智能化加速全球石油石化行業(yè)轉(zhuǎn)型

□ 本刊記者 田 源 黃 振

通過(guò)智能化，可以有效降低企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本，減少資本支出，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，實(shí)現(xiàn)石油石化行業(yè)的轉(zhuǎn)型與降本增效。

智能化是世界科技發(fā)展的大趨勢(shì)，也是世界石油石化工業(yè)持續(xù)提質(zhì)降本增效的有效途徑和必由之路。工業(yè)自動(dòng)化、信息化、智能化給當(dāng)代社會(huì)帶來(lái)的科技變革早已為世人所知悉，在石油石化領(lǐng)域智能化技術(shù)也得到了大量應(yīng)用。當(dāng)前，世界石油石化領(lǐng)域的智能化正處于快速發(fā)展階段，研發(fā)方向和重點(diǎn)是智能油田、智能管道、智能煉廠及智能銷(xiāo)售。

油氣開(kāi)發(fā)向智能油田邁進(jìn)

隨著技術(shù)進(jìn)步，油氣田開(kāi)發(fā)已進(jìn)入數(shù)字油田階段，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，技術(shù)持續(xù)發(fā)展，并向著智能油田方向邁進(jìn)。

BP旗下位于美國(guó)本土48個(gè)州的業(yè)務(wù)部門(mén)（簡(jiǎn)稱(chēng)Lower48）采用科技創(chuàng)新來(lái)增強(qiáng)其安全性和可信賴(lài)性，同時(shí)降低開(kāi)采石油和天然氣的成本。通過(guò)使用尖端技術(shù)，比如大數(shù)據(jù)分析、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡（VR）、無(wú)人機(jī)等先進(jìn)技術(shù)，使工作流程更加智能。

Lower48部門(mén)開(kāi)發(fā)了一個(gè)基于大數(shù)據(jù)的物流系統(tǒng)，幫助操作人員充分利用他們?cè)谟吞镏泄ぷ鞯臅r(shí)間，其中包括了一套算法，能夠?yàn)閱T工開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)的路線，他們就能直接被引導(dǎo)到最高優(yōu)先級(jí)的油井，算法中涵蓋健康、安全、預(yù)防性維護(hù)及優(yōu)化性能等多重因素。

在操作人員進(jìn)行巡檢時(shí)，還會(huì)使用VR，可以通過(guò)其透鏡讀取傳感器的信息，并且與身處控制中心的技術(shù)專(zhuān)家實(shí)時(shí)溝通。通過(guò)使用這一設(shè)備，專(zhuān)家可以在技術(shù)人員處理設(shè)備問(wèn)題時(shí)，在其視野中疊加指導(dǎo)和數(shù)據(jù)信息。

ABB公司通過(guò)人工舉升智能化，大規(guī)模推動(dòng)數(shù)字油田進(jìn)程。抽油機(jī)、螺桿泵（PCP）和電潛泵（ESP）都是常用的人工舉升方式，其動(dòng)力都由馬達(dá)提供。ABB通過(guò)在變速控制器（VSD）內(nèi)置專(zhuān)用于油氣開(kāi)采的高級(jí)程序，來(lái)控制人工舉升系統(tǒng)的電機(jī)和馬達(dá)，實(shí)現(xiàn)智能人工舉升。智能系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)在阿曼Sultanate油田進(jìn)一步得到印證，該油田有超過(guò)1500口井安裝了VSD-PCP系統(tǒng)，其中大部分配備了ABB的智能控制系統(tǒng)。ABB與開(kāi)發(fā)商還將共同實(shí)施軟件開(kāi)發(fā)計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)人工舉升系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制。

2018年4月，道達(dá)爾與谷歌云簽署合作協(xié)議，共同開(kāi)發(fā)人工智能解決方案，用于油氣勘探和生產(chǎn)的地質(zhì)數(shù)據(jù)分析處理。此方案重點(diǎn)開(kāi)發(fā)用于解析地層圖像的人工智能程序，尤其是憑借計(jì)算機(jī)成像技術(shù)來(lái)解析地震數(shù)據(jù)，并使用自然語(yǔ)言處理技術(shù)對(duì)技術(shù)文檔進(jìn)行自動(dòng)分析。這項(xiàng)技術(shù)將把道達(dá)爾的地質(zhì)學(xué)家、地球物理學(xué)家、水庫(kù)和地理信息工程師從冗雜的數(shù)據(jù)收集和整理工作中解放出來(lái)，得以更快、更有效地勘探和評(píng)估油氣田。

