基于采油廠生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析系統(tǒng)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型研究

［摘 要］生產(chǎn)管理作為油田企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)的重要環(huán)節(jié)，其管理水平直接影響企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力和效益。在信息化飛速發(fā)展的新時(shí)代，油田企業(yè)需要依托先進(jìn)成熟的信息化技術(shù)加強(qiáng)生產(chǎn)管理。以油田業(yè)務(wù)生產(chǎn)為主線，將生產(chǎn)各環(huán)節(jié)業(yè)務(wù)流程進(jìn)行有效數(shù)字化，以信息管理系統(tǒng)為載體，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化、流程電子化、管理信息化，形成線下業(yè)務(wù)的線上數(shù)字孿生，是我們未來研究的方向，是助力油田企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化發(fā)展的主要力量。本文就基于采油廠生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析系統(tǒng)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型展開討論。

［關(guān)鍵詞］生產(chǎn)動(dòng)態(tài)；跟蹤分析；智能油田；統(tǒng)一認(rèn)證；數(shù)字化轉(zhuǎn)型

doi：10.3969/j.issn.1673-0194.2023.01.045

［中圖分類號(hào)］F272.7；TP315 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A ［文章編號(hào)］1673-0194（2023）01-0171-04

0" " "引 言

隨著油田企業(yè)將信息化技術(shù)引入油田的生產(chǎn)管理，油田企業(yè)生產(chǎn)管理模式從傳統(tǒng)人工采集指標(biāo)參數(shù)分析模式轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮踊杉瘮?shù)據(jù)及圖表趨勢(shì)分析的可視化管理模式，油田企業(yè)已進(jìn)入數(shù)字油田發(fā)展階段。油田業(yè)務(wù)數(shù)字化轉(zhuǎn)型逐漸成為新型生產(chǎn)模式，信息化管理已成為數(shù)字油田生產(chǎn)管理的核心部分。一個(gè)高效、穩(wěn)定的生產(chǎn)管理系統(tǒng)在提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，提高科研、生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、管理、決策的效率和水平［1］等方面可以起到?jīng)Q定性的作用。另外實(shí)現(xiàn)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化、流程電子化、管理信息化，形成線下業(yè)務(wù)的線上數(shù)字孿生，是我們未來研究的方向。

本文探討基于采油廠生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析系統(tǒng)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，充分利用油田各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了日、月、年度數(shù)據(jù)的分析、匯總、查詢，提供各種報(bào)表、曲線、圖形的應(yīng)用展示功能，主要包括動(dòng)態(tài)分析、綜合數(shù)據(jù)查詢、火驅(qū)實(shí)驗(yàn)、原油盤庫(kù)等多套子系統(tǒng)，地質(zhì)業(yè)務(wù)人員通過查詢、分析、對(duì)比功能，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中存在的問題，提出措施方案，確保油田生產(chǎn)平穩(wěn)運(yùn)行，從而提高油田生產(chǎn)管理水平，為油田安全生產(chǎn)、高效開發(fā)提供強(qiáng)有力的保障。業(yè)務(wù)流程的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，生產(chǎn)業(yè)務(wù)流程的數(shù)字化重組，為今后生產(chǎn)業(yè)務(wù)的數(shù)字孿生、管理智能化方面積累了大量數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。本文就生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析數(shù)字化轉(zhuǎn)型、生產(chǎn)業(yè)務(wù)的數(shù)字孿生、管理智能化等方面展開論述。

1" " "生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析的轉(zhuǎn)變

1.1" "傳統(tǒng)模式

在信息化技術(shù)應(yīng)用到生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析之前，采油廠生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析依靠人工收集大量生產(chǎn)數(shù)據(jù)，按照業(yè)務(wù)生產(chǎn)指標(biāo)，由多位業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)人員同時(shí)開展統(tǒng)計(jì)分析工作，經(jīng)過一到兩天的匯總計(jì)算最終生成生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析指標(biāo)報(bào)表向領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)，輔助領(lǐng)導(dǎo)決策指揮生產(chǎn)，過去這種模式往往需要消耗大量人力、時(shí)間才能得出有用的分析數(shù)據(jù)，而且過程中容易因人為原因產(chǎn)生錯(cuò)漏，影響數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)質(zhì)量。

