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開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇數字化油田，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
[關鍵詞]現代油田、數字化管理模式、實踐
[中圖分類號]C931.9 [文獻標識碼]A [文章編號]1672-5158（2013）06-0066-01
現代油田數字化管理模式是指系統的運用了計算機，互聯網通信，人工智能等一系列當代先進的科學技術，把管理對象和管理方式通過量化、數字化的方法，最終實現組織、協調、服務、創新等高效、科學油田管理。通過油田數字化模式人們可以對油田生產各方面信息實現實時動態的監測，并根據即時問題進行快速、科學決策和處理。
一、現代油田實施數字化管理模式的背景
1、現代油田信息化建設不夠完善，管理方式落后
隨著現代科學技術的發展和進步，信息化建設已成為現代企業發展的重要方向。但反觀我國油田現場，雖然在一些大型的油田企業數字化建設已經起步，但還不能夠做到盡善盡美。在一些中小油田，油田的現場管理還是需要企業職工到現場去查看、巡視、記錄。扛著油田設備風里來雨里去，經常是“晴天一身土，雨天一身泥”。另外許多井場還需要與油田偷竊分子“捉迷藏”。信息化建設嚴重不足，只能靠人工去巡視和排查。這種傳統管理模式一方面使油田工人面臨著超負荷的工作，另一面也不能夠完成保證油田工作質量，這無形中降低了油田的經濟效益。
2、油田井場分布廣泛，管理幅度過大
由于受我國油田生產的地形條件限制，絕大部分油田井場分布廣泛，這就導致了油田管理幅度過大，很多企業橫跨幾個省區，甚至分布在幾十萬平方公里的區域。隨著我國油田建設的迅速加快，規模的不斷擴大，對這么大的區域的管理，成本大，管理難度高已成為我國油田提升經濟效益的一大瓶頸。
3、傳統的生產方式落后，生態環境問題突出
受我國油田生產天然條件的制約，許多油田井場處于我國生態環境薄弱的地區或者生態保護區。這些地方生態環境脆弱，很容易受人為的影響和破壞。又因為我國在傳統的油田管理方式上主要靠人員駐守，員工巡視等方式進行油田的生產和安全等方面的管理，投入高，消耗大，低效率，占地多，循環難是這種管理方式的現狀。對油田周圍的環境產生了諸多不利的影響，最終導致油田生態環境問題突出。
二、在現代油田實施數字化管理的必要性
1、是油田實現現代化管理，實現大規模建設的需要
隨著現代化建設的迅速發展，對油田傳統發展方式的改革創新工作迫在眉睫。近些年來，隨著油田生產的快速發展，按照中央提出的走新型工業化道路的要求，我國大部分油田逐步具備了對改革傳統管理模式改革所需的各項條件。在油田“大發展，大規模”已是油田發展主流趨勢的情況下，實現油田數字化管理模式已是油田管理工作的必然選擇。
2、是實現有效控制油田生產成本的內在要求
油田經濟效益的低下，很大一部分原因是由于油田生產成本高居不下造成的。受傳統油田管理模式的制約，油田井場的巡視、記錄、安全等等都需要專人去做，這就導致了用工數量削減困難，由人工巡視、記錄、安全等衍生的交通、住宿、吃穿等生活成本也不可小覷。據有關部門統計，有些油田生產成本中，人工成本占到生產總成本的40%以上，個別油田井場甚至能夠達到50%。油田實現數字化管理模式可大大減少用工數量，對減低油田生產成本具有極其重要的現實意義。
三、對實踐現代油田實現數字化管理模式的幾點建議
1、加快油田網絡化建設，建立現代油田信息管理系統
現代油田實現數字化的實踐，必須建立在充分的油田信息基礎之上。這其中，就要加快油田網絡化建設，建立現代油田信息管理系統。加大投入力度，對信息化所需的計算機，線路，視頻設備，以及數據轉換技術等實現油田各個井場的全覆蓋，為油田實現數字化管理模式奠定堅實的數據基礎。
2、轉變工作思路，實現由人工向數字的轉變
我國油田企業大部分為國有企業，受傳統計劃經濟體制的影響，管理人員市場經濟競爭意識不強，工作思路轉變困難。在油田工作中，要建立現代化的油田數字化的管理模式，必須要轉變我國油田管理人員的思路，使其適應我國市場經濟的需要，從市場的角度深刻領會油田管理現代數字化管理模式所帶來的便利和好處，從而從根本上轉變油田管理人員的認識。在過去油田工作中，許多數據需要油田工作人員手動完成，既耗時又費力。實現油田數字化管理以后，數字信息管理系統可以直接將所收集到的數據進行分類和整理，自動生成油田數據報表，這不僅大大減小了油田職工的勞動強度，更重要的是提高了數據的精準度，保證了數據的及時和有效。
3、加大對油田管理人才的培訓力度，全面提高其業務素質
隨著油田數字化管理模式的逐步建立，油田基層人員數量將大大減少，與之相對應的是，對油田高層數字化管理人才的要求卻大為增加。油田企業要加大對油田管理人才的培訓力度，全面提高油田數字化管理人才業務素質，使他們盡快適應油田數字化管理模式的需要。
4、做好油田數字化設備的定期維護工作
油田數字化管理模式建立的基礎是可靠的油田信息收集能力。要保證油田信息收集的可靠，首先必須確保油田數字化管理設備的有效運行。隨著時間的推移，油田數字化管理設備會逐步老化和損壞，導致油田數字化設備收集信息不夠準確，這將直接影響油田數字化管理收集信息的效果，從而導致錯誤的發生，造成一些不必要的損失。基于此，對這些油田數字化設備的定期維護工作就顯得尤為重要。對于油田數字化管理中出現的設備故障開展及時的維修，有利于保證數據的準確性和有效性，從而為油田數字化管理提供可靠的數據保障。
四、結論
數字化管理模式是生產型企業實行現代化管理的有效途徑。對現代油田生產實行數字化的管理模式，有利于推動油田現代化的發展，有利于轉變油田生產方式，有利于減低油田生產成本，有利于提高油田的綜合經濟效益。加快油田網絡化建設，建立現代油田信息管理系統；轉變工作思路，實現由人工向數字的轉變；加大對油田管理人才的培訓力度，全面提高其業務素質；做好油田數字化設備的定期維護工作，使油田數字化管理模式真正發揮實效。
關鍵詞：PLC控制系統；數字化建設；油田
1數字化油田建設的現狀
數字化油田建設能夠提供企業長期發展后備動力，是企業核心競爭力的保證。數字化油田建設所涉及的工程內容包括企業勞動組織架構改革、生產組織形式改良以及管理程序優化等。通過在企業內部進行全方位的變革，從企業未來發展的主體角度進行思考規劃，從而實現數字化過程中各要素的高效配置，協調技術、勞動力以及人才等各要素，因而油田數字化建設作為一項系統工程，是企業建設發展的長期目標。當前隨著大數據技術在油田數字化建設中應用，深入研究分析大數據技術的基礎上，確保工作的效率以及質量的提升，是當前諸多油田企業面臨的重點問題。大數據技術的應用過程中，其決策的環節可能因為各種問題而出現中斷的情況，主要的影響原因在于大數據的基礎數據庫資源完善性不足，因而無法滿足現實的需要，因而在應用大數據的過程中，需要構建系統、完善的油田基礎數據資源，確保其在油田數字化建設過程中的應用效果。近些年來，數字化油田建設成效非常顯著，隨著物聯網、云計算等項目的開展實施，使得數字化油田建設已經從分散向集成化過度，而這一任務的完成，與現代化的管理模式革新密切相關，數字化油田的推廣以及普及，是實現其開發管理一體化體制建設的關鍵，是油田企業未來可持續發展的關鍵，能夠提升企業的核心競爭力。隨著現代信息技術的發展，從“互聯網+”的發展戰略視角來看，數字化油田逐漸智慧化，優化建設能夠降低工作人員的壓力，提升企業的經濟效益，對于社會發展大有裨益。
2PLC控制系統特點分析
PLC是指可編程邏輯控制器，在整個工業生產流程中，作為一種能夠實現工業控制的電子計算模式，具有顯著的特點。2.1高性價比。相較于傳統模式下的繼電器系統，PLC有著價格成本優勢，其造價更加低廉，且整個控制系統，形成了大量的編程單元集成，以此為基礎能夠實現系統的控制功能。將PLC技術與通信技術相結合，可以進行系統的集中管理以及分散控制，整體的性價比相對較高[1]。2.2使用便捷。PLC主要是通過豐富的編程語言來實現其功能，在應用過程中，其語言的形式比較簡單，邏輯類型圖比較清晰，在實際進行編輯的過程中，規律性較強，因而對于較多的人而言，通過簡單的學習能夠掌握基礎知識，且沒有計算機編程基礎的工作人員也能夠掌握PLC編程的精要內容。2.3標準化生產。對于PLC控制系統而言，其主要是通過多種零部件聯合，形成完整的標準化控制體系。對于整個PLC系統，通過各種零部件系統應用來實現生產能力的標準化。用戶可以根據自身的控制需要，來進行PLC系統的設置調節，從而實現多種功能的控制。2.4維護便捷。PLC控制系統在實際應用的過程中，其修改程序比較完備，且系統的設計水平相對較強，因而在實際的應用過程中，可靠性以及穩定性較高。在系統運行的過程中，PLC能夠針對各種故障有效調試，在應用過程中，維修保養非常方便，且整體效率較高。
3PLC在數字化油田生產中的應用形式
