物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及在油氣生產(chǎn)中的應(yīng)用(2015石油論壇)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及在油氣生產(chǎn)中的應(yīng)用龔仁彬2015年3月目錄物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的概念物聯(lián)網(wǎng)在各行各業(yè)的應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)在石油行業(yè)的應(yīng)用中國石油油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)概述油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)進(jìn)展油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)案例物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)的概念物聯(lián)網(wǎng)（

InternetofThings，IOT）是通過各種傳感技術(shù)（RFID、傳感器、GPS、攝像機(jī)、激光掃描器……）、各種通訊手段（有線、無線、長距、短距……），將任何物體與互聯(lián)網(wǎng)相連接，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視、自動(dòng)報(bào)警、控制、診斷和維護(hù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)“管理、控制、營運(yùn)”一體化的一種網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)被稱為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后，世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮?！巴〞车纳窠?jīng)”無處不在的集成通訊網(wǎng)絡(luò)“智慧的大腦”優(yōu)化的決策支持工具“靈敏的感覺”遍布全身的感應(yīng)設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)較為通用的三層架構(gòu)123物聯(lián)網(wǎng)和傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)相比首先，它是一種建立在互聯(lián)網(wǎng)上的泛在網(wǎng)絡(luò)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要基礎(chǔ)和核心仍舊是互聯(lián)網(wǎng)，具有互聯(lián)網(wǎng)的一切特性，在物聯(lián)網(wǎng)上的傳感器采集的信息需要通過傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行傳輸。其次，它是互聯(lián)網(wǎng)的延伸，是各種感知技術(shù)的廣泛應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)上部署了海量的多種類型傳感器，每個(gè)傳感器都是一個(gè)信息源，傳感器獲得的數(shù)據(jù)具有實(shí)時(shí)性，按一定的頻率周期性的采集環(huán)境信息，不斷更新數(shù)據(jù)。還有，物聯(lián)網(wǎng)不僅僅提供了傳感器的連接，其本身也具有智能處理的能力，能夠?qū)ξ矬w實(shí)施智能控制，大大擴(kuò)充了互聯(lián)網(wǎng)的領(lǐng)域。從兩化融合這個(gè)角度分析物聯(lián)網(wǎng)的涵義SCADA系統(tǒng)架構(gòu)經(jīng)歷了三代的發(fā)展，即：單獨(dú)型SCADA系統(tǒng)、分散型SCADA系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)型SCADA系統(tǒng)。第三代SCADA系統(tǒng)更是計(jì)算機(jī)技術(shù)，系統(tǒng)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)和多媒體技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，其理念是分散控制，集中管理。物聯(lián)網(wǎng)體現(xiàn)的是信息化與工業(yè)化的融合，是工業(yè)自動(dòng)化必然的發(fā)展趨勢，將使得工業(yè)自動(dòng)化的分布式、開放化、信息化、規(guī)?；戎T多特點(diǎn)得以最大化體現(xiàn)。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)是一個(gè)開放的系統(tǒng)，為保證所涉及終端信息的互通，與外圍其它網(wǎng)絡(luò)會(huì)有大量數(shù)據(jù)交換。物聯(lián)網(wǎng)要將數(shù)據(jù)送到后端，可以運(yùn)用大型服務(wù)器、云資源進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)行更加復(fù)雜的優(yōu)化分析與數(shù)據(jù)挖掘，達(dá)到智能管理、優(yōu)化管理、聯(lián)動(dòng)管理、支持輔助決策的目的。而SCADA系統(tǒng)是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)，與其它系統(tǒng)接口相對(duì)較少。物聯(lián)網(wǎng)可以在更大范圍內(nèi)解決信息孤島問題，可以將物與人、物與物的信息打通，可以將多個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)之間的信息打通，實(shí)現(xiàn)信息高度共享，達(dá)到聯(lián)動(dòng)管理目的。物聯(lián)網(wǎng)在各行各業(yè)已經(jīng)取得了廣泛的應(yīng)用通過對(duì)國內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用現(xiàn)狀的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于諸多產(chǎn)業(yè)與日常生活中石油石化交通物流倉儲(chǔ)礦產(chǎn)行業(yè)環(huán)保家居建筑醫(yī)療會(huì)務(wù)展覽制造業(yè)農(nóng)業(yè)HRManagement統(tǒng)一聯(lián)動(dòng)控制住戶內(nèi)部所有設(shè)備，針對(duì)智能家居的信息提供服務(wù)建立養(yǎng)殖-屠宰-加工-交易-流通-消費(fèi)完整的產(chǎn)業(yè)鏈全程信息追蹤與溯源體系集出行服務(wù)、交通監(jiān)控、智能公交、決策支持、電子收費(fèi)、應(yīng)急救援等功能于一體采用了GPS定位技術(shù)和GPRS無線通道可以實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的實(shí)時(shí)監(jiān)控、跟蹤、調(diào)度及小額支付將被集裝的汽車與正確的工具相匹配，根據(jù)車輛識(shí)別碼自動(dòng)實(shí)現(xiàn)每輛車的定制劃安裝配送中心的倉儲(chǔ)運(yùn)作，完全聽從系統(tǒng)指揮，每件商品每移動(dòng)一次，都會(huì)通過掃描標(biāo)簽，向系統(tǒng)報(bào)告其最新動(dòng)態(tài)2009年測試成功了運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的測井放射源實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，極大地提高了放射源的安全管控能力在煉廠使用RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)工人位置的實(shí)時(shí)監(jiān)控使用智能物聯(lián)網(wǎng)對(duì)管道進(jìn)行監(jiān)控井筒數(shù)字化，遠(yuǎn)程操控油井的地面設(shè)施和井下閥門煤礦礦區(qū)綜合信息化系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化實(shí)時(shí)獲取生產(chǎn)數(shù)據(jù)并對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場實(shí)施安全監(jiān)控和預(yù)警T/T井下人員跟蹤系統(tǒng)，采用RFID對(duì)井下人員、設(shè)備進(jìn)行跟蹤、定位，實(shí)時(shí)掌握井下每一個(gè)工作人員的精確位置實(shí)時(shí)監(jiān)測企業(yè)排污數(shù)據(jù)，而且可以遠(yuǎn)程關(guān)閉排污口，防止突發(fā)性環(huán)境污染事故發(fā)生對(duì)供血機(jī)構(gòu)的血液自動(dòng)識(shí)別、跟蹤、管理摩托羅拉醫(yī)療解決方案包括患者遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程醫(yī)療、藥物管理、醫(yī)院通訊等功能WiSen平臺(tái)可實(shí)時(shí)監(jiān)控監(jiān)控文物所處環(huán)境并遠(yuǎn)程遙控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的對(duì)文物破壞因素采用有線和無線相結(jié)合的方式，把所有設(shè)備通過信息傳感設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)相連，從而實(shí)現(xiàn)了家庭小王，社區(qū)中網(wǎng)與世界大王的物物互聯(lián)物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)全面覆蓋石油石化行業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域能源價(jià)值鏈?zhǔn)疽鈭D原油管道與運(yùn)輸倉儲(chǔ)物流貿(mào)易與采購煉油化工HRManagement開發(fā)銷售勘探生產(chǎn)供應(yīng)鏈管理HSE資產(chǎn)、設(shè)備與維修管理業(yè)務(wù)支持-財(cái)務(wù)、人事、信息化、基礎(chǔ)設(shè)施等將特殊設(shè)計(jì)的RFID標(biāo)簽嵌入鉆桿，配合鉆桿疲勞計(jì)算軟件，及相關(guān)硬件，完成對(duì)鉆桿金屬疲勞度的記錄，實(shí)現(xiàn)鉆桿壽命主動(dòng)性管控自2010年開始，所有從Weatherford購買的用于海上平臺(tái)的鉆桿，都嵌入了TracID生產(chǎn)的RFID標(biāo)簽，用于資產(chǎn)管理2009年測試成功了運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的測井放射源實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，極大地提高了放射源的安全管控能力在煉廠使用RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)工人位置的實(shí)時(shí)監(jiān)控使用智能物聯(lián)網(wǎng)對(duì)管道進(jìn)行監(jiān)控采用RFID作為信息載體，實(shí)現(xiàn)對(duì)井下工具的精確控制井筒數(shù)字化，遠(yuǎn)程操控油井的地面設(shè)施和井下閥門基于RFID技術(shù)的無線人身安全解決方案采用智能卡技術(shù)的加油站和零售管理系統(tǒng)在石油站場的管道、閥門等設(shè)施上安裝微功耗WiFi傳感器，組建物聯(lián)網(wǎng)傳感層。