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智慧油田-工控网络安全分析

文档作者：张阳刘大兴田巧燕陈云范大名文档来源：长庆油田分公司第九采油厂		点击数：	更新时间： 2025年09月22日
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油气开采化 工 设 计 通 讯
Oil and Gas Production Chemical Engineering Design Communications
·56·
第43卷第12期
2017年12月
随着数字化社会发展至今和国家提出“两化融合”的背景
下，我国石油行业正从早期的机械化向数字化及智能化发展，
并且拥有了较好的技术和人才基础。目前，“智慧油田”已成
国内石油行业发展的趋势。
国内石油行业各采油基地早已开展数字化建设并已初步
实现采油自动化作业。伴随着“智慧油田”的建设需求，最
终实现采油作业的管控一体目标，石油行业工控系统已经越
发开放，不再是过去的“孤岛系统”，通过互联网互通性，提
高石油行业管控业务效率，但同时“智慧油田”也面临比以
往更多的网络威胁。
1 网络现状
“智慧油田”采油厂具有井场分布分散，井场现场偏远，
人员作业条件艰苦，最终需要依赖数字化建设完成采油作业。
“智慧油田”工业控制系统的重要组成单元有数据采集与
监控系统SCADA、可编程逻辑控制器PLC、远程终端设备
RTU、智能仪表以及确保各组成单元之间相互通信的接口技
术。其应用后可实现大幅提高作业效率和大量降低偏僻井场
连续人工监管和作业，通过“智能仪表”的数据采集和监视，
可自控各个井场的作业数据和工艺产量。
采油九厂分布式网络目前大体分为三层：
第一层：骨干环网以及各级指挥中心，是石油总部机关
与油田采油厂远程传达指令和数据传输、统计、储存、备份。
第二层：核心交换区主要是负责油田采油厂各类生产信
息交互，主要负责远程监控工控网络和处理信息。
第三层：生产作业区位于井场现场，用于获取采油作业
过程中工艺数据，并对其进行处理及控制。
由于采油厂信息网络现状安全防护等级较低，且经过网
络自检后网络现存在病毒、非法外联、越权访问、被植入木
马等各种安全问题。同时，每层网络之间的防护措施单一，
且缺乏有效的防护策略配置；每层之间的网络隔离措施不严，
而且可通过外网渗透进入采油厂办公区，并利用当前采油厂
信息网络连接方式最终进入生产作业区，从而导致生产作业
区的全部生产作业数据信息泄露及被篡改，此外，每个区域
的汇聚点主机或核心终端上，均存在工控信息安全隐患，这
些都可能导致被劫持、感染病毒、被盗用其通信主机身份等
其他恶意行为的发生，这都将有损于企业利益和不良影响。
2 网络风险分析
早期石油行业采油基地在设计和建造工控网络时，首要
考虑是采油作业可靠性、数据回传实时性，而忽略工控网络
安全问题。
总部机关骨干网及指挥中心
采油九厂信息中心会聚区
增压站增压站增压站增压站增压站
五谷城
作业区
薛 岔
作业区
彭 阳
作业区
罗庞塬
作业区
刘峁塬
作业区
图1 采油厂分布式网络络互联拓扑示意图
现阶段“智慧油田”工控系统的数字化、信息化建设为
生产作业提供便利的同时，也带来了各种网络安全威胁。尤
其在采油基地工控网中存在着各类显性的、隐性的信息安全
隐患，根据采油基地工控系统现状调研可知，其面临主要威
胁见表1。
表1 油基地工控系统面临威胁
序号威胁名称外部来源内部来源
1 远程支持威胁井场偏僻、分散
存在对外接口；远程调度
或第三方人员远程调试
2 外部设备威胁不监管移动介质和设备接入没有管理措施
3 安全策略威胁未部署工控安全设备管理人员意识不足
4 配置隐患威胁存在弱口令、默认口令作业人员意识不足
5 协议、自身隐患
通用操作系统和数据库
自身隐患
6 其他威胁
