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智慧油田-工控網(wǎng)絡(luò)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(shù)：	更新時間： 2025年09月22日
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上一篇：渤海油田殺菌技術(shù)應(yīng)用

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油氣開采化 工 設(shè) 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(shù)字化社會發(fā)展至今和國家提出“兩化融合”的背景
下，我國石油行業(yè)正從早期的機械化向數(shù)字化及智能化發(fā)展，
并且擁有了較好的技術(shù)和人才基礎(chǔ)。目前，“智慧油田”已成
國內(nèi)石油行業(yè)發(fā)展的趨勢。
國內(nèi)石油行業(yè)各采油基地早已開展數(shù)字化建設(shè)并已初步
實現(xiàn)采油自動化作業(yè)。伴隨著“智慧油田”的建設(shè)需求，最
終實現(xiàn)采油作業(yè)的管控一體目標(biāo)，石油行業(yè)工控系統(tǒng)已經(jīng)越
發(fā)開放，不再是過去的“孤島系統(tǒng)”，通過互聯(lián)網(wǎng)互通性，提
高石油行業(yè)管控業(yè)務(wù)效率，但同時“智慧油田”也面臨比以
往更多的網(wǎng)絡(luò)威脅。
1 網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀
“智慧油田”采油廠具有井場分布分散，井場現(xiàn)場偏遠(yuǎn)，
人員作業(yè)條件艱苦，最終需要依賴數(shù)字化建設(shè)完成采油作業(yè)。
“智慧油田”工業(yè)控制系統(tǒng)的重要組成單元有數(shù)據(jù)采集與
監(jiān)控系統(tǒng)SCADA、可編程邏輯控制器PLC、遠(yuǎn)程終端設(shè)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(shù)。其應(yīng)用后可實現(xiàn)大幅提高作業(yè)效率和大量降低偏僻井場
連續(xù)人工監(jiān)管和作業(yè)，通過“智能儀表”的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視，
可自控各個井場的作業(yè)數(shù)據(jù)和工藝產(chǎn)量。
采油九廠分布式網(wǎng)絡(luò)目前大體分為三層：
第一層：骨干環(huán)網(wǎng)以及各級指揮中心，是石油總部機關(guān)
與油田采油廠遠(yuǎn)程傳達指令和數(shù)據(jù)傳輸、統(tǒng)計、儲存、備份。
第二層：核心交換區(qū)主要是負(fù)責(zé)油田采油廠各類生產(chǎn)信
息交互，主要負(fù)責(zé)遠(yuǎn)程監(jiān)控工控網(wǎng)絡(luò)和處理信息。
第三層：生產(chǎn)作業(yè)區(qū)位于井場現(xiàn)場，用于獲取采油作業(yè)
過程中工藝數(shù)據(jù)，并對其進行處理及控制。
由于采油廠信息網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀安全防護等級較低，且經(jīng)過網(wǎng)
絡(luò)自檢后網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)存在病毒、非法外聯(lián)、越權(quán)訪問、被植入木
馬等各種安全問題。同時，每層網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)隔離措施不嚴(yán)，
而且可通過外網(wǎng)滲透進入采油廠辦公區(qū)，并利用當(dāng)前采油廠
信息網(wǎng)絡(luò)連接方式最終進入生產(chǎn)作業(yè)區(qū)，從而導(dǎo)致生產(chǎn)作業(yè)
區(qū)的全部生產(chǎn)作業(yè)數(shù)據(jù)信息泄露及被篡改，此外，每個區(qū)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(dǎo)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(fā)生，這都將有損于企業(yè)利益和不良影響。
2 網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險分析
早期石油行業(yè)采油基地在設(shè)計和建造工控網(wǎng)絡(luò)時，首要
考慮是采油作業(yè)可靠性、數(shù)據(jù)回傳實時性，而忽略工控網(wǎng)絡(luò)
安全問題。
總部機關(guān)骨干網(wǎng)及指揮中心
采油九廠信息中心會聚區(qū)
增壓站增壓站增壓站增壓站增壓站
五谷城
作業(yè)區(qū)
薛 岔
作業(yè)區(qū)
彭 陽
作業(yè)區(qū)
羅龐塬
作業(yè)區(qū)
劉峁塬
作業(yè)區(qū)
圖1 采油廠分布式網(wǎng)絡(luò)絡(luò)互聯(lián)拓?fù)涫疽鈭D
現(xiàn)階段“智慧油田”工控系統(tǒng)的數(shù)字化、信息化建設(shè)為
生產(chǎn)作業(yè)提供便利的同時，也帶來了各種網(wǎng)絡(luò)安全威脅。尤
其在采油基地工控網(wǎng)中存在著各類顯性的、隱性的信息安全
隱患，根據(jù)采油基地工控系統(tǒng)現(xiàn)狀調(diào)研可知，其面臨主要威
脅見表1。
表1 油基地工控系統(tǒng)面臨威脅
序號威脅名稱外部來源內(nèi)部來源
1 遠(yuǎn)程支持威脅井場偏僻、分散
存在對外接口；遠(yuǎn)程調(diào)度
或第三方人員遠(yuǎn)程調(diào)試
2 外部設(shè)備威脅不監(jiān)管移動介質(zhì)和設(shè)備接入沒有管理措施
