时间：2023-05-30 10:43:31
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇数字化油田，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
[关键词]现代油田、数字化管理模式、实践
[中图分类号]C931.9 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158（2013）06-0066-01
现代油田数字化管理模式是指系统的运用了计算机，互联网通信，人工智能等一系列当代先进的科学技术，把管理对象和管理方式通过量化、数字化的方法，最终实现组织、协调、服务、创新等高效、科学油田管理。通过油田数字化模式人们可以对油田生产各方面信息实现实时动态的监测，并根据即时问题进行快速、科学决策和处理。
一、现代油田实施数字化管理模式的背景
1、现代油田信息化建设不够完善，管理方式落后
随着现代科学技术的发展和进步，信息化建设已成为现代企业发展的重要方向。但反观我国油田现场，虽然在一些大型的油田企业数字化建设已经起步，但还不能够做到尽善尽美。在一些中小油田，油田的现场管理还是需要企业职工到现场去查看、巡视、记录。扛着油田设备风里来雨里去，经常是“晴天一身土，雨天一身泥”。另外许多井场还需要与油田偷窃分子“捉迷藏”。信息化建设严重不足，只能靠人工去巡视和排查。这种传统管理模式一方面使油田工人面临着超负荷的工作，另一面也不能够完成保证油田工作质量，这无形中降低了油田的经济效益。
2、油田井场分布广泛，管理幅度过大
由于受我国油田生产的地形条件限制，绝大部分油田井场分布广泛，这就导致了油田管理幅度过大，很多企业横跨几个省区，甚至分布在几十万平方公里的区域。随着我国油田建设的迅速加快，规模的不断扩大，对这么大的区域的管理，成本大，管理难度高已成为我国油田提升经济效益的一大瓶颈。
3、传统的生产方式落后，生态环境问题突出
受我国油田生产天然条件的制约，许多油田井场处于我国生态环境薄弱的地区或者生态保护区。这些地方生态环境脆弱，很容易受人为的影响和破坏。又因为我国在传统的油田管理方式上主要靠人员驻守，员工巡视等方式进行油田的生产和安全等方面的管理，投入高，消耗大，低效率，占地多，循环难是这种管理方式的现状。对油田周围的环境产生了诸多不利的影响，最终导致油田生态环境问题突出。
二、在现代油田实施数字化管理的必要性
1、是油田实现现代化管理，实现大规模建设的需要
随着现代化建设的迅速发展，对油田传统发展方式的改革创新工作迫在眉睫。近些年来，随着油田生产的快速发展，按照中央提出的走新型工业化道路的要求，我国大部分油田逐步具备了对改革传统管理模式改革所需的各项条件。在油田“大发展，大规模”已是油田发展主流趋势的情况下，实现油田数字化管理模式已是油田管理工作的必然选择。
2、是实现有效控制油田生产成本的内在要求
油田经济效益的低下，很大一部分原因是由于油田生产成本高居不下造成的。受传统油田管理模式的制约，油田井场的巡视、记录、安全等等都需要专人去做，这就导致了用工数量削减困难，由人工巡视、记录、安全等衍生的交通、住宿、吃穿等生活成本也不可小觑。据有关部门统计，有些油田生产成本中，人工成本占到生产总成本的40%以上，个别油田井场甚至能够达到50%。油田实现数字化管理模式可大大减少用工数量，对减低油田生产成本具有极其重要的现实意义。
三、对实践现代油田实现数字化管理模式的几点建议
1、加快油田网络化建设，建立现代油田信息管理系统
现代油田实现数字化的实践，必须建立在充分的油田信息基础之上。这其中，就要加快油田网络化建设，建立现代油田信息管理系统。加大投入力度，对信息化所需的计算机，线路，视频设备，以及数据转换技术等实现油田各个井场的全覆盖，为油田实现数字化管理模式奠定坚实的数据基础。
2、转变工作思路，实现由人工向数字的转变
我国油田企业大部分为国有企业，受传统计划经济体制的影响，管理人员市场经济竞争意识不强，工作思路转变困难。在油田工作中，要建立现代化的油田数字化的管理模式，必须要转变我国油田管理人员的思路，使其适应我国市场经济的需要，从市场的角度深刻领会油田管理现代数字化管理模式所带来的便利和好处，从而从根本上转变油田管理人员的认识。在过去油田工作中，许多数据需要油田工作人员手动完成，既耗时又费力。实现油田数字化管理以后，数字信息管理系统可以直接将所收集到的数据进行分类和整理，自动生成油田数据报表，这不仅大大减小了油田职工的劳动强度，更重要的是提高了数据的精准度，保证了数据的及时和有效。
3、加大对油田管理人才的培训力度，全面提高其业务素质
随着油田数字化管理模式的逐步建立，油田基层人员数量将大大减少，与之相对应的是，对油田高层数字化管理人才的要求却大为增加。油田企业要加大对油田管理人才的培训力度，全面提高油田数字化管理人才业务素质，使他们尽快适应油田数字化管理模式的需要。
4、做好油田数字化设备的定期维护工作
油田数字化管理模式建立的基础是可靠的油田信息收集能力。要保证油田信息收集的可靠，首先必须确保油田数字化管理设备的有效运行。随着时间的推移，油田数字化管理设备会逐步老化和损坏，导致油田数字化设备收集信息不够准确，这将直接影响油田数字化管理收集信息的效果，从而导致错误的发生，造成一些不必要的损失。基于此，对这些油田数字化设备的定期维护工作就显得尤为重要。对于油田数字化管理中出现的设备故障开展及时的维修，有利于保证数据的准确性和有效性，从而为油田数字化管理提供可靠的数据保障。
四、结论
数字化管理模式是生产型企业实行现代化管理的有效途径。对现代油田生产实行数字化的管理模式，有利于推动油田现代化的发展，有利于转变油田生产方式，有利于减低油田生产成本，有利于提高油田的综合经济效益。加快油田网络化建设，建立现代油田信息管理系统；转变工作思路，实现由人工向数字的转变；加大对油田管理人才的培训力度，全面提高其业务素质；做好油田数字化设备的定期维护工作，使油田数字化管理模式真正发挥实效。
关键词：PLC控制系统；数字化建设；油田
1数字化油田建设的现状
数字化油田建设能够提供企业长期发展后备动力，是企业核心竞争力的保证。数字化油田建设所涉及的工程内容包括企业劳动组织架构改革、生产组织形式改良以及管理程序优化等。通过在企业内部进行全方位的变革，从企业未来发展的主体角度进行思考规划，从而实现数字化过程中各要素的高效配置，协调技术、劳动力以及人才等各要素，因而油田数字化建设作为一项系统工程，是企业建设发展的长期目标。当前随着大数据技术在油田数字化建设中应用，深入研究分析大数据技术的基础上，确保工作的效率以及质量的提升，是当前诸多油田企业面临的重点问题。大数据技术的应用过程中，其决策的环节可能因为各种问题而出现中断的情况，主要的影响原因在于大数据的基础数据库资源完善性不足，因而无法满足现实的需要，因而在应用大数据的过程中，需要构建系统、完善的油田基础数据资源，确保其在油田数字化建设过程中的应用效果。近些年来，数字化油田建设成效非常显著，随着物联网、云计算等项目的开展实施，使得数字化油田建设已经从分散向集成化过度，而这一任务的完成，与现代化的管理模式革新密切相关，数字化油田的推广以及普及，是实现其开发管理一体化体制建设的关键，是油田企业未来可持续发展的关键，能够提升企业的核心竞争力。随着现代信息技术的发展，从“互联网+”的发展战略视角来看，数字化油田逐渐智慧化，优化建设能够降低工作人员的压力，提升企业的经济效益，对于社会发展大有裨益。
2PLC控制系统特点分析
PLC是指可编程逻辑控制器，在整个工业生产流程中，作为一种能够实现工业控制的电子计算模式，具有显著的特点。2.1高性价比。相较于传统模式下的继电器系统，PLC有着价格成本优势，其造价更加低廉，且整个控制系统，形成了大量的编程单元集成，以此为基础能够实现系统的控制功能。将PLC技术与通信技术相结合，可以进行系统的集中管理以及分散控制，整体的性价比相对较高[1]。2.2使用便捷。PLC主要是通过丰富的编程语言来实现其功能，在应用过程中，其语言的形式比较简单，逻辑类型图比较清晰，在实际进行编辑的过程中，规律性较强，因而对于较多的人而言，通过简单的学习能够掌握基础知识，且没有计算机编程基础的工作人员也能够掌握PLC编程的精要内容。2.3标准化生产。对于PLC控制系统而言，其主要是通过多种零部件联合，形成完整的标准化控制体系。对于整个PLC系统，通过各种零部件系统应用来实现生产能力的标准化。用户可以根据自身的控制需要，来进行PLC系统的设置调节，从而实现多种功能的控制。2.4维护便捷。PLC控制系统在实际应用的过程中，其修改程序比较完备，且系统的设计水平相对较强，因而在实际的应用过程中，可靠性以及稳定性较高。在系统运行的过程中，PLC能够针对各种故障有效调试，在应用过程中，维修保养非常方便，且整体效率较高。
