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2012年，中國石油天然氣集團公司信息化工作會議上，將物聯網系統建設作為集團公司三大標志性工程之一，為發揮示范工程引領作用，做到科學示范，決定將新疆油田采油二廠作為集團公司油氣生產物聯網系統示范采油廠之一。新疆油田采油二廠地處準噶爾盆地西北邊緣，位于克拉瑪依市白堿灘區，稀油地質儲量豐厚，開發潛力大，是一個集石油勘探、油氣開發、油氣脫水、集輸為一體的采油廠。然而，作為稀油老區，其自動化程度相對較低，現場為傳統的人工生產管理模式，現行的管理模式對員工責任心和熟練程度依賴性高，員工工作量多、勞動強度大，生產效率低，并且存在一定安全風險。建設覆蓋稀油生產全業務流程的物聯網系統已勢在必行，通過信息技術與生產相融合，提高生產操作每個單元的自動化程度，保證系統穩定高效運行；為優化生產管理流程，實施精細化管理創造條件，提供保障。同時，也為后續新疆油田開展油氣生產物聯網系統推廣工作提供借鑒。

1油氣生產物聯網系統設計

1.1總體架構新疆油田采油二廠油氣生產物聯網系統建設分為三個子系統：數據采集與監控子系統、數據傳輸子系統、生產管理子系統。

1.2數據采集與監控子系統即采用傳感和控制技術構建的油田地面生產各環節生產運行參數自動采集、生產環境自動監測、物聯網設備狀態自動監測和生產過程遠程控制的系統。數據采集與控制對象主要包括：抽油井、計量間、注水井、配水間等。

1.2.1抽油井實現實時自動采集的回壓、套壓、載荷、位移、沖程、電參數等各項數據遠程上傳，并在此基礎上實現抽油機井遠程啟停控制。

1.2.2計量間計量間改造分為半自動計量間改造及全自動計量間改造；單站日產液量低于25噸或井數小于4口的采用半自動計量間改造方式，單站日產液量高于25噸或井數不低于4口的采用全自動計量間改造方式。半自動計量間改造只實現集油管匯和分離器的壓力數據采集，單井采用功圖量油。全自動計量間改造實現集油管匯壓力、分離器壓力、井液量、產量自動采集，數據遠傳，同時實現遠程控制倒井、選井，自動量油。

1.2.3注水井和配水間注水井主要有兩種：直連式注水（無配水間）井及有配水間的注水井，主要實現水井壓力、配注水量數據實時采集、遠傳及注水量遠程控制。直連式注水井：水井壓力變送器及穩流控水裝置直接裝在井口，單獨配置RTU；有配水間的注水井：監測和控制部分全部安裝在配水間內，安裝水井油壓的壓力變送器。一個配水間內水井共用一個RTU。

1.3數據傳輸子系統

1.3.1數據傳輸網絡根據新疆油田采油二廠網絡現狀，充分依托現有光纖網絡資源，同時對其進行補充完善，采用有線光纖傳輸網與無線傳輸網絡相結合的方式，滿足生產數據的傳輸應用。站庫自動化數據及站內視頻監控數據采用有線傳輸，單井、計量間、配水間采集的實時數據，井區視頻監控數據采用無線傳輸。（如圖1所示）由于生產現場井多，密集，且分布面廣，根據單井采集功圖、壓力、電參數等信息量及視頻監控系統所需帶寬考慮，無線傳輸方式采用TD-LTE技術。TD-LTE優勢：（1）建設1.8GTD-LTE專網，頻段專用，可靠性、安全性高。（2）支持5MHz、10MHz、20MHz帶寬，支持用戶數多。（3）延時短，端到端延時≤5ms，更適合自動化控制、視頻監控等實時性業務。（4）速率高，下行速率最大100Mbps，上行速率最大50Mb⁃ps，支持靈活的上/下行時隙分配，適合油田業務開展。（5）TD-LTE基站采用8通道天線，每通道功率可達12W，有效增加覆蓋，節約基站、配套的數量，有效節約投資。

1.3.2數據傳輸安全設計油氣生產物聯網需要采取多種安全防護措施，從無線傳輸安全、生產專網安全、數據庫安全及邊界安全等多方面考慮，保護系統整體安全。主要采用以下安全防護措施。（1）單向隔離網閘：在生產網和辦公網之間部署單向隔離網閘，保障生產網邊界安全。（2）防火墻：部署在生產網交換機和無線傳輸鏈路之間，對數據進行過濾，防止利用無線通道入侵生產網。（3）數據庫安全防護網關：部署在公司的關系數據庫，保障關系數據庫安全。（4）無線通信協議信道加密：通過無線專網自帶的加密算法，抵御外網用戶通過對生產網的惡意入侵和數據竊取。

1.4生產管理子系統對收集的信息進行匯總、綜合處理與分析，提供生產實時監控、故障預警、遠程計量、工況分析、設備管理等功能，達到生產操作自動化、生產運行可視化、管理決策系統化的目的。生產管理子系統采用先進的B/S架構，系統分為三層，即：客戶訪問層、應用服務層及數據存儲層。（1）數據存儲層：主要是對采集的元數據按一定的規則處理后存儲。所存儲的數據主要是以下四種類型：設備基本參數、設備狀態、生產運行數據、監測分析數據等。（2）應用服務層主要包括油氣生產監控管理組件、數據訪問邏輯組件、服務接口等。油氣生產監控管理組件主要包括流程管理、處理規則、流程控制等有關流程控制、管理等信息；數據訪問邏輯組件主要提供統一認證、統一授權、質量控制等安全控制服務信息；服務接口是建立起以信息交換、資源共享為目標的數據服務，為應用提供專業數據信息。（3）客戶訪問層根據不同用戶群采取不同可視化展示，主要采用圖形化、報表、曲線等多種方式來滿足各級用戶應用需要。生產管理子系統部分界面展示如下圖2所示。

2應用效果

目前，新疆油田采油二廠已完成三次采油作業區油氣生產物聯網系統建設，并在油田生產、管理中達到了以下效果：（1）提高油田精細化管理水平。改變以往人工巡檢為電子巡檢模式，解決資料手工錄取工作量大、誤差大、周期長、異常井發現滯后等問題。實現生產操作自動化、生產運行可視化、提高分析判斷準確率，輔助決策下達到位，使油田精細化管理水平進一步提高。（2）優化組織結構，全面提升油田生產管理綜合能力。通過整合作業區生產流程自動化系統，實現了生產集中監控、運行集中管理、數據集中處理，平臺應用共享，優化勞動組織模式，改變傳統管理模式，全面提升油田生產管理綜合能力。（3）輔助優化生產決策，實現科學決策與降本增效。通過實時監測、異常報警等功能及時發現生產異常情況，避免因異常發現較晚而造成對設備的損壞及產量損失；通過功圖分析、工況分析等功能，制定合理工作制度、油井調開計劃、清蠟計劃等，能夠節省修井、電耗、清蠟費用，實現降本增效。

3結語

新疆油田采油二廠通過油氣生產物聯網系統示范工程建設，實現生產過程工藝流程簡化、管理模式優化、生產過程智能化、油田開發精細化的目標；同時，達到了油氣生產管理由事后處理向事前預測、由分級分析向協同處理發展、由經驗管理向科學決策發展的轉變的目的，為今后長期穩產提供強有力的技術支撐。

作者：韓光 蘇偉 雷長春 單位：新疆油田公司數據公司