物联网技术在新疆油田的应用范文

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2012年，中国石油天然气集团公司信息化工作会议上，将物联网系统建设作为集团公司三大标志性工程之一，为发挥示范工程引领作用，做到科学示范，决定将新疆油田采油二厂作为集团公司油气生产物联网系统示范采油厂之一。新疆油田采油二厂地处准噶尔盆地西北边缘，位于克拉玛依市白碱滩区，稀油地质储量丰厚，开发潜力大，是一个集石油勘探、油气开发、油气脱水、集输为一体的采油厂。然而，作为稀油老区，其自动化程度相对较低，现场为传统的人工生产管理模式，现行的管理模式对员工责任心和熟练程度依赖性高，员工工作量多、劳动强度大，生产效率低，并且存在一定安全风险。建设覆盖稀油生产全业务流程的物联网系统已势在必行，通过信息技术与生产相融合，提高生产操作每个单元的自动化程度，保证系统稳定高效运行；为优化生产管理流程，实施精细化管理创造条件，提供保障。同时，也为后续新疆油田开展油气生产物联网系统推广工作提供借鉴。

1油气生产物联网系统设计

1.1总体架构新疆油田采油二厂油气生产物联网系统建设分为三个子系统：数据采集与监控子系统、数据传输子系统、生产管理子系统。

1.2数据采集与监控子系统即采用传感和控制技术构建的油田地面生产各环节生产运行参数自动采集、生产环境自动监测、物联网设备状态自动监测和生产过程远程控制的系统。数据采集与控制对象主要包括：抽油井、计量间、注水井、配水间等。

1.2.1抽油井实现实时自动采集的回压、套压、载荷、位移、冲程、电参数等各项数据远程上传，并在此基础上实现抽油机井远程启停控制。

1.2.2计量间计量间改造分为半自动计量间改造及全自动计量间改造；单站日产液量低于25吨或井数小于4口的采用半自动计量间改造方式，单站日产液量高于25吨或井数不低于4口的采用全自动计量间改造方式。半自动计量间改造只实现集油管汇和分离器的压力数据采集，单井采用功图量油。全自动计量间改造实现集油管汇压力、分离器压力、井液量、产量自动采集，数据远传，同时实现远程控制倒井、选井，自动量油。

1.2.3注水井和配水间注水井主要有两种：直连式注水（无配水间）井及有配水间的注水井，主要实现水井压力、配注水量数据实时采集、远传及注水量远程控制。直连式注水井：水井压力变送器及稳流控水装置直接装在井口，单独配置RTU；有配水间的注水井：监测和控制部分全部安装在配水间内，安装水井油压的压力变送器。一个配水间内水井共用一个RTU。

1.3数据传输子系统

1.3.1数据传输网络根据新疆油田采油二厂网络现状，充分依托现有光纤网络资源，同时对其进行补充完善，采用有线光纤传输网与无线传输网络相结合的方式，满足生产数据的传输应用。站库自动化数据及站内视频监控数据采用有线传输，单井、计量间、配水间采集的实时数据，井区视频监控数据采用无线传输。（如图1所示）由于生产现场井多，密集，且分布面广，根据单井采集功图、压力、电参数等信息量及视频监控系统所需带宽考虑，无线传输方式采用TD-LTE技术。TD-LTE优势：（1）建设1.8GTD-LTE专网，频段专用，可靠性、安全性高。（2）支持5MHz、10MHz、20MHz带宽，支持用户数多。（3）延时短，端到端延时≤5ms，更适合自动化控制、视频监控等实时性业务。（4）速率高，下行速率最大100Mbps，上行速率最大50Mb⁃ps，支持灵活的上/下行时隙分配，适合油田业务开展。（5）TD-LTE基站采用8通道天线，每通道功率可达12W，有效增加覆盖，节约基站、配套的数量，有效节约投资。

1.3.2数据传输安全设计油气生产物联网需要采取多种安全防护措施，从无线传输安全、生产专网安全、数据库安全及边界安全等多方面考虑，保护系统整体安全。主要采用以下安全防护措施。（1）单向隔离网闸：在生产网和办公网之间部署单向隔离网闸，保障生产网边界安全。（2）防火墙：部署在生产网交换机和无线传输链路之间，对数据进行过滤，防止利用无线通道入侵生产网。（3）数据库安全防护网关：部署在公司的关系数据库，保障关系数据库安全。（4）无线通信协议信道加密：通过无线专网自带的加密算法，抵御外网用户通过对生产网的恶意入侵和数据窃取。

1.4生产管理子系统对收集的信息进行汇总、综合处理与分析，提供生产实时监控、故障预警、远程计量、工况分析、设备管理等功能，达到生产操作自动化、生产运行可视化、管理决策系统化的目的。生产管理子系统采用先进的B/S架构，系统分为三层，即：客户访问层、应用服务层及数据存储层。（1）数据存储层：主要是对采集的元数据按一定的规则处理后存储。所存储的数据主要是以下四种类型：设备基本参数、设备状态、生产运行数据、监测分析数据等。（2）应用服务层主要包括油气生产监控管理组件、数据访问逻辑组件、服务接口等。油气生产监控管理组件主要包括流程管理、处理规则、流程控制等有关流程控制、管理等信息；数据访问逻辑组件主要提供统一认证、统一授权、质量控制等安全控制服务信息；服务接口是建立起以信息交换、资源共享为目标的数据服务，为应用提供专业数据信息。（3）客户访问层根据不同用户群采取不同可视化展示，主要采用图形化、报表、曲线等多种方式来满足各级用户应用需要。生产管理子系统部分界面展示如下图2所示。

2应用效果

目前，新疆油田采油二厂已完成三次采油作业区油气生产物联网系统建设，并在油田生产、管理中达到了以下效果：（1）提高油田精细化管理水平。改变以往人工巡检为电子巡检模式，解决资料手工录取工作量大、误差大、周期长、异常井发现滞后等问题。实现生产操作自动化、生产运行可视化、提高分析判断准确率，辅助决策下达到位，使油田精细化管理水平进一步提高。（2）优化组织结构，全面提升油田生产管理综合能力。通过整合作业区生产流程自动化系统，实现了生产集中监控、运行集中管理、数据集中处理，平台应用共享，优化劳动组织模式，改变传统管理模式，全面提升油田生产管理综合能力。（3）辅助优化生产决策，实现科学决策与降本增效。通过实时监测、异常报警等功能及时发现生产异常情况，避免因异常发现较晚而造成对设备的损坏及产量损失；通过功图分析、工况分析等功能，制定合理工作制度、油井调开计划、清蜡计划等，能够节省修井、电耗、清蜡费用，实现降本增效。

3结语

新疆油田采油二厂通过油气生产物联网系统示范工程建设，实现生产过程工艺流程简化、管理模式优化、生产过程智能化、油田开发精细化的目标；同时，达到了油气生产管理由事后处理向事前预测、由分级分析向协同处理发展、由经验管理向科学决策发展的转变的目的，为今后长期稳产提供强有力的技术支撑。

作者：韩光 苏伟 雷长春 单位：新疆油田公司数据公司