數(shù)字化油田建設成果與應用前景分析

［摘 要］油田企業(yè)在資源開發(fā)難度不斷提升、市場形勢不斷嚴峻的發(fā)展環(huán)境中需要積極響應國家、行業(yè)的發(fā)展要求，通過數(shù)字化建設實現(xiàn)油田勘探開發(fā)、生產(chǎn)經(jīng)營管理水平的持續(xù)提升。文章對油田數(shù)字化轉型的背景進行介紹，分析油田轉型發(fā)展的工作思路，對國內(nèi)油田在數(shù)字化發(fā)展過程中的建設成果進行論述，繼而提出數(shù)字化油田的應用前景，以期為油田相關管理人員提供參考。

［關鍵詞］數(shù)字化轉型；油田建設成果；數(shù)字化油田發(fā)展前景

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2023.04.033

［中圖分類號］F426.22；F270.7 ［文獻標識碼］A ［文章編號］1673-0194（2023）04-0101-03

0" " "引 言

數(shù)字化轉型是油田當前建設發(fā)展的重要任務。國內(nèi)油田企業(yè)需要按照中國石油天然氣集團有限公司工作部署推進油田改革發(fā)展，積極將現(xiàn)代化信息、網(wǎng)絡相關技術與油田生產(chǎn)管理工作相結合，利用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能技術推動生產(chǎn)效能持續(xù)提升，通過架構、流程、管理體系的調整助力管理效能持續(xù)提升，依靠“一把手”工程建設模式為油田自上而下的改革發(fā)展提供推力，為解決國內(nèi)能源需求問題提供助力。

1" " "油田數(shù)字化轉型發(fā)展面臨的問題及發(fā)展思路

1.1" "油田數(shù)字化轉型發(fā)展面臨的問題

在油氣勘探、開發(fā)工作不斷深入的過程中，國內(nèi)油氣藏地質條件趨于復雜化，低壓、低滲透等油氣藏特點導致勘探開發(fā)難度不斷提升；油田的生產(chǎn)區(qū)域存在面廣、點多、線長的特性，不可避免地導致工作人員面臨交通不便、生活條件艱苦等難題。國際石油形勢波蕩起伏、油儲資源質量不斷降低、生產(chǎn)安全管控壓力持續(xù)增長、水平井體積改造壓力大等一系列挑戰(zhàn)難題急需油田企業(yè)解決［1］。為了達到國內(nèi)能源保障工作責任要求，油田企業(yè)應充分認識到傳統(tǒng)管理發(fā)展模式存在的部門本位主義、組織冗余、信息不對稱、激勵飽和等問題，積極推進內(nèi)部轉型發(fā)展工作，通過在區(qū)域內(nèi)部實現(xiàn)信息化技術的推廣應用，為油田數(shù)字化轉型提供推力。

1.2" "油田數(shù)字化轉型發(fā)展思路

在大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能相關技術不斷發(fā)展的現(xiàn)代社會，油田企業(yè)需要緊跟社會發(fā)展趨勢，基于數(shù)字化要求制定油田規(guī)劃目標，以提升企業(yè)價值為驅動力，不斷推出基于移動應用、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術的高服務質量應用，利用油田數(shù)字化神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)實現(xiàn)對勘探開發(fā)、油藏分析、運營優(yōu)化等各方面工作的持續(xù)推進，不斷提升油田的發(fā)展效益，為國家發(fā)展提供高質量能源。相關發(fā)展思路如下。

1.2.1" "自上而下推進規(guī)劃建設發(fā)展工作，建設“一把手”工程

數(shù)字化轉型發(fā)展是油田當前改革發(fā)展的重要方向，改革涉及油田生產(chǎn)、經(jīng)驗、管理的各個方面，需要完成生產(chǎn)優(yōu)化、組織架構變更、流程改進、技術革新等一系列艱巨任務。為了確保油田數(shù)字化轉型發(fā)展道路方向明確、動力充足，油田需要將其作為“一把手”工程，自上而下為規(guī)劃建設工作提供助力，確保改革期間的技術、人才等各項資源得到合理配置［2］。

1.2.2" "建設完善的數(shù)據(jù)采集、傳輸管理系統(tǒng)，為數(shù)字化發(fā)展提供高質量數(shù)據(jù)

