許紹俊　鄭永　汪敏　張柯　唐正明

【摘 要】近些年來，隨著我國經濟的快速發(fā)展，城市對于能源的需求量日益增大，石油企業(yè)為了滿足我國對于石油的需求，必須要在很多開發(fā)難度較大的地區(qū)開發(fā)石油，石油企業(yè)面臨的開發(fā)挑戰(zhàn)越來越大，因此，石油企業(yè)需要進一步發(fā)展石油開采技術，提高企業(yè)石油開采水平。

石油勘探和開采是當前能源行業(yè)的重要工作之一，石油勘探作業(yè)包括地震勘探、重力勘探、磁力勘探、電法勘探、地球化學勘探等，石油勘探必須從地上下鉆數百米、數千米，人工無法完全準確地獲知地下是否存在石油、石油層的深度、石油覆蓋面積、石油儲量及允許開采范圍等，即使將這些石油勘探的內容使用精密儀器記錄下來，如果不采用先進的儀器將其發(fā)送出來，更無法提高石油勘探開采的工作效率。隨著傳感器的發(fā)展和進步，其已經在倉儲物流、視頻監(jiān)控、安全防盜、生產控制等多個方面得到了廣泛普及。比如，傳感器可以應用于倉儲物流，這樣就可以實時采集倉儲中的溫度、濕度等數據，同時將這些數據發(fā)送給服務器，供倉庫管理人員進行決策，比如降低倉庫溫度或加大倉庫風力，保護倉儲貨物的安全性。

【關鍵詞】傳感技術；石油勘探；石油開采

傳感器在無線網絡石油勘探環(huán)境中信息傳輸具有重要的作用，因此可以將傳感器按照不同的層次進行劃分，分別是信息感知管理層、信息傳輸層、信息管理服務和決策層，有效地實現(xiàn)信息的管理和操作。

1.信息感知管理層

信息感知管理層可以使用傳感器節(jié)點實時的石油勘探過程中的溫度、濕度、油層儲存量等實時數據情況，并且能夠利用終端傳感器將這些信息發(fā)送給路由傳感器。終端傳感器石油勘探設備的各個末端，實時的負責監(jiān)控地下石油環(huán)境中構成成分，感知現(xiàn)實客觀世界每一個石油成分的組成狀態(tài)、覆蓋面積等，最終實現(xiàn)信息采集和傳輸，并且可以負責每一個節(jié)點的路由轉發(fā)，實時處理相關信息數據【1】。

2.信息采集和處理層

信息采集和管理過程中，ARM處理器可以將采集到的地下油氣層環(huán)境數據進行組織和管理，并且能夠將采集到的數據結果匯總到一個服務器數據庫中，用戶可以通過電視墻、終端顯示器進行瀏覽，更好的保存數據內容。信息采集和處理主要功能是實現(xiàn)信息的串口設置、指令信息顯示、傳感器數據顯示、接收轉發(fā)上位機指令信息，將這些進行操作和管理，ARM微處理器可以通過串口讀取各類型的匯聚節(jié)點信息，并且將這些信息查詢和處理的操作模式包括以下幾個方面：讀取串口信息的模式包括數據查詢方式、事件驅動方式等。查詢方式是指讀串口函數與寫串口函數可以同時進行，實現(xiàn)同步的信息通信模式；事件驅動模式則是系統(tǒng)等待一個特點的事件到來，事件到來之后，可以對到來的事件進行有效的判斷，再根據事件的處理內容確定是讀取串口還是寫入串口，這種通信模式是一種特定的異步通信方式。

3.信息管理服務和決策層

地下油氣層信息采集完畢之后，為了能夠更好地保證數據采集成功，可以將采集到的信息傳輸到路由傳感器上，路由傳感器采用ZigBee協(xié)議將信息傳輸到PC機器上，PC機器能夠實現(xiàn)數據前后臺的管理服務，并且能夠將信息保存、采集、處理完畢，集成歷史數據信息和實時數據信息，更好地實現(xiàn)信息加工服務和決策支持，具有重要的作用和意義。在地下油氣層信息服務方面，可以為用戶提供歷史數據和實時數據查詢響應服務，提供各個階段的數據處理和統(tǒng)計管理功能，并且可以向用戶提供強大的直觀顯示。

4.石油勘探開采作業(yè)傳感器設計

石油勘探開采作業(yè)中，無線傳感器網絡構建了一個完善的拓撲結構，能夠實現(xiàn)信息共享，為了能夠滿足無線通信需求，可以將傳感器劃分為兩個類型，分別是終端傳感器節(jié)點和路由傳感器節(jié)點。

終端傳感器節(jié)點能夠實現(xiàn)石油勘探開采環(huán)境的油氣含量、溫濕度等信息，終端傳感器節(jié)點的硬件功能主要包括電源管理模塊、時鐘管理模塊、電源模塊、LED顯示器模塊、射頻天線模塊、信號調理功能模塊、傳感器模塊等。電源及管理單元可以為終端傳感器提供動力能源，這樣就可以實現(xiàn)射頻傳輸，并且盡可能地降低工作能耗，節(jié)約傳感器能源，保證動力充足。時鐘管理模塊可以發(fā)出時鐘脈沖信號，這樣就可以統(tǒng)一調整物聯(lián)網中的時刻保持一致，保證數據發(fā)送、接收、存儲和轉發(fā)的準確性。射頻天線模塊可以發(fā)射傳感器采集的數據，也可以接收數據信息；信號調理功能模塊可以調整、糾正和驗證傳輸數據，保證數據的準確度。數據存儲模塊可以為傳感器提供一個強大的存儲功能，這樣就可以實現(xiàn)信息保存，進一步實現(xiàn)數據接收和管理，按照先進先出規(guī)則實現(xiàn)數據管理模式。路由傳感器的作用是接收、存儲和轉發(fā)數據，路由傳感器的大部分功能與終端傳感器一致，但是多出了幾個非常關鍵的路由轉發(fā)單元。傳感器芯片主要完成環(huán)境信息的感知，比如可以利用化學電子，化學電子感應芯片根據大多數油氣藏的上方都存在著烴類擴散的“蝕變暈”的特點，用化學的方法尋找這類異常區(qū)，就是油氣地球化學勘探，分析環(huán)境中主要構成物的成分，提高無線傳感器的采集精確度【2】。

總結

石油勘探是能源挖掘、開采的重要工作之一，采用先進的傳感器技術可以實時從石油勘探過程中發(fā)掘潛在的有價值信息，并且利用數字化功能將這些信息傳輸給系統(tǒng)，提供一個強大的數字化、自動化、信息化和智能化管理工作，具有重要的作用和意義。

參考文獻：

[1]周坤坤.測井技術在石油工程中的應用分析與發(fā)展思考[J].住宅與房地產，2015（19）：88.

[2]張敏.光纖傳感技術在石油勘探與生產領域的應用[A].中國電子元件行業(yè)協(xié)會敏感元器件與傳感器分會、東北微機電系統(tǒng)（MEMS）研發(fā)聯(lián)合體、黑龍江大學、中國電子科技集團公司第四十九研究所.中國傳感器產業(yè)發(fā)展論壇暨東北MEMS研發(fā)聯(lián)合體研討會論文集[C].中國電子元件行業(yè)協(xié)會敏感元器件與傳感器分會、東北微機電系統(tǒng)（MEMS）研發(fā)聯(lián)合體、黑龍江大學、中國電子科技集團公司第四十九研究所：中國電子元件行業(yè)協(xié)會敏感元器件與傳感器分會，2004：3.

（作者單位：中石油川慶鉆探工程有限公司地質勘探開發(fā)研究院）