孟鵬 云甘霖 曹世 劉琛(長慶油田分公司第一采油廠，陜西 延安 716009)

0 引言

隨著信息技術的發(fā)展，近幾年產生了傳感器技術、人工智能技術及RFID技術結合發(fā)展的物聯(lián)網信息技術。物聯(lián)網系統(tǒng)包含了多個方面，其中主要有感知網、接入網：應用平臺及接入網等。將物聯(lián)網運用于數(shù)字化油田建設已經是目前大多數(shù)油田的發(fā)展趨勢和選擇，其中比較領先且已經在物聯(lián)網數(shù)字化油田建設方面開展工作的有勝利油田、大慶油田等。但總的來說，物聯(lián)網數(shù)字化油田建設在我國才剛剛起步，大多數(shù)油田的物聯(lián)網數(shù)字化油田建設還處于獨立數(shù)字化控制階段，目前還缺乏完善的技術體系，并沒有真正實現(xiàn)智能化及信息化。物聯(lián)網油田數(shù)字化建設工程龐大，其中主要難度在于數(shù)據(jù)的采集、傳輸及處理。隨著我國5G時代的到來，數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣燃皽蚀_率越來越高，這也為物聯(lián)網數(shù)字化油田建設的數(shù)據(jù)傳輸提供了保障，但數(shù)據(jù)采集與處理仍是艱巨任務，還有待油田企業(yè)在數(shù)字化建設過程中進一步研究和探索。

1 數(shù)字化油田概述

數(shù)字化油田指的是一種高效與精細的油田管理模式，它是在信息技術與計算機技術的基礎上形成的。隨著全球經濟的快速發(fā)展，石油開采及使用的頻率越來越高，而如何高效的進行石油開采與使用正是眾多石油企業(yè)面臨的難題，為提高油田生產效率，必須從管理著手，進一步提升管理效率與水平，合理利用石油資源，進而滿足社會不斷增長的石油需求。故而，數(shù)字化油田建設悄然興起，并結合物聯(lián)網技術形成了物聯(lián)網數(shù)字化油田建設。在油田數(shù)字化建設中，物聯(lián)網技術在諸多方面都有應用，比如數(shù)據(jù)傳感裝置的使用就加入了物聯(lián)網技術，另外還有精準定位裝置系統(tǒng)、數(shù)據(jù)信息傳輸裝置、射頻識別技術等都加入了物聯(lián)網技術。伴隨物聯(lián)網數(shù)字化油田建設不斷推進，油水井也成功實現(xiàn)了計算機網絡的應用，進而也使得信息數(shù)據(jù)的傳輸與交換相對容易，使油田的生產管理、分析與巡檢活動更加便捷高效。我國油田數(shù)字化建設與西方發(fā)達國家相比還有一定的差距，物聯(lián)網技術在油田數(shù)字化建設中的應用還有待進一步加強與優(yōu)化。

2 物聯(lián)網技術在數(shù)字化油田建設中的重要性

物聯(lián)網技術在數(shù)字化油田建設中具有非常重要的作用。首先，物聯(lián)網技術可以幫助構建虛擬的數(shù)字化地質模型，使油藏的描述更加清晰化與可視化。其次，物聯(lián)網技術運用于數(shù)字化油田建設能更好的幫助油田進行數(shù)字化管理，使技術與業(yè)務實現(xiàn)良好的結合，加快推進油田信息化與智能化建設步伐。目前，建設數(shù)字化管理中心是我國油田建設發(fā)展的主要任務及方向，物聯(lián)網技術能很好的幫助實現(xiàn)信息化建設與管理，物聯(lián)網技術的應用能更好的對數(shù)據(jù)進行傳輸與整理，能有效改善內部溝通速度與效率，幫助建立油田專業(yè)的數(shù)據(jù)體系?？偟膩碚f，物聯(lián)網技術的應用，旨在幫助油田更好的實現(xiàn)信息化與現(xiàn)代化建設，提升油田的管理及運行效率。