對(duì)管道、閥門等設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。進(jìn)行多項(xiàng)物料與資產(chǎn)的跟蹤研究，包括“聰明芯片”等項(xiàng)目攜手KonitechIT咨詢公司，建立貫穿供應(yīng)鏈的全球追蹤系統(tǒng)。應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立數(shù)字工廠，監(jiān)控每一桶油的能耗通過RFID技術(shù)采買關(guān)鍵設(shè)備設(shè)施及零部件并實(shí)時(shí)追蹤，提高了可視性和準(zhǔn)確，保證正確型號(hào)的零部件的選取和使用采用物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)簽對(duì)物流、倉儲(chǔ)運(yùn)輸進(jìn)行高效管理物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也已經(jīng)在石油石化行業(yè)的各個(gè)業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)得以應(yīng)用并快速發(fā)展未來物聯(lián)網(wǎng)與石油石化業(yè)務(wù)結(jié)合將更為緊密油/氣田開發(fā)煉化生產(chǎn)儲(chǔ)存運(yùn)輸油藏油氣生產(chǎn)管道運(yùn)輸油氣產(chǎn)品銷售智能化井筒管理遠(yuǎn)程監(jiān)控井下鉆完井過程資產(chǎn)一體化管理可視化跟蹤資產(chǎn)狀態(tài)HSE管理實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場人員作業(yè)狀態(tài)供應(yīng)鏈管理基于RFID與衛(wèi)星定位技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控物資流轉(zhuǎn)全過程油藏智能煉廠通過大量設(shè)備及工藝數(shù)據(jù)，分析預(yù)測設(shè)備失效時(shí)間油庫智能監(jiān)控基于RFID、無線傳感網(wǎng)、，實(shí)時(shí)監(jiān)控油庫狀態(tài)，提高安全管理水平目錄物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的概念物聯(lián)網(wǎng)在各行各業(yè)的應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)在石油行業(yè)的應(yīng)用中國石油油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)概述油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)進(jìn)展油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)案例中國石油高度重視物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)與應(yīng)用“物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)是圍繞現(xiàn)場數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集和控制，搭建統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和信息化的深度融合，對(duì)于提升集團(tuán)公司信息化水平，支撐綜合性國際能源公司建設(shè)具有重要意義，因此公司將物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)是“十二五”信息化的三大標(biāo)志性工程之一?！?--中國石油天然氣集團(tuán)公司副總經(jīng)理喻寶才“通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，促進(jìn)傳統(tǒng)生產(chǎn)從勞動(dòng)密集型向知識(shí)密集型的轉(zhuǎn)變，提升企業(yè)發(fā)展質(zhì)量和綜合效益，推動(dòng)分級(jí)管控方式轉(zhuǎn)變?yōu)榧泄芸?，大幅提升一線作業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善工作環(huán)境，從而在實(shí)現(xiàn)兩個(gè)翻番中保持一線員工總數(shù)不增。”---中國石油天然氣股份有限公司副總裁趙政璋中國石油早在2010年就物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入石油石化行業(yè)進(jìn)行了可行性論證在《中國石油“十二五”信息技術(shù)總體規(guī)劃》中，將物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)列為信息化三大標(biāo)志性工程之一油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)的定義和建設(shè)內(nèi)容油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)（A11）是利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)油氣田井區(qū)、計(jì)量間、集輸站、聯(lián)合站、處理廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)信息在采油采氣廠生產(chǎn)指揮中心及生產(chǎn)控制中心集中管理和控制的系統(tǒng)。油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層傳輸層感知層生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控現(xiàn)場油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)信息安全體系油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系單井、計(jì)量站生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集站庫生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集生產(chǎn)過程自動(dòng)控制生產(chǎn)環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測物聯(lián)設(shè)備信息監(jiān)控單井、計(jì)量站數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸生產(chǎn)站庫數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸生產(chǎn)現(xiàn)場視頻圖像傳輸單井、計(jì)量站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示生產(chǎn)站庫實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示單井量油數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示故障巡井工況診斷預(yù)警分析視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)顯示油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的三層架構(gòu)項(xiàng)目按三個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行建設(shè)：數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控、數(shù)據(jù)傳輸、生產(chǎn)管理。。取得的成果驗(yàn)證設(shè)計(jì)思路，優(yōu)化業(yè)務(wù)流程，為推廣建設(shè)提供示例樣板采用SOA、云平臺(tái)技術(shù)構(gòu)建開放的系統(tǒng)平臺(tái)，保證其可擴(kuò)展性保證系統(tǒng)建設(shè)和使用的一致性和可持續(xù)性，便于各部分互聯(lián)互通建設(shè)一批示范工程構(gòu)建一個(gè)統(tǒng)一平臺(tái)形成一套標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制定了一套標(biāo)準(zhǔn)體系，搭建了統(tǒng)一的系統(tǒng)平臺(tái)，完成了一批示范工程建設(shè)編制并發(fā)布了中石油的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《中國石油油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)規(guī)范》（Q/SY1722-2014），確保了各油氣田的物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)科學(xué)規(guī)范，為系統(tǒng)將來的可持續(xù)擴(kuò)展和優(yōu)化運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。《中國石油油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)規(guī)范》對(duì)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控、數(shù)據(jù)傳輸、生產(chǎn)管理、數(shù)據(jù)管理、信息安全、建設(shè)施工等方面提出了統(tǒng)一規(guī)范要求。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的編制建設(shè)一批示范工程構(gòu)建一個(gè)統(tǒng)一平臺(tái)形成一套標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范搭建了統(tǒng)一的系統(tǒng)平臺(tái)

