中国石油西南油气田通信与信息技术中心 罗 蓓
无线通信技术是一种现代先进通信技术,其在油气田井场站中的应用日益广泛,在油气田信息化中也扮演着至关重要的角色。无线通信技术经过不断应用及实践,技术逐渐成熟,也应用在了更多的企业、公司的经营及生产场景,本文主要就无线通信传输技术在油气田井场站的应用情况进行了论述。
目前,众多油田开始数字化转型,生产现场信息化程度越来越高,对网络传输的速率及稳定性的要求也日益变高。但很多油气田的井场站存在地处偏远,自然条件恶劣等特点,要求数据传输必须可靠,传统有线通信方式难以实现,因此需采用无线通信的方式,适应极端自然条件下数据的传输。目前多数偏远井站已采用3G传输,部分井站也采用4G传输,这两种传输方式在很大程度上解决了偏远井站传输问题。
3G无线技术是高速传输的蜂窝移动通信技术。3G技术都是基于CDMA(即码分多址),分别是中国电信的CDMA2000,遵照3GPP2标准,中国移动的TD-SCDMA,和中国联通的WCDMA技术,遵照3GPP标准。
4G无线通信,是基于0FDM(即正交频分多址)的一种全IP全数字,具有超过2Mb/s的传输能力、在移动环境下速率可达到100Mbps、在静止环境下速率可达到1Gbps以上的、能够支持各种应用,且能在静止和移动之间方便切换,可满足油气田多种高带宽业务的发展需要。目前井场站试用的运用商为中国移动。
标准及频段:LTE TDD:2600/2300MHz;UMTS:2100/900MHz;GSM:850/900/1800/1900MHz;RxDiv Band:UMTS 2100/900MHzLTE TDD 2600/2300MHz
编码方案:LTE/UMTS/HSPA+/HSDPA/HSUPA/WCDMA/EDGE/GSM
通信带宽:LET FDD:DL 100Mbps/UL 50Mbps
发射功率:WCDMA/HSDPA:24dBm LET:23dBm
接受灵敏度:<-109dBm
支持VPN安全隧道功能,包括PPTP+MPPE+MPPC和IPSEC+L2TP
支持高速HSPDA/HSUPA功能
支持IPTABLES防火墙,包过滤功能
支持多种协议:TCP/IP,UDP,ICMP,SMTP,HTTP,POP3,OICQ,TELNET,FTP等
支持动态路由和静态路由
支持DHCPD/DHCP功能
支持NAT功能,如SNAT,DNAT
支持动态DDNS
支持DMZ主机
支持APN/VPDN网络
方便的WEB配置,支持远程WEB管理
支持多种无线拨号方式:自动分配,指定IP,指定本地对端IP
支持实时时钟sntp,在线更新时间
多种唤醒方式(电话、短信、本地数据)
图1 无线接入业务网络模型
支持上网时间段管理
支持DTU功能
方便易用的COM及SYSLOG系统诊断,调试功能
支持日志查看
目前,大部分油气田场站采用3G4G无线传输,利用L2TP隧道技术构建虚拟专用网络。生产一线各类生产单元可使用无线3G路由器通过3G无线VPDN网络安全地访问各油田内部的生产网络或应用系统。各生产场站的生产数据能通过该网络传输到各油田生产网内相关系统。无线接入业务网络模型如图1所示。
无线通信技术的应用主要承载以下业务。
2.1.1 数据采集及传输
在油气生产过程中,需要利用井眼搭建油气通道,这个过程中需要利用传感器等仪器仪表结合无线传输技术完成井底数据的采集,从而地质、轨迹等相关的信息,另一方面,利用传感器完成井口数据采集,再通过无线通信技术搭建的网络传输环境,进行井口温度、压力等数据的收集、传输,最终完成油气井数据的采集、处理,保证了生产现场的数据具有较高的应用价值。在以上油气生产开发工程中,无线通信技术发挥了重要的作用,无线通信技术让生产数据获取更加高效便捷,保障了石油企业生产数据的准确性以及可靠性。
2.1.2 井场视频监控
在油气生产现场搭建生产视频监控系统,通过无线传输系统为视频监控终端、硬盘录像机等设备提供良好的无线网络服务,实现油气生产现场视频图像监控、视频的本地储存,同时将生产现场的信息实时通过无线通信系统传输到监控中心,实现油气生产现场的远程监控。
在油气田勘探开发及生产过程中,无线通信技术的应用,有着重要的意义。特别是提高工程的安全水平、降本增效、增强网络系统的柔性和增强网络稳定性几个方面。
利用无线通信技术,可提升油气田生产的安全水平,搭建有线传输网络,往往需要大量的光纤、杆路等材料和翻山越岭的布线施工,在这过程中,施工人员会到危险区域进行施工作业。但采用无线通信技术,就可避免这些危险区域内的施工作业。另一方面,由于搭建无线通信,现场不用进行电力线缆的布放,因此避免了电力施工操作的一系列安全风险。
在油气田场站搭建有线网络传输系统时,会面临许多问题,特别是地处深山老林的偏远井场站,往往不仅受到地理环境的影响,且存在有线网络传输系统搭建施工工期长,费用高等问题。若在生产现场附近有通信基站,则可采用无线传输方式,只需要完成必要的调试,便能搭建好无线传输系统。对比光缆等有线传输方式,无线传输方式不仅节省了光缆资源,规避了施工过程中的安全风险和施工费用,并且能快速搭建偏远生产场站网络传输系统。
无线网络系统具有很强的灵活性,从而提升了整个网络的柔性,当由于油气产能调整时,需要将一口井的网络及传输设备移至另一个生产场所,只需要将整套无线设备转移即可,在无线网络中,增加减少各个终端也相当便捷。光通信传输系统很容易遭到自然灾害及人为破坏,一旦光缆中断,将影响油气田生产数据的传输,造成恶劣影响。
在油气田勘探开发及生产过程中,无线通信技术被广泛应用,让井下作业和地面建设都建立了无线传输通道,确保了生产现场的数据及时高效的传回监控中心,实现了对生产过程的全面监控。帮助油气田企业提高了生产的安全性以及科学性,对勘探开发及生产过数据进行监测和收集,提油气生产的整体效率。
结束语:本文主要介绍了无线通信技术,及无线通信在油气田井场站的应用及意义,部分地区井站因自然地理条件,基础设施建设情况等不同,无线通信质量有所差别,需在今后的技术研发中去进一步改善。随着无线通信技术不断更新进步,相信更多的技术性问题也会被逐一解决。无线通信,不仅仅应为偏远井站提供通信服务,也应成为众多采用有线通信井站的备用通信方式,防止因光缆中断影响生产业务,保障油气田数据传输正常进行。