智慧油田数据采集与远程监控分析

彭元文，万 骏，田晓岚

（新疆油田公司数据公司，新疆 克拉玛依 834000）

0 引言

伴随着物联网技术的全面应用及发展，油田数据采集与监控等技术在我国的基础油田生产项目中获得了较为深入的应用，特别是国内外的各类油气企业都在积极探索数字化油田，并朝着智能化方向转型，核心是让决策者借助可视化智能技术充分探知油田生产的动态，为其做出正确决策给予重要的数据支持。

1 智慧油田概念

智慧油田是油田生产发展的重要趋势，其重点在于打造专业的信息平台，此平台通过运用高速网络技术、可视化与虚拟现实技术、空间信息技术来实现多项功能的开发（如预测、评价、协同、预警、管控等）和资源的优化配置，资源开发过程中充分发挥人的主导作用和实现精细化管理，最终实现智慧油田开发经济效益、社会效益最大化［1］。

想要打造完善的智慧油田信息平台，油田企业需要建立内部数据库以及协同软件来实现智慧油田信息平台的多功能价值（智慧油田预测、评价、协同、预警、管控等）。运用云计算的分布式处理、数据库和云储存、人机联作（以人为主）等技术来提高智慧油田协同软件和数据库的建设与运行效率。同时，数据库和协同软件的研制与开发需要契合智慧油田平台建设的长期需求［2］。

2 智慧油田数据采集与远程监控具体技术介绍

2.1 传感器网络智能技术

2.1.1 无线传感器

此项技术是一种被具体应用在无人看守的情况下，以实现对周围环境或监控数据的自动化收集的专业技术。在油田动态化监控中，无线传感器网络结构主要分为以下3 层。第一，数据收集层。在油田实际开发的过程中，在井、站等区域布控多样化的专业传感器装置，依据现场实际状况，利用专业辅助设备，对现场油田环境的压力、温度等参数开展动态化感应及测量，同时借助传感器节点的无线数据传输功能，与各个节点开展协同化运作。第二，数据专项传输层。在收集到数据之后，将信息动态化传输到无线管控装置中，同时借助无线信息传输技术，再将数据传输到监管中心，在收集了传感节点的相关数据之后，借助专业的系统模块，对节点数据开展有针对性的筛选，以剔除有误的数据。在数据传输阶段，需要切实关注网络的平稳性运作。第三，决策应用层。监管中心在对数据开展专项筛选的过程中，借助专业软件对数据展开智能化解析，同时依据管理以及应用的实际需要进行数据展示。其中，监管中心的重点运作目标便是应用专业软件，以实现对油田生产阶段数据的有效收集、整合及应用［3］。

2.1.2 光纤传感器

与无线类传感器相比，光纤传感器的抗干扰能力较强，在智慧化油田建设中具有无法取代的作用。借助光纤传感器，可进一步满足管道的动态化监测需求，同时对井下温度以及压力等多样化参数开展动态化线上反馈，满足油田井下持续性传感以及油田动态化监管的实际需求。此类传感器装置通常分为功能型以及传光型两种，前者主要是利用自身结构简易、防腐蚀性较强等特征制作的传感器，后者则是将其他敏感元件与光纤互相融合构成的传感器。

2.2 动态化监控通信网络建设

2.2.1 卫星通信技术

此项技术包含数据压缩、准数据同步以及智能卫星天线等技术，借助专项通信系统，可对户外地形开展有效勘测［4］，同时将勘探数据精准传输到企业管控中心，从而为决策者提供重要的现场数据，方便对施工现场的突发情况进行迅速且有针对性的处理，防止相关问题进一步加重。与此同时，借助卫星通信系统，可实现图文信息传输，将整体卫星通信系统接入油田网络，再将管控站点接入各区域语音中继线路，便可实现所有端口与油田管理端口的连接。在对油田动态化监控阶段，可有效结合专业的卫星通信技术，全面提升油田生产监控工作效率与质量。值得关注的是，在具体的工作中，应用卫星通信技术实现对油田动态化监控的难度较大，其中不单单需要考虑专业团队的建设问题，同时还需进一步提高国内卫星通信技术的整体水准。

2.2.2 TD-LTE 无线通信技术

此项技术可对系统整体干扰进行有效控制，从而获得更为理想化的频谱效率，切实提升生产业务的整体质量。在如今物联网持续发展与革新的趋势下，推动油田智能化与数字化管控成为终极目标。国内智能化油田建设的关键便是通信网络的完善化建设。由于相关数据存储方式不统一以及网络协议标准性不足，国内还未形成规模较为可观的专业油田网络监管体系，而TD-LTE 无线通信技术的深入应用可以更好地支持国内庞大的油田物联网监管系统的整体建设。现阶段，越来越多的油田企业借助此项技术逐步创建了自身专属的局域网，以实现内部数据资源的高效且稳定共享。借助信号调控、编码能提升终端设备发射功率，以及全面控制数据传输阶段比特数据流延缓状况。与此同时，应用此项技术可实现对油田传输系统的信道拓展，当信道同时被频分和时分占用时，所传输的帧比特流可实现高效化对各类信道进行转换，规避油田现场强干扰以及负面因素出现，进一步提高动态化监控的质量和效率［5］。