建設(shè)一批示范工程構(gòu)建一個(gè)統(tǒng)一平臺(tái)形成一套標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范完成了一批示范工程建設(shè)從2012年開始，相繼在大慶、塔里木、新疆、西南、青海、吐哈和南方勘探等油氣田公司開展了試點(diǎn)建設(shè)工作。通過項(xiàng)目建設(shè)，在優(yōu)化生產(chǎn)流程、優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)、提高生產(chǎn)效率、提升管理水平、減輕一線員工勞動(dòng)強(qiáng)度、降低安全風(fēng)險(xiǎn)等方面取得了一定效果。建設(shè)一批示范工程構(gòu)建一個(gè)統(tǒng)一平臺(tái)形成一套標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范采油廠油井水井摻稀/配水閥組攝像頭魯克沁采油廠314671230吐魯番采油廠196621420小計(jì)5101292650網(wǎng)絡(luò)建設(shè)內(nèi)容無線專網(wǎng)4G基站5個(gè)，核心網(wǎng)一套。有線專網(wǎng)萬兆環(huán)網(wǎng)、21個(gè)專網(wǎng)節(jié)點(diǎn)平臺(tái)建設(shè)內(nèi)容采集與監(jiān)控子系統(tǒng)部署在兩個(gè)采油廠，6個(gè)作業(yè)區(qū)生產(chǎn)管理子系統(tǒng)部署在油田公司，采油廠辦公網(wǎng)數(shù)據(jù)采集部分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸部分平臺(tái)建設(shè)部分配套建設(shè)

