智能油田背景下云技術(shù)在后勤管理中的應(yīng)用

陳 煜

（中海油信息科技有限公司天津分公司，天津 300450）

智能油田是我國油氣勘探和生產(chǎn)領(lǐng)域的重要發(fā)展方向，除了需要解決傳統(tǒng)油田存在的技術(shù)難題外，還要配套建設(shè)先進(jìn)的信息化系統(tǒng)和設(shè)施，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動化采集、分析處理和管理，以及生產(chǎn)計劃智能化和優(yōu)化。在智能油田建設(shè)的過程中，后勤管理問題愈加凸顯。如何通過科學(xué)的管理手段和信息技術(shù)手段提高后勤管理服務(wù)質(zhì)量和效率，成為一個重要而又緊迫的問題。為了更好地滿足智能油田的發(fā)展需求，云技術(shù)作為當(dāng)前信息化發(fā)展趨勢之一，被廣泛應(yīng)用于智能油田建設(shè)。

本文將首先介紹智能油田的背景和云技術(shù)的基本概念；其次分析云技術(shù)在智能油田后勤管理中的應(yīng)用，包括云計算、人工智能和云服務(wù)平臺等；然后探討智能油田后勤管理中云技術(shù)應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)和解決方案；最后總結(jié)并展望未來云技術(shù)在智能油田后勤管理中的發(fā)展趨勢。

1 智能油田的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢

1.1 智能油田的發(fā)展現(xiàn)狀

百年油田，“智慧”先行。隨著科技的不斷發(fā)展，智能油田的出現(xiàn)使得油田開采和生產(chǎn)的效率和效益得到大幅提升。通過大規(guī)模的數(shù)據(jù)采集、處理和分析來優(yōu)化生產(chǎn)過程、降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，從而使得油田生產(chǎn)更加科學(xué)和高效。智能油田是油氣行業(yè)數(shù)字化發(fā)展的必然趨勢，也是提高我國石油勘探開發(fā)和生產(chǎn)水平的重要手段。

1.2 智能油田的發(fā)展趨勢

石崇東等提出智能油田是通過分析環(huán)境層、數(shù)據(jù)層、模型層、應(yīng)用層等不同領(lǐng)域來綜合制定與實施油田的合理高效開采；張凱等認(rèn)為智能油田意味著面對開發(fā)過程中的動態(tài)分析、自動歷史擬合、開發(fā)方案優(yōu)化及提高采收率措施等主要生產(chǎn)問題，能夠基于實時大數(shù)據(jù)“感知”油藏開發(fā)中的問題，利用先進(jìn)的模型“分析”存在的問題，通過智能優(yōu)化方案“思考”最佳策略與方案，最終輔助油田工程師“決策”現(xiàn)場實施[1]。以下是智能油田發(fā)展必不可少的云技術(shù)。

1.物聯(lián)網(wǎng)和傳感器技術(shù)：智能油田的關(guān)鍵特征之一就是大量使用傳感器和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。這些設(shè)備可以監(jiān)控油井的各種參數(shù)，如壓力、溫度和流量，并將這些數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心。例如，Shell 公司在其智能油田項目中大規(guī)模使用了這種技術(shù)。

2.數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)：一旦數(shù)據(jù)被收集，就需要進(jìn)行深入的數(shù)據(jù)分析和解釋，這通常需要使用高級的機(jī)器學(xué)習(xí)算法來處理。例如，BP 公司已經(jīng)開始使用人工智能技術(shù)來分析其全球石油和天然氣產(chǎn)量的數(shù)據(jù)，以優(yōu)化生產(chǎn)并減少停機(jī)時間。

3.自動化和遠(yuǎn)程控制：智能油田還廣泛采用自動化技術(shù)，包括自動化鉆井和提高石油提取效率的自動化解決方案。例如，Saudi Aramco 已經(jīng)實現(xiàn)了許多油田的全自動化運(yùn)行，不僅提高了生產(chǎn)效率，而且顯著提高了員工的安全性。

4.數(shù)碼孿生（Digital Twins）：數(shù)碼孿生是指通過數(shù)字方式復(fù)制現(xiàn)實世界的設(shè)施，以預(yù)測設(shè)備性能，制定維護(hù)計劃并優(yōu)化操作。例如，Total 公司正在使用數(shù)碼孿生技術(shù)，創(chuàng)建其全球石油和天然氣生產(chǎn)設(shè)施的虛擬副本。

