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智慧油田-工控網絡安全分析

文檔作者：張陽劉大興田巧燕陳云范大名文檔來源：長慶油田分公司第九采油廠		點擊數：	更新時間： 2025年09月22日
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油氣開采化 工 設 計 通 訊
Oil and Gas Production Chemical Engineering Design Communications
·56·
第43卷第12期
2017年12月
隨著數字化社會發展至今和國家提出“兩化融合”的背景
下，我國石油行業正從早期的機械化向數字化及智能化發展，
并且擁有了較好的技術和人才基礎。目前，“智慧油田”已成
國內石油行業發展的趨勢。
國內石油行業各采油基地早已開展數字化建設并已初步
實現采油自動化作業。伴隨著“智慧油田”的建設需求，最
終實現采油作業的管控一體目標，石油行業工控系統已經越
發開放，不再是過去的“孤島系統”，通過互聯網互通性，提
高石油行業管控業務效率，但同時“智慧油田”也面臨比以
往更多的網絡威脅。
1 網絡現狀
“智慧油田”采油廠具有井場分布分散，井場現場偏遠，
人員作業條件艱苦，最終需要依賴數字化建設完成采油作業。
“智慧油田”工業控制系統的重要組成單元有數據采集與
監控系統SCADA、可編程邏輯控制器PLC、遠程終端設備
RTU、智能儀表以及確保各組成單元之間相互通信的接口技
術。其應用后可實現大幅提高作業效率和大量降低偏僻井場
連續人工監管和作業，通過“智能儀表”的數據采集和監視，
可自控各個井場的作業數據和工藝產量。
采油九廠分布式網絡目前大體分為三層：
第一層：骨干環網以及各級指揮中心，是石油總部機關
與油田采油廠遠程傳達指令和數據傳輸、統計、儲存、備份。
第二層：核心交換區主要是負責油田采油廠各類生產信
息交互，主要負責遠程監控工控網絡和處理信息。
第三層：生產作業區位于井場現場，用于獲取采油作業
過程中工藝數據，并對其進行處理及控制。
由于采油廠信息網絡現狀安全防護等級較低，且經過網
絡自檢后網絡現存在病毒、非法外聯、越權訪問、被植入木
馬等各種安全問題。同時，每層網絡之間的防護措施單一，
且缺乏有效的防護策略配置；每層之間的網絡隔離措施不嚴，
而且可通過外網滲透進入采油廠辦公區，并利用當前采油廠
信息網絡連接方式最終進入生產作業區，從而導致生產作業
區的全部生產作業數據信息泄露及被篡改，此外，每個區域
的匯聚點主機或核心終端上，均存在工控信息安全隱患，這
些都可能導致被劫持、感染病毒、被盜用其通信主機身份等
其他惡意行為的發生，這都將有損于企業利益和不良影響。
2 網絡風險分析
早期石油行業采油基地在設計和建造工控網絡時，首要
考慮是采油作業可靠性、數據回傳實時性，而忽略工控網絡
安全問題。
總部機關骨干網及指揮中心
采油九廠信息中心會聚區
增壓站增壓站增壓站增壓站增壓站
五谷城
作業區
薛 岔
作業區
彭 陽
作業區
羅龐塬
作業區
劉峁塬
作業區
圖1 采油廠分布式網絡絡互聯拓撲示意圖
現階段“智慧油田”工控系統的數字化、信息化建設為
生產作業提供便利的同時，也帶來了各種網絡安全威脅。尤
其在采油基地工控網中存在著各類顯性的、隱性的信息安全
隱患，根據采油基地工控系統現狀調研可知，其面臨主要威
脅見表1。
表1 油基地工控系統面臨威脅
序號威脅名稱外部來源內部來源
1 遠程支持威脅井場偏僻、分散
存在對外接口；遠程調度
或第三方人員遠程調試
2 外部設備威脅不監管移動介質和設備接入沒有管理措施
3 安全策略威脅未部署工控安全設備管理人員意識不足
4 配置隱患威脅存在弱口令、默認口令作業人員意識不足
5 協議、自身隱患
通用操作系統和數據庫
自身隱患
6 其他威脅
無線網絡威脅，終端
設備安全威脅
3 網絡安全防護
通過前述的網絡系統現狀和安全風險分析，明確總體安
全防護目標為：確保采油廠工業控制生產系統的網絡與信息
安全。
具體需求分為以下幾個方面：
1）在保證業務流程的前提下，實現用戶對系統的嚴格受
摘 要：保障“智慧油田”采油基地作業生產可靠性、連續性為基地首要任務，生產調度管理現多通過工控系統控制。若
工控網絡健康度過低，極有可能發生意外停產等工況，甚至引發生產安全事故。隨著“中國制造2025”“兩化融合”等數字化
建設需求，工控網絡已經不再是“網絡孤島”，因而各類網絡威脅以及信息安全問題必須引起高度重視，以保障油田的數字化生產，
信息化核心業務功能的實現。同時，在保證“智慧油田”連續穩定生產基礎上，應積極加強的對采油基地工控網絡進行防護。
關鍵詞：工業控制；網絡安全；網絡安全防護；網絡風險分析
中圖分類號：F426.22 文獻標志碼：A 文章編號：1003–6490（2017）12–0056–02
Analysis on Industrial Safety of“ Intelligent Oilfield”
Zhang Yang，Liu Da-xing，Tian Qiao-yan，Chen Yun，Fan Da-ming
