數字平臺構建下傳統能源的業務轉型升級

曲曉慧，鄭 毅，李明江

（中海油能源發展工程技術公司，天津 300457）

0 引言

近幾年，隨著數字技術的快速發展，國內外開始嘗試將數字技術應用到能源產業當中，為此需要深入分析數字技術在傳統能源業務中的應用特征，通過合理創建數字平臺支持傳統能源業務全面轉型升級，提升傳統能源業務的發展效率和水平，為傳統能源的發展指明方向，開拓前進路徑。

1 研究背景

人工智能和大數據等新興數字技術的發展為各個行業領域的業務優化和技術創新提供了有效的技術支持，大部分企業開始借助各種新型技術為企業的發展全面賦能。相關技術發展的同時也為海上油田開采提供了全新解決思路，推動數字技術合理應用到油氣開采的整個過程。數字技術的應用可以為油田智能開發提供有效解決方案，在進一步提高油田采收率的同時，改進石油采收技術，增強企業核心競爭力。針對相關行業的數字平臺應用調研發現，數字技術的有效應用可以使油田產量提升5%～40%，鉆井效率提升10%，人工成本降低50%。由此能夠看出數字平臺對于傳統能源業務轉型發展的重要作用，為此需要采取有效措施，全面提升傳統能源生產效率[1]。

2 數字平臺構建下傳統能源的發展現狀

本文針對目前海上石油產業發展狀況和數字與信息化技術應用狀況進行系統調研分析。在渤海油田相關注采方案執行中，涵蓋3個業務領域，分別是注水業務、采油業務和將注水采油進行關聯的油藏研究業務。采油業務以合采為主，分采方面缺少合理控制措施，通過多層合采模式，各層由機械滑套實施分層控制。進入雙高期后，層內、層間以及平面這3種開發矛盾越加突出，使油田呈現迅速遞減趨勢。在油田開發持續深入發展中，加快見水速度，分采配產控水相關技術要求持續提升，并對開采過程實施合理控制。為了解決上述問題，可以積極研發新型井筒技術，改善分層產量和分層數據采集等方面的控制效果；應用電泵監測技術，確保電泵井可以維持最優狀態運行，延長設備應用壽命；建設生產優化支持和數據實時傳輸系統，促進井筒控制和電泵控制全面融合，提高穩油控水質量[2]。

配產配注生產方面，需要油藏技術人員主動實施人工干預，借助人工技術手段以及數值模擬手段，科學預測采油指數和注入指數。配產配注也是連接注入和采油的基礎橋梁，為此需要綜合考慮不同指標參數的影響。由于方案形成時間久，且主要依靠個人經驗，無法準確評估，需要結合地質油藏風險和特征，以單井產量以及井間連通關系為基礎，結合邊底水能量補充、剩余油分布、儲層污染、注采井型等發展狀況，在合理調節油藏指標以及單井設備技術控制下，合理利用各種智能算法幫助解決水井配注以及油井配產問題，設計智能化的注采方案，實施注采診斷評價和跟蹤預警，實現延緩產量減少、控制含水擴大，提升油藏綜合管理質量的目標。

3 數字平臺構建下傳統能源業務現存問題分析

結合上述調研成果進行深入分析，整理成數字化轉型發展中所需解決問題：①缺少數據信息實時采集措施。盡管當前所用數據采集方式十分多樣化，但其中大量信息數據以人工錄入方式為主，并傳輸至陸地，數據實時性較差，增加了數據分析與應用的難度。②采集的各種數據質量較差。除了手工錄入之外，還存在多樣業務數據庫，普遍為獨立設置模式，數據信息之間缺少聯系，降低了數據信息的一致性，影響數據質量。③不同專業協作缺少聯動性，各個專業業務以獨立運行模式為主，針對數個專業模塊協同運行場景，當前以線下溝通模式為主，影響整體效率，導致溝通成本擴大。④缺少科學的處理機制和報警反饋制度，當前業務中的報警反饋主要通過現場工作人員進行系統采集，借助文檔、郵件等形式定期將信息傳輸到陸地上的維護部門，由陸地上的專業工程師實施處理分析，提供有針對性的解決方案，并交付現場執行，全部以線下信息傳輸方式為主，影響問題的及時發現和處理時效性。⑤各種方案信息以及歷史資料無法實現一站式采集。當前工程師在對不同現場故障的處理，形成的專業資料信息普遍存儲于個人電腦中，最終構成一種知識孤島，而工程現場產生問題后需要及時查詢歷史方案和類似問題，這增加了信息資料采集難度，且缺少統一歷史方案，無法合理管理各項業務資料，影響相關知識的全面共享[3]。

4 數字平臺構建下傳統能源業務的轉型思路

4.1 搭建數字平臺框架

數字技術應用于海上石油開采產業，支持業務轉型發展需要以處理實際業務需求為核心，重點實施技術攻關，借助人工智能以及大數據等技術，打造統一數字平臺。同時以此數字平臺基礎深入探索數字技術的實踐應用策略，實時監控分層注采過程，針對注采設備實施全生命周期控制，發揮注采智能輔助決策等功能，構建全海域智能注采數字決策中心。

基于業務流程貫通、數據實時傳輸、模型智能優化、平臺多源整合、應用主題定制等建設原則對數字平臺進行總體架構設計。數字平臺總體架構設計（圖1）主要由數據來源層、數據存儲層、應用服務層、訪問層、性能保障、設計原則、安全認證、技術支撐組成。

