4G通信技术的特点及对数字化油田的改变

2021-03-16关健臧翔王焱

中国管理信息化 2021年4期

关健　臧翔　王焱

[摘要]4G通信技术是目前的主流通信技术。4G通信的普及应用为我国通信技术进入高速、多样和个性化时代奠定了基础。目前，油田生产中主要应用4G技术，通过4G通信技术实现油田自动化生产。由此，本文主要简单介绍4G通信的基本特点，并对现有4G通信技术对数字化油田的改变进行阐述。

[关键词]4G通信技术;油田生产;基本特点;应用情况

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2021.04.090

[中图分类号]TN929.53[文献标识码]A[文章编号]1673-0194（2021）04-0-02

4G是第四代移动通信及其技术的简称，是集3G与WLAN于一体，能传输高质量视频图像，并且图像传输质量与高清晰度电视不相上下的技术产品。4G通信技术不仅传输速度大大提高，而且兼容性较好，利用4G通信技术可将各类移动通信设备与无线网络和卫星通信进行连接。4G通信网络技术为我国各行业提供了超高速网络传输通道。以石油行业为例，在采油企业中，高速网络传输及大容量数据储存为采油作业生产提供了技术支持，促进了数字化油田的建成。

1 4G通信网络技术的特点

1.1 传输信息的速度快

相对于3G通信技术，4G通信技术拥有更快的数据传输速度。其基本可以保证下行宽带100～150 Mbps的网络正常运转，且运行速度基本维持在18 MB/s左右。这样的速度大大缩短了数据传输时间，进一步提升了数据传输效率。在油田生产中，工作人员对数据传输要求实时、快捷。例如，对于井口压力的传输，要求要在最短的时间内得到相应反馈。4G通信技术的应用则实现了这一基本要求。

1.2 网络频谱宽

4G通信网络的频谱相对于3G网络来说较宽。当4G通信网络传输速率维持在100 Mbps时，4G的任何一个信号通道都会占用100 MHz的频谱，相当于3G网络的20倍。

1.3 多业务融合

4G通信网络是实现多媒体移动通信的重要支撑。应用4G通信网络技术，有利于进一步将用户通信、广播、视频、娱乐等多种信息进行无障碍链接。目前，结合4G通信这一特征，大部分油田也逐步搭建完成了物联网，以进一步实现对偏远油区油井生产的管控。

1.4 無缝漫游

在4G通信网络的覆盖下，各类媒体设备及移动终端可以进行无障碍连接。例如，将电视、广播、卫星网络、蓝牙信号、无线网络等集成在一起，仅仅使用手持终端就可以进行互联交互，真正意义上达到了无缝漫游。

1.5 接口开放、兼容性好

4G通信网络接口更加开放，并且具有多样化终端。通过网络共存协议，原有的2G及3G网络能够平稳过渡到4G。这样的特点也促使4G通信技术能更快地被应用，尤其是在油田生产中，需要稳定过渡进而保证原油生产的平稳运行。

2 4G网络在油田数据传输中的优势

首先，利用4G通信技术，工作人员能进一步实现对油田生产过程中数据的实时采集、传输、处理等。通过对数据进行处理，可形成可视化数据报表，这些都为生产管理及现场操作人员把控生产状况提供了可靠的保障。

其次，与光缆信息传输相比，4G通信技术在保证相同的数据传输效率的基础上，具有对故障处理速度更快的优点。此外，焊接光缆纤芯还需要投入大量的资金，加之焊接的专业性较强，为油田数据传输系统的故障修复带来了较大的难度。

再次，对比WLAN网络来说，4G通信网络具有更广的使用范围。WLAN主要是构架在局域网络之中的。在油田实际生产中，构架作业区中心网络具有较大优势。但是，对生产油井的网络通信来说，WLAN网络具有较大局限性。因此，应用4G通信网络技术不仅能构架中心网络，而且能兼顾偏远、分散广的油井，真正实现全覆盖。

最后，4G网络具有更快的传输速率，其传输速率与3G通信网络相比提升了10多倍。在实际工作中，要求油田生产数据的传输具有时效性。通过应用4G通信网络技术，能够进一步实现实时传输，提升电子巡井的工作效率，确保生产中的指令能及时传达，为油田生产创造出更大的经济效益奠定了基础。