3 安全策略威脅未部署工控安全設(shè)備管理人員意識不足
4 配置隱患威脅存在弱口令、默認(rèn)口令作業(yè)人員意識不足
5 協(xié)議、自身隱患
通用操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫
自身隱患
6 其他威脅
無線網(wǎng)絡(luò)威脅，終端
設(shè)備安全威脅
3 網(wǎng)絡(luò)安全防護
通過前述的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)現(xiàn)狀和安全風(fēng)險分析，明確總體安
全防護目標(biāo)為：確保采油廠工業(yè)控制生產(chǎn)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)與信息
安全。
具體需求分為以下幾個方面：
1）在保證業(yè)務(wù)流程的前提下，實現(xiàn)用戶對系統(tǒng)的嚴(yán)格受
摘 要：保障“智慧油田”采油基地作業(yè)生產(chǎn)可靠性、連續(xù)性為基地首要任務(wù)，生產(chǎn)調(diào)度管理現(xiàn)多通過工控系統(tǒng)控制。若
工控網(wǎng)絡(luò)健康度過低，極有可能發(fā)生意外停產(chǎn)等工況，甚至引發(fā)生產(chǎn)安全事故。隨著“中國制造2025”“兩化融合”等數(shù)字化
建設(shè)需求，工控網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不再是“網(wǎng)絡(luò)孤島”，因而各類網(wǎng)絡(luò)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(shù)字化生產(chǎn)，
信息化核心業(yè)務(wù)功能的實現(xiàn)。同時，在保證“智慧油田”連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)基礎(chǔ)上，應(yīng)積極加強的對采油基地工控網(wǎng)絡(luò)進行防護。
關(guān)鍵詞：工業(yè)控制；網(wǎng)絡(luò)安全；網(wǎng)絡(luò)安全防護；網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險分析
中圖分類號：F426.22 文獻標(biāo)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，F(xiàn)an 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(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)信息安全。
萬方數(shù)據(jù)
化 工 設(shè) 計 通 訊 油氣開采
Chemical Engineering Design Communications Oil and Gas Production
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2017年12月
限訪問；
2）嚴(yán)格控制病毒和木馬等惡意程序通過非生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)向生
產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的傳播；
3）非法違規(guī)網(wǎng)絡(luò)活動的動態(tài)監(jiān)控和實時阻斷；
4）嚴(yán)格控制第三方廠商對生產(chǎn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的訪問權(quán)限；
5）進行不同業(yè)務(wù)的網(wǎng)域劃分，采取針對性安全措施；
6）有效管理不同網(wǎng)域之間通訊；
7）優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，減少監(jiān)管和維護復(fù)雜性，提升作業(yè)效率；
8）工控網(wǎng)絡(luò)整體進行適當(dāng)防護，確保網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)可用性。
4 總體安全防護策略
為確保主機衛(wèi)士與工控安全監(jiān)測審計（工控安全保護系
統(tǒng)）作為生產(chǎn)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)與信息安全，降低辦公網(wǎng)絡(luò)對生產(chǎn)
網(wǎng)絡(luò)的安全威脅，根據(jù)需求分析結(jié)果針對性制定總體安全策
略：
1）在保證業(yè)務(wù)流程的前提下，實現(xiàn)辦公網(wǎng)絡(luò)用戶對生產(chǎn)
網(wǎng)絡(luò)的嚴(yán)格受限訪問；
2）嚴(yán)格控制病毒和木馬等惡意程序通過辦公網(wǎng)絡(luò)用戶對
生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的傳播；
3）非法違規(guī)網(wǎng)絡(luò)活動的動態(tài)監(jiān)控和實時阻斷；
4）嚴(yán)格控制第三方廠商對網(wǎng)管系統(tǒng)的訪問權(quán)限；
5）定期對工作人員進行信息安全培訓(xùn)，提高相關(guān)人員信
息安全意識；
6）定期對采油基地整體網(wǎng)絡(luò)進行測評和審查，確保網(wǎng)絡(luò)
健康度；
7）針對各網(wǎng)域設(shè)置不同級別防護策略；
8）針對工控網(wǎng)中重要信息進行加密處理，通過數(shù)字證書
認(rèn)證保障作業(yè)數(shù)據(jù)安全。
5 安全域劃分
現(xiàn)將采油九廠網(wǎng)絡(luò)劃分三個安全域，即辦公服務(wù)區(qū)、生產(chǎn)
