勝利油田生產(chǎn)信息化智能管控APP研發(fā)與應用

馬承杰

（中國石化勝利油田分公司信息化管理中心 山東省東營市 257015）

近年來，國內(nèi)各油氣田企業(yè)面臨著國際油價持續(xù)低迷、油氣生產(chǎn)成本管控難度逐年加大、企業(yè)效益差的巨大困難，各企業(yè)按照國家兩化融合、中國制造2025 強國戰(zhàn)略行動綱領的指導，遵照國家“十三五”信息化規(guī)劃和“互聯(lián)網(wǎng)+”行動指導意見，研究部署企業(yè)智能化發(fā)展規(guī)劃，引入最新實用的信息技術，促進深化改革，助力企業(yè)突破當前困境、進一步提升企業(yè)核心競爭力。

1 建設背景

“十三五”以來，中國石化貫徹落實國家“兩化融合、用信息技術提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)”的信息化戰(zhàn)略，與油田企業(yè)機制建設相結合，有針對性的對油氣生產(chǎn)管理實施可視化改造、自動化升級、智能化建設，全面實現(xiàn)油氣生產(chǎn)過程可視化、生產(chǎn)運行狀態(tài)全面感知、生產(chǎn)實時監(jiān)控和高效運行指揮，全面提高油氣生產(chǎn)管理水平，促進油田管理效率和經(jīng)濟效益的提升。

勝利油田分面向油氣田生產(chǎn)業(yè)務需求，引入智能生產(chǎn)模型、大數(shù)據(jù)技術、云平臺技術等先進信息技術，以油田企業(yè)為主陣地，啟動“油氣田生產(chǎn)信息化智能管控APP”的自主研發(fā)。該項目建設遵循“頂層設計、統(tǒng)一平臺、信息共享、多級監(jiān)視、分散控制”的原則，業(yè)務覆蓋油氣生產(chǎn)領域的信息化需求，包括現(xiàn)場自動化采集與控制、生產(chǎn)視頻系統(tǒng)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)服務、智能化生產(chǎn)管控應用以及各個環(huán)節(jié)的信息化采集標準建設等內(nèi)容，形成了以油氣生產(chǎn)指揮中心為核心的油氣生產(chǎn)信息化智能管控模式，滿足全面感知、精準管控、超前預警、高效協(xié)同、智能優(yōu)化、科學決策的油氣生產(chǎn)管理需求，全面支撐了油公司體制機制改革及新型管理模式建設，進一步提升生產(chǎn)運行效率和勞動生產(chǎn)率，為企業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供強勁助力，智能引領油氣田信息化建設。

2 建設目標及建設內(nèi)容

2.1 技術架構

油氣田生產(chǎn)信息化智能管控APP 建設，基于中國石化油田智云的總體架構，圍繞油氣田生產(chǎn)運行管理業(yè)務，在生產(chǎn)信息化標準體系和工控安全管理規(guī)范的支撐下，集成生產(chǎn)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集與自控，視頻監(jiān)控、以及網(wǎng)絡建設成果，滿足總部、分公司、采油廠、管理區(qū)等不同層級的生產(chǎn)管理需要，智能引領油氣生產(chǎn)運行新模式。如圖1 所示。

中國石化油田智云（簡稱“SSCO”）采用“數(shù)據(jù)+平臺+應用”的建設模式，通過標準化設計、模塊化開發(fā)、集成化管理、定制化應用等集成方式，著力打造“兩化融合新生態(tài)”，推進跨專業(yè)、跨層級、跨系統(tǒng)的共享應用，全面支撐跨專業(yè)協(xié)同共享、一體化融合決策。

2.2 技術路線

按照油氣田生產(chǎn)信息化采集標準，在采油、注水、集輸、作業(yè)等生產(chǎn)現(xiàn)場安裝智能傳感器、智能儀器儀表、RTU、攝像頭、射頻識別標簽等數(shù)據(jù)采集設備，實現(xiàn)生產(chǎn)參數(shù)的實時采集。基于工控網(wǎng)絡實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的傳輸、存儲、計算以及控制命令的實時發(fā)送。

依托基礎設施云對服務器、存儲、網(wǎng)絡等基礎設施進行虛擬化配置，支撐油田智能生產(chǎn)管控應用。基于數(shù)據(jù)服務云，通過生產(chǎn)數(shù)據(jù)建模、大數(shù)據(jù)實時計算、離線計算、數(shù)據(jù)處理及存儲、數(shù)據(jù)服務技術應用，規(guī)范生產(chǎn)信息化數(shù)據(jù)的“采、存、管、用”全部環(huán)節(jié)。依托云平臺的用戶、權限、流程、日志、門戶等服務，按照統(tǒng)一的開發(fā)框架，實現(xiàn)APP 的組件化建設，解決應用擴展及集成問題，支撐各應用場景的靈活組建。

按照工業(yè)APP 的標準規(guī)范，建設包括生產(chǎn)監(jiān)控、報警預警、生產(chǎn)動態(tài)、調(diào)度運行、生產(chǎn)管理、應急處置共六大功能模塊的智能管控APP，實現(xiàn)對生產(chǎn)運行全過程的可視化實時監(jiān)控、遠程管控、平臺化集成、專業(yè)化應用。