1.2" " 信息化模式

通過信息系統(tǒng)集中采集現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)指標(biāo)數(shù)據(jù)并分門別類存入建立好的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，借由生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析系統(tǒng)根據(jù)業(yè)務(wù)邏輯算法構(gòu)造統(tǒng)計(jì)分析模型，按業(yè)務(wù)分析時(shí)間和空間的要求，生成各類分析統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)報(bào)表。這種操作一般只需要不同采油區(qū)塊地質(zhì)人員和一位數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析業(yè)務(wù)人員即可完成動(dòng)態(tài)分析統(tǒng)計(jì)的工作，并且消耗業(yè)務(wù)時(shí)間較傳統(tǒng)模式減少60%，極大提高了生產(chǎn)分析效率，為決策指揮提供了充足的時(shí)間和數(shù)據(jù)支撐。

對(duì)比傳統(tǒng)模式，信息化模式有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）信息化模式更快、更準(zhǔn)。

（2）信息化模式節(jié)省了人工和時(shí)間成本。

（3）信息化模式維護(hù)工作量較小。

（4）信息化模式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量更大，占用物理空間較傳統(tǒng)模式紙質(zhì)資料存儲(chǔ)空間大大縮小。

這就是信息化技術(shù)發(fā)展帶來的生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變的巨大優(yōu)勢(shì)，但這還是初期，我們?nèi)孕枰龃罅抗ぷ餮芯總鹘y(tǒng)業(yè)務(wù)如何數(shù)字化轉(zhuǎn)型，最大限度發(fā)揮信息化技術(shù)帶給油田生產(chǎn)管理的效益，為油田生產(chǎn)管理提供更多的助力。

1.3" "生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析系統(tǒng)應(yīng)用

生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析系統(tǒng)主要包含動(dòng)態(tài)分析子系統(tǒng)、原油盤庫(kù)子系統(tǒng)、綜合查詢子系統(tǒng)等子系統(tǒng)，涉及240余個(gè)子模塊，覆蓋80%的地質(zhì)、生產(chǎn)業(yè)務(wù)指標(biāo)數(shù)據(jù)分析工作報(bào)表，基本滿足常用的信息化生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析需求，且隨生產(chǎn)業(yè)務(wù)變化擴(kuò)展也將持續(xù)更新完善。該系統(tǒng)采用集中部署方式，系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)器架設(shè)在公司中心機(jī)房，用于部署發(fā)布數(shù)據(jù)和應(yīng)用服務(wù)。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器采用公司中心庫(kù)集群。該系統(tǒng)用戶數(shù)量378人，年訪問量63.892 7萬人次，使用率在公司排名前五。使用該系統(tǒng)縮短業(yè)務(wù)人員60%的數(shù)據(jù)分析時(shí)間，極大提高工作效率。下面是三個(gè)子系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)。

1.3.1" "動(dòng)態(tài)分析

根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際和主要業(yè)務(wù)建立稀稠油動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)查詢、生產(chǎn)曲線展示、生產(chǎn)指揮報(bào)表等13大類生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析功能模塊及126個(gè)子功能模塊（見圖1）。

1.3.2" "原油盤庫(kù)

建立原油盤庫(kù)的數(shù)據(jù)采集及相關(guān)報(bào)表發(fā)布等8項(xiàng)功能模塊（見圖2）。

1.3.3" "綜合查詢

建立日?qǐng)?bào)系統(tǒng)（7）、日生產(chǎn)系統(tǒng)（16）、地質(zhì)月報(bào)分區(qū)（58）、地質(zhì)月報(bào)分隊(duì)（17）、地質(zhì)月報(bào)廠內(nèi)（14）共五大類功能模塊及112個(gè)子功能模塊（見圖3）。

本系統(tǒng)是對(duì)油氣生產(chǎn)數(shù)字化的一個(gè)典型應(yīng)用，但應(yīng)用深度、廣度不夠，信息共享能力不足，未形成統(tǒng)一的數(shù)字化平臺(tái)。缺乏云計(jì)算資源和云服務(wù)能力統(tǒng)一管理，統(tǒng)一平臺(tái)需進(jìn)一步加強(qiáng)；缺少統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)管理體系和上層應(yīng)用。因此在數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化發(fā)展方向上還面臨著更多的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。