无线网络威胁，终端
设备安全威胁
3 网络安全防护
通过前述的网络系统现状和安全风险分析，明确总体安
全防护目标为：确保采油厂工业控制生产系统的网络与信息
安全。
具体需求分为以下几个方面：
1）在保证业务流程的前提下，实现用户对系统的严格受
摘 要：保障“智慧油田”采油基地作业生产可靠性、连续性为基地首要任务，生产调度管理现多通过工控系统控制。若
工控网络健康度过低，极有可能发生意外停产等工况，甚至引发生产安全事故。随着“中国制造2025”“两化融合”等数字化
建设需求，工控网络已经不再是“网络孤岛”，因而各类网络威胁以及信息安全问题必须引起高度重视，以保障油田的数字化生产，
信息化核心业务功能的实现。同时，在保证“智慧油田”连续稳定生产基础上，应积极加强的对采油基地工控网络进行防护。
关键词：工业控制；网络安全；网络安全防护；网络风险分析
中图分类号：F426.22 文献标志码：A 文章编号：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”工控网络安全分析
张 阳，刘大兴，田巧燕，陈 云，范大名
（长庆油田分公司第九采油厂，宁夏银川 750006）
收稿日期：2017–10–15
作者简介： 张阳（1986—），男，宁夏银川人，助理工程师，主要研
究方向为网络信息安全。
万方数据
化 工 设 计 通 讯 油气开采
Chemical Engineering Design Communications Oil and Gas Production
·57·
第43卷第12期
2017年12月
限访问；
2）严格控制病毒和木马等恶意程序通过非生产网络向生
产网络的传播；
3）非法违规网络活动的动态监控和实时阻断；
4）严格控制第三方厂商对生产系统网络的访问权限；
5）进行不同业务的网域划分，采取针对性安全措施；
6）有效管理不同网域之间通讯；
7）优化网络结构，减少监管和维护复杂性，提升作业效率；
8）工控网络整体进行适当防护，确保网络中业务可用性。
4 总体安全防护策略
为确保主机卫士与工控安全监测审计（工控安全保护系
统）作为生产系统的网络与信息安全，降低办公网络对生产
网络的安全威胁，根据需求分析结果针对性制定总体安全策
略：
1）在保证业务流程的前提下，实现办公网络用户对生产
网络的严格受限访问；
2）严格控制病毒和木马等恶意程序通过办公网络用户对
生产网络的传播；
3）非法违规网络活动的动态监控和实时阻断；
4）严格控制第三方厂商对网管系统的访问权限；
5）定期对工作人员进行信息安全培训，提高相关人员信
息安全意识；
6）定期对采油基地整体网络进行测评和审查，确保网络
健康度；
7）针对各网域设置不同级别防护策略；
8）针对工控网中重要信息进行加密处理，通过数字证书
认证保障作业数据安全。
5 安全域划分
现将采油九厂网络划分三个安全域，即办公服务区、生产
服务区和生产作业区，其中生产作业区又细分成六个作业区，
分别是：采油厂信息中心汇聚区、五谷城作业区、薛岔作业区、
彭阳作业区、刘茆塬作业区以及罗庞塬作业区等。
现阶段着重关注生产作业区的安全防护。
采油九厂信息中心会聚区
五谷城
作业区
薛 岔
作业区
彭 阳
作业区
罗庞塬
作业区
刘峁塬
作业区
工控审
计设备
图2 生产作业网络安全域划分示意图
6 结论
石油行业是国家支柱产业，在石油石化产业链中处于产
业链前端，而“智慧油田”工控系统健康度又涉及到采油基
地作业过程中的安全性，进而会影响或威胁到其他行业的运
行，更甚将影响行业整体数字化进程。维护“智慧油田”工
控网络安全，确保采油业务连续稳定，防止各类内在、外在
的网络安全威胁已成为“智慧油田”建设过程中的当务之急。
参考文献
[1] 王婷，戴中华，彭勇，等. 油田工业控制系统信息安全防护方法研
究[J]. 石油工业计算机应用，2014.