盡管智能油田技術(shù)已經(jīng)取得了顯著的進(jìn)展，但仍面臨一些挑戰(zhàn)，包括數(shù)據(jù)安全和數(shù)據(jù)傳輸?shù)葐栴}。未來的發(fā)展將集中在如何解決這些問題，以及如何進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率和環(huán)保性能。

2 云技術(shù)基本概念和智能油田背景下云技術(shù)在后勤管理中的應(yīng)用

2.1 云技術(shù)基本概念

1.云計算是指通過網(wǎng)絡(luò)連接臺式電腦、服務(wù)器、移動設(shè)備等設(shè)備，共享大量可擴(kuò)展的計算資源、軟件和信息，以提供可隨時隨地、按需使用的計算服務(wù)。云計算可以實現(xiàn)對計算資源的按需分配和共享，同時也實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)的分布式存儲和共享。云計算的優(yōu)點包括資源共享、提高效率、節(jié)約成本等。

2.人工智能是一種計算機(jī)科學(xué)和技術(shù)，旨在研究、開發(fā)和實現(xiàn)能夠模擬、擴(kuò)展和承擔(dān)人類智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新興技術(shù)。人工智能的應(yīng)用可以大幅提高智能油田的管理效率和質(zhì)量，也可以通過不斷的學(xué)習(xí)和優(yōu)化來提升生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

3.云服務(wù)平臺是一種基于云計算技術(shù)的軟件開發(fā)模式，它將軟件和數(shù)據(jù)存儲于云端，用戶無需進(jìn)行安裝和配置，只需通過網(wǎng)絡(luò)連接云端，便能通過瀏覽器等界面來使用軟件和數(shù)據(jù)。云服務(wù)平臺的優(yōu)點包括低成本、靈活性、高可擴(kuò)展性等。

2.2 智能油田背景下云技術(shù)在后勤管理中應(yīng)用

“牽手”智能化和云技術(shù)，通過推進(jìn)智能化轉(zhuǎn)型和云技術(shù)發(fā)展，從根源上變革生產(chǎn)方式，是油氣集團(tuán)尋找新一輪降本增效點的破局之道，讓海量的數(shù)據(jù)真正動起來，對于激活公司新動能意義重大。

2.2.1 后勤管理中云計算在數(shù)據(jù)處理上的應(yīng)用

智能油田后勤管理中的數(shù)據(jù)量通常非常巨大，涉及各個方面的數(shù)據(jù)采集和處理，例如船舶信息，包括但不僅限于船舶資源、船舶油耗、航線軌跡等；下面僅以船舶油耗為例來講。

船舶油耗成本是海上勘探開發(fā)成本的重要組成部分。據(jù)統(tǒng)計，某油氣公司上海分公司某年船舶單航次平均靠泊平臺次數(shù)都在15 次以上，個別船舶的平均每航次靠泊平臺次數(shù)達(dá)到了24.21 次，由于靠泊作業(yè)屬于高風(fēng)險作業(yè)，頻繁的靠泊平臺不但增加了船舶油耗，而且存在很大的安全隱患。靠泊平臺次數(shù)的增加，同時也伴隨著船舶航行時間和距離的增加，船舶平臺間穿梭所航行的距離基本與船舶往返碼頭航行距離相等，船舶靠泊與平臺間穿梭航行的油耗之和遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過船舶往返碼頭間的航行油耗，是其的1.65 倍以上。通過以上分析可知，如果能運(yùn)用云計算通過科學(xué)管理手段進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，實現(xiàn)資源精細(xì)化共享管理，減少船舶靠泊平臺次數(shù)與平臺間穿梭次數(shù)，將大大降低船舶自身的油耗。如果能減少1/3 靠泊平臺次數(shù)及平臺間的穿梭，預(yù)計可以減少2000 噸以上油耗，按照5800元/噸估算，每年油耗可以減少1000 萬元以上。

綜上所述，云計算技術(shù)可以為智能油田的數(shù)據(jù)處理和計算提供強(qiáng)有力的支撐，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速存儲、管理、數(shù)據(jù)挖掘和分析，進(jìn)而優(yōu)化生產(chǎn)計劃，增強(qiáng)預(yù)警，有效降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。