數(shù)字化建設離不開數(shù)據(jù)支持，油田需要建設完善的數(shù)據(jù)采集和傳輸管理系統(tǒng)，確保油田數(shù)字化系統(tǒng)能夠得到高質量的數(shù)據(jù)支持，在發(fā)展過程中需要建設統(tǒng)一的管理平臺、技術和標準體系，將數(shù)字化系統(tǒng)與生產(chǎn)、安全以及崗位工作相結合，確保配套設施作用有效發(fā)揮。

在數(shù)據(jù)采集方面，油田需要結合現(xiàn)場環(huán)境和設備狀況，為數(shù)據(jù)采集工作選擇適宜的方式，通過溫濕度等測試工作確保采集設備運行的可靠性得到有效驗證，同時也需要加大相關設備維護保養(yǎng)力度，避免數(shù)據(jù)結果存在質量缺陷。針對數(shù)據(jù)傳輸工作，油田需要根據(jù)現(xiàn)場、后臺的不同環(huán)境，綜合考慮成本、質量等因素，合理應用5G、有線光纖、無線網(wǎng)絡等各種網(wǎng)絡傳輸模式。例如，采用遠程測控終端（Remote Terminal Unit，RTU）采集技術、通用分組無線服務（General Packet Radio Service，GPRS）技術、網(wǎng)橋搭建技術、數(shù)據(jù)存儲技術以及數(shù)據(jù)實時分析技術實現(xiàn)對現(xiàn)場設備的監(jiān)控管理。隨著油田數(shù)字化建設工作不斷推進，油田生產(chǎn)經(jīng)營過程中形成的數(shù)據(jù)量不斷提升，為了滿足數(shù)據(jù)傳輸要求，油田也需要做好網(wǎng)絡資源分配規(guī)劃工作，根據(jù)油田各點、線、面的數(shù)據(jù)量統(tǒng)計情況以及各區(qū)域基站負載能力對網(wǎng)絡傳輸區(qū)域進行合理劃分，通過數(shù)據(jù)傳輸機制調整規(guī)避數(shù)據(jù)丟失等問題，如針對數(shù)據(jù)采集傳感器的網(wǎng)絡傳輸狀況調整采集、傳輸周期，避免數(shù)據(jù)采集傳輸頻率過高產(chǎn)生數(shù)據(jù)丟失等問題。

1.2.3" "建立完善的管理體系，助力人才團隊培養(yǎng)與建設

在改革發(fā)展過程中，油田需要強化對體系建設工作的重視，推進維護、應用、建設與管理的同步進行，建設符合新發(fā)展方向的制度體系，借助合理的考評機制推動轉型發(fā)展［3］。油田需要推動人才梯隊建設工作，進一步完善崗位責任制，將油田生產(chǎn)、技術相關崗位責任與數(shù)字化應用相結合，積極推動復合型人才隊伍的建設與發(fā)展。同時，油田也需要積極開展自主運維建設工作，引導各崗位人員自主開展設備故障處理、維護保養(yǎng)、數(shù)字化編程、產(chǎn)品運維服務等各種工作，建立“產(chǎn)品+服務”以及“建設+運維”的發(fā)展模式，為油田數(shù)字化發(fā)展奠定基礎。

2" " "數(shù)字化油田建設成果

2.1" "油田生產(chǎn)運行自動化

油田企業(yè)在數(shù)字化建設過程中，利用視頻分析、管線監(jiān)控、產(chǎn)量示功計算、設備狀態(tài)自動診斷、設備遠程調控等技術實現(xiàn)了對油田現(xiàn)場設備的精準控制、遠程監(jiān)控、自動預警報警以及電子巡視等。在發(fā)展過程中，油田企業(yè)將數(shù)字化技術與設備狀態(tài)診斷、設備調控等相結合，實現(xiàn)了油氣井智能間開、工況智能診斷等技術應用，滿足了油田現(xiàn)場的自動化運行管理需求，自動化監(jiān)控管理系統(tǒng)的覆蓋率達到預期［4］。