3PLC在数字化油田生产中的应用形式
3.1PLC与无线技术的结合。信息化整体架构生产过程中，以生产的基本单位为前端，形成井、管线生产流程的控制系统，实现数据采集、过程监控以及动态分析的过程。因油田特殊的地理位置原因，其交通通信设施相对较为落后，而无线局域网技术建设能够实现数据通信，具有应用便捷、维护方便、成本低廉等多方面的优势[2]。3.1.1无线监控系统在油田开采的区域内，在生产现场设置无线监控点，油田总控室设置系统的中心基站。同时选用优波来进行高增益天线的配置，应用点对多点的无线连接的方式，来实现油田总控室以及各监控点之间的无线传输主链路连接，无线通信设备以及现场的PLC有效结合，能够将生产现场数据、运送实时数据以及设备运转数据等实时动态传输，提供采油生产调度单位有效资料。3.1.2数据采集系统通过在油田采油平台设置抽油机井，在配电箱的位置配置PLC设备，其箱体主要采用镀锌槽钢在油井钢筋混凝土的底座上固定，而PLC用电取自平台的配电箱，同时从平台配电箱获取各种电机的综合数据作为参数，通过无线传导的形式获取载荷以及位移传感器信息。在室外主要通过各种传感器以及PLC控制器，借助仪表保温套进行保温，平台的所有数据采集在PLC处集中，最后通过IP接口向平台的无线通信模块汇集，向油田处理中心接入[3]。3.2PLC控制系统在石油计量中的应用。当前我国的石油行业纳入了PLC控制系统，以人工间歇的计量方式，实现整个计量过程的智能化，通过相关程序的控制，定时对油井进行循环计量，分析油井的油、气、水的三相数据，在计量的过程中，通过PLC控制系统能够对油井的工作状态进行分析，分析判断的基础上，如果PLC控制系统不工作则可以将此油井跳过，然后进行下一个油井的计量工作。同时PLC控制系统具有较为简单友好的操作界面，整体的运行稳定性较强，便于进行实时监测，同时能够提升油田的计量效率。3.3PLC控制系统在油田生产水处理中的应用油田在进行开发时，通过成套的PLC控制系统进行生产水的处理，能够将油田作业生产水充分处理。一旦发生了生产水处理设备的故障时，通过自动检测以及诊断系统，将监测故障的位置置于控制中心界面处，根据自动监测的结果判断故障发生的准确位置，随后采取对应措施展开维修，从而确保油田的生产水及时科学地处理，降低了对于环境的污染，使得企业的经济效益全面提升。生产水处理装置的主要构成系统包括一系列PLC控制系统，完成数据收集、控制，同时将所有的数据信息内容向控制室传输，建立操作人员以及以太网连接，从而进行数据传输。通过自动反冲洗装置能够将生产成本降低，从而将工人的工作量降低，提高工作效率，改善工作环境，通过建立自动反冲洗控制系统来实现控制。系统的构成主要包括操作员站、生产水处理控制系统、反冲洗水泵以及电动阀门等，而滤灌的过滤装置为自动控制装置，滤灌能够控制进水、出水以及电动阀等，如果达到规定的反洗时间，通过系统装置能够自动进行反冲，在关闭进出水管的电动阀后，将反冲洗水泵打开，控制反洗水量，自动开启罐反冲洗进、出水阀，充分搅拌反洗共用时20min，随后电动阀复位，完成正常过滤过程，整个反冲洗的过程不断进行。
4PLC控制系统在数字化油田上的应用效果
当前数字化油田有着更加广泛的应用，能够显著提升管理成效，且各项指标呈现稳定上升态势，通过数字化技术可以提升油田的生产质量以及效率，完善企业数字化建设，数字化技术多方面的有效应用，使得油田建设体系逐渐全面化、系统化，综合效益也显著提升。4.1数字化管理效益突出。油田数字化建设不断推进的过程中，其数量持续增加且建设规模不断扩大，石油企业的集输工艺、机采工艺等也持续改进，通过网络数字技术分析单井荷载数据变化状况，同时根据电量数据进行数据的搜集处理，可以提供决策参数支持，同时也能够严格控制抽油机的用电量，通过远程控制技术，来实现企业管理的转型，从定性管理到定量管理过度。在为应用PLC进行数字化油田建设之前，企业的能耗相对较高，而通过对各个环节的精细化管理，获得了较为显著的成效，如将精细化管理应用到集油环掺水量管理中，其掺水量持续减少，从而可大幅节省成本。而在供电网络管理系统中应用数字化技术，能够通过智能型网损管理功能，维持最佳的电网运行状态，通过开关进行电网的故障查找，节约了故障修复的时间，确保供电能够安全、持续进行。而通过预警感知以及提醒系统，能够及时发现问题，同时将存在的故障内容向相关部门发送，根据提供的信息参数来制定解决对策信息，通过网络技术进行数据信息的实时共享，从而使得各项决策更加高效科学，生产管理过程完全发生转变，由事后处理向事前预控以及事中监测过度，从而提升整体的管控质量。通过油田的数字化管理系统，进行架构的完善处理，使得人员安排更加精简，各个班组的划分以功能为依据，相较于传统的工作模式，能够使得工作流程更加精化，形成一种高效的配合模式，将集中远程管控与站库二级布控相结合，将指挥中心作为系统管理体制，来进行生产劳动组织的优化，也能降低劳动强度。4.2提升油田管理效率及质量水平。通过PLC进行数据信息的共享，能够充分掌握生产动态状况。在完成数字化建设后，可以将企业数据由非连续性的数据点向连续性的数据点转变，管理人员根据前线的生产运行状况进行实时监控，改变传统站间数据信息定期巡逻检查的方式，通过数字化技术能够进行定期数据录入，各项信息通过网络获取上传，能够防止因为人工记录而导致的误差，将企业的生产运行状况，通过连续的信息流反映出来，管理人员通过预警感知系统、电子巡检系统来了解数据信息，明确前线的生产详细情况。应用PLC进行数字化油田建设，还能够提升生产管理单元的劳动效率，企业的生产管理模式实现了自动化，改变了以往重复复杂工作的局面，提升了企业员工的工作积极性，工作质量以及效率也得到了提升。以往未应用数字化油田进行生产前，站间的关键生产单元需要专员来组织生产，定期进行油水井的巡查，而通过数字化控制，能够改进站间的管理模式，建立起更加先进的管理体制。
5结语
当前随着社会技术革新，信息化技术逐渐向各个领域渗透，自动化技术在油田行业的应用，能够加速企业的升级发展。通过PLC系统在油田数字化建设中的应用，能够利用其控制系统兼容性的优势，充分发挥操作控制中的价值，使得一些程序操作更加便捷。在生产作业过程中加以应用，维持油田的整体安全生产水平，通过针对生产过程中的各个基本单元生产状况的实时监控，能够发现生产过程中存在的各种问题，同时提供有效的解决方案。因此，PLC系统在数字化油田建设系统中具有重要价值，其应用前景十分广阔。
参考文献
[1]段贵权.PLC控制系统在数字化油田上的应用分析[J].中国设备工程，2020（1）：220-221.
[2]陈慧.PLC控制系统在油田生产和仪表计量系统上的应用[J].数字化用户，2017，23（40）：69.
关键词：数字化社区；结构；支撑平台；应用系统；问题
中图分类号：TE34文献标识码：A 文章编号：
以矿区服务与生产控制系统为核心，结合油田生活小区现状和已经建成的数字化系统实际，进行合理规划和设计，采用智能建筑技术、智能物管技术、现代信息传输技术、网络技术和信息集成技术，逐步将生活小区生产、生活管理与服务的运作数字化，建成全国先进、省（市）领先的数字化小区，以适应油田居民现代居住生活的需求，是需要不断深入探讨的课题。
一、数字社区的整体结构及设计要点
近年来国内许多智能小区、数字社区建设系统根据数字社区的定义和特点，以及目前各种技术现状和功能需求，将一个完整的数字社区系统大致归纳总结为见图1。油田生活小区数字化社区建设的整体结构见图2所示系统组成。由图2可见，提出的数字化社区建设整体结构，主要由两大支撑平台和五大系统组成。两大平台为：数字化社区基础设施平台、社区管控与信息服务平台；五大系统为：安防保卫系统、生产控制系统、社区综合服务系统、节能环保系统和家庭智能系统等。两大平台分别从基础设施建设和信息集成、深度运用与控制方面支撑五大系统的建设和有效运行，它们共同形成了数字化社区综合大系统，集智能化、系统化、控制化、集成化和服务化等特性为一体。
图 1数字社区系统大致归纳总结图 图 2油田生活小区数字化社区建设的整体结构图
1.1 数字化社区基础设施平台
数字化社区基础设施平台是由支撑数字化社区建设的各种基础硬件设施组成，是数字化信息能够传输、存储、分析和运用的基础。在此基础上依托现代电子信息技术、传感技术、自控技术和互联网技术等面向居民使整个社会资源得到更充分、更合理地利用，为社区带来根本性变化。
1.1.1 数字化网络平台
数字化社区是建立在数字化网络基础上的综合应用系统，因此必须首先建设可靠的数字化网络平台。该平台包括社区的信息、通讯、道路、安防网、水网、电网、气网等各种网络系统及配套设施的建设、改造与整合。建设中应采用数字智能交换机等产品结合光缆等综合布线系统，交换系统为核心层设备、汇聚层设备、接入层设备等三层网络结构，在中心设立核心智能交换设备，各个光缆汇聚点设立汇聚智能交换设备，各个生产、生活单位内设立智能安全接入交换设备；数字网主要采取主干光缆，光纤分布楼宇的布线，实现系统联网，从而实现社区的数字化网络平台的搭建。