Abstract ：The protection of“ oilfield” oil production base production production reliability，continuity as the base of the primary
task，production scheduling management is more through the industrial control system control，if the industrial network health is
too low，most likely to accident shutdown and other conditions，or even Causing production safety accidents.With the“ China made
2025”，”two fusion” and other digital construction needs，industrial control network is no longer a“ network island”，and thus all kinds
of network threats and information security issues must pay great attention to protect the oil field of digital production，The realization
of information core business function.At the same time，in ensuring the“ wisdom oil field” on the basis of continuous and stable
production，should actively strengthen the oil production base for industrial protection network protection.
Key words ：industrial control ；network security ；network security protection ；network risk analysis
“智慧油田”工控網絡安全分析
張 陽，劉大興，田巧燕，陳 云，范大名
（長慶油田分公司第九采油廠，寧夏銀川 750006）
收稿日期：2017–10–15
作者簡介： 張陽（1986—），男，寧夏銀川人，助理工程師，主要研
究方向為網絡信息安全。
萬方數據
化 工 設 計 通 訊 油氣開采
Chemical Engineering Design Communications Oil and Gas Production
·57·
第43卷第12期
2017年12月
限訪問；
2）嚴格控制病毒和木馬等惡意程序通過非生產網絡向生
產網絡的傳播；
3）非法違規網絡活動的動態監控和實時阻斷；
4）嚴格控制第三方廠商對生產系統網絡的訪問權限；
5）進行不同業務的網域劃分，采取針對性安全措施；
6）有效管理不同網域之間通訊；
7）優化網絡結構，減少監管和維護復雜性，提升作業效率；
8）工控網絡整體進行適當防護，確保網絡中業務可用性。
4 總體安全防護策略
為確保主機衛士與工控安全監測審計（工控安全保護系
統）作為生產系統的網絡與信息安全，降低辦公網絡對生產
網絡的安全威脅，根據需求分析結果針對性制定總體安全策
略：
1）在保證業務流程的前提下，實現辦公網絡用戶對生產
網絡的嚴格受限訪問；
2）嚴格控制病毒和木馬等惡意程序通過辦公網絡用戶對
生產網絡的傳播；
3）非法違規網絡活動的動態監控和實時阻斷；
4）嚴格控制第三方廠商對網管系統的訪問權限；
5）定期對工作人員進行信息安全培訓，提高相關人員信
息安全意識；
6）定期對采油基地整體網絡進行測評和審查，確保網絡
健康度；
7）針對各網域設置不同級別防護策略；
8）針對工控網中重要信息進行加密處理，通過數字證書
認證保障作業數據安全。
5 安全域劃分
現將采油九廠網絡劃分三個安全域，即辦公服務區、生產
服務區和生產作業區，其中生產作業區又細分成六個作業區，
分別是：采油廠信息中心匯聚區、五谷城作業區、薛岔作業區、
彭陽作業區、劉茆塬作業區以及羅龐塬作業區等。
現階段著重關注生產作業區的安全防護。
采油九廠信息中心會聚區
五谷城
作業區
薛 岔
作業區
彭 陽
作業區
羅龐塬
作業區
劉峁塬
作業區
工控審
計設備
圖2 生產作業網絡安全域劃分示意圖
6 結論
石油行業是國家支柱產業，在石油石化產業鏈中處于產
業鏈前端，而“智慧油田”工控系統健康度又涉及到采油基
地作業過程中的安全性，進而會影響或威脅到其他行業的運
行，更甚將影響行業整體數字化進程。維護“智慧油田”工
控網絡安全，確保采油業務連續穩定，防止各類內在、外在
的網絡安全威脅已成為“智慧油田”建設過程中的當務之急。
參考文獻
[1] 王婷，戴中華，彭勇，等. 油田工業控制系統信息安全防護方法研
究[J]. 石油工業計算機應用，2014.
