某采油廠智能化規劃分析

李兵元 羅李黎 劉振國 再開日亞·安尼娃爾 董虎

［摘 要］采油廠智能化是采油廠信息化的必然發展方向，也是采油廠提高生產和管理水平的重要技術手段。分析和設計采油廠的智能化規劃是實現智能化采油廠的第一步。文章從業務方面分析某采油廠智能化規劃中存在的問題，提煉智能化規劃需求，提出智能化指標，設計某采油廠智能化規劃的總體架構、應用架構和數據架構，以期有效指導某采油廠的信息化建設工作。

［關鍵詞］智能油田；智能采油廠；智能化規劃

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2023.24.038

［中圖分類號］F270.7 ［文獻標識碼］A ［文章編號］1673-0194（2023）24-0116-03

0? ? ?引 言

數字油田是數字化的油氣田企業實體［1］，以先進的經營管理理念為指導，充分發揮信息技術的支撐作用，實現從油氣勘探、評價、開發、生產、管理到決策環節各類數據的實時獲取、充分共享和深度應用，達到優化生產、精細化管理與量化決策的一體化運作，從而顯著提升運營效率和創新能力，增強綜合競爭力。

智能油田是在數字油田建設成果基礎上，利用物聯網、云計算、知識化管理、輔助決策、人工智能等先進技術，實現地質油藏的動態監測、精確評價，實現生產過程的全面自動化和決策過程的智能化［2］。只有先建成智能采油廠，才能逐步地建成智能油田。智能采油廠是數字采油廠的高級階段，是在充分完成數字化的基礎上，能夠全面感知采油廠的動態，自動操控采油廠的生產活動，預測采油廠的變化趨勢，并且持續優化采油廠的管理，智能輔助采油廠的運行管理決策，從而實現全面感知、自動操控、優化決策、智能預測的采油廠。某采油廠的信息化建設已經完成數字化建設，需要進一步采用更先進的技術提高信息化水平，使該廠的信息化朝著智能化方向發展，以提升生產和管理水平。

1? ? ?某采油廠智能化規劃存在的問題

某采油廠的業務包括勘探開發、地面工程、生產運行、經營管理和安全環保共5類業務，下面從業務出發，分析每項業務中存在的問題。

1.1? ?勘探開發業務

勘探開發業務是某采油廠的基礎業務，主要工作：組織開展轄區滾動勘探目標優選及評價部署，完成探明儲量計算和申報，編制全廠產能建設方案，產能井投產跟蹤，油藏精細描述和重大專題研究等。

勘探開發業務中多項工作分別需要對采油廠所屬的地質區塊的儲層、構造、油藏進行深入細致的研究，為了能夠有效共享利用各項研究中的成果，需要建立統一的地質模型作為研究工作的基礎；在勘探和開發方案編制中，存在基礎數據和方案成果存儲分散、人工進行數據比對和分析計算耗時耗力等問題，亟須數據和成果的智能獲取系統，以及智能分析和計算系統，以提高效率，實現有效共享。同時，在評價井管理過程中，還存在數據采集間隔長、跟蹤管理和措施調整困難等問題。

1.2? ?地面工程業務

油氣田地面工程是油田開發過程中相對于勘探、鉆井、修井等地下工程而言的，主要包括井場、集輸管線、集油匯管/集油計量、轉油站、處理站、通信及電力線路等工程的建設、管理和運維工作。經過多年建設，該采油廠在油氣田地面工程中建立了較為完善的物聯網系統，但還存在數據采集參數不完整問題，井場、站場、管線都需要增加傳感器采集相關的生產數據。站庫的關鍵流程切換與狀態切斷仍需要人工操作，以及增加自動控制閥，實現流程的自動切換。在井場和站場的監控系統中報警分析類別單一，報警數量多，關聯報警難以實現。同時，智能分析應用不足，需要結合井場、站場、管線及生產視頻等數據進行智能分析，提出建議措施，及時發現各類生產異常并采取有效措施，利用人臉識別等智能技術及時發現人員闖入、違章行為，實現安全生產管理。