3.1PLC與無線技術的結合。信息化整體架構生產過程中，以生產的基本單位為前端，形成井、管線生產流程的控制系統，實現數據采集、過程監控以及動態分析的過程。因油田特殊的地理位置原因，其交通通信設施相對較為落后，而無線局域網技術建設能夠實現數據通信，具有應用便捷、維護方便、成本低廉等多方面的優勢[2]。3.1.1無線監控系統在油田開采的區域內，在生產現場設置無線監控點，油田總控室設置系統的中心基站。同時選用優波來進行高增益天線的配置，應用點對多點的無線連接的方式，來實現油田總控室以及各監控點之間的無線傳輸主鏈路連接，無線通信設備以及現場的PLC有效結合，能夠將生產現場數據、運送實時數據以及設備運轉數據等實時動態傳輸，提供采油生產調度單位有效資料。3.1.2數據采集系統通過在油田采油平臺設置抽油機井，在配電箱的位置配置PLC設備，其箱體主要采用鍍鋅槽鋼在油井鋼筋混凝土的底座上固定，而PLC用電取自平臺的配電箱，同時從平臺配電箱獲取各種電機的綜合數據作為參數，通過無線傳導的形式獲取載荷以及位移傳感器信息。在室外主要通過各種傳感器以及PLC控制器，借助儀表保溫套進行保溫，平臺的所有數據采集在PLC處集中，最后通過IP接口向平臺的無線通信模塊匯集，向油田處理中心接入[3]。3.2PLC控制系統在石油計量中的應用。當前我國的石油行業納入了PLC控制系統，以人工間歇的計量方式，實現整個計量過程的智能化，通過相關程序的控制，定時對油井進行循環計量，分析油井的油、氣、水的三相數據，在計量的過程中，通過PLC控制系統能夠對油井的工作狀態進行分析，分析判斷的基礎上，如果PLC控制系統不工作則可以將此油井跳過，然后進行下一個油井的計量工作。同時PLC控制系統具有較為簡單友好的操作界面，整體的運行穩定性較強，便于進行實時監測，同時能夠提升油田的計量效率。3.3PLC控制系統在油田生產水處理中的應用油田在進行開發時，通過成套的PLC控制系統進行生產水的處理，能夠將油田作業生產水充分處理。一旦發生了生產水處理設備的故障時，通過自動檢測以及診斷系統，將監測故障的位置置于控制中心界面處，根據自動監測的結果判斷故障發生的準確位置，隨后采取對應措施展開維修，從而確保油田的生產水及時科學地處理，降低了對于環境的污染，使得企業的經濟效益全面提升。生產水處理裝置的主要構成系統包括一系列PLC控制系統，完成數據收集、控制，同時將所有的數據信息內容向控制室傳輸，建立操作人員以及以太網連接，從而進行數據傳輸。通過自動反沖洗裝置能夠將生產成本降低，從而將工人的工作量降低，提高工作效率，改善工作環境，通過建立自動反沖洗控制系統來實現控制。系統的構成主要包括操作員站、生產水處理控制系統、反沖洗水泵以及電動閥門等，而濾灌的過濾裝置為自動控制裝置，濾灌能夠控制進水、出水以及電動閥等，如果達到規定的反洗時間，通過系統裝置能夠自動進行反沖，在關閉進出水管的電動閥后，將反沖洗水泵打開，控制反洗水量，自動開啟罐反沖洗進、出水閥，充分攪拌反洗共用時20min，隨后電動閥復位，完成正常過濾過程，整個反沖洗的過程不斷進行。
4PLC控制系統在數字化油田上的應用效果
當前數字化油田有著更加廣泛的應用，能夠顯著提升管理成效，且各項指標呈現穩定上升態勢，通過數字化技術可以提升油田的生產質量以及效率，完善企業數字化建設，數字化技術多方面的有效應用，使得油田建設體系逐漸全面化、系統化，綜合效益也顯著提升。4.1數字化管理效益突出。油田數字化建設不斷推進的過程中，其數量持續增加且建設規模不斷擴大，石油企業的集輸工藝、機采工藝等也持續改進，通過網絡數字技術分析單井荷載數據變化狀況，同時根據電量數據進行數據的搜集處理，可以提供決策參數支持，同時也能夠嚴格控制抽油機的用電量，通過遠程控制技術，來實現企業管理的轉型，從定性管理到定量管理過度。在為應用PLC進行數字化油田建設之前，企業的能耗相對較高，而通過對各個環節的精細化管理，獲得了較為顯著的成效，如將精細化管理應用到集油環摻水量管理中，其摻水量持續減少，從而可大幅節省成本。而在供電網絡管理系統中應用數字化技術，能夠通過智能型網損管理功能，維持最佳的電網運行狀態，通過開關進行電網的故障查找，節約了故障修復的時間，確保供電能夠安全、持續進行。而通過預警感知以及提醒系統，能夠及時發現問題，同時將存在的故障內容向相關部門發送，根據提供的信息參數來制定解決對策信息，通過網絡技術進行數據信息的實時共享，從而使得各項決策更加高效科學，生產管理過程完全發生轉變，由事后處理向事前預控以及事中監測過度，從而提升整體的管控質量。通過油田的數字化管理系統，進行架構的完善處理，使得人員安排更加精簡，各個班組的劃分以功能為依據，相較于傳統的工作模式，能夠使得工作流程更加精化，形成一種高效的配合模式，將集中遠程管控與站庫二級布控相結合，將指揮中心作為系統管理體制，來進行生產勞動組織的優化，也能降低勞動強度。4.2提升油田管理效率及質量水平。通過PLC進行數據信息的共享，能夠充分掌握生產動態狀況。在完成數字化建設后，可以將企業數據由非連續性的數據點向連續性的數據點轉變，管理人員根據前線的生產運行狀況進行實時監控，改變傳統站間數據信息定期巡邏檢查的方式，通過數字化技術能夠進行定期數據錄入，各項信息通過網絡獲取上傳，能夠防止因為人工記錄而導致的誤差，將企業的生產運行狀況，通過連續的信息流反映出來，管理人員通過預警感知系統、電子巡檢系統來了解數據信息，明確前線的生產詳細情況。應用PLC進行數字化油田建設，還能夠提升生產管理單元的勞動效率，企業的生產管理模式實現了自動化，改變了以往重復復雜工作的局面，提升了企業員工的工作積極性，工作質量以及效率也得到了提升。以往未應用數字化油田進行生產前，站間的關鍵生產單元需要專員來組織生產，定期進行油水井的巡查，而通過數字化控制，能夠改進站間的管理模式，建立起更加先進的管理體制。
5結語
當前隨著社會技術革新，信息化技術逐漸向各個領域滲透，自動化技術在油田行業的應用，能夠加速企業的升級發展。通過PLC系統在油田數字化建設中的應用，能夠利用其控制系統兼容性的優勢，充分發揮操作控制中的價值，使得一些程序操作更加便捷。在生產作業過程中加以應用，維持油田的整體安全生產水平，通過針對生產過程中的各個基本單元生產狀況的實時監控，能夠發現生產過程中存在的各種問題，同時提供有效的解決方案。因此，PLC系統在數字化油田建設系統中具有重要價值，其應用前景十分廣闊。
參考文獻
[1]段貴權.PLC控制系統在數字化油田上的應用分析[J].中國設備工程，2020（1）：220-221.
[2]陳慧.PLC控制系統在油田生產和儀表計量系統上的應用[J].數字化用戶，2017，23（40）：69.
關鍵詞：數字化社區；結構；支撐平臺；應用系統；問題
中圖分類號：TE34文獻標識碼：A 文章編號：
以礦區服務與生產控制系統為核心，結合油田生活小區現狀和已經建成的數字化系統實際，進行合理規劃和設計，采用智能建筑技術、智能物管技術、現代信息傳輸技術、網絡技術和信息集成技術，逐步將生活小區生產、生活管理與服務的運作數字化，建成全國先進、省（市）領先的數字化小區，以適應油田居民現代居住生活的需求，是需要不斷深入探討的課題。
一、數字社區的整體結構及設計要點
近年來國內許多智能小區、數字社區建設系統根據數字社區的定義和特點，以及目前各種技術現狀和功能需求，將一個完整的數字社區系統大致歸納總結為見圖1。油田生活小區數字化社區建設的整體結構見圖2所示系統組成。由圖2可見，提出的數字化社區建設整體結構，主要由兩大支撐平臺和五大系統組成。兩大平臺為：數字化社區基礎設施平臺、社區管控與信息服務平臺；五大系統為：安防保衛系統、生產控制系統、社區綜合服務系統、節能環保系統和家庭智能系統等。兩大平臺分別從基礎設施建設和信息集成、深度運用與控制方面支撐五大系統的建設和有效運行，它們共同形成了數字化社區綜合大系統，集智能化、系統化、控制化、集成化和服務化等特性為一體。
圖 1數字社區系統大致歸納總結圖 圖 2油田生活小區數字化社區建設的整體結構圖
1.1 數字化社區基礎設施平臺
數字化社區基礎設施平臺是由支撐數字化社區建設的各種基礎硬件設施組成，是數字化信息能夠傳輸、存儲、分析和運用的基礎。在此基礎上依托現代電子信息技術、傳感技術、自控技術和互聯網技術等面向居民使整個社會資源得到更充分、更合理地利用，為社區帶來根本性變化。
1.1.1 數字化網絡平臺
數字化社區是建立在數字化網絡基礎上的綜合應用系統，因此必須首先建設可靠的數字化網絡平臺。該平臺包括社區的信息、通訊、道路、安防網、水網、電網、氣網等各種網絡系統及配套設施的建設、改造與整合。建設中應采用數字智能交換機等產品結合光纜等綜合布線系統，交換系統為核心層設備、匯聚層設備、接入層設備等三層網絡結構，在中心設立核心智能交換設備，各個光纜匯聚點設立匯聚智能交換設備，各個生產、生活單位內設立智能安全接入交換設備；數字網主要采取主干光纜，光纖分布樓宇的布線，實現系統聯網，從而實現社區的數字化網絡平臺的搭建。
1.1.2 指揮控制中心大廳
數字化社區基礎設施平臺的另一個重要組成部分就是調度控制中心，它是數字化社區的展示平臺，監控平臺和管理控制平臺，就如同人體的心臟，是整個數字化社區的核心。主要包括了：中心大廳、設備區和配電區三個部分。設備區：設備區則配備數字化社區所需要的所有后臺設備。配電區：就是對前者所有設備的一個安全穩定運行的后臺保證，包括供電配電系統的控制和保障。
1.1.3 機房建設
機房建設主要為數字化社區的指揮控制中心的指揮調度中心和數據中心，包含了防雷接地系統、裝修、安裝及綜合布線、中心空調系統、環境監控系統如溫濕度控制等、燈光系統、視頻監控系統等內容的集成建設。
1.2 社區管控與信息服務平臺
社區管控與信息服務平臺是支撐數字化社區五大系統（可擴展）等所有系統的軟件平臺，將一個高度智能化的社區所需要的信息系統、各類資源、工況系統等進行統一集中管控、監控與展示，從而達到集中調度、信息統一，而各個系統又能獨立運行的目的。平臺的主要框架示意見圖3。通過該平臺可進行各種信息處理和管理操作。