1.1.2 指挥控制中心大厅
数字化社区基础设施平台的另一个重要组成部分就是调度控制中心，它是数字化社区的展示平台，监控平台和管理控制平台，就如同人体的心脏，是整个数字化社区的核心。主要包括了：中心大厅、设备区和配电区三个部分。设备区：设备区则配备数字化社区所需要的所有后台设备。配电区：就是对前者所有设备的一个安全稳定运行的后台保证，包括供电配电系统的控制和保障。
1.1.3 机房建设
机房建设主要为数字化社区的指挥控制中心的指挥调度中心和数据中心，包含了防雷接地系统、装修、安装及综合布线、中心空调系统、环境监控系统如温湿度控制等、灯光系统、视频监控系统等内容的集成建设。
1.2 社区管控与信息服务平台
社区管控与信息服务平台是支撑数字化社区五大系统（可扩展）等所有系统的软件平台，将一个高度智能化的社区所需要的信息系统、各类资源、工况系统等进行统一集中管控、监控与展示，从而达到集中调度、信息统一，而各个系统又能独立运行的目的。平台的主要框架示意见图3。通过该平台可进行各种信息处理和管理操作。
图3平台的主要框架示意图
1.3 数字化社区五大应用系统
1.3.1安防保卫系统
安防保卫系统是数字化社区的重要组成部分，也是社区数字化、智能化安全管理的体现。系统主要由智能监控系统、门禁、周界报警方案、巡更方案、可视对讲、家居报警等子系统组成，各子系统设计中应考虑与整体系统智能联动、远程控制，配合安防管理软件子系统如行为分析、车牌自动识别等组成智能安全防范系统，使得小区门岗、徒步巡逻、电瓶巡逻车、监控系统和家庭报警等形成点、线、面的动态、可视的立体防范体系，推进社区治安管理向智能型、科技型、数字化的转变。
1.3.2 生产自控系统
智能化的生产自控系统是油田数字化社区的重要组成。通过集控软件系统和管控软件平台将生产监控数据、视频监控数据、图形报表等进行全面集成、管理与展示，从不同角度全方位了解各个生产“场点”的生产运行情况，生产自控系统与智能安防系统一起可真正实现远程控制、无人值守、定时巡检。
1.3.3 社区综合服务系统
完善、高效的社区服务和管理是数字化社区的出发点和落脚点。以高效、便捷的软件体系来协调社区居民、物业管理人员、物业服务人员三者之间的关系。对物业管理中的客户服务、生产控制、环保节能、安防保卫、智能家电系统以及房产、住户、服务、公共设施、各项费用及维修信息资料进行数据采集、传递、加工、存储、计算等操作，反映物业管理的各种运行状态。
1.3.4 节能环保系统
油田生活小区的节能环保系统一般包含：机电变频节能系统、中水及雨水利用系统、噪声监测系统（设备噪声）、公共照明等有利于社区生活生产的节能系统，因此其节能涉及机电变频节能、污水自动化处理、噪声监测、智能供暖、公共照明等，实现物业管理的现代化、人性化。
1.3.5 家居智能系统
家庭智能系统是数字社区家庭生活未来发展的方向，主要包含家庭远程控制系统、家庭医护服务系统、家庭购物系统、家庭智能娱乐系统、社区娱乐系统、社区网游系统等。技术上的实现主要指利用现代技术。
二、需待解决的问题和关键技术
2.1解决的问题
（1）硬件基础设施建设过快，应用系统建设相对落后。
（2）社区应用系统建设零星且不成体系。
（3）部分社区的社区智能化系统采用独立建设的方式，没有考虑系统集成。
（4）数字化社区中设备种类很多，管理和维护也非常困难。
（5）没有统一的行业标准，给用户造成很坏的影响。
2.2关键技术
（1）信息系统与自动化系统集成技术，集成平台应具有跨计算机平台、跨网络平台和跨数据库平台的能力，满足数字化物业管理系统设施及安防监控系统，实施对数字社区内的物业管理、设施管理、综合安防管理、数字社区“一卡通”管理等多样化增值服务的需求，建立基于数字化技术、网络化技术的信息集成管理与增值服务平台。能满足物业管理与智能化系统运营对相关信息与数据的共享、处理、编辑、记录和查询的要求。
（2）基于数字化的智能物业管理技术，真正实现物业管理与用户之间的信息交互和服务；在数字社区内实现电话网、电视网、宽带接入网传输信息的融合，实施宽带接入信息网络与设施及安防系统控制网络的融合，在有条件的数字社区内实施三网互连互通互操作。
（3）基于“网络数据中心”数字化管理及增值服务，通过信息集成与服务平台，形成统一的智能化的数据、信息管理和控制中心；数字社区设施管理自动化监控信息与数据应可以存入数字化物业管理系统数据库中，并保持与数字社区设施管理系统与防范报警系统实时数据的一致性等。
三、结束语
关键词：单井注水 无人值守 GPRS
中图分类号：TE32 文献标识码：A 文章编号：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
随着国内油田大力开采，出油率下降，在许多地区油田属复杂小断块油藏，开发中得不到有效的能量补给，为了提高采油率，油田不得不对油层进行高压注水。我国部分油井分布比较分散，规模化差，为了保证采油量，单井注水成为常态。对于单井值守的操作人员有很大的生活及作业难度。单人单井，注水站离生活区遥远且偏僻，很多站的生活用水都是问题。如何将分散性单井注水变成集中化、自动化、人性化；做到运行、控制、管理，远程无人值守，成为我们有待解决的一个重要问题。
1 总体方案
油田单井注水无人值守系统由PLC现场控制系统、GPRS网络传输系统、远程监控系统这三方面组成。总体结构如图2
2 PLC现场控制系统的组成
（1）现场控制系统由西门子S7-200系列224控制模块、EM235模拟量模块、440变频器、现场控制柜、GPRS通讯模块、压力变送器、电磁流量计、温度变送器、变频电机及注水泵组成。如图1。
（2）主要功能：西门子440变频器拖动注水泵变频电机，通过PLC控制指令来启动、调节注水泵，来调整注水系统的压力和注水流量。现场的注水压力、温度、流量、频率等模拟量通过EM235模块将模拟量转转为数字量传输到PLC控制模块，通过GPRS无线传输到远程控制中心。控制系统分为远程/就地两种操作模式。现场控制柜设置就地操作按钮及参数仪表，便于调试阶段对现场设备进行控制操作及数据观察。调试完成后可通过切换开关切换到远程控制模式，实现自动无人值守状态
3 GPRS网络通讯系统
单井注水泵站与远程控制中心通讯采用GPRS无线通讯，注水分站PLC将控制数据及运行参数统一处理后，通过GPRS DTU无线终端将数据传输到远程主控PLC上综合观测，集中分部处理。GPRS传输数据传输由主控站GRM200G模块、从站PLC模块、SIM卡及移动GPRS运行通道。还可以借助短信或电话的形式，实现PLC的远程短信控制，短信查询和短信报警。
实际工程中，注水流量、压力、温度等传感器于控制机房距离较远，铺设电缆成本极高，通过远程无线GPRS数据采集系统，可极大地节约系统的施工成本，降低系统的维护费用。这种通讯方式具有覆盖广，传输速度快及组网成本和运行费用低的特点。
4 远程监控系统
远程监控系统由联网监控计算机来实现，连接因特网并安装OPC SERVER会自动从控制服务器获取数据。组态软件通过OPC窗口，可检测和控制PLC运行，并记录历史报警和历史数据等运行参数，来控制就地运行的注水设备。
组态画面：运行数据显示画面、实时运行曲线画面、设备启停控制画面、故障报警画面、报表输出画面。
实时运行控制：注水泵的启动/停止；电机风扇的启动/停止；油泵的启动/停止；出口阀门的开/关；
运行状态：注水泵运行指示；电机风扇运行指示；油泵运行指示；出口阀门的开关状态指示；电流显示；电压显示；出口压力显示；入口压力显示；油压显示；油温显示；输出频率显示；出口瞬时流量显示；出口累计流量显示。
故障报警状态：注水泵故障指示；电机风扇故障指示；油泵的故障指示；出口压力高报警状态；入口压力低报警状态；油温高报警状态；变频故障报警状态；
实时曲线显示：对注水泵排出压力、流量与时间的对应曲线。可直观观察出设备的运行状态和注水工艺参数是否相互对应。
报表输出画面：对每日的运行数据进行自动打印输出，便于存档。
5 结语
GPRS无线网络单井注水泵站自动控制系统，以油田数字化为设计方针、人性化的设计理念、单井分散布置，集中控制。我国目前已在青海、吐哈等油田投入运行。整套系统对各单井的注水状态、运行参数实时反馈给控制中心，提高了生产效率、降低工人的劳动强度、提升了油田的数字化、自动化进程。
参考文献
[1] 严盈富，罗海平，吴海勤.监控组态软件与PLC入门[M].北京：人民邮电出版社，2011.
[2] 天津电气传动设计研究所编著.电气传动自动化技术手册[M].第3版.北京：机械工业出版社，2011.