1.3? ?生產運行業務

生產運行主要涉及生產流程監控、綜合生產運行管理、原油產量監控、生產調度與應急管理等業務。在生產流程監控方面，油水井日常管理、生產運行、措施管理等仍以人工線下為主，亟須智能化管理系統提供輔助決策工具，以提高各種效率；動液面數據主要以外包形式按需測量，無法實時評價油井供液能力的情況，需要增加先進的測量設備和智能分析軟件，以自主實時管理油井。在綜合生產運行管理方面，一是車輛管理方面缺少車輛調度系統，并未對車輛準入實現集中管理和跟蹤分析；二是水電管理方面無法對能耗（水、電、氣）、水平衡進行實時監控、智能分析、診斷優化。

1.4? ?經營管理業務

經營管理業務以油田全生命周期業務活動為主線，涵蓋滾動勘探評價、產能建設、開發生產、集輸儲運等業務領域，重點分為投資（成本）管理、生產管理、財務管理、資產管理、區塊（單井）效益評價等業務。由于業務涉及多個領域，其所需數據分散在多個系統，數據分析時，很難把所需數據匯集為一體。油氣井投資、成本經濟效益以及單井成本構成與動因的多維度分析缺乏有效的評價方法和工具支持，進行全價值鏈、全生命周期的成本費用分析有一定的難度，對挖潛增效、風險管控、決策支持能力提升作用有限［3］。

1.5? ?安全環保業務

安全環保業務包括安全生產管理、安全防控管理、職業健康管理、承包商管理、QHSE（Quality，質量；Health，健康；Safety，安全；Environmental，環境）體系管理、環境保護管理等方面的業務內容。由于業務涉及多個領域，數據分散存儲在多個系統中，存在標準不統一、重復錄入的問題，亟待數據治理及智能化數據獲取系統。在實際工作中，以人工分析、人工監管為主要手段，輔以少量智能分析系統，存在無法及時發現隱患并預警、查詢困難、工作量大等問題，亟須提高智能分析能力，及時發現問題，及時預警，及時采取措施，以確保安全生產。

2? ? ?某采油廠智能化規劃需求分析

針對采油廠的現狀和問題，本文對標國內外油氣田，從基礎設施、知識共享、新技術應用、業務管理、經營管理、決策管理等6個方面對采油廠的需求進行分析。

在基礎設施建設方面，井場需要加裝在線含水分析儀、動液面監測儀、電加熱清蠟儀等設備，提高井場的監控能力；在小型站場中，在重要節點需要加裝壓力變送器、可燃氣體監測等設備，提高安全可靠能力；在大中型站場，需要提高流程切換的遠程控制能力，實現智能巡檢、設備故障的智能分析，以及智能生產綜合預警體系；在監控盲區和高后果區加裝高空瞭望搭配萬向攝像機、萬向球形攝像機，實現智能監控；在能源管控方面，需要對電、氣、水前端動設備進行智能化改造，以實現數據節點分析與計算，精確各單元耗能量，實現能源智能管控。

在知識共享方面，需要建立知識共享系統及數據子湖，實現知識和數據共享共用。

在新技術應用方面，需要采用智能機器人、手持終端、衛星巡線等設備，實現井場和站場的智能巡檢；采用邊緣計算等先進技術，實現井場的智能化控制。

在協同工作方面，建立業財融合一體化系統，實現業務和財務融合管理；建立協同研究一體化系統，實現多專業各級研究人員在同一個平臺上協同工作，同時實現成果共享應用。

在業務管理方面，建立智能管理中心云平臺，實現各業務系統統一管理。

在決策管理方面，利用大數據分析、神經網絡模型等智能技術分析生產數據，提出建議，輔助技術人員決策，大幅減輕工作量，提高效率。

3? ? ?某采油廠智能化規劃規劃設計

3.1? ?規劃原則

智能化規劃以“五統一、兩轉變”為建設原則，即標準統一、技術統一、平臺統一、設備統一、管理統一，構建智能化管理模式下的油田綜合生產運行管理新模式，促進生產思維方式和管理模式的雙轉變，并形成可復制、可推廣的智能化管理運行新型模式。