圖3平臺的主要框架示意圖
1.3 數字化社區五大應用系統
1.3.1安防保衛系統
安防保衛系統是數字化社區的重要組成部分，也是社區數字化、智能化安全管理的體現。系統主要由智能監控系統、門禁、周界報警方案、巡更方案、可視對講、家居報警等子系統組成，各子系統設計中應考慮與整體系統智能聯動、遠程控制，配合安防管理軟件子系統如行為分析、車牌自動識別等組成智能安全防范系統，使得小區門崗、徒步巡邏、電瓶巡邏車、監控系統和家庭報警等形成點、線、面的動態、可視的立體防范體系，推進社區治安管理向智能型、科技型、數字化的轉變。
1.3.2 生產自控系統
智能化的生產自控系統是油田數字化社區的重要組成。通過集控軟件系統和管控軟件平臺將生產監控數據、視頻監控數據、圖形報表等進行全面集成、管理與展示，從不同角度全方位了解各個生產“場點”的生產運行情況，生產自控系統與智能安防系統一起可真正實現遠程控制、無人值守、定時巡檢。
1.3.3 社區綜合服務系統
完善、高效的社區服務和管理是數字化社區的出發點和落腳點。以高效、便捷的軟件體系來協調社區居民、物業管理人員、物業服務人員三者之間的關系。對物業管理中的客戶服務、生產控制、環保節能、安防保衛、智能家電系統以及房產、住戶、服務、公共設施、各項費用及維修信息資料進行數據采集、傳遞、加工、存儲、計算等操作，反映物業管理的各種運行狀態。
1.3.4 節能環保系統
油田生活小區的節能環保系統一般包含：機電變頻節能系統、中水及雨水利用系統、噪聲監測系統（設備噪聲）、公共照明等有利于社區生活生產的節能系統，因此其節能涉及機電變頻節能、污水自動化處理、噪聲監測、智能供暖、公共照明等，實現物業管理的現代化、人性化。
1.3.5 家居智能系統
家庭智能系統是數字社區家庭生活未來發展的方向，主要包含家庭遠程控制系統、家庭醫護服務系統、家庭購物系統、家庭智能娛樂系統、社區娛樂系統、社區網游系統等。技術上的實現主要指利用現代技術。
二、需待解決的問題和關鍵技術
2.1解決的問題
（1）硬件基礎設施建設過快，應用系統建設相對落后。
（2）社區應用系統建設零星且不成體系。
（3）部分社區的社區智能化系統采用獨立建設的方式，沒有考慮系統集成。
（4）數字化社區中設備種類很多，管理和維護也非常困難。
（5）沒有統一的行業標準，給用戶造成很壞的影響。
2.2關鍵技術
（1）信息系統與自動化系統集成技術，集成平臺應具有跨計算機平臺、跨網絡平臺和跨數據庫平臺的能力，滿足數字化物業管理系統設施及安防監控系統，實施對數字社區內的物業管理、設施管理、綜合安防管理、數字社區“一卡通”管理等多樣化增值服務的需求，建立基于數字化技術、網絡化技術的信息集成管理與增值服務平臺。能滿足物業管理與智能化系統運營對相關信息與數據的共享、處理、編輯、記錄和查詢的要求。
（2）基于數字化的智能物業管理技術，真正實現物業管理與用戶之間的信息交互和服務；在數字社區內實現電話網、電視網、寬帶接入網傳輸信息的融合，實施寬帶接入信息網絡與設施及安防系統控制網絡的融合，在有條件的數字社區內實施三網互連互通互操作。
（3）基于“網絡數據中心”數字化管理及增值服務，通過信息集成與服務平臺，形成統一的智能化的數據、信息管理和控制中心；數字社區設施管理自動化監控信息與數據應可以存入數字化物業管理系統數據庫中，并保持與數字社區設施管理系統與防范報警系統實時數據的一致性等。
三、結束語
關鍵詞：單井注水 無人值守 GPRS
中圖分類號：TE32 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）04（b）-0045-02
Abstract：Introduced in single well water injection in the automatic control system adopts PLC control，GPRS wireless network communication transmission，remote computer centralized control，to achieve single well water injection unattended control system.As a result of single well water injection station localities，distance，remote and scattered，the operation of the water injection equipment and management all need human to complete.Can't guarantee real-time and accuracy of water injection process，but also not conducive to the advancement of oilfield digitization process.Design collection of signal acquisition，processing，transmission，management as one of the single well water injection automation control system，has a certain popularization value.
Key words：single well water injection；unattended；GPRS
隨著國內油田大力開采，出油率下降，在許多地區油田屬復雜小斷塊油藏，開發中得不到有效的能量補給，為了提高采油率，油田不得不對油層進行高壓注水。我國部分油井分布比較分散，規模化差，為了保證采油量，單井注水成為常態。對于單井值守的操作人員有很大的生活及作業難度。單人單井，注水站離生活區遙遠且偏僻，很多站的生活用水都是問題。如何將分散性單井注水變成集中化、自動化、人性化；做到運行、控制、管理，遠程無人值守，成為我們有待解決的一個重要問題。
1 總體方案
油田單井注水無人值守系統由PLC現場控制系統、GPRS網絡傳輸系統、遠程監控系統這三方面組成。總體結構如圖2
2 PLC現場控制系統的組成
（1）現場控制系統由西門子S7-200系列224控制模塊、EM235模擬量模塊、440變頻器、現場控制柜、GPRS通訊模塊、壓力變送器、電磁流量計、溫度變送器、變頻電機及注水泵組成。如圖1。
（2）主要功能：西門子440變頻器拖動注水泵變頻電機，通過PLC控制指令來啟動、調節注水泵，來調整注水系統的壓力和注水流量。現場的注水壓力、溫度、流量、頻率等模擬量通過EM235模塊將模擬量轉轉為數字量傳輸到PLC控制模塊，通過GPRS無線傳輸到遠程控制中心。控制系統分為遠程/就地兩種操作模式。現場控制柜設置就地操作按鈕及參數儀表，便于調試階段對現場設備進行控制操作及數據觀察。調試完成后可通過切換開關切換到遠程控制模式，實現自動無人值守狀態
3 GPRS網絡通訊系統
單井注水泵站與遠程控制中心通訊采用GPRS無線通訊，注水分站PLC將控制數據及運行參數統一處理后，通過GPRS DTU無線終端將數據傳輸到遠程主控PLC上綜合觀測，集中分部處理。GPRS傳輸數據傳輸由主控站GRM200G模塊、從站PLC模塊、SIM卡及移動GPRS運行通道。還可以借助短信或電話的形式，實現PLC的遠程短信控制，短信查詢和短信報警。
實際工程中，注水流量、壓力、溫度等傳感器于控制機房距離較遠，鋪設電纜成本極高，通過遠程無線GPRS數據采集系統，可極大地節約系統的施工成本，降低系統的維護費用。這種通訊方式具有覆蓋廣，傳輸速度快及組網成本和運行費用低的特點。
4 遠程監控系統
遠程監控系統由聯網監控計算機來實現，連接因特網并安裝OPC SERVER會自動從控制服務器獲取數據。組態軟件通過OPC窗口，可檢測和控制PLC運行，并記錄歷史報警和歷史數據等運行參數，來控制就地運行的注水設備。
組態畫面：運行數據顯示畫面、實時運行曲線畫面、設備啟停控制畫面、故障報警畫面、報表輸出畫面。
實時運行控制：注水泵的啟動/停止；電機風扇的啟動/停止；油泵的啟動/停止；出口閥門的開/關；
運行狀態：注水泵運行指示；電機風扇運行指示；油泵運行指示；出口閥門的開關狀態指示；電流顯示；電壓顯示；出口壓力顯示；入口壓力顯示；油壓顯示；油溫顯示；輸出頻率顯示；出口瞬時流量顯示；出口累計流量顯示。
故障報警狀態：注水泵故障指示；電機風扇故障指示；油泵的故障指示；出口壓力高報警狀態；入口壓力低報警狀態；油溫高報警狀態；變頻故障報警狀態；
實時曲線顯示：對注水泵排出壓力、流量與時間的對應曲線。可直觀觀察出設備的運行狀態和注水工藝參數是否相互對應。
報表輸出畫面：對每日的運行數據進行自動打印輸出，便于存檔。
5 結語
GPRS無線網絡單井注水泵站自動控制系統，以油田數字化為設計方針、人性化的設計理念、單井分散布置，集中控制。我國目前已在青海、吐哈等油田投入運行。整套系統對各單井的注水狀態、運行參數實時反饋給控制中心，提高了生產效率、降低工人的勞動強度、提升了油田的數字化、自動化進程。
參考文獻
[1] 嚴盈富，羅海平，吳海勤.監控組態軟件與PLC入門[M].北京：人民郵電出版社，2011.
[2] 天津電氣傳動設計研究所編著.電氣傳動自動化技術手冊[M].第3版.北京：機械工業出版社，2011.
