借助物联网技术驱动数字油田建设思考

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【摘要】为了充分发挥出物联网技术的优势，加快数字油田的建设，本文对如何借助物联网技术驱动数字油田建设进行了研究。首先，简述了数字油田的定义，并就数字油田的国内外发展进行了分析。其次，对借助物联网建设数字油田的可行性进行了研究。紧接着阐述了应用传感器技术、数据通信技术对数字油田建设的重要性。最后，就依托物联网的数字油田发展趋势进行了分析。

【关键词】物联网技术；驱动；数字油田；建设

随着我国油田行业的发展，数字油田逐渐得到了人们的重视。诸多油田企业已经开始构建数字油田，且取得了一定的成果。物联网技术是构建数字油田的关键技术之一，对数字油田的建设质量有着极其重要的影响。因此，在物联网技术研究、应用不断得到人们重视的背景下，应继续深入研究物联网技术在数字油田建设中的应用。

1数字油田简述

从广义上来说，数字油田是指全面信息化的油田，即利用信息技术实现油田实体及企业的数字化、网络化。从狭义角度来说，数字油田是指以数字技术为基础，以油田实体为对象，将各种数据融合而形成的数字化、网络化、空间化、智能化技术系统。最早是在2005年，IBM与挪威国家石油公司共同合作，搭建了智慧油田。通过建设智慧油田可实时感知地下油田的运行情况，对开采现场进行“智慧管理”。后来，沙特阿美石油企业提出了智能油田的建设方案，指出利用传感器，依托自动化技术、完井技术，通过数据整合、模型搭建可实时掌握油田的实际生产情况，提高作业效率，保证油气采收率。之后，我国石油企业开始借鉴国外经验搭建数字油田，并结合实际情况确定了基本的建设路线。如中海油早在2012年就提出了建设“智慧油田”的目标，并且提出要将原有的EPR管理的人、财、物管理转变为以物联网技术为基础的大物流格局。现如今，经过多年发展，中海油基本实现了油田生产物联网，油田可视化。由此可见，数字油田是我国油田企业的主要研究方向。

2借助物联网技术建设数字油田的可行性

借助物联网可以实现物与物、物与人之间的互联，且可通过具有感知能力、计算能力、执行能力的芯片、软件进行信息传输、处理、共享。将其应用在油田业务中正可以改变传统的油田业务模式，将油田实体与互联网等联系在一起，从而实现对油田业务数据的整合、处理、分析，为油田企业决策提供可靠的数据支撑。同时，还可实现油田实体及企业管理的智能化、自动化、网络化、数字化，促进油田企业的可持续发展。从实际来看，物联网的发展也给通信网络提出了更高的要求，如海量终端的IP地址分配、海量信息的共享及交互等。并且，在云计算、大数据等技术的加持下，物联网更能为油田的综合数字化建设提供支持。

3基于物联网的数字油田建设技术

3.1传感器技术

在建设数字油田时，需获取计量站、油井等设备的运行参数，并监控温度、压力、瓦斯浓度等工作环境参数。实现这一功能的关键技术就是传感器技术。在实际运用中多是将传感器安装在生产设备及物联网节点设备或位置上。但是传感器种类也非常多，在实际建设应根据建设目标、需求、实际灵活选择传感器类型，比如可以选择一体化无线示功图传感器。这是一种新型传感器，集成了加速度、载荷传感器的功能，既能提取载荷信息，又能提供加速度求解算法获得更加精准的载荷、位移数据。另外，在选择传感器时一定要选择低功耗的传感器。因为多是在偏远地区开采石油，经常会遇到无供电的情况。若传感器功耗过大，有可能出现失效问题，以致于无法正常运行。近年来，我国许多专家学者也对传感器的低功耗进行了研究。李鹏程等学者从无线示功仪测试系统硬件、软件两方面入手，进行了传感器低功耗的设计。其提出的设计方案可以有效满足系统的低功耗需求，解决长期供电问题。

