探究油田数字化井场建设与施工

刘旭

摘要：文章首先给出井场环境中物联网系统框架，并且依据框架来对不同的层面职能内容和结构进行说明。而后进一步在此基础之上，对于当前存在于数字油田井场物联网系统中的主要技术做出了必要剖析。对于加深了解井场物联网技术理解，推动其建设有着一定的积极价值。

关键词：物联网;数字;油田;井场

数字油田是企业的数字化模型的发展，建立数据以及信息资源的共享和管理体系是数字化油田的发展核心。数字化油田建设已经成为一个必然的趋势。实现油田企业的信息化和油田信息数字化，高效充分地利用更多信息，有效提高油田企业石油勘探、开采和生产的效率，同时还能联系后期石油运输、销售等环节，实现一条龙服务的数据体系。数字化油田建设通过引进大量智能设施，实现了大数据采集与处理，不仅节约人力，还能实时上传数据，从而能够减少人工录入的误差，进一步提高了数据的准确性，为管理人员实时分析数据奠定了基础，以便随时应对紧急情况，更好地为油藏经营管理服务。

一、井场环境中物联网系统框架

物联网技术存在的核心价值，在于通过网络和数据采集技术，将处于工业环境中众多设备的相关状态信息以及示值，通过通信网络送达到对应的数据节点，并且对相关数据展开集中的分析和处理，发现其中隐含的有价值的信息，实现决策优化。而对于油田井场工作环境而言，安全成为这个决策优化过程中的另一个工作重点，这一需求同样影响到数字油田井场物联网体系的建设，更为注重安全以及反应速度的物理网体系因此得以落实和建设。

从物联网系统职能的角度看，其框架结构参见图1。

从图1中可以看出井场物联网框架体系的大概情况，以安全因素作为主要的诉求而展开实施。其中感知层主要用于实现数据的采集，是网络环境对于现实环境的感知，是整个油田井场环境数字化的基础。这一部分包括对于各个井站诸方面状态信息数据的采集，以及对于视频监测系统数据的采集两个方面。其中采油井、注水井以及集油站的数据采集为其主要的工作内容。其中采油井经一部包括井口油温油压数据获取、功图以及电能方面的数据反馈，和气体浓度数据测定，以及其他相关设备安全状态数据反馈注水井则需要展开对于注水压力和流量的检测以及数据获取，同时设备安全状态信息同样包含其中。而集油站则关注包括管道油压、储罐油温、气体浓度以及设备安全等在内的数据。除此以外，遠程终端设备（RTU，Remote Terminal Unit）也被纳入到感知层的范围之内，其主要价值在于实现分布式对于基层数据的采集和统计。将RTU列入感知层的另一个主要因素，则在于当前油田井场环境中数据量日渐扩散，并且实时性要求逐步提升，因此分布式的数据处理开始得到越来越多的应用，RTU在这样的环境下，在一定程度上说可以作为分布式数据处理节点使用。数据采集终端通常采用ZigBee组网，并且将信息发送给井场RTU。

而传输层则包括各种网络服务器，以及远端网桥和中心网桥等传输设备。对于油田应用环境而言，包括应用服务器，诸如微信服务器等第三方服务器，以及视频服务器和网络资源管理服务器等，都包括在这个层面中，用以实现确保整个通信环境顺畅有效运行。而最上层的而应用层，则主要面向该系统的工作人员提供包括告警判断以及数据存储读取，和深入分析反馈等相关应用服务。

