50多年前,山东省东营市东营村附近打出了第一口工业油流井——华八井,日产油8.1吨,胜利油田被发现;十几年后,在东营胜利村钻探的坨11井发现85米的巨厚油层,全国第一口千吨井诞生。胜利油田由此得名。

经过50多年的勘探和和开采,胜利油田逐步走上了建设数字油田、智能油田的道路,希望运用信息化提高企业核心业务能力、经营管理能力,提升企业效率和效益。2015年,锐捷网络以第一名成绩中标(70%份额)中石化油田生产物联网无线网桥项目,服务于胜利油田四化建设。两年来锐捷工程师深入油田生产现场,与客户密切配合,定制优化,2000多台套无线网桥设备完成规模部署,历经两年严酷野外恶劣环境的考验稳定运行,为胜利油田成功搭建起高速、安全、稳定的无线生产网,有效破解了生产信息化“最后一公里”的难题。

迈向“四化” 人工“巡井”弊端凸显

50多年来,胜利油田累计探明石油地质储量53.87亿吨,探明天然气地质储量2676.1亿立方米,生产原油10.87亿吨,为推动我国经济、社会的发展做出了重要贡献。然而老油田包袱重,生产效率和人均产出不高,经营抗风险能力弱,胜利油田未雨绸缪,从2012年6月开始,胜利油田作为中石化油田板块试点单位全面启动了以“标准化设计、模块化建设、标准化采购、信息化提升”为主要内容的“四化”建设工作,打造智慧油田,逐步形成了生产管理的新模式。

作为信息化提升的重要环节,胜利油田迫切需要通信网络高速路早日“通车”,其中非常重要的一个原因就是“巡井”——这是采油生产中最重要、最繁重的环节之一。无论是白天黑夜,还是刮风下雨,油田相关人员都得带上测温仪、电流表、管钳等诸多设备,一天至少巡查7次。由于基础生产数据需要依靠人工现场抄录离线录入,问题和隐患靠人工巡检发现等,导致油田劳动生产率低下,安全环保风险性大等问题日益突出。另外,胜利油田因地理位置分布较广,偷盗原油、破坏开采、传输设施等种种不法行为在各油田时有发生,严重影响油田的安全生产。

如何利用信息化手段改善以上老油田的生产运行问题呢?规划、设计和部署油区生产物联网系统,实现生产数据、视频监控数据的自动采集回传,保障生产数据、视频监控图像、生产控制指令等稳定性和实时性至关重要。

在油田生产现场架设专门有线线路,受到地理环境复杂,与地方政府乃至农户协调难、施工周期长、成本高等因素影响,几乎是不可完成的任务。另外,流量成本高和公网安全问题也不能大规模用4G技术,而建私网LTE带宽又是掣肘,不能承载高清视频监控。最终,经过试验论证,无线网桥成为视频监控和生产数据回传的首选方案。

量身定制 为油田场景研发“高速无线网桥”

然而,在传统的视频监控业务中,通常采用是是速率较低的802.11n技术,单基站只能提供几十兆的远距离传输性能;考虑到多终端的竞争损耗,分配到十几个远端设备,每台带宽仅有三四兆,不能满足实施高清视频监控的带宽要求。基于上述原因,高速无线网桥成为胜利油田生产网建设需要率先突破的目标。针对油田数据回传、监控场景的地理位置偏远、环境恶劣、高带宽和安全要求等因素,锐捷网络为其量身定制了解决方案,研发人员、售后服务人员等与集成商一起,无惧野外严苛环境,细致入微地做实施指导和网络优化,为胜利油田生产网搭建起高品质无线网桥,打通了最后一公里的天堑,为油田的生产和管理提供全面支撑,为大幅提高生产效率,降低了生产成本打下了坚实的网络基础。

  无线网桥

首先,锐捷针对油田场景对原有高性能的无线网桥设备进行深度优化,确保生产及监控数据不卡、不断、不慢。锐捷无线网桥采用最新的802.11ac技术,单台基站即可提供300Mbps以上带宽,轻松承载油田数据采集、视频监控等多种业务内置智能天线的桥接设备还采用了独有的TDMA优化技术,采用时间片调度收发方式,改变终端的访问机制,既能提供生产环境中的高密度接入,更可以由基站对各远端的传输进行控制,逐次发送,避免冲突,提升网络传输效率,保障连续性。 

冰天雪地下无线网桥支撑视频监控清晰运行

其次,新方案中的锐捷高速桥接设备具备出色的环境适应能力,可有效避免室外恶劣天气和环境影响,完全适应于偏远油田的条件。在安全性方面,锐捷对标准802.11 AC协议进行了深度改造,只有锐捷CPE才能接入,传统终端无法扫描到SSID,亦无法接入。另外结合数据加密、黑白名单准入控制等技术,有效保障了生产网络的数据安全。最值得一提的,考虑到油田场景维护的不便,这套方案的部署效率和维护成本都做了有针对性的优化。锐捷网桥设备的内置双极化灵动天线、避雷器、PoE供电方式等,与传统网桥设备相比,省去80%的配件,安装时间和成本均可降低50%以上。在维护方面,锐捷网桥设备自带蓝牙窗口,最远通信距离达15m,在设备故障不在线时,无需运维人员“爬杆”,用手机在杆下即可查看设备状态进行调试,降低了运维难度,保障了人员安全。

传统网桥部署方式与锐捷网桥部署方式的对比

无需“爬杆”,工程师利用蓝牙调试设备

原来巡一口井就需要30分钟时间,现在我坐在这里,把我们整个指挥中心300多口油水井全都巡一个遍,总共用时也就30分钟的时间!” 胜利油田下属采油厂相关负责人对生产物联网带来的改变赞不绝口,不仅人员工作强度大大降低,效率成倍提升,而且精度更高,全部设备数据实现快速采集与诊断。“我们现在就像一个千手观音一样,可以在同一时间把所有的井站设备的生产信息实时抓取到我们整个生产指挥系统,在采集过程中,还能对数据的准确性进行实时的诊断。

如今,借助油田无线网络的搭建,管理人员还可以在监控中心对整个油田进行实时监控,并可和报警系统实现联动,一旦有人非法闯入油田,系统将进行图像自动抓拍,监控中心产生报警联动,第一时间通知相关人员,另外,管理人员可以实施掌握油田生产情况为科学决策提供了可靠的依据,大大提高了生产效率,降低了生产成本。

近几年来,国际油价延续低迷态势,让国内外油企进入“寒冬”。面对市场环境的重大变化,众多石油公司是否不再片面追求产量,而将目光转向效益,以求真正实现有质量、有效益增长。油田“四化”就是降本增效,增加竞争力的不二法门。胜利油田以“四化”建设为突破口,推动生产运行方式和劳动组织形式的变革,极大地促进了劳动生产率的提高,这些实践和探索对我国智慧油田建设、油田转型具有历史性开拓意义。2017年,锐捷网络再次高分中标中国石化油田生产信息化项目无线网桥项目,后续又将有数千套锐捷网桥在胜利油田服役,为“四化”建设添砖加瓦。