（上接第26页）
油气田的生产提供安全保障措施。合理解决油气储运过程中
的安全隐患问题，提高油气储运设备的安全运行效率，对其
实施防腐处理，增强抗腐蚀性能。防止油品储存过程中的蒸
发损耗，减少油气的损失量，才能达到预期的油气储运效
率，达到油气生产企业的经济效益指标。
参考文献
[1] 唐彪，杨爱刚. 油气储运过程中的安全生产管理[J]. 化工设计通讯，
2017，43（7）：167.
（上接第24页）
题的管道进行及时的报修工作，确保管道的质量。
3.2 对于管道焊接施工中的问题的解决办法
在进行焊接的过程中，应该按照焊接的标准进行管道的
焊接工作。在焊接的过程中，应该根据焊口的规格根据图上
的标识进行焊接。在焊接之后，应该对焊面进行严格的无损
检查工作。在确定整个焊接过程合格之后，应该对管道进行
热处理。对于焊接处的气密性试验也是非常的重要的，在进
行焊面的气密性的检测过程中，应该严格地按照相关的检测
标准进行检测，确保质量的合格。
3.3 管道防腐的问题的解决方法
由于石油化工运输的管道存在于地下，所以会受到地下
的有机物的腐蚀，造成管道的破损。因此我们要根据标准进
行管道防腐层的涂刷工作，使管道的使用寿命能够大大的得
到提高。在进行石油化工管道的防腐层的刷涂过程中，比较常
用的材料是石油沥青和环氧煤沥青等两种材料。这两种材料
各自有优缺点。石油沥青的污染性比较强，对于环境的影响
比较大，但是从成本上来讲，这种材料的成本相对来说比较低，
环氧煤沥青材料的造价相对来说比较高，但是就施工技术来
说，也相对来说简单好多。进行涂料的刷图过程中，应该按
照标准进行，确保能够达到预期的防腐效果，保证施工管道
的质量。
3.4 阀门安装的问题的解决方法
在进行阀门安装的过程中，对于位置的选择是非常的重
要的。应该选择能够进行合理操作的位置，以便于能够对于
管道进行维修。手轮间距要大于 10cm，阀门水平安装中阀杆
不能向下。安装重量较大阀门的时候，要利用起吊工具。阀
门应该错开安装，以缩小管道之间的距离，水平管道上的阀
门应该采用水平安装的方式。另外，还要根据需要安装型号
合适的阀门，避免用错阀门情况的发 生，并在施工图上进行
标注，确保每个阀门安装在正确的位置。
3.5 对于施工变更问题的对策
对于解决施工变更最好的解决方案就是在施工之前对图
纸进行全面的检查，避免出现较大的错误。其次就是在施工
状态下出现变更等问题，就必须要加强现场施工管理人员、
监理人员和施工人员的沟通，充分地了解在施工过程中出现
的问题，找到问题的原因所在，通过相关的技术商讨，确定
合理的施工变更方案。确保管道施工的质量。
4 结束语
在进行石油化工管道的施工过程中，会受到很多因素的
影响。最重要的几点就是在文中讨论的几点。在进行石油化
工管道的铺设之前，应该加强对于施工图纸的审核工作，减
少在施工的过程中出现大的变更。在施工过程中，严格按照
相关的标准执行，确保管道施工的质量。
参考文献
[1] 张强. 石油化工管道安装常见问题分析及质量控制探讨[J]. 中国石
油和化工标准与质量，2013，（7）：53.
[2] 董国辉. 关于石油化工管道安装问题及质量控制研究[J]. 中国石油
和化工标准与质量，2013，（7）：244.
[3] 杨永会. 石油化工工程中工艺管道安装施工存在的问题与对策[J].
中国石油和化工标准与质量，2012，（11）：231.
[4] 刘思嘉. 石油化工管道安装常见问题及质量控制[J]. 价值工程，
2012，（15）：78-79.

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