“油公司”模式下氣田生產(chǎn)智能化大一體管控探究

粟鵬，侯甫，劉航，黃雪鋒

(中石油西南油氣田分公司 川中北部采氣管理處，四川 遂寧 629000)

0 引言

為推進(jìn)“十四五”規(guī)劃建設(shè)，響應(yīng)我國(guó)“雙碳”目標(biāo)，各大油氣企業(yè)均開展“油公司”模式改革建設(shè)，有效應(yīng)對(duì)政策調(diào)整和市場(chǎng)沖擊，達(dá)到降本增效的目的。近年來(lái)，國(guó)外油氣企業(yè)通過(guò)與互聯(lián)網(wǎng)巨頭的合作，快速推進(jìn)企業(yè)智能化轉(zhuǎn)型，根據(jù)數(shù)據(jù)推測(cè)，油氣行業(yè)可通過(guò)智能化實(shí)現(xiàn)1/4的總量增長(zhǎng)和1/3的成本削減。未來(lái)，油氣公司將更多地通過(guò)信息化手段實(shí)現(xiàn)增儲(chǔ)上產(chǎn)、降本增效。所以，加快信息技術(shù)創(chuàng)新、加快數(shù)字化與智能化結(jié)合，建設(shè)智慧油田，釋放最大數(shù)字紅利，是油氣行業(yè)走出困境，向前發(fā)展的重要途徑。為實(shí)現(xiàn)低成本高質(zhì)量發(fā)展，通過(guò)生產(chǎn)管理智能化建設(shè)，在“數(shù)字氣田”的基礎(chǔ)上，借助業(yè)務(wù)模型和專家系統(tǒng)，全面感知油氣田動(dòng)態(tài)，自動(dòng)操控油氣田活動(dòng)，預(yù)測(cè)油氣田變化趨勢(shì)，持續(xù)優(yōu)化油氣田管理，虛擬專家輔助油氣田決策，用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)智能地管理油氣田，基本實(shí)現(xiàn)油氣田生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化、業(yè)務(wù)管理協(xié)同化和全面信息共享，支持井位部署的可視化，油藏、鉆采、地面工程等方案編制的全面優(yōu)化。通過(guò)生產(chǎn)管控模式創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行組織模式轉(zhuǎn)型，著力構(gòu)建“一個(gè)氣田、一個(gè)中心”的生產(chǎn)組織管理新模式，切實(shí)優(yōu)化人力資源結(jié)構(gòu)、提升生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的管控效率。

1 “油公司”模式下氣田生產(chǎn)管理現(xiàn)狀

隨著氣田開發(fā)智能化技術(shù)的運(yùn)用，氣田生產(chǎn)傳統(tǒng)多層級(jí)管理模式已難以適應(yīng)天然氣生產(chǎn)管理的需要，傳統(tǒng)多層級(jí)管理模式以職能型組織、科層級(jí)管理為主，導(dǎo)致系統(tǒng)分散，功能單一，容易出現(xiàn)信息孤島，信息共享受阻。構(gòu)建生產(chǎn)組織管理新模式即管理處直管各個(gè)井站，切實(shí)優(yōu)化人力資源結(jié)構(gòu)、提升生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管控效率。若要維持氣田安全高效可持續(xù)生產(chǎn)，還需各種智能化技術(shù)進(jìn)行支撐，生產(chǎn)系統(tǒng)點(diǎn)多面廣，尚需更先進(jìn)的技術(shù)手段實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)異常、提升應(yīng)急響應(yīng)和處理時(shí)效；氣藏生產(chǎn)動(dòng)態(tài)尚不能實(shí)時(shí)掌控，長(zhǎng)期穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)面臨較大壓力，需要更加先進(jìn)、高效的科學(xué)分析、精準(zhǔn)預(yù)測(cè)技術(shù)能力，指導(dǎo)及時(shí)調(diào)整開發(fā)生產(chǎn)決策；傳統(tǒng)的工作模式在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、調(diào)控中心、決策管理層等均存在大量基礎(chǔ)、重復(fù)的工作，且對(duì)人的經(jīng)驗(yàn)依賴還很大，需智能化工具推動(dòng)工作模式轉(zhuǎn)型。

2 氣田生產(chǎn)智能化大一體管控的內(nèi)涵及特征

生產(chǎn)智能化大一體管控模式是指以“一個(gè)氣田、一個(gè)中心”為指導(dǎo)，以數(shù)字化氣田“中心井站+無(wú)人值守”管理模式為依托，以智能化技術(shù)為手段，逐步推動(dòng)生產(chǎn)管控模式轉(zhuǎn)型，以管控核心開展生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行管理，打造一體化管控模式。該模式具有如下特征：

智能化。從“物云網(wǎng)端”的智能基礎(chǔ)設(shè)備更新，到新技術(shù)的投產(chǎn)使用，擺脫了以往依賴人工的業(yè)務(wù)活動(dòng)，智能技術(shù)貫穿整個(gè)生產(chǎn)與日常業(yè)務(wù)活動(dòng)。

高效性。由傳統(tǒng)的多層級(jí)垂直管理模式轉(zhuǎn)變?yōu)樾滦捅馄交芾砟Ｊ?，縮短了管理鏈條，達(dá)到管理處直接管理到井站，避免了繁瑣的流程。