近年來，油田企業(yè)推出的無人值守建設項目，在頂層設計的引領下逐步完成各項建設任務，將排液輸油自動化變頻控制、預警報警、視頻監(jiān)控、遠程集中控制、點火熄火自動化操作等技術應用在站內(nèi)設備中，通過中心站實現(xiàn)對上游站場的無人管理，通過定期巡檢、集中監(jiān)控、應急聯(lián)動等運作模式緩解了油田企業(yè)的生產(chǎn)管理壓力，無人值守項目在中小型站場的落實效果持續(xù)增強，為油田的數(shù)字化轉型發(fā)展提供了充足動力。在無人值守項目推進的過程中，油田的組織模式得到了進一步優(yōu)化改進，建立了中心站-無人值守站的運行管理模式，利用精簡的兩級組織管理模式實現(xiàn)了傳統(tǒng)管理模式優(yōu)化，實現(xiàn)了控員增效的工作目標。在油田地面工程建設期間，油田企業(yè)通過注水增壓撬、集氣裝置等與數(shù)字化技術融合應用，實現(xiàn)了自動應急防護、數(shù)字化運行等，基于撬裝化設計理念推動了各地站場的高速建設與發(fā)展［5］。

2.2" "整合企業(yè)資源，實現(xiàn)統(tǒng)一調度管理

油田企業(yè)通過數(shù)字化建設實現(xiàn)了現(xiàn)場作業(yè)區(qū)域、站場、企業(yè)三級架構數(shù)字化管理工作，利用生產(chǎn)調控中心對各級資源進行統(tǒng)一調度，依靠現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、傳輸管理系統(tǒng)實現(xiàn)對油田生產(chǎn)情況的動態(tài)監(jiān)控，借助數(shù)字化應用完成生產(chǎn)運作的智能化閉合管理；通過通信、道路、水電等監(jiān)控系統(tǒng)對現(xiàn)場生產(chǎn)運作提供可靠保障。利用地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）、視頻監(jiān)控、生產(chǎn)運作數(shù)據(jù)集中管理平臺對場站作業(yè)、管道巡檢、井筒工作、交通運輸?shù)雀魃a(chǎn)場景進行可視化、標準化管理，通過大數(shù)據(jù)分析、圖形化溯源、神經(jīng)網(wǎng)絡等完成數(shù)據(jù)高效應用和現(xiàn)場作業(yè)指導等各項工作任務，建立生產(chǎn)過程安全、高效、環(huán)保的全面管理體系。通過數(shù)字化應急管理體系，實現(xiàn)對現(xiàn)有資源的統(tǒng)一調度管理［6］，在資源節(jié)約、高效應用的情況下為現(xiàn)場突發(fā)事件提供可視化、協(xié)同化、標準化、專業(yè)化應急支援。通過企業(yè)資源計劃（Enterprise Resource Planning，ERP）數(shù)字化管理平臺，對現(xiàn)場勘探生產(chǎn)、項目投資運營、設備物資管理、產(chǎn)品銷售等各項業(yè)務工作進行統(tǒng)一協(xié)同管理，降低了業(yè)務流程的復雜性，提升了各業(yè)務模塊之間的協(xié)同合作效果；通過物聯(lián)網(wǎng)相關技術建立倉儲數(shù)字化管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了對企業(yè)內(nèi)部的高效管理，有效規(guī)避管理混亂、賬物不符、庫存積壓等問題；利用動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)對生產(chǎn)運作等各類設備的動態(tài)管理，通過智能診斷、狀態(tài)維護、監(jiān)測預警等功能提升了設備運行可靠性［7］。

2.3" "數(shù)字化分析

在數(shù)字化建設發(fā)展過程中，油田企業(yè)針對數(shù)據(jù)整理工作煩瑣耗時、各部門協(xié)調配合不到位、科研成果轉化困難等問題積極開展企業(yè)科研平臺建設工作，提出了關系型數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（Relational Data Management System，RDMS）等相關研究決策協(xié)調平臺，實現(xiàn)了油田的可視化、實時化、協(xié)同化管理，通過資源知識融通共享的方式推動了各部分、各相關專業(yè)人才的協(xié)同合作效果，為成果轉化、科研質量提升、決策管理優(yōu)化等工作提供有力支持。通過統(tǒng)一的科研管理平臺，油田企業(yè)有針對性地進行了勘探、開發(fā)、動態(tài)監(jiān)測等一系列實驗研究工作，通過將各類實驗數(shù)據(jù)結構的統(tǒng)一集成管理，數(shù)據(jù)收集范圍涵蓋所轄油氣井，為油田數(shù)字化發(fā)展提供了充足的基礎數(shù)據(jù)；油田企業(yè)通過研發(fā)的專業(yè)軟件接口對應用場景、地質單元、研究崗位等各類方向提供有效的數(shù)據(jù)服務，解決了油田相關業(yè)務工作存在的數(shù)據(jù)查找難題，在“數(shù)據(jù)推送”服務的支持下，科研管理各項工作效率大幅度提升［8］。