2" " "油氣生產(chǎn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇

隨著數(shù)字化、智能化技術(shù)的發(fā)展，企業(yè)在發(fā)展戰(zhàn)略、商業(yè)模式、運(yùn)營(yíng)管理、業(yè)務(wù)流程等方面進(jìn)行一系列的變革和調(diào)整，以引領(lǐng)能源產(chǎn)業(yè)的未來。數(shù)字技術(shù)已經(jīng)成為油氣行業(yè)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要戰(zhàn)略機(jī)遇［2］。國(guó)際石油公司開始啟動(dòng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略，促使油氣行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型步伐加快。油氣行業(yè)數(shù)字化發(fā)展趨勢(shì)，主要以實(shí)現(xiàn)效率提升、生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)優(yōu)化與資產(chǎn)完整性管理為核心目標(biāo)，并期望依靠新信息技術(shù)的利用，充分發(fā)揮生產(chǎn)能力，提高效率，創(chuàng)造更高的價(jià)值。

2.1" "低碳、新能、可持續(xù)發(fā)展的挑戰(zhàn)

隨著我國(guó)“雙碳”政策落地落實(shí)，能源行業(yè)面臨降低碳排放，同時(shí)提升低碳、負(fù)碳能源生產(chǎn)的要求。

石油能源公司的使命是為大眾福祉探索能源，為能源未來銳意創(chuàng)新。

油氣生產(chǎn)面臨的是低碳和創(chuàng)新數(shù)字化技術(shù)融合發(fā)展的時(shí)代背景，還要解決過渡時(shí)期的相關(guān)技術(shù)難題。

2.2" "數(shù)字化創(chuàng)新技術(shù)帶來的發(fā)展機(jī)遇

現(xiàn)如今，隨著科學(xué)技術(shù)的深入研究，人工智能技術(shù)與數(shù)字化技術(shù)等新興技術(shù)被廣泛應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)中，并推動(dòng)各個(gè)領(lǐng)域與行業(yè)逐漸向數(shù)字化、智能化的方向轉(zhuǎn)型與發(fā)展。對(duì)于石油企業(yè)來說，其對(duì)人工智能技術(shù)與數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用雖然起步比較早，但是其發(fā)展體系卻仍然不完善、成熟［3］。

另外，大數(shù)據(jù)技術(shù)已成為驅(qū)動(dòng)石油化工服務(wù)類企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的有效手段，基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的石油數(shù)字化工作平臺(tái)在石油化工服務(wù)類企業(yè)得到廣泛應(yīng)用。大數(shù)據(jù)技術(shù)整合了企業(yè)營(yíng)銷、生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)等多個(gè)板塊的多種業(yè)務(wù)，串聯(lián)了企業(yè)數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、治理、挖掘、分析及應(yīng)用的整個(gè)數(shù)據(jù)生命周期［4］。

這些正是石油行業(yè)大力發(fā)展數(shù)字化，進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型的大好機(jī)遇。要抓住這幾個(gè)發(fā)展的黃金時(shí)期：

（1）未來三到六年物聯(lián)網(wǎng)工業(yè)技術(shù)進(jìn)入的高速發(fā)展時(shí)期。

（2）未來三到六年分布式云計(jì)算也將進(jìn)入的高質(zhì)量發(fā)展階段。

（3）未來一年人工智能云和人工智能邊緣計(jì)算進(jìn)入的高速發(fā)展時(shí)期。

（4）未來三到六年生產(chǎn)業(yè)務(wù)流程數(shù)字化重組再造進(jìn)入的數(shù)字孿生迅猛發(fā)展階段。

2.3" "利用數(shù)字化創(chuàng)新技術(shù)和油氣生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析管理融合技術(shù)展望

（1）動(dòng)態(tài)地面管線監(jiān)控和地面工藝加工處理數(shù)字孿生結(jié)合，實(shí)現(xiàn)地面工藝和管網(wǎng)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控管理，降低風(fēng)險(xiǎn)隱患，提高生產(chǎn)效率和效益。

（2）建立站場(chǎng)、管網(wǎng)、井筒、氣藏等一體化孿生模型為專業(yè)領(lǐng)域和應(yīng)用提供高效可靠的孿生業(yè)務(wù)流模型，為智能應(yīng)用和決策指揮系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐和應(yīng)用場(chǎng)景。

（3）建立健全數(shù)據(jù)湖基座，為統(tǒng)一生產(chǎn)指揮動(dòng)態(tài)分析平臺(tái)提供可靠的數(shù)據(jù)支撐和安全保障。

