數(shù)字化技術(shù)在榆林氣田開(kāi)采中的應(yīng)用

徐 超，成行榮，李耀輝，張俊旭

（1.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第二采氣廠，陜西榆林 719000；2.長(zhǎng)慶油田分公司第一采氣廠，陜西靖邊 718500）

1 數(shù)字化氣田技術(shù)的發(fā)展

在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)和云計(jì)算技術(shù)發(fā)展過(guò)程中，對(duì)于制造業(yè)產(chǎn)業(yè)形態(tài)的影響比較大，融合工業(yè)化和信息化發(fā)展可以促進(jìn)制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。榆林氣田企業(yè)注重信息化建設(shè)，并且將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用到信息化建設(shè)中。榆林氣田按照總規(guī)劃的部署要求，推動(dòng)信息化與工業(yè)化的深度融合，實(shí)現(xiàn)服務(wù)生產(chǎn)的創(chuàng)新性。將氣田勘探開(kāi)發(fā)作為企業(yè)發(fā)展的根本，聯(lián)合發(fā)展效益，推廣應(yīng)用人工智能技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，全面促進(jìn)數(shù)字氣田和智慧氣田建設(shè)。通過(guò)信息技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)商業(yè)模式和管理模式創(chuàng)新，全面提升管理效率和生產(chǎn)率，還有助于降低油氣資源成本，嚴(yán)格控制氣田生產(chǎn)的安全性，大力建設(shè)高效低碳的能源體系。

數(shù)字化氣田技術(shù)是在信息化與工業(yè)化融合管理體系指導(dǎo)下所開(kāi)展的，聯(lián)合智能化技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)，圍繞榆林氣田的管理特點(diǎn)，深度融合信息技術(shù)和生產(chǎn)業(yè)務(wù)，發(fā)揮出信息化技術(shù)對(duì)生產(chǎn)業(yè)務(wù)的支持作用，建立生產(chǎn)運(yùn)行新模式、安全管理新模式、節(jié)能降耗新模式，為氣田安全與環(huán)保運(yùn)行提供保障。

2 數(shù)字化技術(shù)在榆林氣田安全生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 數(shù)字化巡檢方式

傳統(tǒng)訓(xùn)練方式的任務(wù)量比較大，工作環(huán)境惡劣，夜間巡線的時(shí)間比較長(zhǎng)，會(huì)相應(yīng)加大人力成本，危險(xiǎn)性比較高。通過(guò)應(yīng)用云計(jì)算技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以建立數(shù)字化管理平臺(tái)和設(shè)備識(shí)別標(biāo)簽，在生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制管理和無(wú)人值守管理，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)組織進(jìn)行優(yōu)化，全面提升巡檢智能化水平。同時(shí)可開(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)化和定量化的巡檢工作，全面提升巡檢效率和效益。

榆林氣田井站人員采用數(shù)字化管理平臺(tái)制定生產(chǎn)計(jì)劃，應(yīng)用移動(dòng)終端對(duì)現(xiàn)場(chǎng)巡檢點(diǎn)和電子標(biāo)簽信息進(jìn)行掃描，同時(shí)在移動(dòng)數(shù)據(jù)終端中存儲(chǔ)巡檢結(jié)果，將巡檢結(jié)果傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上。生產(chǎn)調(diào)度人員可以按照上報(bào)問(wèn)題，將不同任務(wù)工單發(fā)放給員工，員工需要確認(rèn)執(zhí)行工單，確保生產(chǎn)作業(yè)區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化管理。圖1為榆林氣田數(shù)字化管理平臺(tái)的工作流程。

圖1 數(shù)字化管理平臺(tái)的工作流程

2.2 智能監(jiān)控

（1）管網(wǎng)智能化監(jiān)控：榆林氣田配置管理系統(tǒng)采用集成數(shù)字采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，通過(guò)三維可視化方式查看管線壓力溫度和流量等參數(shù)，同時(shí)可繪制實(shí)時(shí)曲線和歷史曲線，便于業(yè)務(wù)人員對(duì)管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析。配置管理系統(tǒng)可以統(tǒng)一整合區(qū)塊內(nèi)的管網(wǎng)信息、產(chǎn)量信息和生產(chǎn)調(diào)度信息，將信息提取到一張圖紙上，為后續(xù)輔助決策和指揮調(diào)度提供參考，按照不同層級(jí)提供相應(yīng)的信息。生產(chǎn)管理人員可以通過(guò)管理管道生產(chǎn)狀態(tài)，監(jiān)測(cè)場(chǎng)站，對(duì)場(chǎng)站生產(chǎn)現(xiàn)狀進(jìn)行合理化調(diào)度，維護(hù)生產(chǎn)過(guò)程的安全性。