【关键词】数字化；油田建设；技术
近些年来，由于社会需求不断地扩大，油井投产的数量正在迅速地增长，油田开发的整体范围也呈现扩大趋势。在这种情况下，油田的生产、经营与管理的工作量也迅速递增，提高生产与管理的效率则成为当前油田建设中所面临的首要问题。为了更好地将油田建设所投入的人力与物力充分地运用，促进油田建设和开采的现代化操作，就必须要充分地运用数字化技术。时至今日，数字化系统已经越来越广泛地应用与油田建设的各个方面，我们欣喜地看到，通过数字化技术的应用不仅使油田的生产效率大大地提高，企业所投入地人力、物力与财力也都得到了有效地利用，可以说数字化技术为油田的生产与管理注入了全新的活力。因此，我们必须要进一步钻研数字化背景下油田建设与发展的新思路，从实际出发，更好地创新工作的理念与方法。
一、数字油田的基本概念
数字油田可以解释为油田的标准化、数字化与信息化，是在数字化信息资源的基础上，以数据网络交互为主要渠道，包含了硬件、信息、软件以及功能于一体的一种综合管理信息系统。数字油田的概念也分为狭义与广义两种，狭义的数字油田主要由油田的勘探、开发以及钻采等方面的数字化技术组成。而广义数字油田则包括以下几方面内容：1、数字油田是油田自然状态的数字化信息虚拟体；2、数字油田是数字地球模型在油田的实际应用；3、数字油田是油田应用系统的有效集成体；4、数字油田是企业的数字化模型；5、数字油田是数字化的企业实体，人是数字油田的主要能动者。近些年来，中国石油集团对于数字化建设予以了高度的关注，我国诸如长庆、辽河、大庆、塔里木等油田都纷纷根据自身的实际情况，相应制定了适合于自身发展的数字油田的建设和发展战略。而广义数字油田的建设是一个十分系统的复杂工程，因此作为油田企业必须要根据本油田的实际情况进行必要的狭义数字油田建设，从而满足生产工作的基本需要。
二、数字化管理的理论原理
数字化管理的理论依托就是把错综复杂的大量信息转变为能够度量的数据与数字，再为这些数据适当地建立起相应的数字化模型，将它们转变为系统的二进制代码，收归于计算机内部，再进行统一地处理。数字化的典型特征是系统性、集成性、智能性以及定量性，能够更好地适应矩阵式和扁平化的管理。数字化管理通过计算机、网络、通信以及人工智能等多种技术，更好的量化管理行为与对象，实现了计划、研发、组织、协调、生产、服务以及创新等职能的的有效管理。因此可以用“让数字说话、听数字指挥”来总结数字数字化管理的应用状态。
三、数字化技术的应用
（一）油田地面工程电子控制
1、数据管理可以把数据按照具体的工程划分为油水井系统、油气集输系统、注水、供水和污水系统、道路系统以及供配电系统等不同可自定义的专业层，各层的数据结构都能够依照实际需求进行适当地扩充与修改，更可以实现同其他数据库的边界通信，让不同格式的数据都能够顺利地进行参与与应用。能够对不同种类的设施设备实现统一的管理，为查询其预案、竣工资料以及多媒体资料等信息提供便利条件。
2、设备库管理提供对标准地面设施设备库的编辑、支持以及扩充，对设备的型号、规格与材料等专业属性进行分类管理。
3、设备标注有着多种灵活、自由的标注。能够根据用户设置把标注自动填充到数据库中，同时还可以保持标注信息和数据库相一致。
4、区域裁剪输出系统可以提供对工程区域的裁剪成图。裁剪图可以进行度多种形式的编辑，同时还可以支持不同的打印输出方式。
5、规划设计有着不同类型的编辑途径，能够依照管线设计规范自动地对多层管线的水平净距、垂直净距以及埋深进行系统地检查。
（二）井场的数字化控制与管理
保障井场所有生产设施能够正常有序地生产运行是井场数字化管理项目建设的目的之所在，数字化控制与管理主要是针对抽油机电机单相电参数监测、油水井生产数据采集、抽油井远程启停、自动投球、井场集油管线回压采集、注水井远程调配、井场视频实时监视与闯入智能分析、水源井远程启停以及远程语音警示等多种功能的最终实现来运行，继而达到电子巡井、井场生产数据实时采集、风险预警、危害识别、远程控制以及油井工况智能诊断的目的。
1、预警报警系统自检
数字化管理能够对井场、站场采集的实时数据，系统地建立相应地分析模型，展开多种生产工况自动诊断分析工作，并且同时进行一系列的参数优化。利用井和站采集的温度、压力、流量以及液位等不同的具体参数，并通过视频监视系统与可燃气体检测仪，及时地判断运行的异常与对工况影响的具体程度，并能够定时自动巡检网络存在的异常以及设备故障等问题，从而正确地做出预警，提出有效性建议，继而提高设备运行的安全可靠性。
2、数字化技术的电子值勤功能
在关键的路口和生产区域进行电子路卡的设置，对于过往车辆进行视频拍照，具有提示特殊车辆和识别车牌的功能，并运用软件持续跟踪记录车辆通过装设视频路口的实际情况。电子值勤实现了智能巡护，极大地提高了油田的道路管理水平，进一步强化了油田的安全生产意识。
结 论
综上所述，数字化技术在油田的建设与发展的过程中是至关重要的，其所发挥的作用是其他经营与管理手法所无法替代的。因此，在新时期的新形势下，我们必须要群策群力，积极研究数字化背景下油田建设与发展的新机制，将数字化技术充分地与岗位工作进行有机地结合，促进生产工艺的优化，改良人才队伍的结构，促进安全生产意识的提高，在降低人员劳动强度的同时，更好地提高油田的生产与管理效率，并最终实现低成本开发、控制用工总量的最终目的，从而推动我国油田建设的又好又快发展。
参考文献
[1]任长明.油田区域自动化监控系统设计[J].企业导报．2009.5.
【关键词】数字化建设 油田安全环保管理 应用 分析
1 数字化建设的重要意义
1.1 数字化建设实现了远程控制功能
数字化的建设简化了从事油田安全环保管理的工作人员对现场设备的操作工作，实现远程控制功能，使得工作人员可以在场外对现场设备实施操控，从而很大程度上减少了工作人员的人身安全隐患。从工作强度上来说，许多场地相继实现了无人值守的工作状态，部分油气站和数字化的装置也实现了自动运行及监控功能，同时，一线员工的工作方式也发生了转变，由以前的直接操作设备逐渐转为通过桌面对设备进行操作及故障维护，从而很大程度上减少了相关人员的工作强度，降低了安全生产的风险。
1.2 数字化建设能够建立安全环保监控平台
建设油田安全环保监控平台基本上使油田的生产场所具备实时视频监控环保风险源点的能力，并实时在线监测很多重要的运行数据，如：压力、温度和有害气体含量等，为控制安全环保的风险源点创造了良好的环境。同时该功能的实现也能为处理设备故障提供便利，从而有效地避免了一些不必要损失的出现，很大程度上降低安全生产的风险。
此外，实施数字化安全环保，可以实现油田生产场所中一些重要参数与生产工艺指标的自动控制，从而从本质上提升了设备安全性。
1.3 数字化建设能够提高系统调查和处理事故的效率
例如：对长输管线的安装管道中泄露报警定位功能的应用，可以使相关人员及时发现故障，定位故障位置，大大提高了系统应急抢险的效率。同时，各种各样多级监控系统和具有数字化功能的监控设备的运用，能够记录下事故的全过程，包括一些重要数据，所以，工作人员可以利用这些信息快速准确地对事故原因进行分析，有利于事故地进一步解决。
2 数字化建设在油田安全环保管理中的应用
以前我国油田现场生产管理采用的方式为经验管理、大海捞针、人工巡检以及守株待兔等方式。因使用数字化技术，让生产管理方式发生了很大的变化，逐渐趋向数字化和智能化的管理模式。在为企业节约资源提高生产效益时，还应加强对安全环保进行管理的力度，主要表现：一是使油气站库的建设更加标准化。实际是实现岗位的标准化作业，目前受数字化技术的影响，使得我国建设站库的过程中以设计标准化和建设模块化为主要理念，也基本上对站库的工艺流程及功能区模块实现了模块化的建设，因此，不同站点间具有相似的风险源点，并有一套符合实际要求的通用操作规程，实际上就是对岗位进行标准作业的相关程序，它要求工作人员一定按制定的步骤进行实施作业，并要求指出作业过程中存在的风险，很大程度上降低了因工作人员无法熟练操作设备而带来的事故，大大减少了岗位工作人员的操作风险。二是建立起立体化的站控系统和监控系统。传统生产方式中，只允许现场人员对设备进行监控，但是随着数字化技术的发展，已建立起相应的管理平台，使得传统监控模式发生了很大的转变，逐渐由作业区、前指、厂部及站点等多级实施监控，从而形成一套管理、监控到位和信息及时的具有立体化的管理模式，提高了安全管理工作的有效性。三是建设三防四责的体系。根据我国三防四责中的具体要求，建立了联合站、增压站及接转站中集输系统的操作与远程监控系统，使可燃气具有在线监测功能、使外输流量具有在线监控功能、使长输管线的安装管道泄露系统具有报警定位功能。使该体系具备提前预防报警的特点，让工作人员能够掌握管线实际运行状态，及时采取应急措施处理管线泄露现象，从而降低了管线受环境污染的程度及油气中毒的发生。四是安装自动化的装置。为了让采油、注水系统及集输工作自动化程度的更加提高，许多油田企业相继引进新的工艺和设备，例如：拍油机的远停启停装置、智能化的注水撬及数字化的继承增压撬等，很大程度上减少了工作人员现场作业的风险，从而降低了安全环保事故的发生。
3 几点建议
为生产管理提供更多更有效的服务是数字化管理环节的最终目标，而安全环保管理活动是其主要服务对象，所以，我们对其进行建设过程中，还需通过以下几点对数字化管理水平加以提高。
（1）在建设数字化的报警通讯系统时，应对接报警信息、短信平台和通讯平台，这样能够为以后工作提供便利，当系统报警后，能够自动判断故障类型及级别，并能通过短信方式使工作人员知晓该信息，从而很大程度上节省了因维修排除故障及应急响应所花费的时间。
（2）对各级安全责任进行落实时，应坚持属地管理、直线责任的理念。在数字化的管理模式下，明确各级安全责任，进一步促进由被动执行逐渐转向主动履职方向的发展，从本质上实现安全管理。