（4）基于邊緣計(jì)算的智能化應(yīng)用，通過智能物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備采集的自動(dòng)化控制、邊緣智能監(jiān)控和數(shù)據(jù)傳輸，形成物聯(lián)網(wǎng)的單井生產(chǎn)功圖診斷、分析的數(shù)據(jù)生態(tài)系統(tǒng)。為生產(chǎn)提供齊、全、準(zhǔn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，為生產(chǎn)指揮賦能。

（5）中石油正在建設(shè)的貫穿集團(tuán)中心、區(qū)域中心、地區(qū)公司中心的數(shù)據(jù)庫(kù)，覆蓋多專業(yè)、多領(lǐng)域的一體化的云平臺(tái)。力求在技術(shù)層面上提升擴(kuò)展能力，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范上執(zhí)行統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范技術(shù)架構(gòu)，平臺(tái)支持上為技術(shù)中臺(tái)、數(shù)據(jù)中臺(tái)、業(yè)務(wù)中臺(tái)提供安全、穩(wěn)定、可靠的技術(shù)底座支持。

上述五種技術(shù)方案為油氣生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析管理數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供有參考價(jià)值、有力、可靠的技術(shù)保障。可以預(yù)見，未來石油行業(yè)在需要對(duì)業(yè)務(wù)功能擴(kuò)展時(shí)，只需技術(shù)人員和業(yè)務(wù)人員進(jìn)行溝通確認(rèn)，再通過簡(jiǎn)單配置、模塊組裝即可完成，實(shí)現(xiàn)低代碼或無代碼的輕量化開發(fā)運(yùn)維模式。

2.4" "油氣生產(chǎn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作的相關(guān)保障

2.4.1" "組織保障

高層管理者高度重視，組織和建立智能化支持團(tuán)隊(duì)，科學(xué)組織項(xiàng)目，建立項(xiàng)目管理體系，采取先試點(diǎn)、后推廣的實(shí)施方法，完善IT體系建設(shè)。

2.4.2" "經(jīng)費(fèi)保障

智能化系統(tǒng)的建設(shè)是一項(xiàng)投資大、工期長(zhǎng)的持續(xù)工程，每個(gè)項(xiàng)目都需要軟、硬件建設(shè)和管理，應(yīng)確保必要的開發(fā)期和維護(hù)期的資金保障。

2.4.3" "資源保障

充分利用集團(tuán)公司統(tǒng)建系統(tǒng)、油田數(shù)字化建設(shè)基礎(chǔ)、人力資源及經(jīng)驗(yàn)成果。

2.4.4" "技術(shù)保障

借鑒成功實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)、選型，合理規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，確保系統(tǒng)的先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性和可用性。促進(jìn)業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)與互相合作，各業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)、管理層面、專業(yè)部門的共同參與和協(xié)作。

2.4.5" "監(jiān)督保障

科學(xué)的管理是智能化建設(shè)成功的基礎(chǔ)，完善的科學(xué)化和規(guī)范化管理，確保信息系統(tǒng)項(xiàng)目的規(guī)劃和建設(shè)。

3" " "結(jié) 語

本文討論了基于采油廠生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析的數(shù)字化轉(zhuǎn)型、生產(chǎn)業(yè)務(wù)的數(shù)字孿生及管理智能化。為了更好地發(fā)揮信息化創(chuàng)新技術(shù)在油田生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析管理數(shù)字化轉(zhuǎn)型中的作用，就需要?jiǎng)?chuàng)新思維，利用新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)硬件技術(shù)和軟件技術(shù)有機(jī)融合，基于技術(shù)能力、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、平臺(tái)支持方面統(tǒng)一云計(jì)算智能管理平臺(tái)（運(yùn)維一體化平臺(tái)），提供通用軟件服務(wù)、集成服務(wù)、運(yùn)維服務(wù)、云安全、云管理平臺(tái)，為深化云應(yīng)用、豐富云服務(wù)、完善云標(biāo)準(zhǔn)、強(qiáng)化云安全和打造云生態(tài)作為發(fā)展目標(biāo)。綜上所述，要以“數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化發(fā)展”的整體戰(zhàn)略為指引，需要在軟件層面、硬件層面同時(shí)發(fā)力研究，相互補(bǔ)充完善，最終形成對(duì)生產(chǎn)過程中生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)智能跟蹤、監(jiān)控、分析的創(chuàng)新模式，為輔助生產(chǎn)決策、提升油田信息化管理水平、智能油田建設(shè)開辟了新的方向。

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