油田自動化中無線通信技術的應用

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［摘要］近年來，油田開采技術不斷發展，智能化水平逐漸提升。無線通信技術作為一種先進的通信技術，在各個行業中的應用十分廣泛，尤其在油田開采中的應用。但是，由于油田本身發展存在一定的復雜性，且對穩定性的要求較高，導致無線通信技術在實際推廣過程中面臨一定的阻礙。基于此，文章研究了無線通信技術的發展現狀，并提出了無線通信技術在油田自動化中的具體應用，旨在為相關研究提供參考。

［關鍵詞］無線通信技術；油田自動化；數據傳輸

1無線通信技術在油田自動化中的應用優勢

無線通信技術的廣泛應用，能夠在一定程度上降低油田技術人員的工作難度，也能夠理清其與油田自動化技術之間的關聯性。相較于傳統的通信方式，無線通信技術主要通過信號發射、傳輸與接收進行信息傳輸，能夠滿足信息傳輸的多樣性需求，且覆蓋的頻率頻段多，頻段范圍大。因此，在油田自動化中應用無線通信技術，毫無疑問地具有顯著的便捷性與高效性。此外，無線通信技術在油田自動化體系中還具有重要的支柱性地位，是后續油田開采技術、設備革新的基石，能夠解決傳統通信技術無法解決的諸多問題。

2無線通信技術原

2.1技術結構

無線通信技術在各行各業中均有廣泛應用。無論是移動信號傳輸，還是交通運輸管理，都可以利用通信技術，構建智能化、自動化的控制系統。無線通信技術涉及的波譜范圍廣，為不同頻段信號的傳輸提供了可行性。無線通信技術利用電信號，將各類信息以及數據在一定的空間范圍內傳遞，并在移動中實現無線通信。

2.2無線網絡傳感器

無線網絡傳感器是由大量微型傳感器共同構成的、部署于油田檢測區的節點共同構成的傳感器網絡。通過無線通信系統，可以在油田信息傳輸中形成一個自調組織，實現傳感器網絡系統的自動化應用。目前，在石油資源的開采過程中，油田企業應用的傳感器類型多樣，涉及壓力、溫度、液體流量等方面，能夠滿足當下不同的復雜施工環境下的自動化需求，主要部署于采油井場的內部等地區，常常需要與復雜的施工現場相適配。無線傳感器網絡的優點較多，在油田自動化中應用廣泛，包括組網簡單快捷、具有高強度的移動性、網絡擴展效果好等。無線傳感器的應用無須通過物理儀表以及控制電纜實現信號傳輸，工藝連接口的設置難度較低，組網效率相對較高，且進行信道設置或地址設置等也能以更高的效率完成。而其優越的網絡擴展性，主要體現在傳感器能夠直接完成網絡擴充，只需要設計接口就能擴展傳感器網絡。

3無線通信技術在油田自動化中的應用

3.1數傳電臺

數傳電臺限制在甚高頻（VeryHighFrequency，VHF）、特高頻（UltraHighFrequency，UHF）的工作頻段，其功率集中在數瓦范圍內，傳輸速度可以達到19200kb/s，一般在300～19200kb/s。數傳電臺主要的應用方式為，將調制解調劑安裝在超短頻調頻電臺中，在數據傳輸過程中，數據能夠通過調制器從脈沖信號變為模擬信號，避免脈沖信號本身存在的發射限制，如在發射中頻譜消失等。輸出電臺在應用中能夠充分利用超短波無線信道，讓數據的遠程傳輸成為一種可能性。在油田自動化過程中，常用的遙控遙測系統的使用有嚴格的環境限制，通過數傳電臺，可以很好地彌補遙控遙測技術在使用上的不足，提升數據傳輸的準確性與可靠性。

3.2無線網橋

為了應對在油田自動化運營中出現的各種問題，為通信技術在油田中的應用提供可能性，進而滿足油田管理的客觀要求，油田企業必須構建無線網橋。具體來講，無線通信技術在油田自動化應用中普遍應用的是5.8GHz頻段的無線網橋。該頻段無須轉換信號，在接受設備的選擇與部署難度上相較于其他頻段難度更低。因此，油田企業可以直接使用該頻段的無線網橋，其對石油自動化體系搭建意義深遠、影響重大。其中，無線網橋一般被分為點對點以及點對多點等，在搭建網橋時，油田企業需要根據油田自動化的具體安裝要求選擇無線網橋。油田的生產管理活動需要與無線網橋相結合，例如，對于長距離的無線通信，可以選擇點對點的搭建方式，而短距離的傳輸則主要采用點對多點的無線網橋構建方式。無線網橋的搭建對于減少油田自動化中的資源成本、提升油田自動化生產效益具有重要意義。無線網橋的應用同樣需要保證網橋硬件的穩定性，因此，技術人員還要針對性掌控網絡，保證視頻監控體系的完整性，同時實時監測油田自動化的工作過程，保證設備安全運行。如果在網橋運行中一旦出現問題，就應該及時采取相應措施，以保證無線網橋工作的安全性。