2.2.2 后勤管理中人工智能技術(shù)在決策和優(yōu)化上的應(yīng)用

人工智能技術(shù)在后勤管理中的應(yīng)用越來越受到重視。在決策和優(yōu)化方面，可以提高后勤管理效率并減少成本。

1.在碼頭作業(yè)方面，智能排程技術(shù)和船舶智能配載技術(shù)可以大幅提高碼頭的作業(yè)效率，提高碼頭人員的勞動生產(chǎn)率，減少船舶在碼頭停留的時間，從而為甲方降低船舶運(yùn)營成本。智能排程技術(shù)的應(yīng)用可以將不同船舶的作業(yè)任務(wù)按照優(yōu)先級排列，從而合理安排碼頭的工作任務(wù)，避免出現(xiàn)空載或等待船只現(xiàn)象。船舶智能配載技術(shù)的應(yīng)用可以根據(jù)船只的實際容積和負(fù)載情況，對超重物料預(yù)警，降低業(yè)務(wù)風(fēng)險，避免超載造成的資源和時間浪費，提高資源使用的計劃性。油氣公司的所有船舶資源對應(yīng)的船舶區(qū)域通過可視化模擬每條船舶甲板普貨區(qū)、危貨區(qū)、禁放區(qū)等功能區(qū)域，計算甲板可用面積，與物料屬性關(guān)聯(lián)，準(zhǔn)確擺放，提升裝載率的準(zhǔn)確性，建立完整的資源信息庫，合理安排船舶的裝卸貨物，最大化利用船舶的運(yùn)輸能力。

2.在船舶路徑規(guī)劃和運(yùn)行異常反饋方面，人工智能技術(shù)的應(yīng)用可以有效減少船舶無效搬運(yùn)，從而為甲方降低船舶的運(yùn)行成本。船舶路徑規(guī)劃技術(shù)的應(yīng)用可以根據(jù)船舶的運(yùn)行狀態(tài)和目的地位置，制定合理的航線，避免不必要的航程和浪費。船舶運(yùn)行異常反饋和績效管理的應(yīng)用可以對船舶的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測和反饋，利用多重算法提供智能化航次共享提醒、將計劃和實際航線進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)異常及時提醒并處理，提高船舶的運(yùn)行效率。

3.在物資供應(yīng)鏈和船舶運(yùn)營鏈管理方面，通過大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，可以實現(xiàn)物資供應(yīng)鏈和船舶運(yùn)營鏈的實時性、準(zhǔn)確性和交互性的數(shù)據(jù)管理，為相關(guān)企業(yè)的管理和決策提供了可靠可信的數(shù)據(jù)支持，從而提高資金利用效率，從而優(yōu)化運(yùn)營效率和成本控制。

綜上所述，人工智能技術(shù)在后勤管理中的應(yīng)用可以幫助優(yōu)化決策和管理流程，提高效率和降低成本，為后勤管理帶來新的發(fā)展機(jī)遇。

3 云技術(shù)在智能油田后勤管理中所面臨的挑戰(zhàn)與解決方案

云計算技術(shù)的先進(jìn)性和可行性已為大家所認(rèn)知，未來智能油田數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的高效運(yùn)行，需要以云計算技術(shù)為支撐，但是云計算技術(shù)還在不斷發(fā)展，仍有很多技術(shù)問題需要解決，如：云計算的安全問題和數(shù)據(jù)傳輸問題等[2]。

3.1 安全性問題

云技術(shù)在智能油田后勤管理中所面臨的安全性主要都是云技術(shù)的“通病”，一般涉及以下幾個方面：

1.數(shù)據(jù)泄露：數(shù)據(jù)是企業(yè)最寶貴的資源之一，也是最常見的攻擊目標(biāo)。如果云服務(wù)提供商的安全措施不足，或者用戶沒有采取適當(dāng)?shù)目刂拼胧涂赡軐?dǎo)致數(shù)據(jù)被盜或泄露。

2.賬戶劫持：如果攻擊者能夠獲取用戶的登錄憑證，他們就能夠控制用戶的云賬戶，訪問和操作其中的敏感數(shù)據(jù)。這可能是通過欺詐郵件、釣魚攻擊或者暴力破解密碼等手段實現(xiàn)的。

3.API 安全：很多云服務(wù)依賴于API 進(jìn)行操作，包括數(shù)據(jù)管理和遠(yuǎn)程執(zhí)行命令。如果API 沒有正確保護(hù)，攻擊者可能會利用它們進(jìn)行惡意操作。

