物联网优化技术在油田生产中的应用

李英

摘要：随着物联网科技信息化的逐步发展，在采油生产建设中得到了更加广泛的应用，给石油工业生产带来很大便利，越来越受到员工的喜欢。物联网技术不是对现有技术的颠覆性革命，而是通过现有技术与科技信息化的综合运用，是信息、物质、技术相互转换的方法，有着很强的工程实践特点。作为一个处于摸索阶段的新兴专业，需要在信息收集、改进、芯片推广、程序算法设计等方面有所突破，涉及通信技术、传感技术、网络技术以及RFID技术、嵌入式系统技术等多项知识。因此，新的物联网服务团队更要找准专业方向、夯实基础，同时增强实践与应用能力。

关键词：物联网;石油工业;通信技术

一直以来，采油生产现场采用人机管理模式，或多或少会存在资料录取误差和问题发现的时间差。近几年，物联网慢慢地走到了生产现场，停井报警仪等装置的应用，发挥了强大的科技作用，员工也越来越接受这项技术。因此，生产运行管理必然要走上科技发展之路，这就需要采用先进的管理理念，技术手段和方法，对生产经营各个环节有效管理，形成闭环的生产过程和设备高效运行的周期管理。按照公司提出的本着简单、实用、低成本的原则开展物联网安装工作，2017年10月正式启动物联网工程项目，率先在部分采油队进行试点实验，在采油班组的采油间、注水间安装物联网系统装置。在安装过程中发现部分程序还可以继续优化，在原有基础上还可以继续改进，为保证生产高效运行及提质增效做出有力保障。

1物联网工程现有技术使用过程中存在的问题

石油物联网是物联网的一个分支。石油物联网是利用各种在线的、实时测量的感知设备，诸如安装在油气水井、管道、油气处理、加工、储运设备上的各种仪表、射频识别标签（RFID）和油气田勘探开发生产现场的视频摄像机、红外感应器、定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议连接到企业网，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。公司在物联网技术与生产实践的结合，自主研发一套系统并应用于生产，需要对其进行大量、复杂、巧妙的处理才能规范动作。从先期的投运情况看，还存在一些问题，需要进一步完善和研究。

1.1原使用技术中，在注水间内每口注水井一块电子水表，每块电子水表一个电源，存在的最大问题就是当一块水表的电源发生故障时，会导致整个注水间内的所有电源出现故障，极大影响了电子水表的监测工作及注水参数的采集。

1.2原注水间内的布线具有局限性，没有考虑日常工作的便捷性及安全性，缺乏设计的合理性，所有物资也更多，而且给运行后的维修带来很多不便，增加日常管理的工作量。

1.3当系统运行不正常，单块电子水表出现故障损坏后，同时会影响其它电子水表也不能正常工作，缺少电源保护。连带问题突出。

2物联网优化技术应用

启动先进控制与优化应用，完成总体设计并开始试点实施。通过物联网系统建设，实现信息化与自动化有效集成，大幅提升一线员工的劳动生产率，改善工作环境，促进生产运行模式变革。本着科学、安全、实用、降耗的原则，在物联网系统工程运行一段时间后，对现有技术中存在的诸多问题进行了分析，采取技术手段对物联网技术进行优化，使物联网工程管理再上一个新水平。

2.1优化改造水井所用水表电源。原来每块水表用一个电源，在不改变技术参数情况下改造成每个井组所有水表共用一块电源，按平均每个井组12口井水井计算，每个井组可节约水表电源11个。

2.2改进接线方式。加装T型接头代替原来的每块水表分别布线，在不改变技术要求的同时，每块水表施工可节约电缆20米。

2.3在每块水表T型接头处加装保险。避免了单块水表损坏而影响其他水表正常采集数据，保护水表不被损坏。

3解决的关键技术

从物联网系统工程的实施，前期安装、运行管理、后期维护是三个不可分割的整体。前期安装质量决定后期维护的难易程度，而且每个采油工作间的情况不同，工艺流程差异也较大，现场安装人员需要临时设计和加工，并且在关键技术上要有很强的操控性。

3.1采用公用电源时，电源电压必须控制在合理范围内;

3.2T型接头改变以往老式的缠线方式，设计成快速卡扣接头，即插即拔，安全可靠，方便快捷;

3.3单块电子水表处设有保险，目前现场所使用的保险较大，安装不便，需要设计一个小型的保险装置以满足生产需要。

4物联网优化技术现场应用

在注水间内对设计的三个方案进行统一规划，从布线、安装、摆放到使用，符合安全规定，符合生产要求。在保证注水系统正常录取参数的情况下，主要研究共用一块电源的各项数据在合理量程范围内，使入户220V电压通过变压器输出为24V工作电压。在布线过程中考虑日后使用的安全及规范性，采用小型T型接头，此接头的使用代替了原来的每块水表分别布线的繁琐模式。在T型接头处加装保险，起到了对电源及电子水表的有效保护，解决了一处出现故障而不会影响其它设备正常工作的难题。

经过专项小组的研究及设计，形成了一套物联网优化技术，并选择了一个采油班组进行现场实施。安装小组人员首先根据每个注水间的井数及水井井口工艺流程距墙壁的距离和位置，现场设计布线线路，在线路的合适位置加装了T型接头，即插即拔，科学实用。同时安装共用电源和水表保护。进行现场调试后，系统参数达到了规定要求，并且满足了正常注水及流量控制的需要。物联网优化技术的成功应用为后续的工程开展垫定了扎实的基础。

5效果评价

物联网优化技术是采油队实现信息化管理的初次实践。按平均每个井组12口水井计算，从每个井组平均节约水表电源11个计算，电源单价390元，全厂70多个井组可节约30万元。另外，加装T型接头，全厂共可节约电缆15000米左右，节约资金10万元。在T型接头处加装保险，有效保护了水表正常使用。使水表不会被电流流动状态下被损坏，水表单价4000元，全厂830口水井，此项改造可保护资产330多万元。

从现场设备安装调试到大数据分析，生产效率大幅提升。公司高度重视物联网工程建设，2015年开始实施停井报警自动化管控，2016年全面投运，2017年实现无人值守定期巡检的管理方式生产，2018年已经达到公司旗下的全部采油单位全覆盖。为满足石油生产精细管理的生产需要，不断改进技术，形成一套高效数据采集的实施方案，使数据采集端更简单更实用。目前，信息化管理体系已经全部建成，形成了符合本油田信息化网络管理的解决办法，探索出了低成本精细采油的自动化建设与维护技術系列，为公司低成本效益开发与推广奠定了良好的基础。