RTU箱體安裝固件

基站鐵塔

機(jī)房基礎(chǔ)設(shè)施

挖溝、橋架

攝像頭立桿吐哈油田實(shí)施案例實(shí)現(xiàn)了稠油生產(chǎn)的功圖軟件量油、自動(dòng)摻水、穩(wěn)流配水等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變，穩(wěn)定了油氣產(chǎn)量，改善了一線員工的工作環(huán)境。改善條件，以人為本吐哈油田所在地自然環(huán)境惡劣，巡井、巡站工作異常艱苦，A11建設(shè)后很多人員脫離一線的艱苦勞動(dòng)，工作條件得到大大的改善吐哈油田地處民族敏感區(qū)域，安全形勢嚴(yán)峻。A11系統(tǒng)采用無線、有線相結(jié)合的方式，在重要路口、井場、站場設(shè)置攝像頭，提升反恐維穩(wěn)安保能力，最大程度保障石油員工生命財(cái)產(chǎn)安全。西南油氣田安岳作業(yè)區(qū)實(shí)施案例創(chuàng)新了中心站場管理新模式，將前方分散、多級(jí)的管控方式，轉(zhuǎn)變?yōu)楹蠓缴a(chǎn)指揮中心的集中管控，壓縮了管理層級(jí)，大大提高了生產(chǎn)效率與管理水平。井站無人值守率達(dá)90.32%隆昌作業(yè)區(qū)生產(chǎn)管理中心基本建設(shè),形成作業(yè)區(qū)-中心站的集中管控模式，壓縮了管理層級(jí)安岳氣田A11示范工程減少一線用工118人新疆風(fēng)城油田實(shí)施案例通過A11示范工程建設(shè)，在新疆風(fēng)城油田大幅減少了一線員工數(shù)量，僅126臺(tái)注汽鍋爐的管理操作人員由預(yù)計(jì)1500人減少至395人，稠油聯(lián)合處理站人數(shù)由323人精簡至182人。以油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)為契機(jī)，充分利舊，整合了孤立、分散甚至閑置的站場自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了集中統(tǒng)一管理，保護(hù)了已有投資。采用稠油處理站監(jiān)控中心集中監(jiān)控、作業(yè)區(qū)生產(chǎn)管理中心統(tǒng)一管理的新型管理模式，減少了作業(yè)區(qū)的管理層級(jí)。248.3產(chǎn)量變化趨勢油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用總結(jié)生產(chǎn)機(jī)構(gòu)的精簡、環(huán)節(jié)的優(yōu)化、及生產(chǎn)成本的節(jié)約生產(chǎn)