3 4G通信技术对数字化油田的改变及未来发展

数字化油田建设进程中需要4G通信网络技术的支持与应用。随着高速网络时代的到来，要进一步实现油田生产管理智能化，就需要充分利用4G通信技术高效的传输性能、稳定的传输质量及多元的扩展接口，进一步实现自动化、智能化、智慧化的生产管理模式，为未来的油田创造更大的经济效益。

3.1 数字化油田现状

推行数字化油田是目前油田发展的趋势。数字化，就是利用数据的传输及分析进一步实现对油田生产的管理与控制。随着油田的不断开发，需要在现有数字化建设基础上进一步强化油田网络传输功能的管理。4G通信技术的出现就是对现有数字化模式下的油田管理模式的一次升级。利用4G技术能提升各类数据的传输速率，从而满足数据实时传输的基本要求。结合4G通信技术及数字化油田建设的基本要求，进一步对油田生产管理进行实时监控、实时分析、实时优化。以智能化、智慧化为目标对现有设备进行升级，以真正意义上实现数字化生产，降低生产一线员工的劳动强度。

3.2 4G通信对数字化油田的改变

应用4G通信网络技术提升了语音、影像等资料的传输速率，网络兼容性也进而提升，从而实现高速信息共享系统，提高了油田的生产效率。4G通信网络技术优质的网络传输质量及速度能高效、多样、灵活地服务于油田的生产，从而确保数据信息传输的及时性、准确性。另外，利用4G通信技术对油田专网进行改造，避免网络宽带的浪费，符合降本增效的基本要求。油井生产数据属于保密资料，通过构建专网能提升网络安全性，并且专网针对内部数据传输滞后的问题也进行了优化，提升了数字化油田的管理效率。

4G通信技术的出现，实现了3G通信技术的升级，进一步改变了原有网络传输质量差、速度慢、数据存储效果不佳的问题。基于4G通信技术的支持，我们可以对现有数据采集系统进行优化，研究推广高效的油水井井场数据采集设备，以有效采集油水井及各类场站生产运行状况信息，并结合可视化采集设备实现视频采集，中控计算机集中管理模式直接调取现场生产状况，能合理判断目前各生产单元的生产状态。结合现有数据传输系统，重新设计油水井数据采集点，对油水井实施全方位监控，为远程监控提供基础。另外，利用计算机将控制指令通过网络系统传输给现场控制设备，从而达到远程控制的目的。同时，进一步结合4G网络的传输优势，对目前各油区网络基站及节点开展测试，从而升级网络，确保最佳的数据传输效果，构建安全的数据网络通道。

通过将4G通信技术应用于数字化油田，提高了油田的生产效率，预测了油田未来的发展方向，促进了油田智能化管理的进程。

3.3 4G通信技术的数字化油田未来发展方向

未来应用4G通信技术，可对数据系统进一步优化，利用数据分析及信号指令的转化，实现远程控制。生产控制中心接收到数据信息后利用计算机系统进行分析，经过计算机软硬件系统的分析，对比采集数据的信息。数据分析后，将指令通过网络系统转变为动作信号传输至传感器，传感器接收到指令信号后将信号传输给控制设备，控制设备随后依照信号进行动作，从而实现设备、阀门的启停开关动作，进而实现远程控制。这是从单一数据采集向远程控制的转变。

4G通信技術的应用加快了数字化油田的进程，将其应用在油井、计量站、交接站、联合站、集输站等生产一线，进一步提升了各生产单元的自控能力。通过4G技术完善数字化管理体系，利用数字化指导生产，对油田生产参数实施远程传输，将可视化变为全覆盖。通过进一步优化可视化监控系统，构建4G安防网络，若生产区域出现可疑人物，视频面部捕捉失败后进行自动报警，并启动预警系统，从而打击偷油的违法行为，进一步提升了油田安全防控管理能力。

此外，4G通信技术构建的高速网络传输系统提升了应急事故处理能力，例如，通过远程控制系统完成阀门的远程截断、设备的远程启停，进而降低了油田生产事故带来的损失，改善了数字化油田的生产运行模式，进一步提升了自动化管理水平，为智能化生产奠定了基础。

4 结语

本文通过对4G通信技术特点及4G通信技术对数字化油田的改变两方面进行探讨，阐述4G通信技术在实现数字化油田中的重要地位。应用4G通信技术，可以进一步促进人工智能的实现，从而真正解放管理资源，实现无人值守的新型生产管理模式，为智能化、智慧化油田建设提供保障。

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