李 昕 大庆油田设计院

塔里木油田物联网建设

李 昕 大庆油田设计院

塔里木油田油田生产物联网系统包括数据采集与监控系统、数据传输系统以及生产管理系统三部分。生产网数据传输系统由作业区生产管理中心→大中型工艺站场→井场的光纤通信网路，将单井和站场生产数据高效、安全、稳定地传输到生产指挥中心。本次生产管理系统建设不考虑油公司指挥中心和生产管理中心部分，只负责完成作业区数据处理服务器的部署和相关软件。在作业区配置小型实时数据库服务器2台，实现双机热备。该系统是一套集数据存储、传输、管理及应用于一体的综合信息系统，采用先进的浏览器/服务器访问方式，包括客户访问层、应用服务层及数据存储层。

物联网；射频识别；工业以太网；TD-LTE网络；实时数据库

油田生产物联网系统是《中国石油“十二五”信息技术总体规划》中确定的重要项目之一，物联网系统建设作为集团公司2012年三大标志性工程之一，为公司生产经营平稳较快增长和发展方式的转变提供有力支撑。系统通过对油田各类生产现场数据的自动采集、实时传输及处理分析，实现对生产过程的自动控制，降低用工需求和劳动强度，提高日常工作效率，进而优化劳动组织用工，服务油田生产的精细化管理。

塔里木油田油田生产物联网系统包括数据采集与监控系统、数据传输系统以及生产管理系统三部分。

1 数据采集与监控系统

根据数据采集与监控系统的需求，结合塔里木油田未来十年的产能目标和对塔里木油田现有的管网、站场布局、工艺流程和控制方案进行了分析。为达到“油田产能增加，但是用工人数控制在1万人以内”的目标，优化各生产单元的自动化水平。

1.1 单井数据采集

单井数据采集将通过增加压变、温变及载荷传感器等仪表设备，对井场的主要工艺参数（油压、套压、冲程、冲次、电机综合电参等）进行采集，采集的数据通过有线和无线传输方式传送至井场RTU，通过数据传输系统上传到区域生产管理中心。

1.2 计量间数据采集

在计量间内设置液位变送器、可燃气体探测器、温度变送器、压力变送器、计量分离器、在线含水分析仪、多通道电动切换阀等仪表设备，实现计量间主要工艺参数（温度、压力、放空分液罐液位、可燃气体泄漏检测等）的采集和控制。由RTU完成计量间相应的过程控制、安全联锁等功能。

1.3 站场数据采集

对联合站、天然气处理厂及转油站等各种站场的重要生产数据参数（温度、压力、液位、可燃气体泄漏检测、流量、火焰监视及熄火保护、电流、电压、切断阀、设备的运行状态和远程启停等）进行采集，现场安装的远传检测、控制仪表信号，通过电缆上传至PLC系统和DCS系统，供操作员日常监控与管理。站场通过实施数字化建设，实现生产信息的自动采集，生产设备的自动控制，以及生产工艺的实时集中监控。

1.4 物联设备状态采集

针对单井、小型站场设备采用RFID或二维码进行标识，标识信息（名称、坐标、类型、生产厂家、量程、精度、日期等）通过阅读器采集；同时，对大型站场内的物联设备的生产环境及运行状态等信息采集。

2 数据传输系统

建设塔里木油田7个作业区内的生产网数据传输系统，构建由作业区生产管理中心→大中型工艺站场→井场的光纤通信网路，将单井和站场生产数据高效、安全、稳定地传输到生产指挥中心。

2.1 井场数据传输

井场数据传输采用无线通信技术方式，7个作业区的井场采用无线TD-LTE网络通信传输系统，网络由核心设备、基站及移动终端组成。在作业区设置核心设备，根据井场布局设置基站，井场设置移动终端。数据通过传输系统上传到所属联合站站控中心，最后上传至各作业区生产管理中心。

2.2 站场数据传输

各作业区采用基于IP技术的工业以太网系统作为油田大中型工艺站场的数据传输系统，在生产管理中心新建子网级网元网络管理系统，管理各作业区内的工业以太网交换机。在各大中型工艺站场新建2层工业以太网交换机，生产管理中心设3层汇聚型工业以太网交换机，与站场2层交换机之间采用1 000 M链路连接，构成以作业区生产管理中心为核心的独立的星型数据网。通信协议均采用TCP/IP协议，接口采用RJ45接口。各工艺站场的数据首先传到所属站场站控中心，然后再上传至作业区生产管理中心，最终上传到塔指基地管控中心，同时接受两个调控中心的控制指令和回传数据。

2.3 数据传输通道

有线数据传输通道采用光纤通道，在充分利用塔里木油田已建光缆的剩余纤芯的基础上，新建干线光缆采用24芯直埋光缆，本期用8芯，其余做预留。

3 生产管理系统

本次生产管理系统建设不考虑油公司指挥中心和生产管理中心部分，只负责完成作业区数据处理服务器的部署和相关软件。在作业区配置小型实时数据库服务器2台，实现双机热备。视频服务器1台，就近接入井场采集的实时数据库。作业区生产指挥中心将通过BS或CS方式调用数据处理服务器的数据，用于调度指挥生产。油气生产管理系统是一套集数据存储、传输、管理及应用于一体的综合信息系统，采用先进的浏览器/服务器访问方式，系统包括客户访问层、应用服务层、数据存储层三部分。

3.1 数据存储层

系统对采集的源数据按一定的规则处理后存储。主要存储设备基本参数、设备状态、生产运行数据及监测分析数据等。

3.2 应用服务层

应用服务层包括油气生产监控管理组件、数据访问逻辑组件及服务接口等。油田生产监控管理组件主要包括流程管理、处理规则及流程控制等有关流程控制和管理信息；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。

3.3 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、报表及曲线等多种方式来满足各级用户应用需要。

4 结语

油田生产物联网系统是提高油田生产管理水平，控制投资和运行成本，以及加强安全环保的有效途径。油田生产物联网的建设实施可实现优化生产工艺，提高产量，减少人员配置水平，优化运行参数，节能降耗，降低环境污染的风险，以及改善人员办公环境等。项目的建设将为促进油田发展方式的转变，为实现塔里木油田确定的“十二五”工作目标奠定基础。

（0459）5902282、23279334@qq.com

（栏目主持焦晓梅）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.5.025

李昕：工程师，2000年毕业于哈尔滨工业大学电子与通信专业，现工作于大庆油田设计院仪表电信室。