物联网技术及在油气生产中的应用(2015石油论坛)

物联网技术及在油气生产中的应用龚仁彬2015年3月目录物联网技术及其发展物联网的概念物联网在各行各业的应用物联网在石油行业的应用中国石油油气生产物联网系统的建设与应用油气生产物联网系统概述油气生产物联网系统建设进展油气生产物联网系统建设案例物联网物联网的概念物联网（

InternetofThings，IOT）是通过各种传感技术（RFID、传感器、GPS、摄像机、激光扫描器……）、各种通讯手段（有线、无线、长距、短距……），将任何物体与互联网相连接，以实现远程监视、自动报警、控制、诊断和维护，进而实现“管理、控制、营运”一体化的一种网络。物联网被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。“通畅的神经”无处不在的集成通讯网络“智慧的大脑”优化的决策支持工具“灵敏的感觉”遍布全身的感应设备物联网较为通用的三层架构123物联网和传统的互联网相比首先，它是一种建立在互联网上的泛在网络，物联网技术的重要基础和核心仍旧是互联网，具有互联网的一切特性，在物联网上的传感器采集的信息需要通过传统互联网进行传输。其次，它是互联网的延伸，是各种感知技术的广泛应用。物联网上部署了海量的多种类型传感器，每个传感器都是一个信息源，传感器获得的数据具有实时性，按一定的频率周期性的采集环境信息，不断更新数据。还有，物联网不仅仅提供了传感器的连接，其本身也具有智能处理的能力，能够对物体实施智能控制，大大扩充了互联网的领域。从两化融合这个角度分析物联网的涵义SCADA系统架构经历了三代的发展，即：单独型SCADA系统、分散型SCADA系统、网络型SCADA系统。第三代SCADA系统更是计算机技术，系统控制技术、网络通讯技术和多媒体技术结合的产物，其理念是分散控制，集中管理。物联网体现的是信息化与工业化的融合，是工业自动化必然的发展趋势，将使得工业自动化的分布式、开放化、信息化、规模化等诸多特点得以最大化体现。物联网系统是一个开放的系统，为保证所涉及终端信息的互通，与外围其它网络会有大量数据交换。物联网要将数据送到后端，可以运用大型服务器、云资源进行计算，进行更加复杂的优化分析与数据挖掘，达到智能管理、优化管理、联动管理、支持辅助决策的目的。而SCADA系统是一个相对独立的系统，与其它系统接口相对较少。物联网可以在更大范围内解决信息孤岛问题，可以将物与人、物与物的信息打通，可以将多个自动化系统之间的信息打通，实现信息高度共享，达到联动管理目的。物联网在各行各业已经取得了广泛的应用通过对国内外物联网应用现状的调研发现，物联网已经广泛应用于诸多产业与日常生活中石油石化交通物流仓储矿产行业环保家居建筑医疗会务展览制造业农业HRManagement统一联动控制住户内部所有设备，针对智能家居的信息提供服务建立养殖-屠宰-加工-交易-流通-消费完整的产业链全程信息追踪与溯源体系集出行服务、交通监控、智能公交、决策支持、电子收费、应急救援等功能于一体采用了GPS定位技术和GPRS无线通道可以实现对车辆的实时监控、跟踪、调度及小额支付将被集装的汽车与正确的工具相匹配，根据车辆识别码自动实现每辆车的定制划安装配送中心的仓储运作，完全听从系统指挥，每件商品每移动一次，都会通过扫描标签，向系统报告其最新动态2009年测试成功了运用物联网技术的测井放射源实时监控系统，极大地提高了放射源的安全管控能力在炼厂使用RFID技术实现对工人位置的实时监控使用智能物联网对管道进行监控井筒数字化，远程操控油井的地面设施和井下阀门煤矿矿区综合信息化系统可实现生产过程自动化实时获取生产数据并对生产现场实施安全监控和预警T/T井下人员跟踪系统，采用RFID对井下人员、设备进行跟踪、定位，实时掌握井下每一个工作人员的精确位置实时监测企业排污数据，而且可以远程关闭排污口，防止突发性环境污染事故发生对供血机构的血液自动识别、跟踪、管理摩托罗拉医疗解决方案包括患者远程监控、远程医疗、药物管理、医院通讯等功能WiSen平台可实时监控监控文物所处环境并远程遥控，及时发现潜在的对文物破坏因素采用有线和无线相结合的方式，把所有设备通过信息传感设备与网络相连，从而实现了家庭小王，社区中网与世界大王的物物互联物联网已经全面覆盖石油石化行业的各个领域能源价值链示意图原油管道与运输仓储物流贸易与采购炼油化工HRManagement开发销售勘探生产供应链管理HSE资产、设备与维修