（2）場(chǎng)站智能化控制：在榆林氣田數(shù)字化管理平臺(tái)上，應(yīng)用場(chǎng)站數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控管理系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)終端，可以全面展現(xiàn)出場(chǎng)站的生產(chǎn)運(yùn)行信息。按照中心站作業(yè)區(qū)和氣礦級(jí)開(kāi)展分層管理，同時(shí)確保生產(chǎn)人員和管理人員通過(guò)交互方式查看生產(chǎn)數(shù)據(jù)。此外，系統(tǒng)可支持遠(yuǎn)程監(jiān)控和同步超限報(bào)警，提升流數(shù)據(jù)可視化水平、空間數(shù)據(jù)庫(kù)可視化水平、虛擬現(xiàn)實(shí)可視化，全面提升場(chǎng)站運(yùn)行的安全性和可靠性。圖2為數(shù)字化平臺(tái)監(jiān)控可視化。

圖2 數(shù)字化平臺(tái)監(jiān)控可視化

（3）泄漏智能化檢測(cè)：管道泄漏監(jiān)測(cè)主要是針對(duì)泄漏與擴(kuò)散事故所開(kāi)展的專業(yè)預(yù)警技術(shù)，通過(guò)三維方式顯示出管道生產(chǎn)數(shù)據(jù)、管道走向和地理信息；同時(shí)可以讀取泄漏監(jiān)測(cè)軟件的數(shù)據(jù)庫(kù)信息、分析風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)、優(yōu)化系統(tǒng)監(jiān)測(cè)技術(shù)和布局；預(yù)測(cè)預(yù)警管道泄漏的擴(kuò)散范圍；聯(lián)合管道現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)要求，制定相應(yīng)的泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案。管道泄漏監(jiān)測(cè)技術(shù)包括數(shù)據(jù)處理功能、成果計(jì)算功能、繪圖功能和報(bào)告輸出功能。當(dāng)前國(guó)際上所存在的泄漏檢測(cè)方法比較多，且不同方法均具備優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，在泄漏檢測(cè)之前，按照具體環(huán)境與要求合理選擇泄漏檢測(cè)方法。泄漏檢測(cè)所常應(yīng)用的技術(shù)包括光纖監(jiān)測(cè)技術(shù)和次聲波監(jiān)測(cè)技術(shù)。

3 云計(jì)算和大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)診斷

云計(jì)算平臺(tái)屬于新型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái)，很少應(yīng)用于管道和場(chǎng)站領(lǐng)域。該平臺(tái)的原理在于將數(shù)據(jù)分配到計(jì)算機(jī)群上，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)訪問(wèn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)。云計(jì)算的存儲(chǔ)量比較大，具備可擴(kuò)展優(yōu)勢(shì)，所以可以計(jì)算和存儲(chǔ)氣田場(chǎng)站的設(shè)備狀態(tài)信息。傳統(tǒng)管道場(chǎng)站信息主要為物理數(shù)據(jù)，例如流量參數(shù)，溫度參數(shù)和壓力參數(shù)，且數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言的數(shù)據(jù)庫(kù)中。在數(shù)字化氣田發(fā)展過(guò)程中，可以對(duì)視音頻、環(huán)境信息、地理圖片等數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并將其作為設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的重要組成。由于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)量不斷增長(zhǎng)，當(dāng)混合其他數(shù)據(jù)時(shí)，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)將不能進(jìn)行存儲(chǔ)和處理。

在氣田場(chǎng)站設(shè)備中，具備數(shù)據(jù)分析和智能診斷功能。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)比較多，且具備復(fù)雜性和多樣性特點(diǎn)，因此在大數(shù)據(jù)背景下無(wú)法應(yīng)用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)分析算法。由于輸氣管道場(chǎng)站設(shè)備比較多，極易產(chǎn)生相互干擾影響，發(fā)生故障問(wèn)題時(shí)，會(huì)對(duì)其他設(shè)備運(yùn)營(yíng)造成影響，此時(shí)需要通過(guò)大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)處理設(shè)備信息，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，對(duì)故障設(shè)備進(jìn)行識(shí)別。通過(guò)故障設(shè)備狀態(tài)信息，可以智能判斷和分析故障來(lái)源與形式，按照診斷結(jié)果降低故障強(qiáng)度，采取有效措施予以處理。

4 結(jié)束語(yǔ)

氣田數(shù)字化技術(shù)可以全面應(yīng)用智能化技術(shù)、信息化技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，有效融合工業(yè)化與信息化，同時(shí)將傳統(tǒng)人工巡檢方式轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄芑矙z模式，建立管理鏈條、信息傳達(dá)與問(wèn)題處理的閉環(huán)結(jié)構(gòu)。由于數(shù)字化氣田處于初步發(fā)展階段，在具體應(yīng)用中還存在較多問(wèn)題，所以技術(shù)人員必須深入研究和分析數(shù)據(jù)傳輸存儲(chǔ)安全操作等內(nèi)容。數(shù)字化氣田場(chǎng)站可以轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)管道管理模式，有助于提升管理效率，促進(jìn)資源優(yōu)化配置，因此會(huì)成為氣田未來(lái)發(fā)展的主流。