服務(wù)區(qū)和生產(chǎn)作業(yè)區(qū)，其中生產(chǎn)作業(yè)區(qū)又細(xì)分成六個作業(yè)區(qū)，
分別是：采油廠信息中心匯聚區(qū)、五谷城作業(yè)區(qū)、薛岔作業(yè)區(qū)、
彭陽作業(yè)區(qū)、劉茆塬作業(yè)區(qū)以及羅龐塬作業(yè)區(qū)等。
現(xiàn)階段著重關(guān)注生產(chǎn)作業(yè)區(qū)的安全防護。
采油九廠信息中心會聚區(qū)
五谷城
作業(yè)區(qū)
薛 岔
作業(yè)區(qū)
彭 陽
作業(yè)區(qū)
羅龐塬
作業(yè)區(qū)
劉峁塬
作業(yè)區(qū)
工控審
計設(shè)備
圖2 生產(chǎn)作業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全域劃分示意圖
6 結(jié)論
石油行業(yè)是國家支柱產(chǎn)業(yè)，在石油石化產(chǎn)業(yè)鏈中處于產(chǎn)
業(yè)鏈前端，而“智慧油田”工控系統(tǒng)健康度又涉及到采油基
地作業(yè)過程中的安全性，進而會影響或威脅到其他行業(yè)的運
行，更甚將影響行業(yè)整體數(shù)字化進程。維護“智慧油田”工
控網(wǎng)絡(luò)安全，確保采油業(yè)務(wù)連續(xù)穩(wěn)定，防止各類內(nèi)在、外在
的網(wǎng)絡(luò)安全威脅已成為“智慧油田”建設(shè)過程中的當(dāng)務(wù)之急。
參考文獻
[1] 王婷，戴中華，彭勇，等. 油田工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全防護方法研
究[J]. 石油工業(yè)計算機應(yīng)用，2014.
（上接第26頁）
油氣田的生產(chǎn)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(shè)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(fā)損耗，減少油氣的損失量，才能達到預(yù)期的油氣儲運效
率，達到油氣生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟效益指標(biāo)。
參考文獻
[1] 唐彪，楊愛剛. 油氣儲運過程中的安全生產(chǎn)管理[J]. 化工設(shè)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(zhì)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(yīng)該按照焊接的標(biāo)準(zhǔn)進行管道的
焊接工作。在焊接的過程中，應(yīng)該根據(jù)焊口的規(guī)格根據(jù)圖上
的標(biāo)識進行焊接。在焊接之后，應(yīng)該對焊面進行嚴(yán)格的無損
檢查工作。在確定整個焊接過程合格之后，應(yīng)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(yīng)該嚴(yán)格地按照相關(guān)的檢測
標(biāo)準(zhǔn)進行檢測，確保質(zhì)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?shù)墓艿来嬖谟诘叵?，所以會受到地?
的有機物的腐蝕，造成管道的破損。因此我們要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)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(huán)氧煤瀝青等兩種材料。這兩種材料
各自有優(yōu)缺點。石油瀝青的污染性比較強，對于環(huán)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(huán)氧煤瀝青材料的造價相對來說比較高，但是就施工技術(shù)來
說，也相對來說簡單好多。進行涂料的刷圖過程中，應(yīng)該按
照標(biāo)準(zhǔn)進行，確保能夠達到預(yù)期的防腐效果，保證施工管道
的質(zhì)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(yīng)該選擇能夠進行合理操作的位置，以便于能夠?qū)τ?
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(yīng)該錯開安裝，以縮小管道之間的距離，水平管道上的閥
門應(yīng)該采用水平安裝的方式。另外，還要根據(jù)需要安裝型號
合適的閥門，避免用錯閥門情況的發(fā) 生，并在施工圖上進行
標(biāo)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(xiàn)較大的錯誤。其次就是在施工
狀態(tài)下出現(xiàn)變更等問題，就必須要加強現(xiàn)場施工管理人員、
監(jiān)理人員和施工人員的溝通，充分地了解在施工過程中出現(xiàn)
的問題，找到問題的原因所在，通過相關(guān)的技術(shù)商討，確定
合理的施工變更方案。確保管道施工的質(zhì)量。
4 結(jié)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(shè)之前，應(yīng)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(xiàn)大的變更。在施工過程中，嚴(yán)格按照
相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，確保管道施工的質(zhì)量。
參考文獻
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油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2013，（7）：53.
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