自動(dòng)化鉆井將逐步取代人工

在鉆井領(lǐng)域，自動(dòng)化鉆機(jī)、隨鉆測(cè)量測(cè)井（MWD/LWD）、自動(dòng)垂直鉆井、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井、自動(dòng)控壓鉆井、智能鉆桿、遠(yuǎn)程專(zhuān)家決策支持中心等具里程碑意義的重大技術(shù)裝備的出現(xiàn)，標(biāo)志著鉆井已進(jìn)入自動(dòng)化鉆井完善階段，鉆井自動(dòng)化、信息化水平大幅提升，將在相當(dāng)程度上逐步取代人工。

美國(guó)CONSOL能源公司在Marcellus頁(yè)巖氣區(qū)通過(guò)應(yīng)用自動(dòng)化鉆機(jī)、高造斜率旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)、PDC鉆頭、隨鉆儲(chǔ)層導(dǎo)向和遠(yuǎn)程專(zhuān)家決策支持中心、工廠化作業(yè)等措施，鉆井提速非常明顯，多井實(shí)現(xiàn)三開(kāi)一趟鉆（斜井段+水平段），鉆得最快的兩口水平井，水平段日進(jìn)尺分別達(dá)到1613.3米和1774.2米。一趟鉆完成的進(jìn)尺最多達(dá)4597.6米。

美國(guó)國(guó)民油井華高公司和斯倫貝謝研制的新式智能鉆桿，內(nèi)裝高速數(shù)據(jù)傳輸纜，可使鉆頭向地面工人傳送信息。而阿帕奇石油公司則更進(jìn)一步，已在開(kāi)發(fā)新軟件，鉆頭系統(tǒng)能夠與地表裝備直接交流，控制鉆速和方向。

Robotic Drilling Systems公司設(shè)計(jì)的系列機(jī)器人可從事鉆機(jī)上大部分原來(lái)由人工完成的工作，機(jī)器人約3米高，有一支搖桿可伸長(zhǎng)3米，配有15種不同尺寸可更換的機(jī)械手。將機(jī)器人固定在某處后，可抓取重達(dá)1噸的鉆頭并將之送至合適位置。

國(guó)外同時(shí)還在研制電動(dòng)智能連續(xù)管鉆井系統(tǒng)，通過(guò)智能連續(xù)管向井下供電，驅(qū)動(dòng)井下電動(dòng)智能導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)，具備連續(xù)起下鉆和連續(xù)循環(huán)功能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速、大容量、雙向傳輸。電動(dòng)智能連續(xù)管鉆井系統(tǒng)將成為實(shí)現(xiàn)未來(lái)智能鉆井的另一個(gè)重要途徑。

鉆井大數(shù)據(jù)的應(yīng)用也逐步深入，很多以前不敢想、不可能的事情都可以變成可能。比如，油田的區(qū)塊分析，哪塊有潛力而哪塊沒(méi)有，結(jié)合大數(shù)據(jù)就能做出判斷；壓裂的效果，裂縫產(chǎn)生的長(zhǎng)度、深度，以及流體流動(dòng)的效果，結(jié)合大數(shù)據(jù)也可以給出。運(yùn)用大數(shù)據(jù)，還可以實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)速度預(yù)測(cè)、電潛泵工況預(yù)測(cè)、井底狀況預(yù)測(cè)、測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)機(jī)器解釋等人工無(wú)法完成的工作。

智能管道實(shí)現(xiàn)全生命周期管理

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，油氣管道已經(jīng)進(jìn)入數(shù)字化管道階段，并在大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)的推動(dòng)下，油氣管道運(yùn)營(yíng)在智能化道路上快速發(fā)展。