3 智慧油田数据采集和远程监控建设面临的阻碍

3.1 面临多种应用软件的融合压力

现阶段，许多油田企业在智慧化发展建设过程中面对复杂多样的应用软件和建设数据库，以及研制与开发协同软件等工作时，无法实现高效且平稳运作，导致智慧油田功能实际应用效果并不理想。

3.2 专项资金数额要求较高

智慧油田运作过程中，“数据采集+传输+接收+储存”设备、虚拟装置、网络宽带装置、远程操作装置以及控制平台等装置设备需要耗费大量的资源。同时，数据库和大量协同软件的研制开发，以及专业人才的引进和培养也需要企业投入大量的建设资源［6］。此外，还需要配套建立完善的基础设施才能确保数据库、协同软件、各项硬件设施的功能最大化。多项建设项目的资金投入会急剧增加油田企业的成本消耗。

3.3 区域发展存在差距

智慧油田建设在我国各地的油田企业中陆续展开，但是各地油田油藏类型、开发特点和阶段、地势特征和水文特征、油田企业发展状况等多项内容存在差异，建设智慧油田的难易程度和建设速度也会存在一定差距。

3.4 人才综合素质要求较高

智慧油田涉及多项高技术含量、信息化水平较高的软件和系统，因此需要油田企业建设一支油田开发专业水平高、互联网技术（Internet Technology，IT）专业技能强的综合型人才队伍来配合各项软件与硬件设施的运用。这就需要智慧油田企业各部门岗位的工作人员具备极高的专业水平及责任心。但需要重视的是，现阶段智慧油田在建设发展中缺乏综合型人才［7］。

4 智慧油田数据采集与远程监控体系构建的措施

当前，在智慧油田数据采集与远程监控体系构建的过程中，企业应当从人才的教育管理、区域生产的具体状况出发，对相关工作进行持续优化和改进，并加大资金投入力度，提高各项设施的兼容性，侧重提升数据信息管控过程中的工作效率，优化现有的工作开展形式。

4.1 提高数据信息处理效率

当前，智慧油田建设过程中涉及的学科相对较多，要想对相关数据信息进行有效采集、分析、整理，还有较大的难度。在此过程中，油田企业应当提高对相关数据信息处理的质量和效率。例如，引入大数据技术和人工智能技术来完成各项数据的模糊分析、处理，结合神经网络系统以及专家系统来对当前各设备的运行状态进行评估，以此提高相关数据信息的利用效率［8］。

4.2 提高软硬件设施的兼容性

在智慧油田数据采集和远程监控体系建设的过程中，需要应用多样化的传感器，如压力传感器、温度传感器、流量传感器等。不同的传感器所具有的功能存在较大的差异，每个传感器作为独立的单元，其内部的驱动程序需要与系统之间保持高度的兼容性，确保传感器所接收到的数据信息能够实时、高效地传递到远程终端设备（Remote Terminal Unit，RTU）控制器中。同时，数据采集以及远程监控体系中还涉及不同的管控层级，企业应当确保每个层级之间的信息流通能够正常进行［9］。

4.3 加大资金投入力度

整个油田信息化、智慧化建设工作需要完成对各项软硬件设施的购置，还需要有专业技能技术人才对相关设施进行有效的使用，因此在该过程中油田企业所需投入的资金相对较多，企业应当加大对相关工作的重视力度，在建设智慧化油田的过程中实施精细化管控策略，对各组件、单元在建设前实施定向化评估，探讨其建设的可行性，充分考量安全、成本问题，降低企业在智慧化建设发展过程中的财务风险［10］。

4.4 结合区域具体的生产状况

在智慧油田建设过程中，不同的生产基地往往有不同的生产状态以及生产需求，油田企业高层领导应当下放相应的权力，让各基层提出在智慧油田建设过程中所需使用到的各类软硬件设施，再由企业高层领导对实际需求进行评估、分析，结合当前油田企业基层实际工作开展状况来分配相应资源，切忌在油田智慧化建设过程中采取一刀切的管理策略。油田企业高层领导应当采取顶层设计策略，确保最大化利用每笔投入建设的资金，缓解油田智慧化建设过程中的资金压力［11］。

4.5 加强人才的教育培训

在智慧油田数据采集以及远程监控作业中，需要更多具备专业技术以及专业知识的员工来开展相关工作。在此过程中，油田企业需要加大相关人才的教育培训力度，同时积极与高校开展联合协作，引入更多高质量的人才。相关专业人才需要具备大数据分析能力以及对相关数据分析软件的使用能力。简而言之，相关专业人才需要具备数据使用意识、互联网时代的大数据思想，能够通过分析数据、探讨数据来发现当前生产、制造活动中存在的问题，并提出针对性的解决措施。

5 结 语

数据采集与远程监控系统建设是推动油田企业智慧化转型和实现石油企业经济效益、社会效益最大化的必由之路，需要石油企业以及有关部门技术人员不断提高数据采集与远程监控系统的运用能力，以及不断优化系统功能和硬件、软件设备。