【關鍵詞】數字化；油田建設；技術
近些年來，由于社會需求不斷地擴大，油井投產的數量正在迅速地增長，油田開發的整體范圍也呈現擴大趨勢。在這種情況下，油田的生產、經營與管理的工作量也迅速遞增，提高生產與管理的效率則成為當前油田建設中所面臨的首要問題。為了更好地將油田建設所投入的人力與物力充分地運用，促進油田建設和開采的現代化操作，就必須要充分地運用數字化技術。時至今日，數字化系統已經越來越廣泛地應用與油田建設的各個方面，我們欣喜地看到，通過數字化技術的應用不僅使油田的生產效率大大地提高，企業所投入地人力、物力與財力也都得到了有效地利用，可以說數字化技術為油田的生產與管理注入了全新的活力。因此，我們必須要進一步鉆研數字化背景下油田建設與發展的新思路，從實際出發，更好地創新工作的理念與方法。
一、數字油田的基本概念
數字油田可以解釋為油田的標準化、數字化與信息化，是在數字化信息資源的基礎上，以數據網絡交互為主要渠道，包含了硬件、信息、軟件以及功能于一體的一種綜合管理信息系統。數字油田的概念也分為狹義與廣義兩種，狹義的數字油田主要由油田的勘探、開發以及鉆采等方面的數字化技術組成。而廣義數字油田則包括以下幾方面內容：1、數字油田是油田自然狀態的數字化信息虛擬體；2、數字油田是數字地球模型在油田的實際應用；3、數字油田是油田應用系統的有效集成體；4、數字油田是企業的數字化模型；5、數字油田是數字化的企業實體，人是數字油田的主要能動者。近些年來，中國石油集團對于數字化建設予以了高度的關注，我國諸如長慶、遼河、大慶、塔里木等油田都紛紛根據自身的實際情況，相應制定了適合于自身發展的數字油田的建設和發展戰略。而廣義數字油田的建設是一個十分系統的復雜工程，因此作為油田企業必須要根據本油田的實際情況進行必要的狹義數字油田建設，從而滿足生產工作的基本需要。
二、數字化管理的理論原理
數字化管理的理論依托就是把錯綜復雜的大量信息轉變為能夠度量的數據與數字，再為這些數據適當地建立起相應的數字化模型，將它們轉變為系統的二進制代碼，收歸于計算機內部，再進行統一地處理。數字化的典型特征是系統性、集成性、智能性以及定量性，能夠更好地適應矩陣式和扁平化的管理。數字化管理通過計算機、網絡、通信以及人工智能等多種技術，更好的量化管理行為與對象，實現了計劃、研發、組織、協調、生產、服務以及創新等職能的的有效管理。因此可以用“讓數字說話、聽數字指揮”來總結數字數字化管理的應用狀態。
三、數字化技術的應用
（一）油田地面工程電子控制
1、數據管理可以把數據按照具體的工程劃分為油水井系統、油氣集輸系統、注水、供水和污水系統、道路系統以及供配電系統等不同可自定義的專業層，各層的數據結構都能夠依照實際需求進行適當地擴充與修改，更可以實現同其他數據庫的邊界通信，讓不同格式的數據都能夠順利地進行參與與應用。能夠對不同種類的設施設備實現統一的管理，為查詢其預案、竣工資料以及多媒體資料等信息提供便利條件。
2、設備庫管理提供對標準地面設施設備庫的編輯、支持以及擴充，對設備的型號、規格與材料等專業屬性進行分類管理。
3、設備標注有著多種靈活、自由的標注。能夠根據用戶設置把標注自動填充到數據庫中，同時還可以保持標注信息和數據庫相一致。
4、區域裁剪輸出系統可以提供對工程區域的裁剪成圖。裁剪圖可以進行度多種形式的編輯，同時還可以支持不同的打印輸出方式。
5、規劃設計有著不同類型的編輯途徑，能夠依照管線設計規范自動地對多層管線的水平凈距、垂直凈距以及埋深進行系統地檢查。
（二）井場的數字化控制與管理
保障井場所有生產設施能夠正常有序地生產運行是井場數字化管理項目建設的目的之所在，數字化控制與管理主要是針對抽油機電機單相電參數監測、油水井生產數據采集、抽油井遠程啟停、自動投球、井場集油管線回壓采集、注水井遠程調配、井場視頻實時監視與闖入智能分析、水源井遠程啟停以及遠程語音警示等多種功能的最終實現來運行，繼而達到電子巡井、井場生產數據實時采集、風險預警、危害識別、遠程控制以及油井工況智能診斷的目的。
1、預警報警系統自檢
數字化管理能夠對井場、站場采集的實時數據，系統地建立相應地分析模型，展開多種生產工況自動診斷分析工作，并且同時進行一系列的參數優化。利用井和站采集的溫度、壓力、流量以及液位等不同的具體參數，并通過視頻監視系統與可燃氣體檢測儀，及時地判斷運行的異常與對工況影響的具體程度，并能夠定時自動巡檢網絡存在的異常以及設備故障等問題，從而正確地做出預警，提出有效性建議，繼而提高設備運行的安全可靠性。
2、數字化技術的電子值勤功能
在關鍵的路口和生產區域進行電子路卡的設置，對于過往車輛進行視頻拍照，具有提示特殊車輛和識別車牌的功能，并運用軟件持續跟蹤記錄車輛通過裝設視頻路口的實際情況。電子值勤實現了智能巡護，極大地提高了油田的道路管理水平，進一步強化了油田的安全生產意識。
結 論
綜上所述，數字化技術在油田的建設與發展的過程中是至關重要的，其所發揮的作用是其他經營與管理手法所無法替代的。因此，在新時期的新形勢下，我們必須要群策群力，積極研究數字化背景下油田建設與發展的新機制，將數字化技術充分地與崗位工作進行有機地結合，促進生產工藝的優化，改良人才隊伍的結構，促進安全生產意識的提高，在降低人員勞動強度的同時，更好地提高油田的生產與管理效率，并最終實現低成本開發、控制用工總量的最終目的，從而推動我國油田建設的又好又快發展。
參考文獻
[1]任長明.油田區域自動化監控系統設計[J].企業導報．2009.5.
【關鍵詞】數字化建設 油田安全環保管理 應用 分析
1 數字化建設的重要意義
1.1 數字化建設實現了遠程控制功能
數字化的建設簡化了從事油田安全環保管理的工作人員對現場設備的操作工作，實現遠程控制功能，使得工作人員可以在場外對現場設備實施操控，從而很大程度上減少了工作人員的人身安全隱患。從工作強度上來說，許多場地相繼實現了無人值守的工作狀態，部分油氣站和數字化的裝置也實現了自動運行及監控功能，同時，一線員工的工作方式也發生了轉變，由以前的直接操作設備逐漸轉為通過桌面對設備進行操作及故障維護，從而很大程度上減少了相關人員的工作強度，降低了安全生產的風險。
1.2 數字化建設能夠建立安全環保監控平臺
建設油田安全環保監控平臺基本上使油田的生產場所具備實時視頻監控環保風險源點的能力，并實時在線監測很多重要的運行數據，如：壓力、溫度和有害氣體含量等，為控制安全環保的風險源點創造了良好的環境。同時該功能的實現也能為處理設備故障提供便利，從而有效地避免了一些不必要損失的出現，很大程度上降低安全生產的風險。
此外，實施數字化安全環保，可以實現油田生產場所中一些重要參數與生產工藝指標的自動控制，從而從本質上提升了設備安全性。
1.3 數字化建設能夠提高系統調查和處理事故的效率
例如：對長輸管線的安裝管道中泄露報警定位功能的應用，可以使相關人員及時發現故障，定位故障位置，大大提高了系統應急搶險的效率。同時，各種各樣多級監控系統和具有數字化功能的監控設備的運用，能夠記錄下事故的全過程，包括一些重要數據，所以，工作人員可以利用這些信息快速準確地對事故原因進行分析，有利于事故地進一步解決。
2 數字化建設在油田安全環保管理中的應用
以前我國油田現場生產管理采用的方式為經驗管理、大海撈針、人工巡檢以及守株待兔等方式。因使用數字化技術，讓生產管理方式發生了很大的變化，逐漸趨向數字化和智能化的管理模式。在為企業節約資源提高生產效益時，還應加強對安全環保進行管理的力度，主要表現：一是使油氣站庫的建設更加標準化。實際是實現崗位的標準化作業，目前受數字化技術的影響，使得我國建設站庫的過程中以設計標準化和建設模塊化為主要理念，也基本上對站庫的工藝流程及功能區模塊實現了模塊化的建設，因此，不同站點間具有相似的風險源點，并有一套符合實際要求的通用操作規程，實際上就是對崗位進行標準作業的相關程序，它要求工作人員一定按制定的步驟進行實施作業，并要求指出作業過程中存在的風險，很大程度上降低了因工作人員無法熟練操作設備而帶來的事故，大大減少了崗位工作人員的操作風險。二是建立起立體化的站控系統和監控系統。傳統生產方式中，只允許現場人員對設備進行監控，但是隨著數字化技術的發展，已建立起相應的管理平臺，使得傳統監控模式發生了很大的轉變，逐漸由作業區、前指、廠部及站點等多級實施監控，從而形成一套管理、監控到位和信息及時的具有立體化的管理模式，提高了安全管理工作的有效性。三是建設三防四責的體系。根據我國三防四責中的具體要求，建立了聯合站、增壓站及接轉站中集輸系統的操作與遠程監控系統，使可燃氣具有在線監測功能、使外輸流量具有在線監控功能、使長輸管線的安裝管道泄露系統具有報警定位功能。使該體系具備提前預防報警的特點，讓工作人員能夠掌握管線實際運行狀態，及時采取應急措施處理管線泄露現象，從而降低了管線受環境污染的程度及油氣中毒的發生。四是安裝自動化的裝置。為了讓采油、注水系統及集輸工作自動化程度的更加提高，許多油田企業相繼引進新的工藝和設備，例如：拍油機的遠停啟停裝置、智能化的注水撬及數字化的繼承增壓撬等，很大程度上減少了工作人員現場作業的風險，從而降低了安全環保事故的發生。
3 幾點建議
為生產管理提供更多更有效的服務是數字化管理環節的最終目標，而安全環保管理活動是其主要服務對象，所以，我們對其進行建設過程中，還需通過以下幾點對數字化管理水平加以提高。
（1）在建設數字化的報警通訊系統時，應對接報警信息、短信平臺和通訊平臺，這樣能夠為以后工作提供便利，當系統報警后，能夠自動判斷故障類型及級別，并能通過短信方式使工作人員知曉該信息，從而很大程度上節省了因維修排除故障及應急響應所花費的時間。
（2）對各級安全責任進行落實時，應堅持屬地管理、直線責任的理念。在數字化的管理模式下，明確各級安全責任，進一步促進由被動執行逐漸轉向主動履職方向的發展，從本質上實現安全管理。
（3）對數字化的儀器儀表進行檢定檢驗時，應充分發揮其市場化的優點。應與相關單位積極保持聯系，按規定對設備進行檢定檢驗，并建立完善的檢驗制度，強化日常管理及數字化的儀器儀表檢驗工作，從而提高設備的完好準確性，保障數據真實有效。