（3）对数字化的仪器仪表进行检定检验时，应充分发挥其市场化的优点。应与相关单位积极保持联系，按规定对设备进行检定检验，并建立完善的检验制度，强化日常管理及数字化的仪器仪表检验工作，从而提高设备的完好准确性，保障数据真实有效。
（4）在对应急预案进行制修订时，应充分利用数字化的运行模式，联系实际情况生产建设，让其得到更好的完善。与此同时还应阵对某些设备损坏停用以及重点数字化网络制订相应的应急预案，加强对数字化应急系统的管理力度，从而积极开展相应的应急工作，大大减少因数字化失效造成的不必要损失。
4 结语
综上所述，我们可以得出，加强油田安全环保中数字化的建设，不仅能够推动相关企业组织结构、工作效率及生产方式的进一步提高，还能提高安全管理环保的整体水平，从而很大程度上增加了原油产量，同时还对生产过程中的安全环保的稳定形式加以保障。
参考文献
[1] 丁阳，陶荣德，曹海伟.浅谈安全环保管理中油田数字化的建设[J].中国石油和化工标准与质量，2012，（8）
[2] 何立鹏，齐涛，冯亚军.数字化建设在油田站场管理中的应用[J].产业与科技论坛，2011，（11）
[3] 曾勇，李虎，吴刚.长庆油田应急通信保障系统特点与应用[J].甘肃科技，2009，（07）
[4] 牛增辰.关于改进油田安全工作的思索[J].大庆社会科学，2008，（4）
关键词：橇装增压；数字化；长庆油田
中图分类号：TE32 文献标识码：A
1撬装增压装置概述
撬装增压装置是将油气分离、缓冲、加热、增压等功能组合在一个撬装板上的装置。该装置由分离缓冲空间、水套加热空间、两台油气混输螺杆泵、二个电动换向三通阀、一个调节阀和相应的管路、阀门等组成。
1.1橇装增压装置基本结构组成示意图
装置装配了远程终端控制系统，实现实时数据采集、流程实时监控，故障自动报警，智能控制等数字化管理功能，达到了智能化和一键式操作。
1.2橇装增压装置的功能
1.2.1正常生产流程
（1）加热增压
油井采出物（含水含气原油）由各井组输至增压站场，经总机关混合、自动收球装置收球、快开过滤器过滤后，进入装置加热区加热至35～50℃，通过混输泵增压外输。
适用范围：装置燃烧系统有单独的燃料供给（如套管气）。
（2）加热缓冲增压
油井采出物（含水含气原油）一部分通过混输泵增压外输，另外一部分进入装置缓冲分离区进行气液分离，分离出的干气作为装置加热区燃料使用，此段油气混合物经混输泵增压外输。
适用范围：装置主推生产流程。
（3）不加热不缓冲增压
油井采出物（含水含气原油）由各井组直接通过混输泵增压外输。
适用范围：环境温度较高等不需要加热的场合，也适用于投产作业箱原油外输。
1.2.2 辅助生产流程
（1）加热不增压
油井采出物（含水含气原油）由各井组输至增压站场，不增压直接外输。
适用范围：所在增压站场与下一站高差不大、距离较近的场合，且装置燃烧系统有单独的燃料供给（如套管气）。
（2）投产作业箱（可选）
油井采出物（含水含气原油）由各井组输至增压站场，不增压直接输至投产作业箱。
适用范围：非正常生产状态下，如混输泵检修（装置检修时推荐原油通过装置大旁通进入投产作业箱）。
2 橇装增压装置在长庆油田的应用及评价
数字化橇装增压集成装置于2009年6月安装投运，从目前长庆油田各厂根据现场生产实际运行情况来看，合理设置了橇装增压装置的控制参数及报警参数，主泵采用定量（35-40cm）参数控制启停，辅泵通过缓冲区压力（0.4-0.45MPa）进行控制启停，保持缓冲区液位和压力稳定，通过智能控制系统实现多种工艺流程切换，确保装置平稳运行，取得了如下几方面的效果：
2.1降回压效果较为明显
（1）长庆采油一厂数字化增压撬装置未投用前，诸多井组处于黄土高原山大沟深处偏远位置，进增压点或转油站因井口回压高造成井口泄漏和管线破损等因素严重影响油井单井产量，势必采用罐车拉运的生产模式。在原油拉运过程中也暴露出潜在的安全隐患：罐车行驶过程中的安全问题、拉运过程中原油流失问题、冬季原油加热问题、车辆成本费用问题、装卸油过程中的环保问题、计量问题等。
（2）采用数字化增压撬装置后，该装置将油气混合物的过滤、加热、增压、控制、分离、缓冲等功能集成、创新，通过智能控制系统实现多种工艺流程切换，偏远井组原油实现了密闭输送，精准计量。在冬季也不会因为天气等原因影响原油的输送。特别适用于偏远井组低渗透油田的油气混合物混输站场。
2.2减少占地面积
如表2所示分别给出了站点及橇装增压大致的占地面积对比情况。
从表中数据，可看出橇装增压装置占地面积仅为增压站的10%，与增压点相比，节省占地约720m2，大大节省了占地面积。
2.3缩短了建站周期
增压、转油站点的建设工期一般在3-6个月，且成本高、工程复杂，对人力物力资源需求量大。而橇装增压装置投运前，已由生产单位提前集成组装完成，仅需运往现场连接管线流程5-15天即可投运使用，大大缩短了建设工期，减少投产成本、降低劳动强度，简化了工程建设工艺流程。加快了油井从投用到实现外输、计量的同步进行。
2.4节约人工成本
常规增压点需要4人两班倒驻守，维修岗1人，而数字化增压撬装置实现了无人驻守。按照"井站一体化"的运行模式，以站控为基本生产单元，实现对增压撬及周边井场的数字化管理和监控，使站控岗在值班室就可清楚掌握增压撬在井场生产运行情况和相关数据，节约了人工成本和减轻员工的工作量，提高了工作效率，经济效益显著。
2.5降低劳动强度和安全风险
在原运行模式下，增压站运用传统的增压输油工艺，管线繁多、流程复杂、占地面积大，站内的日常运行维护需3-6名驻站员工才能完成。投运后，利用增压橇体积小、流程简单、操作方便的优点，实现了关键参数在线实时智能监控，故障智能预警处理等功能，站控系统转移至站控中心集中管理，减少硬件设施需求量的同时，进一步降低了员工的劳动强度和安全风险。
长庆油田首台数字化橇装增压集成装置自2009年6月下线以来，通过近几年使用后相比油田原有增压点节约占地面积60%以上，缩短设计和建设周期50%以上，减少增压点直接和间接工程投资20%以上，经济效益和社会效益相当可观。目前已经形成2种处理量、3种压力等级共12个规格的系列化产品，在长庆、大庆油田推广应用140余台，被股份公司高度评价为示范引领了中国石油油气田一体化集成装置的研发和推广。
3存在问题及下步建议
3.1存在问题
由于气量过大，泵长期工作，低液量无法对泵进行及时降温保护，导致两台泵减速箱与电机连接处密封圈有所磨损，出现轻微的机油滴漏现象；
3.2注意事项
（1）由于初期管线改建，井上来油含杂质较多，尤其冬季扫线导致大量石蜡堵塞过滤器，需经常清理；（2）冬季户外温度较低，为防止混输泵因冻结而过载保护，导致无法启动，需定时盘泵。
3.3建议
（1）希望油区区块提高产能进液，将更有利于装置的运行；根据实际产液量更换排量相符合的输油泵。（2）加强进橇装增压装置的井筒管理，降低气量，避免气体影响导致计量精确度下降。（3）建议对加热区及缓冲区间的隔板进行检测。
结语
撬装增压装置具有功能高度集成、结构紧凑，满足多种工艺流程要求，适用性强；便于标准化建设，外形美观、占地空间小、可有效缩短建设周期，提高建设质量，具有重复利用性；通过所配RTU系统实现远程终端控制，满足油田数字化管理要求；通过推广应用新技术新产品，实现清洁操作，美化站场环境；通过采用高频翅片管、高效节能燃烧器等，实现伴生气就地利用，传热效率高、节约能源、减少排放、降低能耗；操作简单、安装维护方便及运行安全可靠等诸多特点，一个橇装增压装置就能替代一个中小型增压点，具有良好的节能效果以及显著的经济和社会效益。
参考文献
[1]苟永平.国内首台数字化橇装增压集成装置填补技术空白[Z].石油与装备.
[关键词] 中国石油石化； 油田信息化； 数据中心； 数字化油田； 现状； 发展方向
doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2013 . 23. 032
[中图分类号] F270.7 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2013）23- 0061- 04
0 引 言
对于中国石油而言，推进信息化与工业化的相互渗透、相互融合，是建设综合性国际能源公司的必然选择，是提高生产经营管理水平、促进业务流程标准化和跨部门的业务优化、加强企业内部控制、提高决策质量和效率、实现科学发展的重要手段。建设综合性国际能源公司，必须以集团公司统一集成、先进实用的信息系统平台作为支撑。
总公司对信息化建设非常重视，大力投入，不但成立了总公司信息化技术工作领导小组，且每年年初召开一次中石油全系统的信息化技术工作座谈会。从集团公司内部环境来看，集团公司党组始终把信息化工作作为重要的议事日程，成立了信息化工作领导小组和信息管理部，理顺了管理体制，编制了统一的信息技术总体规划，加大了资金投入力度，使集团公司的信息化建设步入了新的历史发展阶段，不断朝着数字化油田建设方向迈进。
数字化油田建设已成为热点，中石油“十一五”信息技术规划如图1所示，今后若干年将投入100多亿元加强数字化油气田建设。数字油田已经成为石油企业信息化建设的战略目标，得到了全世界石油企业的广泛关注。
1 企业信息化建设的3个阶段
从20世纪90年代开始，数据仓库（DW，Data Warehouse）和商业智能（BI，Business Intelligence）技术应运而生。商业智能（BI）和数据仓库（DW）技术可以帮助企业和政府机构不同层次的领导和管理人员，对业务处理系统积累的大量数据和信息加以整合，为管理者和决策人员提供综合的、全面的信息和灵活方便的分析手段，以实现对企业的整体和特定方面的监控，甚至进一步挖掘出蕴藏在数据和信息深处的规律和联系，使之转化为具有商业价值的知识，为业务发展服务。
