趙利君,俱小華,譚海峰,岳 婷
(長慶油田公司第二采油廠數(shù)字化與科技信息中心,甘肅 慶陽 745100)
在當前這個信息技術高速發(fā)展的時代,各種新興信息技術層出不窮,全面推動了生產(chǎn)力的提升、經(jīng)濟的發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)技術被稱作信息技術領域第三次革命,其無疑是各個國家研究的焦點技術,且隨著物聯(lián)網(wǎng)技術研發(fā)的持續(xù)深入,基于物聯(lián)網(wǎng)技術應用的產(chǎn)業(yè)也在不斷增加[1]。油田行業(yè)作為支柱型產(chǎn)業(yè),其更應當積極響應政府要求,全面加大物聯(lián)網(wǎng)技術研究力度,基于物聯(lián)網(wǎng)技術的數(shù)字油田建設就成為當前各個油田企業(yè)研究的重點。基于此,本研究圍繞物聯(lián)網(wǎng)技術應用,全面探討了基于物聯(lián)網(wǎng)技術應用的數(shù)字油田框架,并提出幾點基于物聯(lián)網(wǎng)技術應用的數(shù)字油田建設建議,僅供參考與借鑒。
從物聯(lián)網(wǎng)技術關鍵內(nèi)容來看,其主要是圍繞數(shù)據(jù)采集技術、網(wǎng)絡技術,針對工業(yè)環(huán)境當中各個設備有關信息資料進行全面的監(jiān)控,并將這些信息資料傳輸?shù)讲煌臄?shù)據(jù)節(jié)點當中,以此來針對有關數(shù)據(jù)實施系統(tǒng)的研究分析,探索當中存在價值的信息內(nèi)容,以此來促進決策的優(yōu)化調(diào)整。基于物聯(lián)網(wǎng)技術應用的數(shù)字油田建設,首要任務在于建設數(shù)字油田框架,利用物聯(lián)網(wǎng)技術進行組網(wǎng)(圖1),以此來保障物聯(lián)網(wǎng)技術的順利應用。
圖1 基于物聯(lián)網(wǎng)技術應用的數(shù)字組網(wǎng)圖
當完成數(shù)字油田數(shù)字組網(wǎng)以后,應當在組網(wǎng)的基礎上推進數(shù)字油田框架,包括集油站采集層、傳輸層、應用層、感應層等,以此來針對設備狀態(tài)信息、油水井、計量站生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行動態(tài)監(jiān)控,為決策提供有效的支持,以此來針對勞動組織結構進行有效的優(yōu)化調(diào)整,為油田生產(chǎn)提供有效的支持[2]。
2.1.1 油水井系統(tǒng)
物聯(lián)網(wǎng)技術在油水井系統(tǒng)的應用,主要是在井口進行采集設備(圖2)的安裝,以此來針對注采平衡、油藏壓力、注水調(diào)節(jié)等相關參數(shù)進行監(jiān)控與分析。一般來說,單個油水井主要由網(wǎng)絡傳輸模塊、井口RTU 控制箱、恒流配水設施、電參模塊、示功儀、套壓壓力變送器等共同構成,在生產(chǎn)過程中,主要是利用網(wǎng)絡傳輸模塊進行無線傳輸,將有關數(shù)據(jù)上傳到控制中心,由控制中心進行智能分析、集中控制[3]。
圖2 采集設備物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控示意圖
2.1.2 拉油罐系統(tǒng)
對于拉油罐的監(jiān)測來說,物聯(lián)網(wǎng)技術主要是針對液位實施動態(tài)的監(jiān)管,具體是通過利用無線專網(wǎng)、倒裝式磁致伸縮位移傳感器的應用,為拉油罐系統(tǒng)設置相應的液位報警數(shù)據(jù),一旦存在異常現(xiàn)象,能夠利用無線專網(wǎng)進行數(shù)據(jù)的及時傳輸,并進行預警,從而有效避免溢罐問題[5]。
2.1.3 計量站系統(tǒng)
對于稀有生產(chǎn)計量來說,其主要包含橇裝計量裝置、磚混計量站,同時擁有非常多的管匯間、配水間、計量間。傳統(tǒng)計量主要是通過就地計量、分散計量模式進行計量,需要耗費大量的人力資源。物聯(lián)網(wǎng)技術的應用,主要是將RTU 控制器納入橇裝計量裝置,以此來針對氣閥、排油閥、計量分離器、溫度、油壓、多通閥等相關信息數(shù)據(jù)進行動態(tài)化監(jiān)管,并在這個過程中能夠針對排序計量作業(yè)進行自動化排序,同時自動進行計量的統(tǒng)計,實現(xiàn)整個計量過程的自動化管理目標。