二、油田数字化井场的施工探讨

（1）油水井场的施工技术分析

第一，视频监控功能的实现。在施工过程中，如果是针对单井井场，则摄像机的选择要选择没有配带云台的，并且是一体化的，选择的时候立杆位置的确定是最关键的，它的合理与否，将关系到视频监控功能的发挥。应该将摄像机安装在横担的左侧，而将投光灯安装在横担右侧，为了使摄像机的可视范围达到最大，应该对摄像机以及投光灯的全局角度以及位置进行调整。如果是针对多井的井场，则需要选择配带有云台的摄像机;第二，示功图采集功能的实现。在进行无线示功图功能模块的安装时，应该将其安装在抽油机卡子和悬绳器两者之间的中部位置。安装的时候首先要将方卡子以及防脱节卸载下来，设备套在抽油的杆上的顺序应该是从上到下的，并确保示功图模块的上部和下部都需要配备钢质材料的保护垫片。而有线示功图系统的主要设备有井口采集单元、负荷传感器、角位移传感器以及井场RTU控制器。先由两个传感器来采集运行过程中的负荷以及位移信号，然后再利用进口采集单元来测得示功图，并将数据传递到RTU控制器中，以实现远程监控。第三，实现采集压力的功能。首先要对压力变送器进行检验，并标定，之后才能将进行安装工作;然后还要对管路进行详细的检查，看看其中有没有导致管路的油水流通堵塞的一些杂质和污物，如果有的话，需要对其进行清理再安装。第四，抽油机参数收集以及远程启动关闭控制功能的实现。在这一功能建设中，开启和关闭的模块应该安装在抽油机所配备的配电柜中，通过在柜子上打孔的方式以及利用螺钉来进行固定的方式进行安装，在安装的时候注意将电机配电柜中的启动键和接线端子采用并联的方式连接起来，为抽油机的远程开启功能奠定基础。而远程关闭程序的控制，则需要将电机配电柜中的停止键和接线端子串联连接。同时，控制灯光的应该安装一个光控开关，实现根据自然光线的亮度自动控制开灯时间

（2）监控站点的施工技术分析

视频监控首先在门岗、储罐区、阀组间及卸油区等重点区域选择合适的立杆位置，然后安装带云台的摄像机与投光灯，通过电缆连接至监控中心的视频服务器。在站内每个视频服务器上安装1个抗干扰器，以抗击电缆过多和距离过远对视频效果所造成的干扰。站内挖沟要经过多处的生产车间、水泥路面和地沟，且地沟里面有多条管线、电缆。对挖沟的尺度严格控制，要对挖沟线路做一定的标记，防止站内维修电缆影响数字化系统的正常运行。站内布线应注意强电、弱点以及视频信号线分离。在阀组间施工前进行泄压处理，再进行设备的卸载，然后进行流量计、自控仪、压力变送器、数据采集箱和RTU等设备的安装工作。采用防爆接线盒连接线路，确保接点可靠性。PLC应该连接到各个站点中，通过对各个站点仪表的采集，来按照一定的数字化逻辑完成各项功能。

（3）数据与图像传输系统的施工技术分析

井场远端以及监控中心端设备分别为：6Mbps、54Mbps带宽，发射频率都是5.8GHz，输出功率都为20dBm。井场远端和中心端分别选择14度扇区集成与120度非扇区集成天线，天线增益都为20 dBi。而监控中心则安装多个天线，容易产生重叠的干扰。如果井场和监控中心的距离在20千米以上，可以采取架设中继传输方式。

三、结论

数字化油田建设可以提高油田企业的生产效率、实现资源的合理利用等，为祖国油田发展做出了巨大贡献。数字化油田建设在提升油田的管理效率、提高数据的准确性、提高安全性和节能降耗方面具有重要的意义，是油田企业未来发展的必然趋势。但是数字化油田建设是一个艰巨的工作，因此企业不能急功近利，需要综合考虑现状需求与未来发展两个方面，构建合理的数字化油田系统，并在发展中不断完善自己，从而促进资源合理配置，提升企业的综合效益。

综上所述，数字化技术在油田的建设与发展的过程中是至关重要的，其所发挥的作用是其他经营与管理手法所无法替代的。因此，在新时期的新形势下，我们必须要群策群力，积极研究数字化背景下油田建设与发展的新机制，将数字化技术充分地与岗位工作进行有机地结合，促进生产工艺的优化，改良人才队伍的结构，促进安全生产意识的提高，在降低人员劳动强度的同时，更好地提高油田的生产与管理效率，并最终实现低成本开发、控制用工总量的最终目的，从而推动我国油田建设的更好更快发展。

参考文献：

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[2]李清辉.数字新疆油田的建设与实践[ J].数字化工，2004（9）

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