企业与政府机构的信息化建设，大致都会经历以下3个阶段。
第一阶段，是部门级与基础信息化阶段。在这一阶段，机构内往往是一些需求最迫切的部门首先建立了管理信息系统，如财务系统、计算机辅助设计系统、电子数据交换系统等。
第二阶段，是企业级信息化阶段。这一阶段政府机构与企业往往已经拥有了几个分别建设的业务处理系统。机构期望从总体角度建设高度集中的或互相连接的综合业务管理系统，如MIS，MES，ERP，OA等。
第三阶段，是企业或政府机构的战略与决策信息化阶段。其目标是建立完整的综合电子商务或电子政务体系。此时企业或政府机构往往有比较完整的业务处理系统，但这些系统一般主要处理当前和近期的业务流程，使用者只是具体业务处理和执行人员。
在企业信息化过程中，如何理顺信息流程，并进一步有效地利用数据，从浩瀚的数据海洋中迅速找出对企业经营决策有价值的信息，已成为企业决策者越来越关心的问题。
2 中国石油“十一五”信息化建设成就
“十一五”期间，中国石油ERP系统建设高歌猛进。短短5年间，ERP系统从无到有，从试点运行到覆盖所有业务领域，实现物流、信息流和资金流的三流合一，以及从分散向集中建设的历史性跨越。这是信息化建设的里程碑，是集团公司的战略性基础工程。
2008年，集团公司提出“三年基本建成ERP系统”的目标后，各单位将ERP系统建设作为信息化工作的有力抓手，将ERP建设一步步推进。截至2010年12月底，集团公司所有业务领域全部搭建大集中的ERP系统平台，炼油与化工、化工品销售、油品销售、天然气与管道、工程技术、工程建设、装备制造、科研及其他单位8个领域ERP系统全面建成应用（具体规划项目投资进度内容可参见图2），勘探与生产、海外勘探开发领域ERP基本建成，实施单位达到132个，上线单位121个，上线单位系统用户占计划用户总数的95%。其中，人力资源管理系统于2008年全面建成应用，为集团公司专业化管理和“三控制一规范”工作提供有力支持。“三年基本建成ERP系统”的目标如期实现。
5年里，中国石油没有走分散建设独立系统的弯路，直接建设全局性信息系统，实现了跨越式发展。如今，中国石油已搭建起大集中的ERP系统平台，整体提升信息系统建设质量。
根据“十一五”信息技术总体规划的工作安排，为全面完成信息技术总体规划所提出的各项任务，集团公司信息管理部组织领导实施了信息工作“三大工程”，坚持信息化“十字”工作方针、“六统一”原则。就是抓好集团公司信息技术基础设施、专业应用系统和综合管理应用系统“三大工程”建设，贯彻执行好信息化“十字”工作方针，即“统一、成熟、兼容、实用、高效”。建设和应用统一集成的信息系统，必须坚持“统一规划、统一标准、统一设计、统一投资、统一建设、统一管理”的原则。
5年里，中石油集团公司紧紧围绕“资源、市场、国际化”三大战略目标，加快中石油“十一五”信息技术总体规划实施步伐。集团公司以ERP为核心的整个信息化建设成果斐然，已有51个信息系统形成集团公司统一平台。集中统一的信息系统正打造着生产经营强大的“神经系统”。在国资委进行的中央企业信息化水平评价中，中国石油连续两年被评为A级，信息化水平处于央企前列。
3 数字化油田的定义
随着技术的进步和应用的深入，数字油田的概念也处于不断的发展之中，因此，到目前为止，数字油田尚无一个确切的概念，就目前的应用而言，数字油田一般可以描述为：
数字油田是以油田为研究对象，以计算机和高速网络为载体，以空间坐标信息为参考，将油田生产和管理的多种数据进行高度融合，在建立油田生产和管理流程各种优化模型的基础上，利用仿真和虚拟等技术对数据进行多维可视化表达，实现横向上涵盖整个油田地域，纵向上油田从地面到地下的多层次信息定位，提高油田总体信息分析能力，以支持油田的勘探和开发等关键业务深入需要，从总体上辅助油田经营管理的决策分析，进一步挖掘各个环节潜在的价值，为油田企业的可持续发展创造良好信息支撑环境。
或者定义为：“数字化油田”就是通过各种数据的集成，把实体的油田放到计算机里和网络上，整个油田可以通过计算机呈现出来。
数字油田的概念源于数字地球。1998年美国前副总统戈尔提出了数字地球的概念。数字油田实际上并不是“舶来”品，这一概念诞生在中国最大的油田——大庆油田。1999年末，大庆油田率先在全球范围内提出了数字油田的概念。全球第一个数字化大油田2008年12月已经在新疆克拉玛依诞生。
具体来说，数字化油田包括两层含义。
从广义角度看，数字油田是全面信息化的油田，即指以信息技术为手段全面实现油田实体和企业的数字化、网络化、智能化和可视化。
从狭义角度看，数字油田是一个以数字地球为技术导向，以油田实体为对象，以地理空间坐标为依据，具有多分辨率、海量数据和多种数据融合，可用多媒体和虚拟技术进行多维表达，具有空间化、数字化、网络化、智能化和可视化特征的技术系统，即一个以数字地球技术为主干，实现油田实体全面信息化的技术系统。
数字化油田在以下6个方面发挥了作用：
（1） 掌握了油田所有实时生产信息，还能找到油田已经勘探开发的全部资源。
（2） 实现了部门业务网上办公、打造成功“电子机关”。
（3） 实现了井场基地数据共享、自动采集，以便实时决策。
（4） 减少了科研人员收集整理资料的时间。
（5） 提供了全方位的生产经营信息。
（6） 实现了油田的可视化管理。
所谓的数字化油田就是建设一套超大型的SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition，数据采集与监视控制）系统。
4 中国石油石化数字化油田技术实际运用
石油石化行业是我国信息化建设较早的行业之一，现阶段的重点就是加速推动“数字化油田”的建设，油田数字化不仅仅是技术、设备的数字化，更是管理的数字化。“数字化油田”充分利用自动控制技术、计算机网络技术、油藏管理技术、数据整合技术、数据共享与交换技术，结合油田地理环境和地质特点，集成、整合现有资源，创新技术和更新管理理念，提升工艺过程的监控水平、与生产管理过程智能化水平，建立全油田统一的生产管理、综合研究的数字化管理平台，借以实现“同一平台、信息共享、多级监视、分散控制”，让行业数字化的作用充分发挥。
4.1 大庆油田
2003年初，大庆油田公司调整了信息化建设领导小组。信息中心于2002 年制订了《大庆油田有限责任公司2003-2005年信息化建设总体规划》，2003年初该规划在公司决策层获得通过，数字油田建设目标得到进一步明确。主要包括：
（1） 大庆基础地理信息系统。
（2） 大庆油田地面建设信息系统。
（3） 大庆油田勘探数据库。
（4） 大庆油田开发数据。
（5） 油藏模拟。
4.2 胜利油田
2000年原胜利油田将油气勘探开发主体部分重组改制成为中国石化胜利油田有限公司，存续部分为胜利石油管理局。目前，胜利油田已建成包括勘探、开发等在内的管理信息系统，具体如下：
（1） 胜利油田勘探信息系统。
（2） 胜利油田油气开发信息系统。
（3） 胜利油田油气钻井信息系统。
（4） 胜利油田地面建设信息系统。该系统由胜利油田与北京辉彪信息技术有限责任公司合作建设。
（5） 其他。采油信息系统、物资供应信息系统、技术检测及标准化信息系统和综合管理信息系统。
4.3 中原油田
（1） 中原油田勘探开发图形管理系统。
（2） 勘探开发可视化系统。
4.4 大港油田
目前，大港油田基本实现了办公自动化，并由大港油田集团公司负责整个大港油田企业网络的管理和维护。
（1） 大港油田生产日报系统。
（2） 大港油田生产信息管理系统。
（3） 钻井工程数据库应用系统。
（4） 大港油田勘探开发数据库。
（5） 大港油田QHSE体系管理网络系统。
（6） 其他系统。① 物资管理系统。② 财务管理系统。③ 公文收发系统。
4.5 克拉玛依油田
（1） 新疆准噶尔盆地克拉玛依油田数字化油田概况。
（2） ERP难在统一部署。也在做ERP，但主要是做下游炼厂这一部分。
（3） 安全大于天。为此，油田建立了一套应急救援指挥系统，形成了一个综合的安全管理系统。
此外，数字油田建设涉及经营管理、油田生产、科研等众多领域，应用需求较为复杂。
到目前为止，油田的系统平台上已经提供了70多套应用系统，服务于油田的生产、科研和管理各个领域。
4.6 华北油田
在大量现场生产数据数字化基础上，运用分析诊断功能，进行智能调控，实现从单井到场站全过程关键生产参数的数据采集、处理分析和辅助决策。2008年采油工艺研究院研发的“华北油田数据采集与远程测控数字化技术”顺利通过鉴定。
4.7 长庆油田
开发建设了数字化生产管理系统，主要以油、水两大系统为主线，结合生产岗位日常管理内容划分为12个系统，可以实时对油区道路进行管理，自动进行设备的自检。
4.8 塔里木油田
在中石油信息管理部“六统一”原则下，原本已自行启动、实施的“数字化油田”建设项目经理部，随之取消，信息化建设融合到“中石油十一五信息规划”中。
随着我国“数字油田”建设的不断深入，信息化技术已经在推动油田持续稳定发展中发挥了巨大作用，为提升油田企业经济效益和核心竞争力作出了积极贡献。
5 结束语
目前油气行业已经在宣传数字技术，并改变企业的管理和组织方式。与其他行业相比，石油行业传输数据的距离要远得多，虽然推行数字技术的表现比其他行业好许多，但在适应技术变化和商业需求方面还面临很多挑战。预计未来数字油田会朝着经营模式（商业智能）变革的方向发展。
另外，数字油田技术的前沿领域包括：四维和全波地震处理解释、地震和油藏模拟之间的转换、自动油气发现、闭环控制、管理软件开发。这些是未来数字油田技术突破的重点领域。
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.
