探讨物联网技术在油气生产中的应用

张 洋

（长庆油田分公司第九采油厂，银川 750006）

近年来，随着互联网及物联网技术的广泛应用，新型信息传感设备开始出现，成为时代发展的必然趋势。我油田公司也紧随时代发展的步伐，努力将物联网技术与油气生产相结合，为大庆油田的原油稳产目标提供技术支持。当前的油气生产过程极为复杂，若在生产化环节中应用传统技术和管理方式，将无法提高油气生产效率。因此，结合当前我国油气发展的现状，必须开发出统一的生产管理平台。

1 物联网技术概述

物联网概念最早在美国提出，是战略性新兴产业的主要组成部分。物联网主要是指通过射频识别、红外感应器和全球定位系统等设备，将物品与互联网有效连接起来，从而完成信息的识别、跟踪、定位以及管理，并进行信息交换的一种网络技术。

目前物联网技术架构主要分为三层：感知层、网络层、应用层。其中，感知层的主要作用是识别物体及信息的来源，其组成主要是各种传感器。网络层主要是由互联网、网络管理系统和云计算机平台等各种网络组成的，起到中枢传递和处理信息的作用。应用层作为物联网和用户之间的接口，其主要作用是实现物联网的智能作用。

物联网主要包括物品识别技术，传感与传动技术，网络和通信技术，数据处理与存储4方面。第一，物品识别技术以RFID为代表，RFID在物品识别技术中被赋予很大期望，主要是由RFID芯片、天线以及封装媒介组成，代表材料技术、芯片以及能源技术发展的新动向。第二，传感与传动技术对实现人与物、物与物的互动有着重要作用，是物联网发展中必不可少的技术。传感与传动技术的发展会带动各个领域的进步，包括光学、声学、半导体、精密机械及电子元器件等行业。第三，网络和通信技术：目前社会正处于物联网时代，所有物体都在不断接收数据和传输数据，在此过程中，但目前的网络技术并不能有效承接传输产生的巨大数据量，为此，应加快有线网络投资、无线网络升级、信息设备及软件、网络搜索等产业的发展。第四，数据处理与存储：物联网时代产生的数据量巨大，对现有的数据处理与存储技术提出了更高要求。数据处理与存储的需求不断增加，促进计算机硬盘、半导体以及电子元器件等其他产业的发展。

2 物联网在油气生产中的应用

物联网技术在油气生产过程中起着重要作用，油气田的日常运行、生产及设备管理等各个方面都依靠物联网技术。油气生产主要包括油气举升、注入、计量、油气集输及油气处理5部分，根据目前油气生产物联网出现的缺点和不足，其主要解决以下问题：第一，及时掌控采油气厂的生产状况、产量以及注水量；第二，及时提供故障报警，并通知相关人员，提高解决事故的效率；第三，自动生成存储、查询等相关报表，控制生产过程，提高运行的可靠性和稳定性。第四，及时更新物联网系统；第五，对高危环境等重点区域进行重点检测。结合以上几点要求及实际情况，大庆油田油气生产物联网系统总体架构主要分为以下3方面。

2.1 数据采集与控制子系统

此系统一般分布在井场、站场至作业区层级，通过传感器、无线传感器、射频识别、RTU等设备自动采集、存储、处理油气生产对象，一般通过摄像头和危害气体检测等装置对现场的数据进行采集并监控，其主要功能包括以下4个方面：自动采集生产数据；自动检测生产环境；在生产过程中有自动控制的功能；物联设备状态自动监控功能。

2.2 数据传输子系统

该系统主要分布在井场、站场至作业区的有线或无线数据通信中，是把单井及边远站库采集到的数据信息采用无线、有线传感网等方式传输到油气田监控指挥中心。其中，各油气田的计量间、联合站、集气站及处理站等站区及附近的井场均采用有线方式传输数据信息。一般传输井场及边远站库的生产和视频数据主要采用无线方式传输。其主要过程是：油、气水井将油气生产物联网系统自动采集到的生产和视频数据通过无线数据传输方式传输到中心基站，最后中心基站将数据通过有线传输的方式传输到油气生产物联网管理系统。

2.3 生产管理子系统

该系统主要分布在油气田公司及总部，是利用实时采集的生产信息，建立覆盖油气生产监测、分析诊断、预测预警等的系统，实验生产过程实时预警，控制参数实时调整、数据信息实时发布，管理决策及时到位。采用B/S架构实现，部署在办公网，包括三大功能，分别是工况分析预测优化功能、物联网网络及设备管理功能和生产运行管理功能。首先，工况分析预测优化功能主要是指：生产现场监控与管理子系统对生产现场采集到的生产数据及工况进行分析优化预测，其主要包括对生产数据的实时管理、分析、优化、监控以及智能预测等功能。其次，物联网网络及设备管理功能主要是指对网络拓扑、网络协议、网络安全、网络健康状态以及节点功能配置等的有效管理。物联网网络管理功能的正常运行对于整个油气生产过程的正常运行有着非常重要的作用，另外，设备管理功能除了可以有效监控物联网终端设备的运行状况外，还可监控电池供电节点和信道质量。最后，生产运行管理功能主要包括生产现场监控与管理子系统，可对油气生产的动态进行实时监控、对生产信息进行有效的统计分析。

[1]李建华,薛广民,陈冰.油气生产物联网技术在油气生产中的应用[J].自动化博览,2013(11):62-65.

[2]李迎九.油气田开发中“物联网”构建的思考[J].石油科技论坛,2011(6):31-34.