圖1 數字平臺總體架構設計

4.2 搭建數據處理平臺

在數字平臺中構建數據處理平臺，合理引入數據管理觀念，創建開發數據庫，全面優化數據信息質量，構建業務數據采集、應用、管理全過程統一管理系統，為業務單元提供合理的產業數據服務、數據方案和數據工具，確保全面覆蓋所有數據信息，滿足智能油田建設中的各種數據需求。從煙囪式業務模式朝著數據流程一體化控制方向轉型發展，打造統一的信息數據采集、存儲和服務標準，融合數據服務、智能分析以及數據處理等功能，進一步減少數據信息應用成本。對不同形式業務信息實施全面整合，優化處理，方便后續針對各種信息數據實施深入挖掘和綜合分析，突出數據價值。在數字平臺內針對各項業務信息實施合理存儲，為業務端提供有效的數據服務和數據處理方案。

4.3 打造業務板塊協同渠道

利用數字技術打造各個業務模塊協同操作機制，改變不同業務獨立運行模式，提供跨專業協同操作機制，實施全生命周期管理。嘗試在智能化和數字化的數字智能注采平臺中創建各個模塊協同運行模式，以改變原有的不同業務獨立操作模式，致力于提供跨注水、采油、油藏多專業協同操作平臺，并針對整個生產過程實施全過程管理。同時引用數字技術，改變傳統線下處理模式，全面跟蹤各種問題處理活動，在數字平臺內實施全面記錄和沉淀。借助海量信息沉淀，為順利引入人工智能技術實施有效回饋，構成數據信息的智能化處理方案，提供有效信息參考和數據支持。

4.4 借助實時數據訓練核心模型算法

數字平臺的創建中，可以留出專門的單獨模塊針對不同業務線索實施專家經驗記錄和積累，充分利用泵工況、注水工作筒等設備產生的實時數據信息，結合各種歷史性人工操作元素順利轉化為數據模型，于模型實踐應用中開展模型訓練，為數據信息的業務化發展奠定良好基礎。借助數字模型和數據實時引入，開展全面連通，可以進一步提升數據信息處理效率和預警回饋效率，優化整體管理質量[4]。

實時數據質量是影響模型效果的最關鍵因素，因此需要在實時數據甄別結果基礎上進行實時數據質量關鍵績效指標（KPI）評價，按照不同對象維度、不同評價周期對設計的多維度指標進行計算，并把計算結果存儲到分析成果庫，同時按照橫向對比及排名發布到系統前端，讓用戶快速便捷地掌握實時數據質量的整體情況。指標評價流程如圖2所示。

圖2 指標評價流程

指標設計可以從數據的完整性、準確性、及時性3個方面考慮，指標設計分類如表1所示。

表1 指標設計分類

4.5 設置油田智能專家知識庫

構建智能化的油田知識數據庫，優化歷史數據綜合價值，在數字智能注采平臺內打造一套能夠有效捕捉、轉化和分享信息的海量知識庫和信息數據庫，構建幫助業務人員增強自身創新能力和學習能力的信息共享機制和知識管理機制，涵蓋海上石油業務的相關知識分類、信息檢索、知識推送等服務，有助于陸地、平臺多作業場景的專業人員實施橫向知識共同和技術交流，優化歷史知識應用效果，提高知識應用頻率，提升整體工作效率。

5 案例分析

結合中國海洋石油集團有限公司的整體規劃和未來支持海上應用推廣的需求，數字平臺按照智能油田系統建設技術要求，基于統一數字智能注采平臺和系統開發框架實施油藏、機采、注水等生產業務的應用系統開發，目前相繼部署在海油云對應的平臺即服務（PAAS）平臺中。

數字智能注采平臺將人工舉升、增產增注、地質油藏當成基礎應用場景，在全面引入智能化和數字化技術實施全面攻關中，構成數字智能注采技術，涵蓋注水、油藏以及機采這3種業務板塊，在實施專家診斷評估、效果跟蹤、個人工作臺流轉、單井方案生產、注采方案制定、動態生產監測等功能基礎上，順利串聯3種業務板塊，為油田開發和數字化注采提供有效的處理方案。

結合項目要求，完成注采系統建設框架，完成前端組件和微服務開發工作，并應用在海油云平臺，逐步將注采系統的業務范圍進行進一步擴展，力爭打造更廣泛的業務平臺。數字智能注采平臺利用效果跟蹤、個人工作臺流轉、單井方案生產、注采方案設計、專家診斷評估、生產動態監測等功能，串聯三大業務板塊，為整體開發油田提供有效的數字注采解決方案。結合業務應用層面分析，數字平臺主要利用油藏注采方案推送配注結果、配產結果，充當注水、機采制度調整參考依據，不同業務模塊通過動態展示生產過程，監測生產異常狀況，處理異常事件，合理制定方案執行跟蹤機制，構成機采、注水、油藏等業務串聯和單獨業務閉環管理。各項業務信息全面存儲到數據庫內，實現業務知識高效利用和全面共享。

6 結語

綜上所述，數字平臺在能源業務中的應用發展逐漸成為重點研究內容，但結合當前實際發展狀況分析，依然存在一些不足。為此需要結合數字平臺在傳統能源業務中的應用阻礙和問題，提出有效的解決思路和發展措施，促進數字平臺合理應用到能源勘探、開發、生產、消費等各個環節當中，并在未來發展中實現能源生態共建和數據信息全面共享。