【数字化】无线气体监测：为智慧油田安全保驾护航

随着我国经济高速发展，对能源的需求越来越大。石油作为能源的重要组成部分，在我国一次能源消费和生产中所占的比重迅速上升并基本稳定在一定的水平上，而我国也由往日的石油出口国转变为石油进口大国，目前原油对外依存度已经上升到70%左右，石油已经成为制约我国经济增长的"瓶颈"。

我国的石油勘探尚处在中等成熟阶段，石油储量仍处于高基值稳定生产时期，但勘探难度越来越大。中国的主力油田总体已进入递减阶段，稳产难度不断加大，但开发上仍有潜力可挖。目前主要国际石油公司都在积极引入新技术，推进数字油田或智慧油田建设，即使目前受到低油价的冲击，各主要石油公司也没有停止在智慧油田领域的科技投入。

伴随着国家工业化、信息化的两化融合，企业信息系统的深化，建立完善、低成本的物联网感知硬件系统和后台信息系统的标准化和平台化是目前油田企业建设智慧油田的关键。而油气田生产现场恶劣，分布点多面广，控制设备和信息化集成成本高、难度大，而信息化行业的摩尔定律导致系统更迭快，智慧油田信息化建设早期都面临如何平衡投入与产出的效益评估的困难。

围绕着效率、质量、成本、生产力、安全和环保等目标，智慧油田建设不断优化自生设计，依托于物联网技术，通过与业务流程和其他IT技术的结合，为石油行业的勘探开发与业务运营带来了巨大的变化，并逐步覆盖到产业链上下游的各个环节：

• 钻井井场管理：物联网设备有助于将风险最小化，无缝地对接人工操作。智能设备还能利用传感器接收到的数据提前提醒相关人员的钻井错误。 

• 生产现场监测：通过完善现场检测、监视设备，实时监测井、站、管网、电力系统设备工况及故障，提高设备运行效率。通过安装环境监测设备和视频监控等措施，实现多级预警与报警，及时发现和处理生产过程中出现的异常状况，保障生产运行安全。 

• 油气生产优化：通过对实时采集的数据为其它系统提供所需的生产数据，进而支持应急生产调度、远程生产指挥、生产工艺流程仿真模拟及优化运行，降低运行能耗，提高生产效率，实现科学决策。 

• 健康安全管理：物联网解决方案提供了对设备和操作的远程监控，避免了员工的伤亡与事故带来经济上的损失，为其员工提供一个安全的工作环境。除了在感知层对压力、温度、流量等数据进行采集之外，与安全相关应用最多的是可燃气体探测器和有毒气体探测器等各种气体监测和感知模块。

在油气生产过程中，对生产运行状况、环境状况、安全状况的实时监测和控制以及应对突发事件的快速反应一直是油气生产中的一个挑战。油田工作点多、位置分散、距离长，环境恶劣、雷击、地震、油气泄露及人为破坏等安全危害时有发生。而传统油田无报警或报警不及时，当一些风险事故发生时，如油气泄漏、燃烧，现场缺乏气体探测设施，报警不及时，容易导致事故扩大化和人员伤亡。

此外，根据行业及国家相关标准，石油行业对气体检测应用还集中体现在以下区域：

• 原油中转站以上的油泵房、计量间、含油污水泵房、阀组间、脱水器操作间； 

• 输送天然气的压缩机房、计量间、阀组间和收发球间； 

• 轻烃系统的压缩机房、计量间、阀组间、收发球间、储罐区和装卸设施； 

• 凝析油和汽油的泵间、计量间、阀组间、储罐区和装卸设施； 

• 液化石油气泵房、灌瓶（充装）间、计量间、气瓶库和储罐区； 

• 在以下场所宜安装可燃气体检测报警器： 

• 原油沉降罐操作间、原油储罐区； 

• 含油污水罐区。 

整个生产、加工、运输、使用环节需要对可燃气体和有毒气体进行检测，安装大量气体探测设备应用于安全防护，防止中毒与爆炸事故，常见的气体包括可燃气体、硫化氢、一氧化碳、二氧化硫等。这些探测设备以往都是以有线连接的方式进行工作，在部署时需要考虑布线施工和传输距离对信号强度的影响。

而随着NB-IoT以及3G/4G/5G等无线物联网技术的发展，新型的无线气体探测器也逐步投入使用。无线探测器与有线探测器最大的区别在于不受安装和距离的限制，其优缺点比较见下表：

NB-IOT与有线技术参数对比

尤其是在开采、传输等环节，生产场所和设备往往是在野外，并且设备与控制室、设备与设备之间的分布都比较分散，距离也比较远，这大大增加了监控设备安装部署的成本和难度。

而采用无线监测设备则可以做到即安即用，只要有NB-IoT或3G/4G/5G等网络覆盖的地方都可以方便安装、实时传输，而监控人员也能够通过PC、手机等各种终端随时随地接收监控数据，并在发生泄露或气体浓度异常时收到系统发来的短信或微信提示，甚至可以接到系统自动驳接的语音通知，及时采取相应措施，将危险和损失降到最低。

苏州感闻环境科技有限公司（GW Environ Tech Co., Ltd.）是一家专业从事工业气体探测、环境监测与分析、智慧化工园区等业务的创新型高科技企业，是中国石油和化学工业联合会智慧化工园区联盟成员单位。

作为工业与环境检测分析领域的的技术创新者，公司围绕各类检测分析产品和解决方案，率先采用全球先进的纳米和MEMS气体传感器技术，为各行业用户提供检测应用服务和绿色智慧城市解决方案。目前感闻环境的业务主要专注于工业气体探测设备、环境监测仪器仪表、智慧环保及物联网监测整体解决方案，产品及方案具有复合气体监测、灵敏度高、智能化、可集成等诸多优点，广泛应用于石油、石化、化工、燃气、危化品物流仓储、钢铁、冶金、建材及科研等领域。

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