（4）在對應急預案進行制修訂時，應充分利用數字化的運行模式，聯系實際情況生產建設，讓其得到更好的完善。與此同時還應陣對某些設備損壞停用以及重點數字化網絡制訂相應的應急預案，加強對數字化應急系統的管理力度，從而積極開展相應的應急工作，大大減少因數字化失效造成的不必要損失。
4 結語
綜上所述，我們可以得出，加強油田安全環保中數字化的建設，不僅能夠推動相關企業組織結構、工作效率及生產方式的進一步提高，還能提高安全管理環保的整體水平，從而很大程度上增加了原油產量，同時還對生產過程中的安全環保的穩定形式加以保障。
參考文獻
[1] 丁陽，陶榮德，曹海偉.淺談安全環保管理中油田數字化的建設[J].中國石油和化工標準與質量，2012，（8）
[2] 何立鵬，齊濤，馮亞軍.數字化建設在油田站場管理中的應用[J].產業與科技論壇，2011，（11）
[3] 曾勇，李虎，吳剛.長慶油田應急通信保障系統特點與應用[J].甘肅科技，2009，（07）
[4] 牛增辰.關于改進油田安全工作的思索[J].大慶社會科學，2008，（4）
關鍵詞：橇裝增壓；數字化；長慶油田
中圖分類號：TE32 文獻標識碼：A
1撬裝增壓裝置概述
撬裝增壓裝置是將油氣分離、緩沖、加熱、增壓等功能組合在一個撬裝板上的裝置。該裝置由分離緩沖空間、水套加熱空間、兩臺油氣混輸螺桿泵、二個電動換向三通閥、一個調節閥和相應的管路、閥門等組成。
1.1橇裝增壓裝置基本結構組成示意圖
裝置裝配了遠程終端控制系統，實現實時數據采集、流程實時監控，故障自動報警，智能控制等數字化管理功能，達到了智能化和一鍵式操作。
1.2橇裝增壓裝置的功能
1.2.1正常生產流程
（1）加熱增壓
油井采出物（含水含氣原油）由各井組輸至增壓站場，經總機關混合、自動收球裝置收球、快開過濾器過濾后，進入裝置加熱區加熱至35～50℃，通過混輸泵增壓外輸。
適用范圍：裝置燃燒系統有單獨的燃料供給（如套管氣）。
（2）加熱緩沖增壓
油井采出物（含水含氣原油）一部分通過混輸泵增壓外輸，另外一部分進入裝置緩沖分離區進行氣液分離，分離出的干氣作為裝置加熱區燃料使用，此段油氣混合物經混輸泵增壓外輸。
適用范圍：裝置主推生產流程。
（3）不加熱不緩沖增壓
油井采出物（含水含氣原油）由各井組直接通過混輸泵增壓外輸。
適用范圍：環境溫度較高等不需要加熱的場合，也適用于投產作業箱原油外輸。
1.2.2 輔助生產流程
（1）加熱不增壓
油井采出物（含水含氣原油）由各井組輸至增壓站場，不增壓直接外輸。
適用范圍：所在增壓站場與下一站高差不大、距離較近的場合，且裝置燃燒系統有單獨的燃料供給（如套管氣）。
（2）投產作業箱（可選）
油井采出物（含水含氣原油）由各井組輸至增壓站場，不增壓直接輸至投產作業箱。
適用范圍：非正常生產狀態下，如混輸泵檢修（裝置檢修時推薦原油通過裝置大旁通進入投產作業箱）。
2 橇裝增壓裝置在長慶油田的應用及評價
數字化橇裝增壓集成裝置于2009年6月安裝投運，從目前長慶油田各廠根據現場生產實際運行情況來看，合理設置了橇裝增壓裝置的控制參數及報警參數，主泵采用定量（35-40cm）參數控制啟停，輔泵通過緩沖區壓力（0.4-0.45MPa）進行控制啟停，保持緩沖區液位和壓力穩定，通過智能控制系統實現多種工藝流程切換，確保裝置平穩運行，取得了如下幾方面的效果：
2.1降回壓效果較為明顯
（1）長慶采油一廠數字化增壓撬裝置未投用前，諸多井組處于黃土高原山大溝深處偏遠位置，進增壓點或轉油站因井口回壓高造成井口泄漏和管線破損等因素嚴重影響油井單井產量，勢必采用罐車拉運的生產模式。在原油拉運過程中也暴露出潛在的安全隱患：罐車行駛過程中的安全問題、拉運過程中原油流失問題、冬季原油加熱問題、車輛成本費用問題、裝卸油過程中的環保問題、計量問題等。
（2）采用數字化增壓撬裝置后，該裝置將油氣混合物的過濾、加熱、增壓、控制、分離、緩沖等功能集成、創新，通過智能控制系統實現多種工藝流程切換，偏遠井組原油實現了密閉輸送，精準計量。在冬季也不會因為天氣等原因影響原油的輸送。特別適用于偏遠井組低滲透油田的油氣混合物混輸站場。
2.2減少占地面積
如表2所示分別給出了站點及橇裝增壓大致的占地面積對比情況。
從表中數據，可看出橇裝增壓裝置占地面積僅為增壓站的10%，與增壓點相比，節省占地約720m2，大大節省了占地面積。
2.3縮短了建站周期
增壓、轉油站點的建設工期一般在3-6個月，且成本高、工程復雜，對人力物力資源需求量大。而橇裝增壓裝置投運前，已由生產單位提前集成組裝完成，僅需運往現場連接管線流程5-15天即可投運使用，大大縮短了建設工期，減少投產成本、降低勞動強度，簡化了工程建設工藝流程。加快了油井從投用到實現外輸、計量的同步進行。
2.4節約人工成本
常規增壓點需要4人兩班倒駐守，維修崗1人，而數字化增壓撬裝置實現了無人駐守。按照"井站一體化"的運行模式，以站控為基本生產單元，實現對增壓撬及周邊井場的數字化管理和監控，使站控崗在值班室就可清楚掌握增壓撬在井場生產運行情況和相關數據，節約了人工成本和減輕員工的工作量，提高了工作效率，經濟效益顯著。
2.5降低勞動強度和安全風險
在原運行模式下，增壓站運用傳統的增壓輸油工藝，管線繁多、流程復雜、占地面積大，站內的日常運行維護需3-6名駐站員工才能完成。投運后，利用增壓橇體積小、流程簡單、操作方便的優點，實現了關鍵參數在線實時智能監控，故障智能預警處理等功能，站控系統轉移至站控中心集中管理，減少硬件設施需求量的同時，進一步降低了員工的勞動強度和安全風險。
長慶油田首臺數字化橇裝增壓集成裝置自2009年6月下線以來，通過近幾年使用后相比油田原有增壓點節約占地面積60%以上，縮短設計和建設周期50%以上，減少增壓點直接和間接工程投資20%以上，經濟效益和社會效益相當可觀。目前已經形成2種處理量、3種壓力等級共12個規格的系列化產品，在長慶、大慶油田推廣應用140余臺，被股份公司高度評價為示范引領了中國石油油氣田一體化集成裝置的研發和推廣。
3存在問題及下步建議
3.1存在問題
由于氣量過大，泵長期工作，低液量無法對泵進行及時降溫保護，導致兩臺泵減速箱與電機連接處密封圈有所磨損，出現輕微的機油滴漏現象；
3.2注意事項
（1）由于初期管線改建，井上來油含雜質較多，尤其冬季掃線導致大量石蠟堵塞過濾器，需經常清理；（2）冬季戶外溫度較低，為防止混輸泵因凍結而過載保護，導致無法啟動，需定時盤泵。
3.3建議
（1）希望油區區塊提高產能進液，將更有利于裝置的運行；根據實際產液量更換排量相符合的輸油泵。（2）加強進橇裝增壓裝置的井筒管理，降低氣量，避免氣體影響導致計量精確度下降。（3）建議對加熱區及緩沖區間的隔板進行檢測。
結語
撬裝增壓裝置具有功能高度集成、結構緊湊，滿足多種工藝流程要求，適用性強；便于標準化建設，外形美觀、占地空間小、可有效縮短建設周期，提高建設質量，具有重復利用性；通過所配RTU系統實現遠程終端控制，滿足油田數字化管理要求；通過推廣應用新技術新產品，實現清潔操作，美化站場環境；通過采用高頻翅片管、高效節能燃燒器等，實現伴生氣就地利用，傳熱效率高、節約能源、減少排放、降低能耗；操作簡單、安裝維護方便及運行安全可靠等諸多特點，一個橇裝增壓裝置就能替代一個中小型增壓點，具有良好的節能效果以及顯著的經濟和社會效益。
參考文獻
[1]茍永平.國內首臺數字化橇裝增壓集成裝置填補技術空白[Z].石油與裝備.
[關鍵詞] 中國石油石化； 油田信息化； 數據中心； 數字化油田； 現狀； 發展方向
doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2013 . 23. 032
[中圖分類號] F270.7 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2013）23- 0061- 04
0 引 言
對于中國石油而言，推進信息化與工業化的相互滲透、相互融合，是建設綜合性國際能源公司的必然選擇，是提高生產經營管理水平、促進業務流程標準化和跨部門的業務優化、加強企業內部控制、提高決策質量和效率、實現科學發展的重要手段。建設綜合性國際能源公司，必須以集團公司統一集成、先進實用的信息系統平臺作為支撐。
總公司對信息化建設非常重視，大力投入，不但成立了總公司信息化技術工作領導小組，且每年年初召開一次中石油全系統的信息化技術工作座談會。從集團公司內部環境來看，集團公司黨組始終把信息化工作作為重要的議事日程，成立了信息化工作領導小組和信息管理部，理順了管理體制，編制了統一的信息技術總體規劃，加大了資金投入力度，使集團公司的信息化建設步入了新的歷史發展階段，不斷朝著數字化油田建設方向邁進。
數字化油田建設已成為熱點，中石油“十一五”信息技術規劃如圖1所示，今后若干年將投入100多億元加強數字化油氣田建設。數字油田已經成為石油企業信息化建設的戰略目標，得到了全世界石油企業的廣泛關注。
1 企業信息化建設的3個階段
從20世紀90年代開始，數據倉庫（DW，Data Warehouse）和商業智能（BI，Business Intelligence）技術應運而生。商業智能（BI）和數據倉庫（DW）技術可以幫助企業和政府機構不同層次的領導和管理人員，對業務處理系統積累的大量數據和信息加以整合，為管理者和決策人員提供綜合的、全面的信息和靈活方便的分析手段，以實現對企業的整體和特定方面的監控，甚至進一步挖掘出蘊藏在數據和信息深處的規律和聯系，使之轉化為具有商業價值的知識，為業務發展服務。
企業與政府機構的信息化建設，大致都會經歷以下3個階段。
第一階段，是部門級與基礎信息化階段。在這一階段，機構內往往是一些需求最迫切的部門首先建立了管理信息系統，如財務系統、計算機輔助設計系統、電子數據交換系統等。
第二階段，是企業級信息化階段。這一階段政府機構與企業往往已經擁有了幾個分別建設的業務處理系統。機構期望從總體角度建設高度集中的或互相連接的綜合業務管理系統，如MIS，MES，ERP，OA等。