3.2? ?規劃思路

根據某采油廠生產經營管理工作的業務需求、業務流程、業務數據等進行全面調研和梳理，在現有的數字化和信息化基礎上，應用物聯網、云計算、大數據、人工智能、移動應用等先進技術，規劃并設計某采油廠智能化總體架構、業務架構、應用架構等內容，形成智能采油廠頂層規劃和建設方案。

3.3? ?規劃指標

為能夠有效地評估某采油廠智能化水平，建立智能采油廠智能化評估指標體系，分別從協同研究、生產運行、安全環保、生產經營、決策指揮等5個方面確定共26項可考核的指標。指標給出現在指標值和建成后的預期值。例如，平均單井日產量，現日產油

3.7 t/d，預期日產油3.8 t/d；生產場站數字化系統覆蓋率，現98.20%，預期100%；單位處理綜合能耗，現

34 778.41 t標煤，預期34 778.41 t標煤；生產場站數字化系統覆蓋率，現99.40%，預期100%等［4］。

3.4? ?總體架構

整體架構分為邊緣層、基礎設施即服務（Infrastru-

cture as a Service，IaaS）層、數據即服務（Data as a Service，

DaaS）層、平臺即服務（Platform as a Service，PaaS）層以及軟件即服務（Software as a Service，SaaS）層，如圖1

所示。

3.5? ?應用架構

應用架構按照模塊配置靈活、管理業務全面到位、隨業務變化而變化的要求，構建業務所需的一體化智能應用生態，形成整體業務與局部業務，既能做到協調統一，又能做到業務應用隨時添加與調減。應用架構規劃五個一體化智能應用，包含生產運行一體化（7個子模塊）、安全環保一體化（5個子模塊）、協同研究一體化（7個子模塊）、經營管理一體化（3個子模塊）與決策支持一體化（5個子模塊）。通過不斷完善業務一體化應用，逐步完善業務所需應用模塊，實現全域業務管理，各部門業務協調聯動、集成共享、互聯互通的智能應用生態效果。

3.6? ?數據架構

根據業務及應用架構，從數據的采、傳、存、管、用5個方面設計“采油廠數據子湖”，打破數據“孤島”，推動數據共享，將生產管理所需業務數據庫、中間數據庫、地理信息及管線信息數據庫、結構化數據、實時數據等統一納入某采油廠數據子湖，形成數據共享

基礎［5］。

4? ? ?結束語

本文通過分析某采油廠現狀和問題，對標國內外油田的智能化建設指標，完成了某采油廠的智能化規劃分析和設計。按照企業的投資管理辦法，有方案才能有投資，有投資才能真正地實施，在未來5～10年，本規劃設計方案既可以讓某采油廠以此爭取投資，又可以指導某采油廠智能化實際建設，為有效提高某采油廠的生產和管理水平奠定基礎。

主要參考文獻

［1］丁曉美.信息化建設推進數字油田建設進程［J］.信息系統工程，2023（1）：110-112.

［2］曹治民.智能油田研究與技術發展及趨勢探討［J］.中國設備工程，2023（3）：33-35.

［3］王瑜.大慶油田S采油廠全面預算管理問題研究［D］.大慶：東北石油大學，2020.

［4］賈鹿，李清輝，石峰.智能油田評估體系研究［C］//新疆維吾爾自治區人民政府，中國科學技術協會，中國工程院.第三屆信息化創新克拉瑪依國際學術論壇論文集.北京：中國科學技術出版社，2014：43-49.

［5］王彤.淺析企業發展規劃工作的現狀及對策［J］.全國流通經濟，2022（36）：56-59.