2016年，美國(guó)哥倫比亞管道集團(tuán)（Columbia Pipeline Group）成為首家部署“智能管道解決方案”的企業(yè)。該方案能夠讓管理者掌握比以往更多的數(shù)據(jù)，充分了解管道的安全性和資產(chǎn)完整性狀況，從而做出更科學(xué)的決策。目前，哥倫比亞管道集團(tuán)在整個(gè)企業(yè)范圍內(nèi)，對(duì)其超過(guò)24000千米的州際管道實(shí)現(xiàn)了近乎實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，包括管道威脅監(jiān)測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)管控和情境感知。

“智能管道解決方案”對(duì)多項(xiàng)數(shù)據(jù)源進(jìn)行了整合，既包括企業(yè)內(nèi)部的地理信息系統(tǒng)、工作管理系統(tǒng)、調(diào)控中心、直呼系統(tǒng)（one-call system），也涵蓋了美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局（NOAA）和美國(guó)地質(zhì)勘探局（USGS）等外部數(shù)據(jù)源。該解決方案還集成了管道本體屬性、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果、管線內(nèi)檢測(cè)結(jié)果、計(jì)劃性評(píng)估、高后果區(qū)定位、泄漏歷史記錄、直呼系統(tǒng)標(biāo)簽、應(yīng)急閥門(mén)位置、地質(zhì)沉降與斷層等數(shù)據(jù)。該解決方案的用戶(hù)能通過(guò)分級(jí)篩選功能從不同的角度查看數(shù)據(jù)，快速定位到所關(guān)注的重點(diǎn)區(qū)域及問(wèn)題，評(píng)估威脅或施行補(bǔ)救措施。

BP利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提高管道資產(chǎn)與人員的安全性，通過(guò)先進(jìn)的無(wú)線智能終端應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)設(shè)備、儀表的位置標(biāo)記與識(shí)別，資產(chǎn)周期、歷史數(shù)據(jù)與關(guān)聯(lián)性查詢(xún)，包括現(xiàn)場(chǎng)操作工人操作規(guī)程指引，現(xiàn)場(chǎng)工單提示與任務(wù)分配，以及現(xiàn)場(chǎng)工作狀態(tài)、進(jìn)展、規(guī)程與位置跟蹤；通過(guò)使用帶有高清晰度攝像頭及熱力傳感器等的無(wú)人機(jī)（UAV）技術(shù)，對(duì)復(fù)雜自然環(huán)境中的管道進(jìn)行泄漏檢測(cè)與安全監(jiān)控。

加拿大恩橋天然氣公司Enbridge通過(guò)智能移動(dòng)終端，實(shí)時(shí)收集、匯總、傳輸儀表與資產(chǎn)數(shù)據(jù)，站隊(duì)現(xiàn)場(chǎng)維修維護(hù)數(shù)據(jù)與工單處理，管道巡線數(shù)據(jù)處理，環(huán)境、健康、火災(zāi)、安全等HSE檢查，以及合規(guī)性檢查等資料。

智能煉廠讓管理更高效

智能煉廠建設(shè)推動(dòng)生產(chǎn)方式和管控模式變革，提高安全環(huán)保、節(jié)能減排、降本增效水平，提升勞動(dòng)效率和生產(chǎn)效益，促進(jìn)綠色低碳發(fā)展。

在與智能化跨國(guó)企業(yè)密切合作、提升煉廠效率增加利潤(rùn)方面，西班牙石油巨頭雷普索爾有著最新體驗(yàn)。今年6月初，雷普索爾公司利用大數(shù)據(jù)和人工智能與谷歌合作的新項(xiàng)目通過(guò)優(yōu)化管理將為其位于塔拉戈納的18.6萬(wàn)桶/天煉油廠每桶增加30美分利潤(rùn)。

雷普索爾公司表示，谷歌將向雷普索爾公司提供數(shù)據(jù)和分析產(chǎn)品、專(zhuān)業(yè)服務(wù)顧問(wèn)的經(jīng)驗(yàn)及機(jī)器學(xué)習(xí)管理服務(wù)，谷歌云ML，這將幫助雷普索爾公司的開(kāi)發(fā)人員在煉油環(huán)境中建造并將機(jī)器學(xué)習(xí)模型用于生產(chǎn)。該公司的目標(biāo)是最大限度地提高能源和其他資源的利用效率，改善煉油廠的整體經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)。