管理业务支持-财务、人事、信息化、基础设施等将特殊设计的RFID标签嵌入钻杆，配合钻杆疲劳计算软件，及相关硬件，完成对钻杆金属疲劳度的记录，实现钻杆寿命主动性管控自2010年开始，所有从Weatherford购买的用于海上平台的钻杆，都嵌入了TracID生产的RFID标签，用于资产管理2009年测试成功了运用物联网技术的测井放射源实时监控系统，极大地提高了放射源的安全管控能力在炼厂使用RFID技术实现对工人位置的实时监控使用智能物联网对管道进行监控采用RFID作为信息载体，实现对井下工具的精确控制井筒数字化，远程操控油井的地面设施和井下阀门基于RFID技术的无线人身安全解决方案采用智能卡技术的加油站和零售管理系统在石油站场的管道、阀门等设施上安装微功耗WiFi传感器，组建物联网传感层。对管道、阀门等设备的运行情况进行实时监测。进行多项物料与资产的跟踪研究，包括“聪明芯片”等项目携手KonitechIT咨询公司，建立贯穿供应链的全球追踪系统。应用物联网技术建立数字工厂，监控每一桶油的能耗通过RFID技术采买关键设备设施及零部件并实时追踪，提高了可视性和准确，保证正确型号的零部件的选取和使用采用物联网标签对物流、仓储运输进行高效管理物联网技术也已经在石油石化行业的各个业务环节得以应用并快速发展未来物联网与石油石化业务结合将更为紧密油/气田开发炼化生产储存运输油藏油气生产管道运输油气产品销售智能化井筒管理远程监控井下钻完井过程资产一体化管理可视化跟踪资产状态HSE管理实时监控现场人员作业状态供应链管理基于RFID与卫星定位技术实时监控物资流转全过程油藏智能炼厂通过大量设备及工艺数据，分析预测设备失效时间油库智能监控基于RFID、无线传感网、，实时监控油库状态，提高安全管理水平目录物联网技术及其发展物联网的概念物联网在各行各业的应用物联网在石油行业的应用中国石油油气生产物联网系统的建设与应用油气生产物联网系统概述油气生产物联网系统建设进展油气生产物联网系统建设案例中国石油高度重视物联网的建设与应用“物联网系统是围绕现场数据的自动采集和控制，搭建统一的物联网应用平台，实现自动化和信息化的深度融合，对于提升集团公司信息化水平，支撑综合性国际能源公司建设具有重要意义，因此公司将物联网系统建设是“十二五”信息化的三大标志性工程之一。”---中国石油天然气集团公司副总经理喻宝才“通过物联网技术，促进传统生产从劳动密集型向知识密集型的转变，提升企业发展质量和综合效益，推动分级管控方式转变为集中管控，大幅提升一线作业劳动生产率，改善工作环境，从而在实现两个翻番中保持一线员工总数不增。”---中国石油天然气股份有限公司副总裁赵政璋中国石油早在2010年就物联网技术引入石油石化行业进行了可行性论证在《中国石油“十二五”信息技术总体规划》中，将物联网建设列为信息化三大标志性工程之一油气生产物联网的定义和建设内容油气生产物联网油气生产物联网系统（A11）是利用物联网技术，实现油气田井区、计量间、集输站、联合站、处理厂生产数据、设备状态信息在采油采气厂生产指挥中心及生产控制中心集中管理和控制的系统。油气生产物联网应用层传输层感知层生产管理数据传输数据采集与监控现场油气生产物联网系统信息安全体系油气生产物联网系统标准体系单井、计量站生产数据采集站库生产数据采集生产过程自动控制生产环境自动监测物联设备信息监控单井、计量站数据远程传输生产站库数据远程传输生产现场视频图像传输单井、计量站实时数据显示生产站库实时数据显示单井量油数据实时显示故障巡井工况诊断预警分析视频监控数据显示油气生产物联网系统的三层架构项目按三个子系统进行建设：数据采集与监控、数据传输、生产管理。。取得的成果验证设计思路，优化业务流程，为推广建设提供示例样板采用SOA、云平台技术构建开放的系统平台，保证其可扩展性保证系统建设和使用的一致性和可持续性，便于各部分互联互通建设一批示范工程构建一个统一平台形成一套标准规范制定了一套标准体系，搭建了统一的系统平台，完成了一批示范工程建设编制并发布了中石油的企业标准《中国石油油气生产物联网建设规范》（Q/SY1722-2014），确保了各油气田的物联网建设科学规范，为系统将来的可持续扩展和优化运行奠定了基础。《中国石油油气生产物联网系统建设规范》对数据采集与监控、数据传输、生产管理、数据管理、信息安全、建设施工等方面提出了统一规范要求。标准规范的编制建设一批示范工程构建一个统一平台形成一套标准规范搭建了统一的系统平台