2.3 建設內(nèi)容

2.3.1 建設生產(chǎn)監(jiān)控功能模塊實現(xiàn)生產(chǎn)實時感知

建設完善油井單井、計量站、接轉(zhuǎn)站、注水站、注水井、配水間、聯(lián)合站等生產(chǎn)監(jiān)控子模塊，對監(jiān)控對象的生產(chǎn)參數(shù)進行實時采集，并配合視頻監(jiān)控系統(tǒng)和功圖計量技術，實現(xiàn)對生產(chǎn)流程、重點區(qū)域、重點工程施工、重點要害部位及設備設施的跨采油廠、跨管理區(qū)的實時監(jiān)控，對生產(chǎn)現(xiàn)場情況實時感知、遠程巡檢、自動調(diào)控。

2.3.2 建設報警預警功能模塊實現(xiàn)智能聯(lián)動預警

建設完善報警預警設置、報警預警處置、報警預警匯總查詢等子模塊。通過研究開發(fā)規(guī)律和總結專家經(jīng)驗，計算推演預警判斷模型，建立針對不同監(jiān)控對象的趨勢預警和問題診斷模式，通過多參數(shù)的閾值設置，實現(xiàn)對油水井、管網(wǎng)、站庫等生產(chǎn)參數(shù)的智能聯(lián)動趨勢預警。

2.3.3 建設生產(chǎn)動態(tài)功能模塊實現(xiàn)生產(chǎn)過程智能分析

利用前端數(shù)據(jù)自動采集，對采油、注水、集輸?shù)壬a(chǎn)實時動態(tài)數(shù)據(jù)進行處理轉(zhuǎn)換，與GIS、現(xiàn)場視頻監(jiān)控系統(tǒng)結合，實時匯總采油、注入、作業(yè)、集輸、用電、鉆井、海上生產(chǎn)等各類生產(chǎn)業(yè)務的運行趨勢、隊伍人員分布、施工進度等動態(tài)情況。

2.3.4 建設調(diào)度運行功能模塊實現(xiàn)三級指揮聯(lián)動

建設完善生產(chǎn)晨報、調(diào)度日志、生產(chǎn)會議、重點工作跟蹤、崗位人員動態(tài)、崗位業(yè)務流程、管網(wǎng)運行、電網(wǎng)運行、拉油運行、運行考核等子模塊，結合GIS 平臺對開采生產(chǎn)、重點項目運行、重點工作協(xié)調(diào)等進行調(diào)度指揮管理和問題處理輔助。

2.3.5 建設生產(chǎn)管理功能模塊實現(xiàn)智能分析決策

建設完善采油、注水、開發(fā)、集輸?shù)人拇笊a(chǎn)管理子模塊。建立綜合分析、實時診斷的智能分析決策流程，為生產(chǎn)管控、技術和管理人員的集中精細決策創(chuàng)造條件。總結歷史經(jīng)驗，整合專家知識庫，優(yōu)化生產(chǎn)問題分析診斷模型。

2.3.6 建設應急處置功能模塊實現(xiàn)快速聯(lián)動處置

基于物聯(lián)網(wǎng)和GIS 系統(tǒng)，建設完善應急資源、應急預案、應急通訊、事件定位、事故案例等子模塊。建立對管道泄漏、大面積污染、硫化氫泄漏等12 項應急預案的處置流程，保障分公司、采油廠、管理區(qū)三級應急快速響應，實現(xiàn)現(xiàn)場到后方?jīng)Q策指揮精確聯(lián)動，做到發(fā)現(xiàn)問題快、預案準備快、指令下達快、落實資源快、現(xiàn)場處置快。

2.4 技術創(chuàng)新性

圖1：油氣生產(chǎn)信息化智能管控APP 技術架構圖

運用或協(xié)同運用多樣化的實時感知技術，構建異構網(wǎng)絡互聯(lián)互通的能力，深度融入智能化信息處理技術，通過可管可控等機制保障網(wǎng)絡的安全可信，實現(xiàn)對油氣田生產(chǎn)現(xiàn)場的全面感知和可信管理。

（1）油氣生產(chǎn)現(xiàn)場采用實時數(shù)據(jù)采集技術，集成多種通信協(xié)議，支持與國內(nèi)外主流的PLC、SCADA 軟硬件、DCS、PAC 等設備通訊與聯(lián)網(wǎng)，解決了油氣生產(chǎn)動態(tài)管控的技術難題，具有實時計算、實時分析、實時處理、實時調(diào)用功能。

（2）利用油氣生產(chǎn)組態(tài)集成技術，實現(xiàn)不同生產(chǎn)現(xiàn)場、不同業(yè)務流程的快速定制，實現(xiàn)對生產(chǎn)現(xiàn)場的SCADA 監(jiān)視功能，并利用組態(tài)WEB 發(fā)布功能實現(xiàn)網(wǎng)絡化多級應用無縫集成。