對于數(shù)字油田數(shù)字傳輸系統(tǒng)建設來說,其直接決定了信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)男逝c質(zhì)量,能否完善數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)建設,直接關系到物聯(lián)網(wǎng)技術應用的整體情況。從當前數(shù)字油田建設情況來看,主要是在系統(tǒng)前端井、站場生產(chǎn)數(shù)據(jù)采用傳輸系統(tǒng)建設,具體是引入TD-LTE 4G 網(wǎng)絡,基于Modbus TCP 協(xié)議,將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h程控制中心[5]。對于4G 標準無線專用網(wǎng)絡建設結構來說,主要是通過以點帶面的方式進行系統(tǒng)整體的布局,對于單一基站選擇S111-3 小區(qū)配置全覆蓋模式,同時給予最大上下行配置(3U1D),并配置專線光纜,全面覆蓋區(qū)域到核心交換機區(qū)域,以此來保障傳輸?shù)陌踩?、穩(wěn)定性。
當然,隨著5G 技術推廣應用的不斷深入,5G 設施建設的持續(xù)深入,數(shù)字油田物聯(lián)網(wǎng)技術也需要進行有針對性的更新調(diào)整,即全面加大5G 技術的研發(fā)力度,投入5G 基站建設,逐步針對現(xiàn)有4G 基站進行替換,進一步提升信息傳輸?shù)男逝c質(zhì)量。
物聯(lián)網(wǎng)在生產(chǎn)管理子系統(tǒng)中的應用,主要是通過實時采集油田生產(chǎn)方面的信息資料,以此來構建全面覆蓋油田產(chǎn)生整個流程的監(jiān)控系統(tǒng),包括遠程自動控制、生產(chǎn)預警、數(shù)據(jù)檢索、數(shù)據(jù)監(jiān)測以及動態(tài)發(fā)布等,為油田產(chǎn)生管理提供有效的數(shù)據(jù)支持[6]。
一般來說,對于生產(chǎn)管理子系統(tǒng)(圖3)的建設來說,其主要模塊包含電子巡檢管理、抽油井遠程啟停、油氣生產(chǎn)計量、遠程穩(wěn)流控水注水、異常報警處理、視頻監(jiān)控管理、站庫自動化系統(tǒng)集成應用、生產(chǎn)流程綜合展示、物聯(lián)設備軟硬件監(jiān)控以及生產(chǎn)報表管理,從而有效覆蓋油田生產(chǎn)流程,實現(xiàn)自動化、智能化油田生產(chǎn)管理的目標。
圖3 生產(chǎn)現(xiàn)場監(jiān)管系統(tǒng)示意圖
具體來說,基于物聯(lián)網(wǎng)應用的生產(chǎn)管理子系統(tǒng),主要具備以下功能:
①油田生產(chǎn)分析與故障診斷:針對油田生產(chǎn)情況進行產(chǎn)量計量,同時針對參數(shù)敏感性實施動態(tài)分析,并根據(jù)預設功能,進行工況的診斷、預警。②報表生成與管理:在系統(tǒng)動態(tài)管理的過程中,自動化生成生產(chǎn)數(shù)據(jù)報表模塊,包含物聯(lián)設備故障報表、生產(chǎn)數(shù)據(jù)報表等。③物聯(lián)設備管理:系統(tǒng)在自動化監(jiān)控的過程中,針對物聯(lián)設備工作情況、標識等具體信息的動態(tài)收集,并圍繞數(shù)據(jù)進行分析,以此來進行信息資料檢索、故障自動處理、設備維護等。④輔助分析與決策支持:主要是針對油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)相關信息進行全面的分析,通過輔助分析方式,為油田生產(chǎn)決策提供支持。⑤數(shù)據(jù)管理:針對油田生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)進行集成管理。⑥系統(tǒng)管理:針對生產(chǎn)管理子系統(tǒng)進行全面的管理,包含系統(tǒng)日志管理、預警配置管理、用戶權限管理等。
綜上所述,物聯(lián)網(wǎng)技術作為互聯(lián)網(wǎng)時代快速發(fā)展的新興技術,其本身屬于信息化技術,是信息化技術發(fā)展到某個階段以后,通過聚合性創(chuàng)新產(chǎn)生的一種技術。對于數(shù)字油田建設來說,物聯(lián)網(wǎng)技術不僅意味著挑戰(zhàn),同時也意味著機遇。通過物聯(lián)網(wǎng)技術的有效應用,能夠讓油田整體運作模式產(chǎn)生系統(tǒng)的變革,為數(shù)字油田建設提供有效的支持。這就需要我們意識到物聯(lián)網(wǎng)技術的重要作用,全面結合當前數(shù)字油田建設實際,全面加大物聯(lián)網(wǎng)技術研發(fā)力度,推進科技成果的順利轉(zhuǎn)化,在積極引入物聯(lián)網(wǎng)技術的同時,嘗試引入更多新興信息化技術,以此來提升數(shù)字油田的智能化水平,促進油田行業(yè)健康、有序的發(fā)展。