摘要：网络时代的到来，智能化、信息化油田已经成为石油行业的新宠。以CC2530为代表的无线传感技术，促进了油田的生产、管理效率的提高。当前石油行业存在仍存在人工值守监控油田生产情况，这种低效率的监控模式是石油行业亟待解决的顽疾。以信息技术为基础，构建石油行业采集、管理、监控为一体的数字石油行业是现代化石油行业的应有之义。
关键词：数字石油；智能化；抽油机井；无线数据采集
一、中国抽油机井状况分析
第二次工业革命阻绝了人工采油现象的发生。100多年前抽油机井的诞生导致了石油行业的快速发展 。我国的石油资源埋藏在东北、华北、柴达木盆地、东南海大陆架上。在开采的过程中通过都是使用抽油机井进行作业。但是，由于挖掘地地质情况的不同以及原油开采难度的不一，导致抽油机井的设置多为单井式分布，在柴达木盆地也存在多井式联合分布。
抽油机井采油要求对油田生产环境数据进行监控，所采数据必须准确、全面、及时，否则容易造成抽油机井的误判。
目前，中国大部分石油油田挖掘采取“机械采油法”。“机械采油法”是指对于无法自喷的油田，通过人工给地面增加压力，将原油从地底转向地面的采油技术。“机械采油法”一般由示功图、横梁式抽油机等部件组成。示功图是分析油田生产情况以及油田生产信息的必然指标。横梁式抽油机是通过发动机带动配重块驱动曲柄抽油杆，已实现动力传输至抽油机井并进行周期性升降运动的方式。在抽油机井这种循环往复的工作中，经常会出现“空抽”等现象，这会导致抽油机井磨损。在现实中，大多石油行业采掘时通过配备员工值守来进行时时监控，从目前情况看，急需新一代监控系统。
二、无线网络传感技术概述
（一）WiFi技术概述
WIFI技术是一种最普遍的无线网络传感技术，从传输的角度上看属于短距离传输技术。WIFI协议执行的是IEEE协会所出台的802.11B的信息标准，WiFi允许的最大传输速率为11Mbps，WiFi允许的最大传输距离为100米。WiFi是典型的互联网接入技术。WiFi技术的优势在于硬件成本低、传输效率高，广泛的适用于生产生活领域。但是，WiFi技术也不是完美无缺的，WiFi技术容易被障碍体阻延，同时容易被其他波段的无线信号干扰，也不够安全。这些原因导致了抽油机井没法广泛的使用WiFi技术。
（二）蓝牙技术概述
蓝牙技术的出现是为了解决不同行业直接的数据协调问题，1998年，爱立信等5家公司通过改进无线波段技术的产物。蓝牙技术是一种低成本短距离的无线传播技术。蓝牙是一种支持设备短距离通信的无线电技术，它广泛的运用在移动终端中。蓝牙技术在无线通讯领域是一种与WiFi技术截然不同的传输技术。蓝牙技术不同于WiFi技术，它是一种大容量的数据传输技术。蓝牙技术的工作波段在于2400MHZ-2483.5MHZ，其通道有79个，从通讯距离来看，蓝牙技术最大传输距离为10米，最小为10厘米，远低于WiFi技术。同时，蓝牙技术有普通传输模式和调制传输模式两种，普通传输模式其传输速率为1Mps，而调制传输模式又分为初级调制模式和二级调制模式。初级调制模式其传输速率为2Mps，二级调制模式其传输速率为3Mps。
蓝牙技术包含了频道、波段、无基站等特点，被广泛的运用于无线终端、身份识别等领域，但是值得注意的是，由于蓝牙技术的传输距离，无线组网节点较少以及易被干扰等特点，蓝牙技术始终无法深入发展。
（三）超宽带技术
超宽带技术（UWB，Ultra Wide Band）是一种新型的无线传输技术，超宽带技术是通过很陡上升和下降时间的冲激脉冲进行直接调制，使信号具有GHz量级的带宽 。超宽带技术是一种超时代的无线传输技术，它常被运用于低距离高速传输领域。超宽带技术有着抗干扰性能、传输速率高、带宽极宽、系统容量大、发射功率低、保密性好、多径分辨率等一系列优点。超宽带技术在发射时采取微弱脉冲分散到宽频中，使得输出功率低于蓝牙技术以及WiFi技术，这种微弱脉冲扩散，在信号接收时可以还原能量信号，扩大波普增益。与传统的IEEE 802.11a标准，超宽带技术抗干扰性更强。超宽带技术的最大传输数据可以达到几十亿兆bit，远高于蓝牙技术。超宽带技术被广泛的运用在个域网中应用、传感器联网、智能交通应用以及成像应用中。
（四）Zig Bee技术
Zig Bee技术是一种短波是短距离的无线通讯协议。Zig Bee技术存在250kbps(2.4GHz)、40kbps(915MHz)、20kbps(868MHz)三种工作波普。Zig Bee技术最大传载容量为65000，最大传输距离为100米，最小传输距离为10米。Zig Bee技术是由IEEE 802.15.4标准所形成的信息技术，Zig Bee技术有技术物理层、介质访问控制层以及网络层、应用程序支持等部分组成。Zig Bee技术多用于家居照明、温度测试、远程协作等方面。
（五）无线组网技术的比较
抽油机井无线数据采集离不开无线组网技术，笔者总结了抽油机井无线组网技术并形成下图。
图1 抽油机井无线组网技术图
三、结语与展望
油田数字化是石油行业发展的趋势，新型无线传输技术的发展会导致传统人工监控模式的消亡。在石油行业，越来越多的行业规范促使了信息技术的变革，传统的人工监控方式产生的大量人力成本和缺乏安全性与实用性等缺点，需要无线传输技术的发展。由于油井开采的复杂性和地质结构的不同，传统有线的数据传输模式存在布线难度大、安全隐患高的缺点，因此，利用无线技术成为石油行业改革的应有之义。在此，笔者建议，以Zig Bee技术入手辅以跨平台C++图形用户界面应用程序实现单井式和多井式并联模式，已实现传感数据的时时传递与监控。数字化油田应当将系统监控模块向移动终端拓展，实现iOS化或者Android化，方便监控人员时时掌握数据。同时，油田还需要实现温度和压力的的数据采集，不仅这样还需要涉及多方指标进行监控。
参考文献
[1]孙建丽.算法自动化决策风险的法律规制研究[J].法治研究,2019(04):108-117.
[2]李晓寒. 基于无线传感网络的抽油机环境数据采集系统[D].东南大学,2018.
[3]阚秀芹,刘占强,郭雁,李斌.EVDO 3G路由器[J].油气田地面工程,2011,30(09):98.
[4]刘晓良.无线仪表及无线RTU在冀东数字化油田建设中的应用[J].自动化博览,2010,27(10):50-54.
[5]苗书杰. 无线巡控在油田上的应用研究[D].大庆石油学院,2009.
[6]刘敬彪,周巧娣.抽油机井无线数据采集与监控系统[J].油气田地面工程,1999(04):56-57+80-81.
论文作者:王小玲,赵宝奇,杨娥,何文虎
论文发表刊物:《基层建设》2019年第26期
论文发表时间:2019/12/16
标签：技术论文; 油田论文; 抽油机论文; 蓝牙技术论文; 是一种论文; 石油论文; 模式论文; 《基层建设》2019年第26期论文;