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无线通信系统在油气生产管理中的应用

  油气田所在沙漠、戈壁滩、雅丹地貌、沟壑、草原、平原等地形,具有无线环境复杂、风沙天气,昼夜温差大、极寒气候环境恶劣、油气井分散、站场数据量差异化(油气水井、间、站库生产集中监控有生产数据传输、远程控制、现场视频监控和语音等业务)等特点。鉴于油气田所输送介质的危险性及重要性,因此对油气田通信的组网可靠性及可用性有较高的要求。

  油气水井由于数量多,相互之间较为分散,有线建设成本高,因此井场生产监控数据传输采用无线方式综合建设成本低。无线传输有如下优点:网络部署快速、扩展性强、易于支持移动应用业务、综合建设成本低。但也存在以下缺点:无线电传播受地形遮挡影响,绕射衰减大、无线通信易受电磁干扰、受沙尘影响,当频率在大于10GHz情况下,影响不可忽略。

  因此,无线通信系统相比有线传输,主要解决是干扰和无线信号传播的可靠性问题。

  无线通信系统数字化油田的架构

  无线通信系统数字化油田总体要求:按照中国石油的统一要求,“统一规划、统一标准、统一设计、统一投资、统一建设、统一管理”的原则进行建设。

  油气生产管理移动应用架构包括:工业内网传输、无线专网与公网互通、油田移动终端。无线通信系统数字化油田的结构详见图所示。

  油田工业内网传输主要包括:数据整合、现场视频、生产数据、勘探数据、工程数据、地理信息等相关数据的采集与传输;无线专网与公网互通是信息高速公路专网内信息采集展示储存与公网互通,通过可靠的设备提高工业网与办公实时性及可靠性;移动终端主要通过平板电脑和智能手机实现,生产趋势,故障预警,环境监测(重点油气井,高危险井,重点站库、关键路口、可燃有毒气体浓度超标等),视频监控,生产报表,网络诊断及告警,智能巡检、移动办公、信息发布等。

  无线通信系统数字化油田的实现:

  (1)无线专网通过防火墙接入有线生产网,防止无线接入终端用户对生产网设施的非法操作;

  (2)生产数据通过单向网闸与办公网互联,单向网闸防止办公网对生产网的操作;

  (3)视频数据通过防火墙接入办公网;

  (4)无线专网采用独立路由和VPN技术,实现与油田通信网的互通。

  (5)井场视频与生产数据采用不同无线终端接入,空口分配不同的子载波,整个系统的内部从终端到核心网采用不同的通道,实现两个业务的强隔离。

  无线网络通信系统在油气田的应用

  一、中国海油涠洲岛无线通信项目。对海上平台室外数据发射设备通过4G网络与相关平台进行通讯,将数据在北海涠洲岛的终端汇聚后通过光缆传输至湛江基地。在中心平台上部署室外型基站,单站覆盖5个平台及周边海域,在其他平台上部署无线终端;采用两扇区覆盖,每扇区20M同频组网方式;各平台间用户可以通过无线专网系统互相进行生产数据传输、办公通信、语音通话和其他网络功能。

  二、天津大港油田试验网项目。高清视频无线上传多路高清视频监控图像,无线回传;生产数据实时上传生产数据上传要求及时;基站的覆盖:天线覆盖方向:方位角为0度、120度、240度;覆盖范围为13km;天线高度为65m;频率规划:采用1.4G(1447-1467MHz)频段;采用20MHz频宽,用于室外宏覆盖;组网方式采用20MHz同频组网;业务提供:可提供视频监控业务、巡检电话业务、生产数据上传、生产控制等业务;与企业网互联通过路由器接入企业网。

  数字化油田未来的新应用:

  一、无线视频监控:(1)固定视频:丛式井场、重点监控区域、关键卡口等区域,提供无线视频监控,用于不方便安装有线视频监控的区域;(2)移动视频:修井作业现场,将维修现场的实时视频传输到指挥中心,对操作规范性进行远程监控。

  二、巡检电话:不依赖公网覆盖,利用覆盖井场的网络,提供巡检通信业务。巡检过程中巡检人员与后方指挥人员实时话音通信,将前方信息及时准确的传递到后方。准确安排、提高效率、节省成本。

  三、指挥调度:指挥调度系统提供基本的点对点语音、视频通话,视频回传,组呼,强拆强插等基本调度功能,还可以通过远程抓拍实现现场高清照片回传供专家分析,在紧急情况下通过无阻塞通话保证调度顺畅。与原有有线调度、行政电话系统互联互通。支持文本型电子工单,保证任务要求准确下达,避免任务遗漏以及现场噪音对语音调度的干扰。

  四、多媒体调度:现场巡检、故障维修期间,可以将现场视频实时传回中控室,同时可以对现场局部进行高清图片抓拍,并将图片转发给专家进行分析判断,从而指导现场排障维修。

  数字化油田未来发展方向:通过宽带无线传输平台,为未来急剧增长的生产作业通信需求提供支持。一、作业区应急指挥调度。支持语音对讲、视频调度和GIS定位,保证应急指挥实时了解现场情况,快速决策处置。二、修井作业操作规范性远程监控。移动视频监控、远程语音告警。三、智能巡井、远程协助。巡检电话、移动视频。四、数字化油田移动互联。油气生产管理的移动应用,各级生产管理岗位工作人员通过无线、有线终端,实现运行数据和经营数据等信息可查询、告警及时得到通知。

  (作者单位:中国石油塔里木油田公司天然气事业部)


  来源: 作者: 刘武 任淑芳 [关闭窗口]

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