杨志冬，官洪斌，杨 靖，李兵元

（1.中国石油新疆油田公司采油一厂，新疆 克拉玛依 834000；2.中国石油新疆油田公司科技信息处，新疆 克拉玛依 834000）

1 物联网的定义

物联网定义：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

油气生产物联网定义：通过传感、射频、通讯等技术，对油气水井、计量间、油气站库等生产对象进行全面的感知，实现生产数据、设备状态信息在生产指挥中心及生产控制中心集中管理和控制，搭建规范、统一的数据管理平台，支持油气生产过程管理，进一步提高油气田生产决策的及时性和准确性。

2 物联网的关键技术

共性支撑技术：可编程传感器网络模型与协议设计、仿真机和移动代理设计。

无线传感网技术：节点通讯与组网、移动通讯接入、多网融合、网络拓扑结构。

数据存储：分布式云计算、高速计算、容灾备份、系统级中间件、系统集成。

新型传感器技术：敏感元器件、微纳材料、新能源、高位模数转换器、智能芯片。

射频识别电子标签技术：信息智能存储、擦写、发射。

地理信息系统技术：跨行业、跨行政区的数据共享、系统互操作。

3 油气生产物联网的模型与应用

物联网在数字油田的应用范围：

（1）采用自动化数据采集设备（比如传感器、采集器），进行地震区、井场、站库等油田生产现场数据的采集；

（2） 通过局域光纤网、GPRS/CDMA、4G、WIFI等传输数据和场景；

（3）通过网关来交换、传递、收集、分类、管理数据；

（4）将地震、井下、井筒、井口的设备运行和流体属性等海量数据实时采集进入信息管理中心的数据仓库；

（5）通过应用智能识别、数据融合、数据挖掘、云计算等技术，完成生产实时诊断和优化，运用科学研究的成果支持油田生产综合决策；

图1 油气田物联网总体架构模型

（6）决策信息反馈到生产现场进而完成环境监测、单元整合、过程模拟、智能控制、工艺参数优化等。

4 边远井物联网建设目的

新疆油田采油一厂车排子采油作业区位于准噶尔盆地古尔班通古特沙漠边缘，距市区120 km，辖区面积1200 km2，属于边远区块。目前共有抽油井154口，年原油产量26.36×104t，占采油一厂原油产量的20.3%。

该作业区最大井距13 km，最远单井距生活区60 km，油井大多分布在农田和牧区附近，周围流动人员较多，其中部分单井硫化氢浓度超标，存在设备被盗、人为恶意损坏等多种风险，人工巡井劳动强度大，数据采集困难，采集点大多存在地势复杂、环境恶劣、通信光缆建设成本较高等问题，管理难度很大。

5 边远井物联网建设

5.1 数据自动采集系统

数据自动采集主要是井、站数据采集。根据油田生产管理的实际需求，对抽油井、自喷井、注水井（站）、水源井、供液不足油井的数据进行自动采集。

抽油机井：实现功图、油压、套压、电量生产参数的远传，抽油机远程启停控制，油井状态判断；

自喷井：实现油压、套压的远传；

注水井：实现压力、流量数据的远传；

水源井：实现泵的远程启停，变频调速系统实现远程控制，压力、流量的远传；

供液不足的油井：安装变频调速系统，在供液不连续情况下进行调节，达到节能目的。

5.2 数据传输网络系统

根据现场实际情况，采用有线光纤与无线宽带的混合组网方式，自动化网与油田专网隔离，确保数据传输实时、安全、稳定。

5.3 生产管理系统

SCADA系统结构分为两层，底层由各类井口控制器RTU组成，上层由SCADA数据库服务器和操作站组成。系统功能包括数据管理、展示与协同工作等，实现油水井工况、油水井动态、视频监测、综合展示、协同工作等应用功能。

5.4 视频监控系统

在井口设置一体化万向摄像机，在中控室设置视频监控中心，中心采用C/S架构，设置视频管理服务器、流媒体服务器、存储服务器、超级客户端进行视频数据存储和集中管理，通过电视墙进行图像的显示。

6 实现效果

系统运行稳定，实现效果包括：各类生产井数据及功图的采集、上传、查询、显示；抽油机远程控制、供排协调及节能开采、设备工况直观显示，具备报警、监控、管理等功能。

7 效益分析

通过该系统的实施，可改变现场的工作模式，由原来的人工巡井改变为故障巡井，减少了人员出井频率和现场人员数量，降低人员劳动强度，从而减少了用工费用和车辆费用。人员费用：该系统的投运，可以减少用工人员，现以减少5个人计算，每年可节省75万元。车辆费用：按减少使用2辆车计算，每年大约可以节省26万元。

实现全天数据采集，将生产数据及视频图像上传，及时得到第一手生产资料，实时掌控油井生产状况，提高油井生产效率，可以避免因为油井运行中的小问题导致最后的生产故障，从而减少维修费用和测量功图的费用。每年每口井修井费用约为6万元，使用自动化系统后，对井况判断并及时维修维护，可以有效避免小问题变成大故障，按每口井每年节省3万元计算，60口油井每年节省维修费用180万元。按照油井生产管理规定每月每口井要测量功图1次，每口井每次测功图是89元，60口油井每年测量费约6.5万元，现在由功图测试仪（载荷位移变送器）自动测功图，节省了费用。

每年可节省费用约为 75＋26＋180＋6.5＝287.5 万元。

8 结束语

基于物联网技术的油田边远井监控与节能系统的建设，在数据自动化采集、井站远程监控、生产设备远程控制及降低生产能耗方面都有很广阔的应用前景，将有效提高生产操作单元的自动化水平，保障生产安全、稳定、高效地运行，改善员工生产、生活环境，体现以人为本的理念。通过该系统，改善了新疆油田车排子边远井区的管理模式，也为其他油田类似边远井区块的管理提供了经验借鉴。

［1］ 唐慧锦.物联网技术在中原油田的应用前景［J］.信息安全与技术，2013（4）：73－75.

［2］ 王爱民，刘伯乐，王国芬.华北油田在“物联网”领域的探索和实践［J］.中国信息界，2011（8）：41－45.

［3］ 沐峻丞，檀朝东，黄晶涛，檀昌竹.运用物联网技术构建数字化油田［J］.信息安全与技术，2013（4）：73－75.

［4］ 魏明，吕永杰，王海国，唐思睿.物联网技术在油田企业的实践［J］.重庆科技学院学报：自然科学版，2013，15（2）：154－158.