3 物聯(lián)網技術在油田數(shù)字化建設中的應用及效果分析

3.1 物聯(lián)網技術在數(shù)字化油田建設中的具體應用

3.1.1 遠程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

遠程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由油水井生產數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與站庫對應數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)構成。其中，在油水井生產數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，主要由自動控制裝置實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與歸類整理，整個數(shù)據(jù)的采集與歸類管理均由系統(tǒng)自動完成。在站庫對應數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，其包含的過程較多，主要有原油計算量取、運輸中轉、運輸壓力增加裝置，另外還有液體、氣體注入裝置等。油井的數(shù)字化生產過程，首先要求站庫對油井的生產與管理相關數(shù)據(jù)進行采集與分析，隨后由原油處理站對數(shù)據(jù)進行整合，繼而站庫根據(jù)原油處理站的數(shù)據(jù)合理規(guī)劃油田開發(fā)建設，使整個油田的生產過程實現(xiàn)智能化與現(xiàn)代化，并在此基礎上進一步提升油田生產效率與安全水平。

3.1.2 自動生產管理系統(tǒng)

自動生產管理系統(tǒng)在油田數(shù)字化建設中具有重要地位，要實現(xiàn)自動生產管理，可以借助物聯(lián)網技術的應用，物聯(lián)網技術第一能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動管理，第二能對不同的生產流程進行協(xié)調，使整個生產過程更加完善。另外，在油水井生產過程中，物聯(lián)網技術還能對抽油機變化情況進行實時觀察和分析，對相關的資料進行收集與整理，使整個系統(tǒng)管理過程更加完善。由此可知，自動生產管理系統(tǒng)不僅能實現(xiàn)對油田生產狀況的實時監(jiān)控，還能對油水井的生產數(shù)據(jù)及開發(fā)動態(tài)進行科學分析，使整個油田生產與管理更加高效與智能。

3.1.3 資料輸送網絡系統(tǒng)

資料輸送網絡系統(tǒng)是比較關鍵的一環(huán)，在物聯(lián)網數(shù)字化油田建設中發(fā)揮著重要作用。資料輸送網絡的組合方式比較多樣，既可以選擇無線網絡組合，也可以選擇有線網絡組合，還可以選擇無線與有線結合的方式。在網絡安裝過程中，要區(qū)分工程控制網絡與辦公室用網絡，工程控制網絡對穩(wěn)定性要求較高，利用工程控制網絡進行數(shù)據(jù)傳輸時，要保證傳輸?shù)乃俣扰c效率，還要保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩c準確。針對油田建設的叢式井，在接入物聯(lián)網時通常采用光纖的方式，光纖接入能保證數(shù)據(jù)采集與運輸?shù)男枰?，另外，光纖還能保證視頻監(jiān)控網絡的正常運行。如果油水井較為分散，在不方便使用有線方式進行網絡安裝時，大多采用無線方式進行網絡安裝和數(shù)據(jù)傳輸。

3.1.4 油水井自動控制系統(tǒng)

油水井自動控制系統(tǒng)能幫助實現(xiàn)遠程控制與操作，特別是對抽油機、注水泵等生產裝置的控制。比如，可以通過油水井自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)注水泵的緊急關閉和啟動，對增壓裝置進行全自動投球裝置與捕捉球裝置等。油水井自動控制系統(tǒng)，充分運用了物聯(lián)網技術，并在此基礎上對各井場、油站的生產數(shù)據(jù)進行有效采集與處理，對數(shù)據(jù)實行動態(tài)監(jiān)督管理，通過對數(shù)據(jù)的實時分析及時發(fā)現(xiàn)可能存在的問題，進而對油水井的注水泵、煮水量及注水時間等進行遠程操控，以提升油田的精細化管理水平。

3.1.5 井站配套支持系統(tǒng)