关键词： 系统结构；安全保护；RTU；能耗
Key words： system structure；security protection；RTU；energy consumption
中图分类号：TE938 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）19-0025-02
1 系统的结构和数据采集
油水井自动化系统包括现场测控单元及站控软件系统。自动化功能主要通过由多个RTU或PLC组成的现场测控单元具体实施。其中一独立的子系统RTU主要负责采集与控制本地I/O点。站控系统是自动化系统的核心，站控软件可对现场测控单元实施集中控制，以便于进一步调整系统参数，提高运维管理效能。
北京安控为第三方提供数据方式：工业通信协议Modbus TCP、OPC（实时）和DOBC（非实时）。
实时生产数据：数据必须实时更新，即借助数据采集服务器对前段井口控制器、配水间RTU的数据、转油站PLC以及计量站PLC进行实时扫描。参考现场规模在监控平台上科学配置刷新速率。
非实时生产数据：油井功图、功图诊断及计量结果、计量间计量结果等。此类数据具有阶段特性。比如功图，是油井运行一周期后才可产生；功图诊断计量软件对功图进行计算分析后才得到一组诊断及计量结果；每一计量命令执行后都会得到一组计量结果，这部分数据在结果产生后自动上传更新标志，生产更新实践，在时间产生后即刻通过更新事件方式向本地及远程数据库传输数据，一方面实现了数据同步，同时减轻了网络与数据服务器的运行负荷。
2 油水井和计量站现场测控单元
2.1 抽油机井 井口部分：点击测控单元主要用于井口电参的采集，控制井口启停。该测控单元须安装在井口处。井场公共部分：通信模块安装于井场，用于上传井口数据。
2.1.1 井场设备 井口选用设备：抽油机Super32-L308无线电量采集模块须在电控箱周围现场安装，进行三相电参数采集。三相电参数包括三相电压、电流、无功功率、有功功率、功率因数、视在功率、上下行最大电流等，还可以联锁停机、远程启停和电压电流报警。无线载荷传感器须装设在井口处。通过无线载荷传感器可实现对油井冲程、冲次、示功图、位移以及最大最小载荷等参数的采集。 无线压力变送器主要用于井口油压、套压等参数的采集，须装设在井口处。井场公共部分选用设备：将SZ932通信模块装设在井场，基于2.4G Zigbee无线通信技术与井口电机测控单元进行信息交互，上传数据参数。
2.1.2 井场通信方式 基于2.4G Zigbee无线技术Super32-108无线电量模块对现场参数信息进行采集，同时向采油平台的通信模块SZ932上传数据，在连接交换机到达局域网。
2.2 水井 井口安装具有水井油压、套压等参数采集功能的无线压力变送器。基于2.4G Zigbee无线技术Super32-108无线电量模块采集水井套压参数，并将参数信息传输至采油平台的通信模块SZ932，继而通过与交换机联机到达局域网。
3 上位机站控系统
3.1 总貌图 油井管理分组（井场或站）的生产统计数据，开井与停井数、汇管压力、产液量，都可通过总貌图准确获知。报警推送。当井场活站下属任一井口出现通信异常或抽油杆断脱、停井等情况，可传输至一览画面闪烁预警，同时迅速切换至报警点。
3.2 电子巡井 基于井场或管理站的分组对电泵井、螺杆泵井和抽油机井进行管理。所有分组中油井的启停状态、三相电参、通道状态及油套压等运行参数可列表显示。通过云台操作、预置位、喊话等功能对该分组中视频进行监视。缺少视频功能的基于FLASH对油井的启停进行操控，可实现远程操控设备的启停状态。显示单井的运行参数曲线，导出图片。显示单井最后一幅功图，并且可通过手动的方式读取单井当前功图。
3.3 功图数据浏览 可在固定时间段内浏览单井的地面功图、泵功图等数据。显示功图数据列表，可手动排序。有叠加或全部叠加地面功图和泵功图的选择功能，快速锁定异常功图及固定时间段内井况差异。
3.4 计量监控 计量监控所显示的内容除了三通阀的位置状态、井口的掺水流量以外，还可以监控可燃气体预警值、分离器的液位、温度，以及汇管的温度、压力。可远程操控设备启停状态，可实现自动排序。在相应截面进行排序，设置参数，完成参数配置。
4 油水井自动化系统保护生产安全
4.1 抽油机自动化系统保护措施 抽油机在负荷超载或负荷欠载的情况下极易出现断杆或卡杆故障。机体所带的自动预警功能可避免故障发生。此外，当油、套压超压时也能自动预警，以便操作者根据预警信息调整油井负载条件。
4.2 配水间系统保护措施 为避免憋压，可通过配水间系统实时监控单井流量及汇管压力。系统超压后通过配水间系统会自动预警，操作者可根据预警信息调整运行参数，避免发生严重的事故。
4.3 计量间安全保护措施 计量间的警报系统主要监控系统是否超压、可燃气体及设备故障等，发生报警系统会自动联动设备到安全状态，以确保系统安全运行。
5 能耗管理
现阶段，随着环保呼声此起彼伏，油田生产更加注重节能技术的研究和应用。节本降耗是节省运行成本的必然选择。本系统基于油田的生产条件，通过技术、管理等手段控制能耗，节约运行成本。
5.1 抽油机的示功图的采集可通过抽油机自动化系统来完成。地质分析人员参考所采集的示功图，根据节能降耗的基本要求，决定采取不抽、空抽或间抽的技术措施。
5.2 抽油机基于所采集的电流、示功图等参数，通过运算可获得机体的能耗数据。经过智能运算得知相应的耗电量，基于现场的点击功率，操作者通过对比确定设备有无维修处理的必要，以确保设备实时保持良好的运行状态。
5.3 抽油机基于功图数据分析功能进行故障自诊断，通过数据智能分析为故障检修人员提供当下设备运行状态的数据分析，以便检修人员基于实际状况不断调整解决方案。另一方面，通过功图数据分析，可实现设备与用户之间的双向交流，同时进一步明晰下一次的分析判断。
5.4 计量间量油系统所提供的量油数据客观精确，现场人员可根据油井产油的含水参数及含油参数对油井产量进行估测，根据所获得的参数信息控制加药量或进行间抽等操作，确保在能耗最低的前提下最大限度提高产油量。
6 油水井自动化系统应用的意义
6.1 智能监控油气生产及处理系统 实时监控并采集油水井、站酷的运行参数；具备故障自诊断功能，针对突发故障进行应急处理。
6.2 系统操作安全有序，运行管理经济环保，充分体现人性化管理 及时进行故障预警，或针对生产异常的情况进行预警，实现故障巡井，减少了大量人力工作。现场操作安全有序，减少了安全事故。
6.3 生产过程合理有序，油田开发成本大幅减少。组织结构进进一步优化，一线用工数量减少，只增产不增人，有效控制了人力成本。
实时分析各项生产数据，有效控制蜡卡等故障率，避免频繁停工停井，从而有效提高生产时率。基于对原油技术温度的监控，实现油井冬季低温生产的常温输送，达到节本降耗的目的。
参考文献：
[1]吴明，孙万富，周诗岽编著.油气储运自动化[M].化学工业出版社，2006.
数字油田是数字地球概念的演化，也是一个分支。数字油田是指油田实现全面信息化，通过信息技术把油田数据导入企业信息管理，与多种数据相融合，将庞大的工程融合多个学科和技术使油田数据可以用多媒体和虚拟技术进行直观表达。企业引入“数字油田”带来的效益与优势是非常可观的。
二、“数字油田”在石油企业中的运行
（一）“数字油田”建设核心
企业应结合自身实际情况并秉承“数字地球”的三要素，坚持把油田资源数据作为基础，把信息网络作为共享平台，把信息技术作为操作渠道建立数据与信息管理体系，并在此基础上以石油为对象进行有条理的勘察、开发、提取、储存和运营销售。达到推动企业石油文化、加速石油行业发展、创新石油技术的理想目标，最终实现石油数据方面信息化表达。而在实现石油数据化的过程中，主要有三大步骤，即数据的采集，数据的管理以及数据的应用。这需要建立一个庞大统一的信息库，将地质研究部门，生产部门与经营运行部门等各职责部门相关联，使整个企业具有一套清晰，有条理的系统。
（二）“数字油田”的建设运行方式
油田数字化同时也意味着一线用工量和劳动强度应极大减少和减轻，一线人员整体应减少一半以上，其中用工人员应减少到30%，技术人员则不会减少太多，但也是将近到达一半的数量。在直接作业中，应当建立严格的流程管理的“作业区”，创造新型劳动有组织的进行，将实时数据如实录入系统，缩短管理距离与准确的网络服务，通过网络技术将实时作业与管理要求沟通起来，加快老旧油田数字化改造、升级、淘汰和维护，将新老油田进行数字化全面管理。数字化管理搭建的平台系统不仅能使管理者一眼明了，还能优化劳动组织行动力，达到数字化管理层次高要求。在技术方面，企业可以充分利用油田管理技术、自动控制技术、数据分析整合技术、计算机科学技术、电子系统技术、结合油田所在的地理条件和企业优势，全面分析现有资源状况创新改革管理方案，建立规范的生产管理运营模式，提高油田采集技术，提升生产过程回收利用率，从而达到安全、合格节约、省力高效益的目标。在信息管理层次上而言，通过构建直观可视的全方位工作平台，用生动形象的方式动态地体现各项数据的指标与升降趋势。并遵循数据采集规章制度，彻底改变传统逐级上报的方式，由部门通过企业数据管理系统上传准确，唯一的数据。同时应实现信息监控全面化，即在生产环节中做到信息真实有效、及时可控。对于生产人员，要实现人员信息登记齐全无误、可靠真实，便于统一管理；对管理者而言，生产进程与问题都应了解全面，指令下达及时无误；对运营销售人员之间，高度集成融合的数据使各部门在同一平台上实现数据共享；生产器备也是数据库纳入成员不可或缺的一部分，器械的生产状态、使用频率以及老化程度都应时时更新记载，方便企业进行及时发现与更替等操作，保证勘探过程中的安全性，防止其他意外或事故的发生，降低伤害或成本损失发生的概率。
三、油田数字化的建设作用
（一）运用“数字油田”的必要性
企业利用数字资源运营和管理油田，高度集成了信息，让整个企业在一个规范系统下进行运营，不同于传统运行管理方式，将整个企业的生产过程与后期销售等进程实现整体融合，使资源变得可视可控可管理。将一体化应用作为油田数字化建设的技术保障，通过数据的共享性实现了各部门之间的无缝结合，快捷有效地实现了业务互联互通，平稳提高了经营管理动态可控性。在企业现代化建设进程中，同其他使用传统管理方式的石油企业相比不仅简化了管理方式，提高了运营透明度，降低了管理难度，还规范了管理操作，提高了管理效率。所以建设油田数字化对企业而言，是面向世界推进整个企业创新与发展过程中必然全面施行的一个重要举措。
（二）数字石油给企业所带来的利益