埃克森美孚通過(guò)實(shí)施原油分子管理、加工方案的模擬優(yōu)化、實(shí)時(shí)優(yōu)化控制、摻混調(diào)和優(yōu)化、供應(yīng)鏈優(yōu)化、降低成本和處理過(guò)程進(jìn)料的難度、提高運(yùn)行效率，使煉油廠和化工廠能耗降低15%～20%；在全球各煉油廠的主要裝置上實(shí)施先進(jìn)控制，在新建煉廠或裝置時(shí)，先進(jìn)控制已經(jīng)成為標(biāo)準(zhǔn)配置。

BP應(yīng)用能源成本監(jiān)控管理工具，進(jìn)行五級(jí)能源管理水平自動(dòng)評(píng)級(jí)和基準(zhǔn)對(duì)比；集成工廠內(nèi)外的信息，提高信息的一致性和準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)績(jī)效管理的標(biāo)準(zhǔn)化，促進(jìn)跨煉廠的績(jī)效對(duì)比分析，提升科學(xué)決策水平。

智能銷(xiāo)售改變行業(yè)生態(tài)

在銷(xiāo)售領(lǐng)域，智能化不僅改變了人們對(duì)傳統(tǒng)銷(xiāo)售的觀感，更重要的是顛覆了銷(xiāo)售業(yè)態(tài)。

5月29日，殼牌中國(guó)“數(shù)字化創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室”啟動(dòng)儀式在杭州舉行，在啟動(dòng)儀式上發(fā)布了首款數(shù)字化應(yīng)用產(chǎn)品“殼智匯·智能潤(rùn)滑管家”（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“殼智匯”）。預(yù)計(jì)到2022年，“殼智匯”數(shù)字化平臺(tái)將實(shí)現(xiàn)鏈接2萬(wàn)家工業(yè)客戶(hù)和20萬(wàn)臺(tái)設(shè)備的目標(biāo)，并通過(guò)線上一鍵式下單連接線下超過(guò)5萬(wàn)次油品檢測(cè)和2萬(wàn)次現(xiàn)場(chǎng)潤(rùn)滑服務(wù)，真正實(shí)現(xiàn)“全能管家，智享潤(rùn)滑”。

在紐約和芝加哥的加油站，BP開(kāi)始配置使用名為“里程”的人工智能系統(tǒng)的加油泵，來(lái)提升消費(fèi)者的互動(dòng)體驗(yàn)。在加油的同時(shí)，“里程”會(huì)問(wèn)候消費(fèi)者，提供小娛樂(lè)，提供折扣優(yōu)惠，和將消費(fèi)者連接上社交平臺(tái)。除了了解消費(fèi)者的消費(fèi)模式外，這種互動(dòng)智能技術(shù)可以改變消費(fèi)者對(duì)傳統(tǒng)加油站的觀念，并吸引他們二次消費(fèi)。

此前，殼牌的首個(gè)人工智能助手——?dú)づ菩∝愐采硎植环?，能為制造業(yè)、建筑業(yè)、農(nóng)業(yè)等不同行業(yè)的設(shè)備維護(hù)人員，殼牌經(jīng)銷(xiāo)商銷(xiāo)售代表及工程師等提供全方位、綜合性的服務(wù)。它具有五大神技能：一是行走的油百科。通過(guò)它可以查詢(xún)到關(guān)于殼牌產(chǎn)品的一切，從產(chǎn)品數(shù)據(jù)表到典型理化值，甚至包裝規(guī)格和購(gòu)買(mǎi)渠道。二是實(shí)時(shí)的油管家，可以隨時(shí)提供產(chǎn)品替換建議。三是行走的油博士。只要用手指輕輕一按，小貝就會(huì)告訴您哪款殼牌產(chǎn)品最適合您的設(shè)備。四是全面的油參謀。殼牌小貝能夠通過(guò)案例了解如何解決潤(rùn)滑難題。五是靠得住的油保鏢。殼牌小貝有一雙火眼金睛，輸入相關(guān)關(guān)鍵詞，如防偽查詢(xún)，就能立刻獲取辨別油品真?zhèn)蔚恼_方法。