油气生产物联网在数字化油气田构建应用研究

摘要：21世纪是信息时代，在“互联网+”战略理念的领导下，实现互联网技术与多个发展领域的结合，推动现代化社会发展的信息化与智能化。石油作为我国经济发展的重要发展领域，在市场经济发展中占据重要引导地位，通过实现互联网技术与油气开采工作的融合，推动我国油气行业发展的数字化、智能化与现代化。 关键词：油气生物联网；数字化；油气田构建；应用与探讨

在信息技术的推动下，以站库、井场等油气田生产现场为基础的过程控制、数据采集、调度决策、参数优化等数字化技术与生产管理的结合日益紧密，以自动化技术、信息技术、通信技术等技术为基础的物联网系统被广泛应用到数据采集、智能识别、数据集成、数据传输、数据应用等多个领域。因此，油气生产物联网技术在油气开采工作中的应用是现代化社会发展的必然趋势。 一、油气生产物联网建设应用范围分析

建设油气生产物联网系统需要将油气水井、站库、计量间及其相关集输管网的数据自动采集和监控、数据传输设计、生产数据管理设计等内容融入其中，落实油气举升管理、产量计量管理、油气水处理管理、油气集输管理、油气集输管理、注入措施管理、生产现场管理等工作，明确油气生产管理业务范围以及系统覆盖的功能范围，全面落实油气生产管理工作。 二、数据采集与监控

“数据采集与监控”是油气生产物联网在数字化油气田构建的第一步，需要对现场生产数据采集、物联设备状态采集等多项问题进行分析，并制定出相应的研发策略。

（一）生产实时数据采集

对生产现场进行调研活动时，应了解数据采集系统在气田井站的建设情况，以及采集系统对气田井站的气体浓度、液位、流量、温度、压力等数据的采集情况。设计油田生产物联网构建方案时，应严格按照现场实际情况的需求以及必采数据项最大化的要求，将数字化油气田原有的数据采集系统作为设计基础，对数据采集点中的各项数据进行不断完善与补充，将新增数据点正确接入到组态中。其中需要完善的采集信号测点涉及阴保设备信号接入、TDS流量计信号接入、井口节流后温度、出站管线阀门执行器、套压、井口油压等信号，并将新增进出阀室压力信号与新建阀室采集系统进行连接，确保整个生产实时数据采集系统的完整性与精密性。

（二）物联设备管理数据采集

物联设备管理数据采集点较多，例如井站、阀室、场站等，在开展物联设备管理数据采集工作时，首先应晓得物联设备信息的采集需求、实现方法以及功能构建。从物联设备管理数据采集形式来看，可根据物联设备参数的状态将其分为“动态数据采集”和“静态数据采集”。其中，“动态数据采集”是通过利用具有无线通信功能的智能仪表对动态数据实施无缝隙采集；“静态数据采集”是通过利用“二维码”或者是“ＲＦ田电子标签”实现对场站、井站物联设备中的静态数据进行采集。 （三）视频信号采集

以安岳气田为例，通过对该气田实施数字化调研，从中得知岳105井等集气站原有的视频监控安装的时间相对较早，所安装的视频监控设备中没有以太网通信接口，无法将所录制的视频信息以及图像信息直接上传到相应的数据系统中。因此，对站场原视频监控系统实施改造工作使，应积极对硬盘录像机进行更换，

根据实际情况适当增加监控摄像机的数量，为视频江空系统长传视频信号以及图像信号提供便利。 三、数据传输设计

对数据传输系统进行设计时，应对无线传输系统在运行中所产生的资源浪费问题、管理难度问题提高重视，根据实际情况制定出无线数据接入中心平台的有效方案。在制定无线数据融合接入平台时，应确保无线数据传输过过程的安全性、可靠性、管理性与经济性，通过设置接入技术，选择运行商，构建平台组网，以此实现无线融合接入技术，为油气生产物联网在数字化油气田构建工作中提供信息传递渠道。首先，“实现接入技术”应利用VPDN方式将其接入，使信息能够通过CDMA分组网络进传输。通过对网络数据进行加密、封包，为网络数据传输提供私密性与安全性，使信息传输网络环境具有较高的安全级别。该技术是将IP网络承载功能以及与之相关的授权机制结合在一起，共同创建一个安全系数较高的虚拟专用网络平台。其次，“选择运行商”应根据无线接入的具体情况，从中国移动、中国联通、中国电信这三家电信运行商中选择出性价比相对较高的一家或者是多家运行商作为合作伙伴。通过对各运行商接入方案进行分析，从综合角度进行考虑，中国电信应成为移动运营合作商的主要合作伙伴，中国联通为辅助合作伙伴，尽可能不要选择中国移动。其三，“构建平台组网”时，应明确无线融合接入平台技术结构，了解平台各硬件的部署情况，根据实际情况制定出构建平台的具体实施方案。

四、生产数据管理设计

对生产数据管理系统进行设计时，应从物联网设备管理功能、在应用成实现数据共享、生产管理子系统功能融合等问题入手，根据实际情况，制定出与实际相吻合的生产数据管理计划。其中，“生产数据品平台”现阶段使用传统的模型视图控制器（简称MVC）构架，围绕PI实时数据库开展二次开发。从我国油气生产物联网生产管理系统和生产数据平台的实际应用来看，通过对二者实现功能融合，将建设内容、建设技术有机的融合在一起，能够实现油气生产物联网生产管理系统和生产数据平台之间的数据共享。对生产管理子系统功能进行融合设计时，首先应对功能融合的内容进行分析，明确管网图、全景图、2D工艺流程图、3D工艺流程效果图、趋势分析图、参数汇总表、图片数据展示的具体内容，确保功能融合与系统的实际应用相吻合。其次，对技术进行融合时可利用页面链接方式，将生产管理子系统与生产数据平台开发的功能页面链接到一起，实现生产管理子系统与生产数据平台应用功能的融合，并对其实施功能性融合验证。相关实践研究显示，功能性融合验证主要有三种类型：直接连接方式、页面调整方式以及页面嵌入方式。其一，“直接连接方式”是通过生产数据平台进行数据应用使其具备功能页面，最终实现页面同生产管理子系统之间的连接；其二，“页面调整方式”是将生产数据平台作为建设基础，调整该平台中的功能页面，使页面布局能够将生产管理子系统页面风格为基准，实现页面与生产子系统之间的连接；其三，“页面嵌入方式”是通过开放生产管理子系统功能页面中的指定区域，利用URL连接方式将其嵌入到生产数据平台中相应的页面内容中。 总结

综上所述，通过对油气生产物联网在数字化油气田构建中的应用进行研究，了解物联网技术的实际应用特点，明确油气生产物联网、数字化油田、物联网技术之间的关系以及三种在社会发展中的应用价值，为今后的油气田研究工作提供可靠的理论指导。

参考文献：

[1]张英帅.油气生产物联网在数字化油气田构建应用研究[D].西南石油大学，2016.

[2]李韦龙.油气生产物联网系统中关系数据库性能优化的研究[D].兰州理工大学，2016.

[3]高倩.基于ZigBee的油气生产物联网安全通信系统关键技术研究[D].兰州理工大学，2014.