第三階段，是企業或政府機構的戰略與決策信息化階段。其目標是建立完整的綜合電子商務或電子政務體系。此時企業或政府機構往往有比較完整的業務處理系統，但這些系統一般主要處理當前和近期的業務流程，使用者只是具體業務處理和執行人員。
在企業信息化過程中，如何理順信息流程，并進一步有效地利用數據，從浩瀚的數據海洋中迅速找出對企業經營決策有價值的信息，已成為企業決策者越來越關心的問題。
2 中國石油“十一五”信息化建設成就
“十一五”期間，中國石油ERP系統建設高歌猛進。短短5年間，ERP系統從無到有，從試點運行到覆蓋所有業務領域，實現物流、信息流和資金流的三流合一，以及從分散向集中建設的歷史性跨越。這是信息化建設的里程碑，是集團公司的戰略性基礎工程。
2008年，集團公司提出“三年基本建成ERP系統”的目標后，各單位將ERP系統建設作為信息化工作的有力抓手，將ERP建設一步步推進。截至2010年12月底，集團公司所有業務領域全部搭建大集中的ERP系統平臺，煉油與化工、化工品銷售、油品銷售、天然氣與管道、工程技術、工程建設、裝備制造、科研及其他單位8個領域ERP系統全面建成應用（具體規劃項目投資進度內容可參見圖2），勘探與生產、海外勘探開發領域ERP基本建成，實施單位達到132個，上線單位121個，上線單位系統用戶占計劃用戶總數的95%。其中，人力資源管理系統于2008年全面建成應用，為集團公司專業化管理和“三控制一規范”工作提供有力支持。“三年基本建成ERP系統”的目標如期實現。
5年里，中國石油沒有走分散建設獨立系統的彎路，直接建設全局性信息系統，實現了跨越式發展。如今，中國石油已搭建起大集中的ERP系統平臺，整體提升信息系統建設質量。
根據“十一五”信息技術總體規劃的工作安排，為全面完成信息技術總體規劃所提出的各項任務，集團公司信息管理部組織領導實施了信息工作“三大工程”，堅持信息化“十字”工作方針、“六統一”原則。就是抓好集團公司信息技術基礎設施、專業應用系統和綜合管理應用系統“三大工程”建設，貫徹執行好信息化“十字”工作方針，即“統一、成熟、兼容、實用、高效”。建設和應用統一集成的信息系統，必須堅持“統一規劃、統一標準、統一設計、統一投資、統一建設、統一管理”的原則。
5年里，中石油集團公司緊緊圍繞“資源、市場、國際化”三大戰略目標，加快中石油“十一五”信息技術總體規劃實施步伐。集團公司以ERP為核心的整個信息化建設成果斐然，已有51個信息系統形成集團公司統一平臺。集中統一的信息系統正打造著生產經營強大的“神經系統”。在國資委進行的中央企業信息化水平評價中，中國石油連續兩年被評為A級，信息化水平處于央企前列。
3 數字化油田的定義
隨著技術的進步和應用的深入，數字油田的概念也處于不斷的發展之中，因此，到目前為止，數字油田尚無一個確切的概念，就目前的應用而言，數字油田一般可以描述為：
數字油田是以油田為研究對象，以計算機和高速網絡為載體，以空間坐標信息為參考，將油田生產和管理的多種數據進行高度融合，在建立油田生產和管理流程各種優化模型的基礎上，利用仿真和虛擬等技術對數據進行多維可視化表達，實現橫向上涵蓋整個油田地域，縱向上油田從地面到地下的多層次信息定位，提高油田總體信息分析能力，以支持油田的勘探和開發等關鍵業務深入需要，從總體上輔助油田經營管理的決策分析，進一步挖掘各個環節潛在的價值，為油田企業的可持續發展創造良好信息支撐環境。
或者定義為：“數字化油田”就是通過各種數據的集成，把實體的油田放到計算機里和網絡上，整個油田可以通過計算機呈現出來。
數字油田的概念源于數字地球。1998年美國前副總統戈爾提出了數字地球的概念。數字油田實際上并不是“舶來”品，這一概念誕生在中國最大的油田——大慶油田。1999年末，大慶油田率先在全球范圍內提出了數字油田的概念。全球第一個數字化大油田2008年12月已經在新疆克拉瑪依誕生。
具體來說，數字化油田包括兩層含義。
從廣義角度看，數字油田是全面信息化的油田，即指以信息技術為手段全面實現油田實體和企業的數字化、網絡化、智能化和可視化。
從狹義角度看，數字油田是一個以數字地球為技術導向，以油田實體為對象，以地理空間坐標為依據，具有多分辨率、海量數據和多種數據融合，可用多媒體和虛擬技術進行多維表達，具有空間化、數字化、網絡化、智能化和可視化特征的技術系統，即一個以數字地球技術為主干，實現油田實體全面信息化的技術系統。
數字化油田在以下6個方面發揮了作用：
（1） 掌握了油田所有實時生產信息，還能找到油田已經勘探開發的全部資源。
（2） 實現了部門業務網上辦公、打造成功“電子機關”。
（3） 實現了井場基地數據共享、自動采集，以便實時決策。
（4） 減少了科研人員收集整理資料的時間。
（5） 提供了全方位的生產經營信息。
（6） 實現了油田的可視化管理。
所謂的數字化油田就是建設一套超大型的SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition，數據采集與監視控制）系統。
4 中國石油石化數字化油田技術實際運用
石油石化行業是我國信息化建設較早的行業之一，現階段的重點就是加速推動“數字化油田”的建設，油田數字化不僅僅是技術、設備的數字化，更是管理的數字化。“數字化油田”充分利用自動控制技術、計算機網絡技術、油藏管理技術、數據整合技術、數據共享與交換技術，結合油田地理環境和地質特點，集成、整合現有資源，創新技術和更新管理理念，提升工藝過程的監控水平、與生產管理過程智能化水平，建立全油田統一的生產管理、綜合研究的數字化管理平臺，借以實現“同一平臺、信息共享、多級監視、分散控制”，讓行業數字化的作用充分發揮。
4.1 大慶油田
2003年初，大慶油田公司調整了信息化建設領導小組。信息中心于2002 年制訂了《大慶油田有限責任公司2003-2005年信息化建設總體規劃》，2003年初該規劃在公司決策層獲得通過，數字油田建設目標得到進一步明確。主要包括：
（1） 大慶基礎地理信息系統。
（2） 大慶油田地面建設信息系統。
（3） 大慶油田勘探數據庫。
（4） 大慶油田開發數據。
（5） 油藏模擬。
4.2 勝利油田
2000年原勝利油田將油氣勘探開發主體部分重組改制成為中國石化勝利油田有限公司，存續部分為勝利石油管理局。目前，勝利油田已建成包括勘探、開發等在內的管理信息系統，具體如下：
（1） 勝利油田勘探信息系統。
（2） 勝利油田油氣開發信息系統。
（3） 勝利油田油氣鉆井信息系統。
（4） 勝利油田地面建設信息系統。該系統由勝利油田與北京輝彪信息技術有限責任公司合作建設。
（5） 其他。采油信息系統、物資供應信息系統、技術檢測及標準化信息系統和綜合管理信息系統。
4.3 中原油田
（1） 中原油田勘探開發圖形管理系統。
（2） 勘探開發可視化系統。
4.4 大港油田
目前，大港油田基本實現了辦公自動化，并由大港油田集團公司負責整個大港油田企業網絡的管理和維護。
（1） 大港油田生產日報系統。
（2） 大港油田生產信息管理系統。
（3） 鉆井工程數據庫應用系統。
（4） 大港油田勘探開發數據庫。
（5） 大港油田QHSE體系管理網絡系統。
（6） 其他系統。① 物資管理系統。② 財務管理系統。③ 公文收發系統。
4.5 克拉瑪依油田
（1） 新疆準噶爾盆地克拉瑪依油田數字化油田概況。
（2） ERP難在統一部署。也在做ERP，但主要是做下游煉廠這一部分。
（3） 安全大于天。為此，油田建立了一套應急救援指揮系統，形成了一個綜合的安全管理系統。
此外，數字油田建設涉及經營管理、油田生產、科研等眾多領域，應用需求較為復雜。
到目前為止，油田的系統平臺上已經提供了70多套應用系統，服務于油田的生產、科研和管理各個領域。
4.6 華北油田
在大量現場生產數據數字化基礎上，運用分析診斷功能，進行智能調控，實現從單井到場站全過程關鍵生產參數的數據采集、處理分析和輔助決策。2008年采油工藝研究院研發的“華北油田數據采集與遠程測控數字化技術”順利通過鑒定。
4.7 長慶油田
開發建設了數字化生產管理系統，主要以油、水兩大系統為主線，結合生產崗位日常管理內容劃分為12個系統，可以實時對油區道路進行管理，自動進行設備的自檢。
4.8 塔里木油田
在中石油信息管理部“六統一”原則下，原本已自行啟動、實施的“數字化油田”建設項目經理部，隨之取消，信息化建設融合到“中石油十一五信息規劃”中。
隨著我國“數字油田”建設的不斷深入，信息化技術已經在推動油田持續穩定發展中發揮了巨大作用，為提升油田企業經濟效益和核心競爭力作出了積極貢獻。
5 結束語
目前油氣行業已經在宣傳數字技術，并改變企業的管理和組織方式。與其他行業相比，石油行業傳輸數據的距離要遠得多，雖然推行數字技術的表現比其他行業好許多，但在適應技術變化和商業需求方面還面臨很多挑戰。預計未來數字油田會朝著經營模式（商業智能）變革的方向發展。
另外，數字油田技術的前沿領域包括：四維和全波地震處理解釋、地震和油藏模擬之間的轉換、自動油氣發現、閉環控制、管理軟件開發。這些是未來數字油田技術突破的重點領域。
Abstract： This paper mainly analyses the structure and operation process of petroleum oil and water wells automatic system， discusses the application process of the system in oil production and how to protect the security and effective management of energy consumption in operation and management of oil wells automatic system， aims to ensure the accurate and timely oil and gas production decision-making and greatly improve the production efficiency.