這些安全方面的問題目前市面上的解決方法都大同小異，無非是采取多種措施，包括采用強(qiáng)密碼、開啟二步驗證、使用安全的API、進(jìn)行定期的安全審計、備份數(shù)據(jù)等。對于數(shù)據(jù)安全性、唯一性等有強(qiáng)要求的，會選擇通過區(qū)塊鏈技術(shù)來解決。

3.2 數(shù)據(jù)傳輸問題

由于智能油田地域廣闊，網(wǎng)絡(luò)帶寬和延遲帶來的數(shù)據(jù)傳輸問題是云技術(shù)在智能油田后勤管理中面臨的主要挑戰(zhàn)。海上環(huán)境的不穩(wěn)定性，如惡劣天氣等更是嚴(yán)重影響著數(shù)據(jù)傳輸。針對這一問題，要根據(jù)實際的業(yè)務(wù)需要和工作范圍來具體問題具體分析。一般來說，有如下幾種解決方案：

1.邊緣計算等技術(shù)：邊緣計算主要是指在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的一側(cè)，通過應(yīng)用集成先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)、計算、存儲等技術(shù)所形成的一個開放式平臺，提供最近端網(wǎng)絡(luò)服務(wù)[3-4]。將一部分?jǐn)?shù)據(jù)處理和計算任務(wù)在本地完成，避免大數(shù)據(jù)流的產(chǎn)生，進(jìn)而減小網(wǎng)絡(luò)壓力，降低對網(wǎng)絡(luò)帶寬的依賴。

2.分布式存儲和計算技術(shù)：將計算和存儲資源盡可能靠近數(shù)據(jù)源，減少數(shù)據(jù)傳輸所需的單位時間，從而可以降低對帶寬的要求以及延遲。

3.衛(wèi)星通信技術(shù)：通過近地衛(wèi)星傳輸模擬信號，能有效地保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，雖然傳輸成本高昂，且傳輸延遲也略微不如傳統(tǒng)方式，但可以和傳統(tǒng)模式相結(jié)合，各取所長，在有限成本下解決數(shù)據(jù)傳輸問題。

4 總結(jié)和展望

隨著智能油田的不斷發(fā)展，云計算技術(shù)將在智能油田后勤管理中發(fā)揮出更加重要的作用。

全球油氣業(yè)務(wù)面臨的挑戰(zhàn)是如何從全球油氣行業(yè)不斷生成的多維度、多類型油氣大數(shù)據(jù)中快速提取、挖掘、分析數(shù)據(jù)背后有價值的信息，并對行業(yè)熱點、動態(tài)、發(fā)展趨勢做出及時預(yù)判；為了適應(yīng)全球油氣業(yè)務(wù)快速發(fā)展的需要,需在全球油氣業(yè)務(wù)中引入大數(shù)據(jù)挖掘分析技術(shù),對全球油氣數(shù)據(jù)開展了多數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)提取、數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)下鉆、聚類分析、趨勢分析[5]。通過大數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)后勤管理工作的智能化和優(yōu)化；比如物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)了智能油田后勤支持管理系統(tǒng)的全面升級；人工智能技術(shù)將成為智能油田后勤管理的核心技術(shù)，實現(xiàn)后勤管理工作的自主化和高效化。

總的來說，云技術(shù)作為新興的計算模式，為智能油田后勤管理提供了新的思路和解決方案。通過云技術(shù)的應(yīng)用，可實現(xiàn)智能油田后勤管理的信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化，提升后勤支持管理系統(tǒng)海上業(yè)務(wù)作業(yè)的工作效率、提高后勤支持管理系統(tǒng)相關(guān)業(yè)務(wù)的質(zhì)量水平。而且人工智能技術(shù)的應(yīng)用也可以對智能油田的決策和優(yōu)化進(jìn)行更為甄選化的支持。但是，云技術(shù)在智能油田后勤管理中也面臨著一些問題，亟須采取相應(yīng)的安全措施克服這些問題，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定與安全。我相信，伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和逐步發(fā)展、成熟，也隨著智能油田的持續(xù)推進(jìn)，云技術(shù)將在智能油田后勤管理中發(fā)揮更加重要的作用，同時大數(shù)據(jù)、云計算和人工智能等技術(shù)的不斷升級和發(fā)展，將在智能油田后勤管理中起到重要作用，并給智能油田后勤業(yè)務(wù)帶來全新的面貌。