3.3GPRS/CDMA

利用無線網絡，完成透明無線數據傳輸，讓信號與油田設備的集輸點相連，滿足偏遠地區的信號接入需求。系統中網絡的服務器往往選擇ADSL、LAN等進行連接。傳輸的信號系統可以依據內部的服務器要求，建立TCP/IP鏈接。無線通信系統需要具有一定的安全性以及穩定性，一方面，通過制定網絡安全防護措施，幫助油田企業完成信道加密、信源加密以及構建防火墻系統等。另一方面，無線通信系統的穩定性主要體現在系統在運行時，即使出現硬件故障等問題，也不能結束系統運行，可以避免出現其他故障。

3.4MIMO技術應用

多輸入多輸出（Multiple-InputMultiple-Output，MIMO）技術在油田自動化的發展中同樣具有重要的發展意義，能夠有效提升無線信號系統頻譜效率，提升數據傳輸速率與質量。該技術本身具有高效率、高穩定性以及高質量傳輸等特性，在無線通信系統中具有重要的意義與價值，如利用MIMO技術，可以顯著提升油田的采油效率。傳統的無線通信技術存在的硬件問題，可能增大了油田通信信號的處理難度，而利用MIMO技術則可以有效解決這一問題，同時降低油田自動化生產的成本。此外，MIMO技術的應用同樣能夠提升無線通信網絡信息技術的應用效率、拓寬其本身獲取信息的渠道。當下分雙工系統開始逐漸得到應用與落實，其與MIMO技術之間產生了緊密聯系，使無線網絡系統的物理層技術取得了突破性進展。

3.5Zigbee/Bluetooth

該系統主要應用在采油場的監控中，也經常性地被應用于油井的無線監測中。針對監控系統，其通信部分采用Zigbee/Bluetooth無線通信技術，能夠監控與監督整個采油場。油井的工作狀態傳感器包括溫度、電壓以及電機電流等不同類別的傳感器，能夠將采油油井的工作狀態轉化為電壓或電流，讓采油油井的工作數據信息通過Zigbee進行遠程傳輸。在采油場的監控中心，Zigbee是主要的無線通信傳播技術之一，Zigbee網絡也是其中的中心網絡，能夠幫助油田企業及時采集信息，使整個采油場的工作狀態以及采油數據都能夠通過傳感器傳輸給技術人員，幫助技術人員做出正確的生產調度指令，并將指令傳遞到油田自動化開采地，進而提高油田生產量，保證原油最終的產出質量。

4無線通信技術的升級優化

在油田自動化生產過程中，油田企業要有效應用信息通信技術，以滿足油田自動化生產的客觀需求。在此過程中，無線通信系統需要持續優化升級。油田技術人員需要針對整個體系優化無線通信技術，除了搭建必要的無線通信系統外，還要持續加強油田自動化系統建設，同時結合無線網橋設置，優化整個通信系統。以主板設計為例，利用無線系統，能夠將無線膜組通過主接板以及射頻板相接。通過數據運輸的元件，可以實現數據信息的收集、匯總與整合，還能夠針對傳感器進行數據分類，從而讓無線通信系統的架構成為可能。通過調整主控板與內部的設備，無線通信技術能夠滿足油田自動化的需求。除了進行以上處理外，技術人員在設置無線傳感時，還要考慮傳感器網絡的網絡速度、網絡移動性等方面，之后針對性地進行位置優化，并控制傳感器數量。無線通信技術在未來具有廣闊的發展空間，能夠顯著提升油田自動化生產的實用性以及高效性，促進油田企業發展。

5結語

應用無線通信技術是常見的提升油田采油自動化效率的方案，對油田自動化技術具有重要、積極的影響。從當下油田自動化技術的發展情況看，無線通信技術取得了突破性的發展。基于此，本文從無線通信技術在油田自動化中的應用優勢及發展趨勢入手，討論了無線通信技術的原理以及其在當下油田自動化生產中的常見應用，本著科學性與實用性原則，希望能為油田自動化生產提供建設性意見。

參考文獻

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作者：王焱 關健 臧翔 單位：中國石油天然氣股份有限公司長慶油田分公司