3.2数据通信技术

传感器收集的数据要通过数据通信渠道传输到相应的系统、设备中。其中涉及的关键技术就是数据通信技术。就目前来看，应用于物联网的数据通信技术包括以下几种：①GPRS技术。该技术是在GSM基础上发展起来的，主要通信方式是分组交换数据承载、传输，主要适用于突发、频发、少量的数据传输。以GPRS数据通信技术为基础搭建数字油田，可以迅速搭建一个远程测控系统，进行数据采集、接收、处理及远程控制。这样就可对实际生产进行实时监控，并通过实时的数据检测对故障进行分析、判断。例如长庆油田分公司就建立了以GPRS通信为基础的通信渠道，实现了水源井的数据传输。②ZigBee技术。该技术具有成本低、可靠性高等优点。以此为基础的无线传感器可以满足油田的生产需求，只需要一次完成设备布置就可进行通信。并且其中一个设备出现故障，其他仍会正常通信。如大港油田第二采油厂曾利用该技术搭建了一套ZigBee无线传输通信网络，基本覆盖了所有生产井，且重构了数据采集传输系统、展示报警平台。实践证明，该通信网络的可靠性非常高，且应用范围广，有效保障了生产数据的高效传输。③lora技术。即远距离无线电，其特点是在同功耗条件下，可进一步拓宽无线传播的范围。在海上石油、天然气钻机监测、炼油厂监控中都可以应用该技术。比如大庆头台油田曾以该技术为基础搭建了数字化建设示范区，在应用之后，用工数量大幅度减少，且生成时率提高了2％以上。④4G技术。即第四代移动通信技术，具有灵活性强、延时小、成本低等特点。大港油田公司利用该技术优点，并结合其油水井物联网建设实际，对其原有的物联网进行了升级、改造，最终建成了以4G技术为基础的在线监测系统。另外，我国如今正在步入5G时代。相比于4G，5G通信速度更快，且延时更小，更有利于物联网的建设。相信诸多油田公司也会逐渐应用5G重构物联网，实现数字油田的更新换代。

4基于物联网的数字油田发展趋势

在现代化背景下，物联网技术仍在不断发展。而物联网技术的发展会进一步推动数字油田的发展。结合实际来看，数字油田将会呈现出以下发展趋势：（1）数据融合。数据采集、整合、处理、分析对油田开采、管理等工作的影响非常大。但从目前来看，油田开采数据仍比较分散，缺乏有效的整合，难以从中获得更多有价值的信息。而大数据技术为数据融合提供了可靠的技术支撑。（2）可视化。若是能将油田生产、设备数据等信息高度集中，并依托三维可视、虚拟现实等技术进行场景显示，就可以保证管理人员、决策人员准确掌握各种信息，实时监控油田生产。这样就可以制定更加贴合实际，且精准的管理决策。尤其是还可以建立集成地上、地下的三维全息平台，全面、实时地展示油田生产实际。从目前来看，AR、人工智能、大数据等技术为数字油田的可视化提供可靠的技术支撑，在将来完全有可能实现数字油田的可视化。（3）资源整合。以云计算为基础，将通信、管理、生产等资源整合一起，可以更好改善数字油田管理现状，增加数字油田的服务功能。综上所述，数字油田是石油产业发展的必然趋势，但其建设离不开物联网的支撑。相信随着油田产业的进一步发展，其与物联网的融合会更加深入，物联网的应用价值也会不断提升。

参考文献

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[2]张彪，杜景涛，许海银.基于物联网技术的数字油田三维管线智能巡检系统[J].智能建筑与智慧城市，2017（9）：50-53.

[3]王军强.数字油田中物联网技术的运用[A].《智能城市》杂志社、美中期刊学术交流协会.2016智能城市与信息化建设国际学术交流研讨会论文集V，2016：119.

作者：杨宗瑶 孙毓斌 王宪坤 单位：中海油信息科技有限公司天津分公司