油田企業(yè)研發(fā)的地質信息系統(tǒng)實現(xiàn)了智能成圖、地質空間分析、數(shù)據(jù)索引、圖元定位等各項技術的深度融合，從點到面地將各類數(shù)據(jù)融合應用，完成了對地質圖件各種形狀、視圖的在線、可視化分析；為油田評價開發(fā)、油田鉆探開采、地震測井等各項工作的數(shù)據(jù)分析、繪圖、可視化模型創(chuàng)建等工作提供有力支持，大幅度提高了油藏研究工作的智能化水平［9］。油田基于礦權儲量管理、油藏動態(tài)分析、油井實時監(jiān)控等各項生產(chǎn)運作場景開發(fā)了一系列決策管理系統(tǒng)，通過統(tǒng)一的平臺實現(xiàn)了業(yè)務關聯(lián)專業(yè)崗位人員的協(xié)同合作，為決策質量和效率的提升提供助力。在數(shù)字化建設期間，油田企業(yè)基于成果授權、團隊自主建設等模式解決了傳統(tǒng)管理工作中存在的缺陷問題，創(chuàng)建的數(shù)字化運行模式實現(xiàn)了管理工作的提質增效，將原本存在的部門本位主義等阻礙問題消除，為多方協(xié)作交流奠定了基礎，為成果高效轉化提供有效助力。此外，在數(shù)字化建模相關技術不斷升級的過程中，油田組織建設了油藏數(shù)字孿生體，通過數(shù)字化模型實現(xiàn)了對油田開發(fā)技術水平的大幅度提升，在數(shù)字化模型算法的支持下，油田的數(shù)字化分析水平持續(xù)提升，油田現(xiàn)場勘探開發(fā)相關工作得到有力支持［10］。

3" " "油田數(shù)字化建設前景

油田企業(yè)近年來在數(shù)字化建設方面取得了巨大成績，ERP、物聯(lián)網(wǎng)等項目的建設實施實現(xiàn)了油田企業(yè)內(nèi)部資源的集中化管理，解決了傳統(tǒng)管理模式存在的資源分散、效能低下等問題。相對而言，數(shù)字化技術是油田后續(xù)轉型發(fā)展的重要基礎，智慧油田的建設發(fā)展離不開數(shù)字化與智慧化技術平臺在企業(yè)內(nèi)部的應用落實，也是實現(xiàn)油田開發(fā)管理、供應鏈一體化的重要手段。油田企業(yè)可以將數(shù)字化建設作為一項民生工作來開展，通過數(shù)字化技術的應用解決一線生產(chǎn)崗位人員的業(yè)務難題，利用技術賦能的方式給員工帶來更優(yōu)異的工作環(huán)境，使其在低勞動強化的環(huán)境中實現(xiàn)更高生產(chǎn)效益的產(chǎn)出［5］。油田需要將智慧油田作為自身發(fā)展方向，在后續(xù)發(fā)展中持續(xù)推進數(shù)據(jù)的共享與融合，基于標準化的原則，立足國內(nèi)油田規(guī)劃發(fā)展方式，建設統(tǒng)一的信息化數(shù)據(jù)管理平臺。同時，通過物聯(lián)網(wǎng)技術應用實現(xiàn)油田企業(yè)在更廣闊領域的發(fā)展。在人工成本、油田開發(fā)成本不斷提升，石油效益不斷降低的環(huán)境中，油田將通過數(shù)字化轉型實現(xiàn)能源開發(fā)應用業(yè)務的多元化發(fā)展，建立產(chǎn)業(yè)鏈一體化發(fā)展管理的智慧發(fā)展模式，推動生產(chǎn)經(jīng)營效益持續(xù)提升［11］。

4" " "結 語

油田企業(yè)需要充分認識到當前發(fā)展過程中存在的管理缺陷、外界市場形勢壓力，積極推進數(shù)字化轉型發(fā)展在企業(yè)內(nèi)部落地實施，通過“一把手”工程模式實現(xiàn)自上而下的改革，通過組織架構優(yōu)化、制度體系改進、人才梯隊培養(yǎng)、自主運維等措施為數(shù)字化建設提供保障，利用數(shù)字化建設實現(xiàn)自動化生產(chǎn)、分析以及資源的高度整合，為智慧油田的建設發(fā)展奠定基礎。

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