（3）利用大數(shù)據(jù)處理分析技術，通過實時計算、離線計算集群調(diào)度和在線監(jiān)控，提高實時數(shù)據(jù)質(zhì)量。通過分類、回歸、聚類等機器學習方法，實現(xiàn)智能單井的實時工況分析和智能報警。

（4）采用組合預警技術，按照油田生產(chǎn)流程，建立表征生產(chǎn)狀態(tài)和異常表征的監(jiān)控模型，以及實時遞變的預警體系，實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場的智能管控和自我學習。

3 應用效果

3.1 實現(xiàn)了油田生產(chǎn)管理水平的全面提升

通過生產(chǎn)信息化規(guī)范應用模式的推行，全面提升油田的生產(chǎn)信息化應用水平，支撐了生產(chǎn)管理和經(jīng)營決策的高效運行，同時產(chǎn)生了顯著的社會效益。

（1）充分挖掘功能潛力，提高生產(chǎn)運行水平，通過對各功能模塊的規(guī)范應用，充分發(fā)揮生產(chǎn)過程實時監(jiān)控、分析預警、快速響應、精準處置的作用，提升生產(chǎn)運行效率和運行質(zhì)量，示范管理區(qū)油井時率從96.6%提升至97.1%，提高0.5 個百分點。

（2）促進工作協(xié)同，提升創(chuàng)效能力，通過生產(chǎn)信息化規(guī)范、深化應用，提升跨專業(yè)、跨崗位高效協(xié)同，支撐扁平化生產(chǎn)管理組織架構高效運行，實現(xiàn)機構簡化，示范管理區(qū)共優(yōu)化勞動用工353人。優(yōu)化后富余人員外闖市場創(chuàng)效，按照年人工成本10 萬元/人計算，預計可創(chuàng)效3530 萬元。

（3）優(yōu)化生產(chǎn)經(jīng)營決策，提升生產(chǎn)信息化運營效益，通過生產(chǎn)信息化建設應用水平的提升，全面提升經(jīng)營決策優(yōu)化支持能力，實現(xiàn)生產(chǎn)信息化的精細化運營，大幅提升生產(chǎn)信息化運營效益，降低能耗5.2%。

（4）社會效益顯著提高，油氣生產(chǎn)現(xiàn)場從“沒有圍墻的工廠”變成“電子井場”，安全環(huán)保管理關口前移，對重點區(qū)域闖入、參數(shù)運行異常、管道泄漏等超前預警，實時處置，實現(xiàn)發(fā)現(xiàn)問題快、預案準備快、指令下達快、落實資源快、現(xiàn)場處置快，安全環(huán)保風險得到有效控制。

3.2 積極推動了勝利油田的轉(zhuǎn)型發(fā)展

生產(chǎn)信息化應用模式對勝利油田帶來的變化是全方位的，也是深層次的，對勝利油田的轉(zhuǎn)型發(fā)展產(chǎn)生了積極而深遠的影響。

（1）對員工思想觀念轉(zhuǎn)變影響深遠。生產(chǎn)信息化規(guī)范應用模式在推進過程中，突出反映的效益效率理念、質(zhì)量標準理念、統(tǒng)籌優(yōu)優(yōu)化理念、精細管控理念，正在深刻影響和改變著廣大干部員工的思維模式和工作方式，客觀要求員工隊伍必須積極轉(zhuǎn)變思想觀念，加快提升素質(zhì)能力。

（2）對促進老油田精細管理影響深遠。信息化技術的應用，實時海量數(shù)據(jù)的集成分析，實現(xiàn)了精細掌握動態(tài)、精準調(diào)控措施、精確預警防控，對老油田精細挖潛、提高開發(fā)效益提供了現(xiàn)代化手段支撐。

（3）對優(yōu)化勞動組織形式、提高勞動生產(chǎn)率影響深遠。以生產(chǎn)管理流程再造，帶動勞動組織形式的變革，極大地促進了勞動生產(chǎn)率的提高，把一線員工從簡單重復的勞動中解放出來，為促進老油田人力資源優(yōu)化拓展了渠道。

（4）對老油田轉(zhuǎn)變發(fā)展方式、提升質(zhì)量效益影響深遠。生產(chǎn)信息化規(guī)范應用模式正在引導生產(chǎn)經(jīng)營聚焦質(zhì)量效益，推動體制機制創(chuàng)新，積極探索油公司發(fā)展之路，對促進老油田轉(zhuǎn)型發(fā)展具有示范意義。

4 結論

以“兩化”融合的戰(zhàn)略思想為指導，按照中國石化“十三五”信息化規(guī)劃，集成油氣生產(chǎn)信息化前端建設成果，充分利用云計算、大數(shù)據(jù)等新技術，建設國內(nèi)領先的油氣田生產(chǎn)信息化智能管控APP，滿足全面感知、精準管控、超前預警、高效協(xié)同、智能優(yōu)化、科學決策的管理需求，支撐油公司管理新模式，智能引領中國石化信息化建設，為智能油田建設奠定基礎。