關鍵詞： 系統結構；安全保護；RTU；能耗
Key words： system structure；security protection；RTU；energy consumption
中圖分類號：TE938 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）19-0025-02
1 系統的結構和數據采集
油水井自動化系統包括現場測控單元及站控軟件系統。自動化功能主要通過由多個RTU或PLC組成的現場測控單元具體實施。其中一獨立的子系統RTU主要負責采集與控制本地I/O點。站控系統是自動化系統的核心，站控軟件可對現場測控單元實施集中控制，以便于進一步調整系統參數，提高運維管理效能。
北京安控為第三方提供數據方式：工業通信協議Modbus TCP、OPC（實時）和DOBC（非實時）。
實時生產數據：數據必須實時更新，即借助數據采集服務器對前段井口控制器、配水間RTU的數據、轉油站PLC以及計量站PLC進行實時掃描。參考現場規模在監控平臺上科學配置刷新速率。
非實時生產數據：油井功圖、功圖診斷及計量結果、計量間計量結果等。此類數據具有階段特性。比如功圖，是油井運行一周期后才可產生；功圖診斷計量軟件對功圖進行計算分析后才得到一組診斷及計量結果；每一計量命令執行后都會得到一組計量結果，這部分數據在結果產生后自動上傳更新標志，生產更新實踐，在時間產生后即刻通過更新事件方式向本地及遠程數據庫傳輸數據，一方面實現了數據同步，同時減輕了網絡與數據服務器的運行負荷。
2 油水井和計量站現場測控單元
2.1 抽油機井 井口部分：點擊測控單元主要用于井口電參的采集，控制井口啟停。該測控單元須安裝在井口處。井場公共部分：通信模塊安裝于井場，用于上傳井口數據。
2.1.1 井場設備 井口選用設備：抽油機Super32-L308無線電量采集模塊須在電控箱周圍現場安裝，進行三相電參數采集。三相電參數包括三相電壓、電流、無功功率、有功功率、功率因數、視在功率、上下行最大電流等，還可以聯鎖停機、遠程啟停和電壓電流報警。無線載荷傳感器須裝設在井口處。通過無線載荷傳感器可實現對油井沖程、沖次、示功圖、位移以及最大最小載荷等參數的采集。 無線壓力變送器主要用于井口油壓、套壓等參數的采集，須裝設在井口處。井場公共部分選用設備：將SZ932通信模塊裝設在井場，基于2.4G Zigbee無線通信技術與井口電機測控單元進行信息交互，上傳數據參數。
2.1.2 井場通信方式 基于2.4G Zigbee無線技術Super32-108無線電量模塊對現場參數信息進行采集，同時向采油平臺的通信模塊SZ932上傳數據，在連接交換機到達局域網。
2.2 水井 井口安裝具有水井油壓、套壓等參數采集功能的無線壓力變送器。基于2.4G Zigbee無線技術Super32-108無線電量模塊采集水井套壓參數，并將參數信息傳輸至采油平臺的通信模塊SZ932，繼而通過與交換機聯機到達局域網。
3 上位機站控系統
3.1 總貌圖 油井管理分組（井場或站）的生產統計數據，開井與停井數、匯管壓力、產液量，都可通過總貌圖準確獲知。報警推送。當井場活站下屬任一井口出現通信異常或抽油桿斷脫、停井等情況，可傳輸至一覽畫面閃爍預警，同時迅速切換至報警點。
3.2 電子巡井 基于井場或管理站的分組對電泵井、螺桿泵井和抽油機井進行管理。所有分組中油井的啟停狀態、三相電參、通道狀態及油套壓等運行參數可列表顯示。通過云臺操作、預置位、喊話等功能對該分組中視頻進行監視。缺少視頻功能的基于FLASH對油井的啟停進行操控，可實現遠程操控設備的啟停狀態。顯示單井的運行參數曲線，導出圖片。顯示單井最后一幅功圖，并且可通過手動的方式讀取單井當前功圖。
3.3 功圖數據瀏覽 可在固定時間段內瀏覽單井的地面功圖、泵功圖等數據。顯示功圖數據列表，可手動排序。有疊加或全部疊加地面功圖和泵功圖的選擇功能，快速鎖定異常功圖及固定時間段內井況差異。
3.4 計量監控 計量監控所顯示的內容除了三通閥的位置狀態、井口的摻水流量以外，還可以監控可燃氣體預警值、分離器的液位、溫度，以及匯管的溫度、壓力。可遠程操控設備啟停狀態，可實現自動排序。在相應截面進行排序，設置參數，完成參數配置。
4 油水井自動化系統保護生產安全
4.1 抽油機自動化系統保護措施 抽油機在負荷超載或負荷欠載的情況下極易出現斷桿或卡桿故障。機體所帶的自動預警功能可避免故障發生。此外，當油、套壓超壓時也能自動預警，以便操作者根據預警信息調整油井負載條件。
4.2 配水間系統保護措施 為避免憋壓，可通過配水間系統實時監控單井流量及匯管壓力。系統超壓后通過配水間系統會自動預警，操作者可根據預警信息調整運行參數，避免發生嚴重的事故。
4.3 計量間安全保護措施 計量間的警報系統主要監控系統是否超壓、可燃氣體及設備故障等，發生報警系統會自動聯動設備到安全狀態，以確保系統安全運行。
5 能耗管理
現階段，隨著環保呼聲此起彼伏，油田生產更加注重節能技術的研究和應用。節本降耗是節省運行成本的必然選擇。本系統基于油田的生產條件，通過技術、管理等手段控制能耗，節約運行成本。
5.1 抽油機的示功圖的采集可通過抽油機自動化系統來完成。地質分析人員參考所采集的示功圖，根據節能降耗的基本要求，決定采取不抽、空抽或間抽的技術措施。
5.2 抽油機基于所采集的電流、示功圖等參數，通過運算可獲得機體的能耗數據。經過智能運算得知相應的耗電量，基于現場的點擊功率，操作者通過對比確定設備有無維修處理的必要，以確保設備實時保持良好的運行狀態。
5.3 抽油機基于功圖數據分析功能進行故障自診斷，通過數據智能分析為故障檢修人員提供當下設備運行狀態的數據分析，以便檢修人員基于實際狀況不斷調整解決方案。另一方面，通過功圖數據分析，可實現設備與用戶之間的雙向交流，同時進一步明晰下一次的分析判斷。
5.4 計量間量油系統所提供的量油數據客觀精確，現場人員可根據油井產油的含水參數及含油參數對油井產量進行估測，根據所獲得的參數信息控制加藥量或進行間抽等操作，確保在能耗最低的前提下最大限度提高產油量。
6 油水井自動化系統應用的意義
6.1 智能監控油氣生產及處理系統 實時監控并采集油水井、站酷的運行參數；具備故障自診斷功能，針對突發故障進行應急處理。
6.2 系統操作安全有序，運行管理經濟環保，充分體現人性化管理 及時進行故障預警，或針對生產異常的情況進行預警，實現故障巡井，減少了大量人力工作。現場操作安全有序，減少了安全事故。
6.3 生產過程合理有序，油田開發成本大幅減少。組織結構進進一步優化，一線用工數量減少，只增產不增人，有效控制了人力成本。
實時分析各項生產數據，有效控制蠟卡等故障率，避免頻繁停工停井，從而有效提高生產時率。基于對原油技術溫度的監控，實現油井冬季低溫生產的常溫輸送，達到節本降耗的目的。
參考文獻：
[1]吳明，孫萬富，周詩崠編著.油氣儲運自動化[M].化學工業出版社，2006.
數字油田是數字地球概念的演化，也是一個分支。數字油田是指油田實現全面信息化，通過信息技術把油田數據導入企業信息管理，與多種數據相融合，將龐大的工程融合多個學科和技術使油田數據可以用多媒體和虛擬技術進行直觀表達。企業引入“數字油田”帶來的效益與優勢是非常可觀的。
二、“數字油田”在石油企業中的運行
（一）“數字油田”建設核心
企業應結合自身實際情況并秉承“數字地球”的三要素，堅持把油田資源數據作為基礎，把信息網絡作為共享平臺，把信息技術作為操作渠道建立數據與信息管理體系，并在此基礎上以石油為對象進行有條理的勘察、開發、提取、儲存和運營銷售。達到推動企業石油文化、加速石油行業發展、創新石油技術的理想目標，最終實現石油數據方面信息化表達。而在實現石油數據化的過程中，主要有三大步驟，即數據的采集，數據的管理以及數據的應用。這需要建立一個龐大統一的信息庫，將地質研究部門，生產部門與經營運行部門等各職責部門相關聯，使整個企業具有一套清晰，有條理的系統。
（二）“數字油田”的建設運行方式
油田數字化同時也意味著一線用工量和勞動強度應極大減少和減輕，一線人員整體應減少一半以上，其中用工人員應減少到30%，技術人員則不會減少太多，但也是將近到達一半的數量。在直接作業中，應當建立嚴格的流程管理的“作業區”，創造新型勞動有組織的進行，將實時數據如實錄入系統，縮短管理距離與準確的網絡服務，通過網絡技術將實時作業與管理要求溝通起來，加快老舊油田數字化改造、升級、淘汰和維護，將新老油田進行數字化全面管理。數字化管理搭建的平臺系統不僅能使管理者一眼明了，還能優化勞動組織行動力，達到數字化管理層次高要求。在技術方面，企業可以充分利用油田管理技術、自動控制技術、數據分析整合技術、計算機科學技術、電子系統技術、結合油田所在的地理條件和企業優勢，全面分析現有資源狀況創新改革管理方案，建立規范的生產管理運營模式，提高油田采集技術，提升生產過程回收利用率，從而達到安全、合格節約、省力高效益的目標。在信息管理層次上而言，通過構建直觀可視的全方位工作平臺，用生動形象的方式動態地體現各項數據的指標與升降趨勢。并遵循數據采集規章制度，徹底改變傳統逐級上報的方式，由部門通過企業數據管理系統上傳準確，唯一的數據。同時應實現信息監控全面化，即在生產環節中做到信息真實有效、及時可控。對于生產人員，要實現人員信息登記齊全無誤、可靠真實，便于統一管理；對管理者而言，生產進程與問題都應了解全面，指令下達及時無誤；對運營銷售人員之間，高度集成融合的數據使各部門在同一平臺上實現數據共享；生產器備也是數據庫納入成員不可或缺的一部分，器械的生產狀態、使用頻率以及老化程度都應時時更新記載，方便企業進行及時發現與更替等操作，保證勘探過程中的安全性，防止其他意外或事故的發生，降低傷害或成本損失發生的概率。
三、油田數字化的建設作用
（一）運用“數字油田”的必要性
企業利用數字資源運營和管理油田，高度集成了信息，讓整個企業在一個規范系統下進行運營，不同于傳統運行管理方式，將整個企業的生產過程與后期銷售等進程實現整體融合，使資源變得可視可控可管理。將一體化應用作為油田數字化建設的技術保障，通過數據的共享性實現了各部門之間的無縫結合，快捷有效地實現了業務互聯互通，平穩提高了經營管理動態可控性。在企業現代化建設進程中，同其他使用傳統管理方式的石油企業相比不僅簡化了管理方式，提高了運營透明度，降低了管理難度，還規范了管理操作，提高了管理效率。所以建設油田數字化對企業而言，是面向世界推進整個企業創新與發展過程中必然全面施行的一個重要舉措。
（二）數字石油給企業所帶來的利益