建设一批示范工程构建一个统一平台形成一套标准规范完成了一批示范工程建设从2012年开始，相继在大庆、塔里木、新疆、西南、青海、吐哈和南方勘探等油气田公司开展了试点建设工作。通过项目建设，在优化生产流程、优化组织结构、提高生产效率、提升管理水平、减轻一线员工劳动强度、降低安全风险等方面取得了一定效果。建设一批示范工程构建一个统一平台形成一套标准规范采油厂油井水井掺稀/配水阀组摄像头鲁克沁采油厂314671230吐鲁番采油厂196621420小计5101292650网络建设内容无线专网4G基站5个，核心网一套。有线专网万兆环网、21个专网节点平台建设内容采集与监控子系统部署在两个采油厂，6个作业区生产管理子系统部署在油田公司，采油厂办公网数据采集部分数据传输部分平台建设部分配套建设

RTU箱体安装固件

基站铁塔

机房基础设施

挖沟、桥架

摄像头立杆吐哈油田实施案例实现了稠油生产的功图软件量油、自动掺水、稳流配水等技术，实现了生产方式的转变，稳定了油气产量，改善了一线员工的工作环境。改善条件，以人为本吐哈油田所在地自然环境恶劣，巡井、巡站工作异常艰苦，A11建设后很多人员脱离一线的艰苦劳动，工作条件得到大大的改善吐哈油田地处民族敏感区域，安全形势严峻。A11系统采用无线、有线相结合的方式，在重要路口、井场、站场设置摄像头，提升反恐维稳安保能力，最大程度保障石油员工生命财产安全。西南油气田安岳作业区实施案例创新了中心站场管理新模式，将前方分散、多级的管控方式，转变为后方生产指挥中心的集中管控，压缩了管理层级，大大提高了生产效率与管理水平。井站无人值守率达90.32%隆昌作业区生产管理中心基本建设,形成作业区-中心站的集中管控模式，压缩了管理层级安岳气田A11示范工程减少一线用工118人新疆风城油田实施案例通过A11示范工程建设，在新疆风城油田大幅减少了一线员工数量，仅126台注汽锅炉的管理操作人员由预计1500人减少至395人，稠油联合处理站人数由323人精简至182人。以油气生产物联网系统建设为契机，充分利旧，整合了孤立、分散甚至闲置的站场自动化系统，实现了集中统一管理，保护了已有投资。采用稠油处理站监控中心集中监控、作业区生产管理中心统一管理的新型管理模式，减少了作业区的管理层级。248.3产量变化趋势油气生产物联网系统应用总结生产机构的精简、环节的优化、及生产成本的节约生产