（上接第26頁）
油氣田的生產提供安全保障措施。合理解決油氣儲運過程中
的安全隱患問題，提高油氣儲運設備的安全運行效率，對其
實施防腐處理，增強抗腐蝕性能。防止油品儲存過程中的蒸
發損耗，減少油氣的損失量，才能達到預期的油氣儲運效
率，達到油氣生產企業的經濟效益指標。
參考文獻
[1] 唐彪，楊愛剛. 油氣儲運過程中的安全生產管理[J]. 化工設計通訊，
2017，43（7）：167.
（上接第24頁）
題的管道進行及時的報修工作，確保管道的質量。
3.2 對于管道焊接施工中的問題的解決辦法
在進行焊接的過程中，應該按照焊接的標準進行管道的
焊接工作。在焊接的過程中，應該根據焊口的規格根據圖上
的標識進行焊接。在焊接之后，應該對焊面進行嚴格的無損
檢查工作。在確定整個焊接過程合格之后，應該對管道進行
熱處理。對于焊接處的氣密性試驗也是非常的重要的，在進
行焊面的氣密性的檢測過程中，應該嚴格地按照相關的檢測
標準進行檢測，確保質量的合格。
3.3 管道防腐的問題的解決方法
由于石油化工運輸的管道存在于地下，所以會受到地下
的有機物的腐蝕，造成管道的破損。因此我們要根據標準進
行管道防腐層的涂刷工作，使管道的使用壽命能夠大大的得
到提高。在進行石油化工管道的防腐層的刷涂過程中，比較常
用的材料是石油瀝青和環氧煤瀝青等兩種材料。這兩種材料
各自有優缺點。石油瀝青的污染性比較強，對于環境的影響
比較大，但是從成本上來講，這種材料的成本相對來說比較低，
環氧煤瀝青材料的造價相對來說比較高，但是就施工技術來
說，也相對來說簡單好多。進行涂料的刷圖過程中，應該按
照標準進行，確保能夠達到預期的防腐效果，保證施工管道
的質量。
3.4 閥門安裝的問題的解決方法
在進行閥門安裝的過程中，對于位置的選擇是非常的重
要的。應該選擇能夠進行合理操作的位置，以便于能夠對于
管道進行維修。手輪間距要大于 10cm，閥門水平安裝中閥桿
不能向下。安裝重量較大閥門的時候，要利用起吊工具。閥
門應該錯開安裝，以縮小管道之間的距離，水平管道上的閥
門應該采用水平安裝的方式。另外，還要根據需要安裝型號
合適的閥門，避免用錯閥門情況的發 生，并在施工圖上進行
標注，確保每個閥門安裝在正確的位置。
3.5 對于施工變更問題的對策
對于解決施工變更最好的解決方案就是在施工之前對圖
紙進行全面的檢查，避免出現較大的錯誤。其次就是在施工
狀態下出現變更等問題，就必須要加強現場施工管理人員、
監理人員和施工人員的溝通，充分地了解在施工過程中出現
的問題，找到問題的原因所在，通過相關的技術商討，確定
合理的施工變更方案。確保管道施工的質量。
4 結束語
在進行石油化工管道的施工過程中，會受到很多因素的
影響。最重要的幾點就是在文中討論的幾點。在進行石油化
工管道的鋪設之前，應該加強對于施工圖紙的審核工作，減
少在施工的過程中出現大的變更。在施工過程中，嚴格按照
相關的標準執行，確保管道施工的質量。
參考文獻
[1] 張強. 石油化工管道安裝常見問題分析及質量控制探討[J]. 中國石
油和化工標準與質量，2013，（7）：53.
[2] 董國輝. 關于石油化工管道安裝問題及質量控制研究[J]. 中國石油
和化工標準與質量，2013，（7）：244.
[3] 楊永會. 石油化工工程中工藝管道安裝施工存在的問題與對策[J].
中國石油和化工標準與質量，2012，（11）：231.
[4] 劉思嘉. 石油化工管道安裝常見問題及質量控制[J]. 價值工程，
2012，（15）：78-79.

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