數字石油給企業帶來的利益固然是可觀而且明顯的。就實行后的短期之內，對企業自己而言，內部所需的人力，物力，勞力都得到了極大的縮短與減少，降低了企業用工的成本，減弱了管理者及時下達指令的難度，營造了一個高效規范的工作環境。更是使得整個企業在油田數字化建設下有條不紊、方便安全的運行，也是降低了出現錯誤、失誤的概率。對外而言，進行數字化油田的企業要比那些尚未進行數字化建?O的油田企業在整體上顯得更加規范化、便捷化，方便化、準確化和及時化，凸顯公司行業競爭優勢，加速了企業核心競爭力的高速發展。從長遠的方向來看，將石油數字化建設的潛在作用無疑會日益明顯，不僅推動企業實現可持續發展的長遠目標，為公司后續創新提供了借鑒方案與豐富經驗，更是極大地推進了石油行業發展進程，將油田管理帶入了一個全新的時代。
四、結語
物聯網三端架構
由于油氣井分散地廣，長期以來，長慶油田井口數據錄入、統計分析、油樣采集、投球收球、儲油罐液位計量和井口啟停等工作，需要大量的人員到現場才能完成。隨著全面推進油氣田數字化建設進程加快，步入“大油田管理、大規模建設”的長慶油田，按照數字化建設“三端五系統三輔助”的總體架構，在生產指揮、現場作業、油藏開發三個層面實施了數字化管理。
據介紹，“三端”是指在生產過程，重點按照整體性和規模性的要求，推進數字化作業區建設，加快老油田數字化改造。前端以基本生產單元過程控制為核心，以站（增壓點、集氣站、轉油站等）為中心輻射到井，構成基本生產單元。按照地面裝備小型化、集成化、橇裝化的技術思路，圍繞“井、線、站”一體化、“供、注、配”一體化，研發油氣井生產控制所需的系列配套裝備，推廣應用數字化新設備新工藝，使油氣水井與場站實現標準化、網絡化、智能化管理，把沒有圍墻的工廠轉變為有圍墻的工廠式管理。截止目前，油田數字化覆蓋率已達到91%，基本實現了油氣田的數字化管理。
中端以基本集輸單元運行管理為核心，以聯合站（凈化廠/處理廠）為中心，輻射到站（轉油站、集氣站）和外輸管線，構成基本集輸單元。利用前端采集的實時數據，建設油氣集輸、安全環保與應急搶險一體化的安全環保風險感知和預警系統，形成輸油泵、集輸管線與環境敏感區的安全環保“三道防線”和公司、廠（處）、作業區、崗位“四級責任”體系，提高生產運行系統的風險預警和遠程控制能力，實現“讓數字說話，聽數字指揮”。
后端以油氣藏研究為核心，以數據鏈技術為手段，建設業務流和數據流相統一的油氣藏研究與決策支持系統，對油氣藏實時監測、動態優化和及時調整，實現跨學科、跨領域的協同研究與決策，有效提升油氣藏開發管理的科學化水平。配套推進ERP和MIS的應用，提高油氣田開發決策管理的科學化水平。
在信息化引領之路上，長慶油田正以前端井、站和管線等為物聯對象，結合裝備的網絡化、智能化發展趨勢，開展底層嵌入式技術集成應用，研發了數字化抽油機、一體化集成裝置等一系列新的裝備；形成了智能分析、自動調節、集成嵌入數字傳輸等六大系列，穩流配水、氣井智能保護、井場視頻智能闖入分析、標準站控技術、生產網絡安全管理等25項技術，有效提升了油氣生產的現代化水平。
數字管理變革
對長慶油田來說，信息化建設目前已經步入了集成應用階段。在管理方面，長慶油田從信息化源頭做起，建成了生產過程控制、生產運行指揮和決策分析的數字化管理系統，達到了業務流與數據流統一，行政管理與業務管理統一。從井、站——作業區——廠——公司四個層面，經歷了流程檢測、分析優化到流程再造。比如，長慶油田取消井區、集輸隊，采油作業區管理層級由過去的“四級”簡化為“三級”；全面使用數字化增壓橇和注水橇后，管理層級簡化為“二級”，減少用工30%。氣田推行數字化無人值守集氣站，優化勞動組織架構，構建“作業區—監控中心—單井”的生產管理模式，將作業區生產管理終端直接由區域監控中心延伸至氣井井口。
同時，數字化管理變革了信息采集、傳遞、控制與反饋方式，使傳統的經驗管理、人工巡檢式的被動方式轉變為智能管理、精確制導。采油單位建成以廠生產指揮中心、作業區調控中心和場站站控中心“三個中心”為一體的新型生產運行模式；采氣單位建成廠、作業區兩級監控體系，實現了數據流與業務流的統一，進一步優化簡化了生產流程，實現組織架構扁平化管理。
據介紹，在長慶油田在西峰示范油田的開發建設中，油井生產實現了實時監控和自動計量，注水井達到了遠端配水和無人值守，場、站關鍵部位的壓力、溫度、流量、大罐液位等參數實現了圖象監測，并可自動采集、處理數據，實現超限報警、設備故障報警和報表打印等功能。信息化建設，極大提高了油田的生產效率，使“增產不增人”成為現實，目前長慶油田的油氣當量生產能力從10年前的1000萬噸增長到5000萬噸，而用工總量卻保持7萬人不變，促進油田百萬噸產能勞動用工減少40%以上。
在經營管理方面，電子商務系統已成為長慶油田物資采購的電子交易平臺。合同管理系統、審計管理系統為油田內控管理與風險防范發揮了積極作用；造價管理、設備管理、技術發展、行政事務、紀檢監察、油氣銷售等綜合管理軟件開發，有效提升了業務管理水平和工作效率。
安全環保監控
關鍵詞 數字油田；信息安全；數據加密；RTU；無線異構網絡
中圖分類號：TP334 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2013）21-0134-01
在油田生產過程當中，油氣田相關的油藏信息、井站管網等地面工程重要設施的空間位置、區域范圍，以及相關的生產動態信息都是非常重要的信息資源，在強調這些重要的信息資源在油田范圍內的開放性、共享性的同時，必須考慮其安全性和保密性。
1 數字化油田的組成
油田數字化以及物聯網技術已經提及多年，也實踐了多年，在多年的油田數字化實踐過程中，各油田都總結出一套適用于自身的油田數字化生產系統。一般的油田數字化生產系統是由以下幾部分組成的。
1.1 采集與控制子系統
該部分主要是利用傳感、射頻等技術，感知油氣生產信息，在油田數字化實踐過程中多采用RTU（Remote Terminal Unit遠程終端控制系統）作為生產接入終端，建立覆蓋油氣全過程準確、可靠的自動化采集與控制子系統。
1.2 數據傳輸子系統
該部分是物聯網架構中用于連接前端感知層和應用服務層各設備單元，并進行高效數據傳輸的載體。在數字化油田實踐過程中，由于各油田中各井場、站庫的位置比較分散，多采用有線和無線技術相結合的方式實現，所以在傳輸網接入層多采用無線異構網絡作為接入終端網絡。
1.3 生產現場監控與管理子系統
該部分主要是利用采集與控制子系統采集到的油氣生產數據，建立覆蓋油氣生產全過程的生產指揮、管理決策系統。
2 油氣生產數據面臨的威脅
RTU（Remote Terminal Unit 遠程終端控制系統）和無線傳輸技術廣泛應用于油田數字化建設，承擔油田生產動態數據的采集、傳輸功能。針對油田生產動態數據的安全性和保密性，有以下幾點問題亟待解決。
1）RTU終端的合法性接入。RTU終端設備本身具有基礎的身份信息，但這些基礎的身份信息在有針對性的攻擊下容易被篡改，進而用于模擬性接入。如何有效的對合法RTU終端設備進行身份認證，對非法的RTU終端設備進行有效的阻斷，是在接入終端安全防護方面需要考慮的問題之一。
2）傳輸網安全性。油田生產動態數據傳輸網通常由無線異構網絡和有線網絡構成，其中無線專網本身具有一定的安全機制，如無線終端認證、專用無線傳輸頻段等，一定程度上可以防止安全入侵。但對于有針對性的安全入侵，就需要對無線傳輸信道采取一定安全措施，保障數據傳輸和存儲安全。①傳輸網身份驗證。由于無線信道的開放性，如果在通信鏈路上不采取相關安全措施，通過搭線、信號攔截等方式可以對RTU設備進行數據竊取、數據篡改，使得通信鏈路存在嚴重的安全隱患。RTU設備應具備對傳輸網身份進行驗證的能力，保證接入的傳輸網為可信的傳輸網；②傳輸網安全通信。在RTU設備與傳輸網進行雙向身份驗證的基礎上，應能夠建立可信的安全通信信道，實現信道加密。
3）油田生產動態數據的安全性和保密性。油田生產動態數據是油田生產指揮、運營的重要依據，生產數據被竊取、篡改和丟失是難以恢復的，并將影響到生產數據的應用以及業務處理。所以應采取有效的信元加密方式對油田生產動態數據進行完整性保護和機密性保護。
3 建立油氣生產安全防護體系
針對接入終端的面臨的威脅和油田生產動態數據的安全性、保密性要求，提出一種基于硬件芯片強加密和雙向身份認證技術，從信元加密和信道加密兩方面對油田生產數據進行全面保護。
1）信源加密：在RTU終端部署硬件芯片加密卡，并且對傳輸的油氣生產數據進行基于高強度、硬件芯片的端對端加解密，通過路由和虛擬子網的功能將RTU采集的油氣生產數據通過VPN通道加密傳輸。
2）信道加密：RTU終端通過硬件芯片的身份證書和安全接入網關的VPN客戶端實現RTU終端與VPN安全接入網關之間的雙向身份認證，并建立VPN通道，實現信道加密。
另外，大多無線通信協議在現階段都會有自身的安全機制，可以根據采用的無線通信協議的不同，采用無線傳輸網自身的安全機制對安全體系進行輔助加固。
該項安全方案應用后，油田數字化生產系統將由原來的無身份驗證轉變為雙向身份驗證：
1）由RTU對生產接入網進行合法性身份驗證。
2）由生產接入網對接入的RTU進行合法性身份驗證。
通過這種雙向身份認證的方式，進而保證RTU設備與安全接入網關雙方均為合法性接入。
該方案應用后，油田數字化生產系統將由原來的明文數據傳輸或基于軟件的低密級加密傳輸方式轉變為基于硬件芯片、高密級的加解密傳輸方式：
1）由硬件芯片加密卡和安全接入網關對油田生產數據進行加解密。
2）加密密級采用高等級要求，可采用國際通用的3DES、RSA或AES加密算法等。
通過對信源、信道的加密，以及加入身份屬性作為共有屬性集來設計加密方案，這樣將由原來的無信道加密方式或無線接入網自身加密方式轉變為安全、可控的信道加密方式，實現RTU設備與安全接入網關的安全數據傳輸，能夠建立、維持與關閉安全通信，滿足信道加密要求。
硬件芯片強加密與雙向身份認證技術是RTU接入終端安全防護與油田生產動態數據安全防護的重要手段，可大幅提高油田生產動態數據在采集和傳輸過程中的安全水平，能夠有效降低油田生產動態數據被竊取、篡改的安全風險。
硬件芯片強加密與身份認證技術在接入終端安全防護中應用的目的是為油氣水井生產提供一個安全的數據傳輸與管理平臺，其本身并不具備產品或服務帶來的直接經濟效益，但該項技術的應用能夠降低生產設備運維成本，提高生產數據的安全性、可用性；能夠提供接入終端安全防護的寶貴經驗，為物聯網和油田工控系統的安全應用提供參考模型。
在未來的應用中，這種基于硬件加密和雙向身份認證的油氣生產安全方案可以有效的應用于IPv4或IPv6網絡環境當中，接入方式也適用于無線網絡和有線網絡，適用于對信源加密和信道加密有較高要求的多種工業控制系統和環境當中，有較為廣闊的推廣應用價值。
參考文獻
[1]檀朝東，等.油氣生產物聯網功能設計研究[J].中國石油和化工，2011（10）：60-61.
[2]何生厚，韋中亞.“數字油田”的理論與實踐[J].地理學與國土研究，2002，18（2）：5-7.