数字石油给企业带来的利益固然是可观而且明显的。就实行后的短期之内，对企业自己而言，内部所需的人力，物力，劳力都得到了极大的缩短与减少，降低了企业用工的成本，减弱了管理者及时下达指令的难度，营造了一个高效规范的工作环境。更是使得整个企业在油田数字化建设下有条不紊、方便安全的运行，也是降低了出现错误、失误的概率。对外而言，进行数字化油田的企业要比那些尚未进行数字化建?O的油田企业在整体上显得更加规范化、便捷化，方便化、准确化和及时化，凸显公司行业竞争优势，加速了企业核心竞争力的高速发展。从长远的方向来看，将石油数字化建设的潜在作用无疑会日益明显，不仅推动企业实现可持续发展的长远目标，为公司后续创新提供了借鉴方案与丰富经验，更是极大地推进了石油行业发展进程，将油田管理带入了一个全新的时代。
四、结语
物联网三端架构
由于油气井分散地广，长期以来，长庆油田井口数据录入、统计分析、油样采集、投球收球、储油罐液位计量和井口启停等工作，需要大量的人员到现场才能完成。随着全面推进油气田数字化建设进程加快，步入“大油田管理、大规模建设”的长庆油田，按照数字化建设“三端五系统三辅助”的总体架构，在生产指挥、现场作业、油藏开发三个层面实施了数字化管理。
据介绍，“三端”是指在生产过程，重点按照整体性和规模性的要求，推进数字化作业区建设，加快老油田数字化改造。前端以基本生产单元过程控制为核心，以站（增压点、集气站、转油站等）为中心辐射到井，构成基本生产单元。按照地面装备小型化、集成化、橇装化的技术思路，围绕“井、线、站”一体化、“供、注、配”一体化，研发油气井生产控制所需的系列配套装备，推广应用数字化新设备新工艺，使油气水井与场站实现标准化、网络化、智能化管理，把没有围墙的工厂转变为有围墙的工厂式管理。截止目前，油田数字化覆盖率已达到91%，基本实现了油气田的数字化管理。
中端以基本集输单元运行管理为核心，以联合站（净化厂/处理厂）为中心，辐射到站（转油站、集气站）和外输管线，构成基本集输单元。利用前端采集的实时数据，建设油气集输、安全环保与应急抢险一体化的安全环保风险感知和预警系统，形成输油泵、集输管线与环境敏感区的安全环保“三道防线”和公司、厂（处）、作业区、岗位“四级责任”体系，提高生产运行系统的风险预警和远程控制能力，实现“让数字说话，听数字指挥”。
后端以油气藏研究为核心，以数据链技术为手段，建设业务流和数据流相统一的油气藏研究与决策支持系统，对油气藏实时监测、动态优化和及时调整，实现跨学科、跨领域的协同研究与决策，有效提升油气藏开发管理的科学化水平。配套推进ERP和MIS的应用，提高油气田开发决策管理的科学化水平。
在信息化引领之路上，长庆油田正以前端井、站和管线等为物联对象，结合装备的网络化、智能化发展趋势，开展底层嵌入式技术集成应用，研发了数字化抽油机、一体化集成装置等一系列新的装备；形成了智能分析、自动调节、集成嵌入数字传输等六大系列，稳流配水、气井智能保护、井场视频智能闯入分析、标准站控技术、生产网络安全管理等25项技术，有效提升了油气生产的现代化水平。
数字管理变革
对长庆油田来说，信息化建设目前已经步入了集成应用阶段。在管理方面，长庆油田从信息化源头做起，建成了生产过程控制、生产运行指挥和决策分析的数字化管理系统，达到了业务流与数据流统一，行政管理与业务管理统一。从井、站——作业区——厂——公司四个层面，经历了流程检测、分析优化到流程再造。比如，长庆油田取消井区、集输队，采油作业区管理层级由过去的“四级”简化为“三级”；全面使用数字化增压橇和注水橇后，管理层级简化为“二级”，减少用工30%。气田推行数字化无人值守集气站，优化劳动组织架构，构建“作业区—监控中心—单井”的生产管理模式，将作业区生产管理终端直接由区域监控中心延伸至气井井口。
同时，数字化管理变革了信息采集、传递、控制与反馈方式，使传统的经验管理、人工巡检式的被动方式转变为智能管理、精确制导。采油单位建成以厂生产指挥中心、作业区调控中心和场站站控中心“三个中心”为一体的新型生产运行模式；采气单位建成厂、作业区两级监控体系，实现了数据流与业务流的统一，进一步优化简化了生产流程，实现组织架构扁平化管理。
据介绍，在长庆油田在西峰示范油田的开发建设中，油井生产实现了实时监控和自动计量，注水井达到了远端配水和无人值守，场、站关键部位的压力、温度、流量、大罐液位等参数实现了图象监测，并可自动采集、处理数据，实现超限报警、设备故障报警和报表打印等功能。信息化建设，极大提高了油田的生产效率，使“增产不增人”成为现实，目前长庆油田的油气当量生产能力从10年前的1000万吨增长到5000万吨，而用工总量却保持7万人不变，促进油田百万吨产能劳动用工减少40%以上。
在经营管理方面，电子商务系统已成为长庆油田物资采购的电子交易平台。合同管理系统、审计管理系统为油田内控管理与风险防范发挥了积极作用；造价管理、设备管理、技术发展、行政事务、纪检监察、油气销售等综合管理软件开发，有效提升了业务管理水平和工作效率。
安全环保监控
关键词 数字油田；信息安全；数据加密；RTU；无线异构网络
中图分类号：TP334 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）21-0134-01
在油田生产过程当中，油气田相关的油藏信息、井站管网等地面工程重要设施的空间位置、区域范围，以及相关的生产动态信息都是非常重要的信息资源，在强调这些重要的信息资源在油田范围内的开放性、共享性的同时，必须考虑其安全性和保密性。
1 数字化油田的组成
油田数字化以及物联网技术已经提及多年，也实践了多年，在多年的油田数字化实践过程中，各油田都总结出一套适用于自身的油田数字化生产系统。一般的油田数字化生产系统是由以下几部分组成的。
1.1 采集与控制子系统
该部分主要是利用传感、射频等技术，感知油气生产信息，在油田数字化实践过程中多采用RTU（Remote Terminal Unit远程终端控制系统）作为生产接入终端，建立覆盖油气全过程准确、可靠的自动化采集与控制子系统。
1.2 数据传输子系统
该部分是物联网架构中用于连接前端感知层和应用服务层各设备单元，并进行高效数据传输的载体。在数字化油田实践过程中，由于各油田中各井场、站库的位置比较分散，多采用有线和无线技术相结合的方式实现，所以在传输网接入层多采用无线异构网络作为接入终端网络。
1.3 生产现场监控与管理子系统
该部分主要是利用采集与控制子系统采集到的油气生产数据，建立覆盖油气生产全过程的生产指挥、管理决策系统。
2 油气生产数据面临的威胁
RTU（Remote Terminal Unit 远程终端控制系统）和无线传输技术广泛应用于油田数字化建设，承担油田生产动态数据的采集、传输功能。针对油田生产动态数据的安全性和保密性，有以下几点问题亟待解决。
1）RTU终端的合法性接入。RTU终端设备本身具有基础的身份信息，但这些基础的身份信息在有针对性的攻击下容易被篡改，进而用于模拟性接入。如何有效的对合法RTU终端设备进行身份认证，对非法的RTU终端设备进行有效的阻断，是在接入终端安全防护方面需要考虑的问题之一。
2）传输网安全性。油田生产动态数据传输网通常由无线异构网络和有线网络构成，其中无线专网本身具有一定的安全机制，如无线终端认证、专用无线传输频段等，一定程度上可以防止安全入侵。但对于有针对性的安全入侵，就需要对无线传输信道采取一定安全措施，保障数据传输和存储安全。①传输网身份验证。由于无线信道的开放性，如果在通信链路上不采取相关安全措施，通过搭线、信号拦截等方式可以对RTU设备进行数据窃取、数据篡改，使得通信链路存在严重的安全隐患。RTU设备应具备对传输网身份进行验证的能力，保证接入的传输网为可信的传输网；②传输网安全通信。在RTU设备与传输网进行双向身份验证的基础上，应能够建立可信的安全通信信道，实现信道加密。
3）油田生产动态数据的安全性和保密性。油田生产动态数据是油田生产指挥、运营的重要依据，生产数据被窃取、篡改和丢失是难以恢复的，并将影响到生产数据的应用以及业务处理。所以应采取有效的信元加密方式对油田生产动态数据进行完整性保护和机密性保护。
3 建立油气生产安全防护体系
针对接入终端的面临的威胁和油田生产动态数据的安全性、保密性要求，提出一种基于硬件芯片强加密和双向身份认证技术，从信元加密和信道加密两方面对油田生产数据进行全面保护。
1）信源加密：在RTU终端部署硬件芯片加密卡，并且对传输的油气生产数据进行基于高强度、硬件芯片的端对端加解密，通过路由和虚拟子网的功能将RTU采集的油气生产数据通过VPN通道加密传输。
2）信道加密：RTU终端通过硬件芯片的身份证书和安全接入网关的VPN客户端实现RTU终端与VPN安全接入网关之间的双向身份认证，并建立VPN通道，实现信道加密。
另外，大多无线通信协议在现阶段都会有自身的安全机制，可以根据采用的无线通信协议的不同，采用无线传输网自身的安全机制对安全体系进行辅助加固。
该项安全方案应用后，油田数字化生产系统将由原来的无身份验证转变为双向身份验证：
1）由RTU对生产接入网进行合法性身份验证。
2）由生产接入网对接入的RTU进行合法性身份验证。
通过这种双向身份认证的方式，进而保证RTU设备与安全接入网关双方均为合法性接入。
该方案应用后，油田数字化生产系统将由原来的明文数据传输或基于软件的低密级加密传输方式转变为基于硬件芯片、高密级的加解密传输方式：
1）由硬件芯片加密卡和安全接入网关对油田生产数据进行加解密。
2）加密密级采用高等级要求，可采用国际通用的3DES、RSA或AES加密算法等。
通过对信源、信道的加密，以及加入身份属性作为共有属性集来设计加密方案，这样将由原来的无信道加密方式或无线接入网自身加密方式转变为安全、可控的信道加密方式，实现RTU设备与安全接入网关的安全数据传输，能够建立、维持与关闭安全通信，满足信道加密要求。
硬件芯片强加密与双向身份认证技术是RTU接入终端安全防护与油田生产动态数据安全防护的重要手段，可大幅提高油田生产动态数据在采集和传输过程中的安全水平，能够有效降低油田生产动态数据被窃取、篡改的安全风险。
硬件芯片强加密与身份认证技术在接入终端安全防护中应用的目的是为油气水井生产提供一个安全的数据传输与管理平台，其本身并不具备产品或服务带来的直接经济效益，但该项技术的应用能够降低生产设备运维成本，提高生产数据的安全性、可用性；能够提供接入终端安全防护的宝贵经验，为物联网和油田工控系统的安全应用提供参考模型。
在未来的应用中，这种基于硬件加密和双向身份认证的油气生产安全方案可以有效的应用于IPv4或IPv6网络环境当中，接入方式也适用于无线网络和有线网络，适用于对信源加密和信道加密有较高要求的多种工业控制系统和环境当中，有较为广阔的推广应用价值。
参考文献
[1]檀朝东，等.油气生产物联网功能设计研究[J].中国石油和化工，2011（10）：60-61.
[2]何生厚，韦中亚.“数字油田”的理论与实践[J].地理学与国土研究，2002，18（2）：5-7.