井站配套支持系統(tǒng)主要起輔助與支持作用，主要是對單口油水井及原油處理站進行配套的技術支持。井站配套支持系統(tǒng)中所用的裝置有清潔能源發(fā)電裝置、電力發(fā)生裝置等等。電力配置中，抽油機與注水泵的用電主要來自工業(yè)電網，而氣井生產所需電量較小，一般采用清潔能源用電，常用的有風能、太陽能等。另外，井站配套支持系統(tǒng)還設置了輔助供電裝置，以避免突發(fā)狀況停電時油田生產能正常用電。由此，井站配套系統(tǒng)能保證物聯(lián)網數(shù)字化油田建設中數(shù)據(jù)采集傳輸設備、視頻監(jiān)測裝置及自動控制設備的正常運轉，使整個數(shù)字化建設更加穩(wěn)定和完善。

3.2 應用效果總結分析

3.2.1 大幅降低生產成本

物聯(lián)網技術在數(shù)字化油田建設中的應用，實現(xiàn)了油井的在線監(jiān)測、注水井及注水量的遠程監(jiān)控與操作，使地面工程變得更加便捷高效。數(shù)字化建設對地面工程進行改造后，地面系統(tǒng)的工藝呈現(xiàn)出更加簡單的趨勢，其自動化程度和系統(tǒng)效率大大提高，運行成本也大幅降低。數(shù)據(jù)顯示，我國油田數(shù)字化建設過程中，共計撤銷計量間、配水間各305座、293座，優(yōu)化了近20余座接轉站與注水站，累計減少了將近2600米油田生產管道，這極好的優(yōu)化了油田生產成本，取得了良好的經濟效益和社會效益。從2005年開始，油田產能沒有進行計量站新建，管網的配套規(guī)模也不斷縮小，極大的節(jié)約了成本。在此過程中的工藝優(yōu)化，實現(xiàn)了各類燃油、氣、電、原油的大幅節(jié)約，提升了資源利用率。

3.2.2 實現(xiàn)生產方式轉變

物聯(lián)網數(shù)字化油田建設使油田生產更加智能，由此也實現(xiàn)了油田生產方式的轉變。過往中小型站場都需要有人值班，對油水井生產情況進行人工巡檢和監(jiān)督，應用物聯(lián)網技術進行數(shù)字化建設后，逐步實現(xiàn)了油水井的智能監(jiān)控與無人值守，使作業(yè)區(qū)的監(jiān)控更加集中，使作業(yè)區(qū)的管理模式由駐站式管理變?yōu)檠矙z式，極大的節(jié)約了人力成本，提高了工作效率。另外，過往通過會議進行決策的方式也得到有效改善，數(shù)字化建設依靠計算機系統(tǒng)進行實時監(jiān)控，管理人員對數(shù)據(jù)資料進行分析后即可及時調整和改變生產方向，使決策更加高效。最后，自動化系統(tǒng)進行實時監(jiān)控，實現(xiàn)了對油田生產管理的全面覆蓋，有效保證了油田生產的安全，提升了管理水平。

3.2.3 優(yōu)化勞動組織結構

油水井的數(shù)字化建設，使地面生產與管理的各階段更加自動化和智能化，勞動組織方式也由此得到有效優(yōu)化。過往實行的是四級管理的勞動組織，生產單位和基層站的數(shù)量分別為43個采油隊、282個基層班，勞動組織優(yōu)化以后，生產單位減少為26個作業(yè)區(qū)，基層站減少為90個管理組，由此減少了將近1900多人的勞動力，極大的解決了基層用工緊張問題。另外，中小型站場的無人值守更是大大優(yōu)化了值班規(guī)模，使勞動用工得到進一步優(yōu)化，勞動組織結構得到有效調整。勞動組織結構的優(yōu)化很好的實現(xiàn)了從粗放式管理向扁平化管理的過渡。

4 結語

石油生產是一個較龐大的工程，石油生產過程需要諸多不同專業(yè)及技術人員的共同配合。物聯(lián)網技術結合數(shù)字化油田建設，使油田生產的各環(huán)節(jié)聯(lián)系更加緊密，實現(xiàn)了不同部門員工的有效溝通與交流，極好的提高了溝通效率，實現(xiàn)了業(yè)務與技術的良好結合，使油田的生產與管理更加科學與智能。物聯(lián)網技術的應用，進一步提升了油田數(shù)字化建設水平，使油田數(shù)字化建設更加高效與科學。