基础和关键，同时在油气田生产中拥有更为广泛的前景和良好的趋势。4.1 在油气勘探开发数字化和智能化中的应用

伴随地震勘探越来越高的精度要求，在未来的地震勘探设备当中，无线存储式地震采集传感器网络会是其发展的必然趋势。而其中物联网技术的运用能够让油气田的现场勘探实现对数据的实时收集，进而创建数字化和智能化的油气田云计算和大数据中心。

4.2 在智能钻井完井中的应用

企业管理信息化

无线传感网络在钻井完井控制中的应用能够更好地对有线钻井完井监控系统中所具有的各类问题加以解决。利用可靠性高且成本较低的无线传感器网络技术，能够对各类钻井完井参数进行自动收集，并将其输到对应的钻井专家系统中，进而使钻井完井过程实现自动调整和优化的目的，降低各类钻井完井安全事故的发生概率。4.3 在智能分层注水中的应用

当前，油田分层注水技术主要使用的是人工测调方法，因具有较大的测试工作量、较高的配套费用，导致无法将分层油藏的开发情况及时呈现出来。而物联网技术的应用能够实现无线传输和控制井下的信号，对配水器进行智能和数字式的控制，进而对生产中的每个层段进行智能配水，使地质配注量的要求得以满足。此外，物联网技术的应用还可以实时监测每个层段的流量、温度以及压力等油藏生产参数，长期永久性地监测低渗透油藏的动态参数，进而更好地了解剩余油的储量和分布情况，从而更为有效和有针对性地对油藏进行管理。4.4 在实时监控生产中的应用

结合井口生产所存在的远程监控需要，通过无线传感器网络技术的运用，能够通过微功耗的无线压力计、温度计等仪表和控制设备实现远程自动监控油气井现场生产设备和设施的目标。在各油气田中，传感器网络技术由于具有较高的可靠性和较低的成本，所以得到了较为广泛的应用和推广，极大地促进了生产自动化程度和生产效能提高，也使其日常的生产与维护成本降低，进而呈现出更为广阔的应用前景。5     结 语

油气田生产中物联网技术的应用不但可以促进其生产效率提升，还可以确保其生产安全性提高，降低系统运行和维护的成本。随着物联网技术不断发展，其在油气田生产现场中必然会得到更加广泛的应用。

主要参考文献

［1］路国丰.浅析低成本油气生产物联网技术开发与应用［J］.信息

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［5］万军,王洪元.物联网技术在数字油田中的应用［J］.石油化工自

动化,2015(1):1-4.

［6］郝江帆.油气生产物联网技术的应用实践微探［J］.城市地理,

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［7］余冬,孙茜,何新宇.油气生产物联网技术的应用探析［J］.工程

建设与设计,2019(14):255-256.

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