實(shí)時(shí)性。依托完善的信息化系統(tǒng)，采用“電子巡井+視頻監(jiān)督+遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)控制”的方式，高效精準(zhǔn)完成區(qū)域內(nèi)各井站的生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)管控。

超前性。通過(guò)對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的壓力、溫度、流量、閥門開關(guān)狀態(tài)等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)集中采集監(jiān)視、異常情況，系統(tǒng)自動(dòng)預(yù)警提示。并且結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)，通過(guò)分析以往的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，全面感知和預(yù)測(cè)氣田未來(lái)的生產(chǎn)運(yùn)行情況。

整體性。與傳統(tǒng)管理模式相比較，新型扁平化管理模式的推廣和運(yùn)用，有效避免了傳統(tǒng)模式下層級(jí)溝通出現(xiàn)的各種問(wèn)題，通過(guò)對(duì)管理層級(jí)的縮減，各部門交流、協(xié)同工作更方便快捷，淡化層級(jí)意識(shí)，強(qiáng)調(diào)組織管理的整體性。

3 氣田生產(chǎn)智能化大一體管控模式

“油公司”模式改革背景下，想要達(dá)到降本增效的目的，就需要對(duì)生產(chǎn)管理、管理架構(gòu)以及工作協(xié)同平臺(tái)進(jìn)行改進(jìn)和搭建，以智能化為手段管理現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，打破傳統(tǒng)多層級(jí)管理架構(gòu)，建立起簡(jiǎn)單高效的管理區(qū)直管各個(gè)井站模式，提升管理效率，部門設(shè)置更加精簡(jiǎn)，通過(guò)協(xié)同平臺(tái)運(yùn)作達(dá)到日常辦公和生產(chǎn)管理活動(dòng)靈活聯(lián)動(dòng)。

3.1 生產(chǎn)管理智能化

3.1.1 運(yùn)用新型監(jiān)測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)感知

通過(guò)運(yùn)用大量新型監(jiān)測(cè)技術(shù)，提升現(xiàn)場(chǎng)管理安全水平。激光甲烷氣體探測(cè)、次聲波泄漏監(jiān)測(cè)以及光纖振動(dòng)預(yù)警監(jiān)測(cè)技術(shù)等，加強(qiáng)安全風(fēng)險(xiǎn)感知能力，有效提升站場(chǎng)和管道的安全風(fēng)險(xiǎn)感知及預(yù)警能力。云臺(tái)式激光氣體監(jiān)測(cè)儀，形成扇面或者圓面掃描區(qū)域，實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域范圍內(nèi)甲烷泄漏的24 h連續(xù)在線式主動(dòng)監(jiān)測(cè)，接入采氣管理處調(diào)控中心SCADA系統(tǒng)，通過(guò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)云臺(tái)檢測(cè)數(shù)據(jù)采集、氣體報(bào)警和控制管理。在無(wú)遮擋情況下云臺(tái)激光檢測(cè)儀均能迅速準(zhǔn)確檢測(cè)到泄漏氣體，檢測(cè)到的氣體泄漏值與氣體標(biāo)準(zhǔn)值基本一致。

3.1.2 加快落地安眼工程，加強(qiáng)主動(dòng)安防防御

安防系統(tǒng)主要由視頻監(jiān)控系統(tǒng)、周界防御系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)和語(yǔ)音對(duì)講系統(tǒng)構(gòu)成。以HSE視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為分公司安眼工程的基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了采氣管理處對(duì)“兩個(gè)現(xiàn)場(chǎng)”HSE監(jiān)督管理方式上的創(chuàng)新、突破，有效監(jiān)管了現(xiàn)場(chǎng)違章行為，提高了監(jiān)督效率和覆蓋面范圍，增強(qiáng)了現(xiàn)場(chǎng)人員安全意識(shí)。安眼系統(tǒng)為用戶提供AI智能分析、智能監(jiān)測(cè)、GIS管理、系統(tǒng)服務(wù)等功能模塊，讓用戶可視化查看智能識(shí)別模塊推送的告警信息，并提供告警信息審核、審核結(jié)果抽查、告警信息多維度統(tǒng)計(jì)分析。引入視頻智能分析平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)現(xiàn)場(chǎng)視頻數(shù)據(jù)的智能分析，解決人工監(jiān)控效率低下、問(wèn)題易遺漏、發(fā)現(xiàn)不及時(shí)的困境。視頻智能分析平臺(tái)提供視頻解析服務(wù)、告警存儲(chǔ)服務(wù)、消息管理服務(wù)、地圖服務(wù)等，支撐智慧安眼系統(tǒng)的運(yùn)行(圖1)。

圖1 氣田生產(chǎn)智能化大一體管控模式圖

3.1.3 建立工業(yè)數(shù)據(jù)平臺(tái)，提升趨勢(shì)預(yù)測(cè)預(yù)警

完善自身數(shù)據(jù)收集處理能力，建立工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)趨勢(shì)分析預(yù)測(cè)、智能電子巡檢，減少大量重復(fù)人工電子巡檢工作量，提前報(bào)警時(shí)間，提升生產(chǎn)過(guò)程中異常情況應(yīng)急處置能力。以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為依據(jù)，通過(guò)數(shù)學(xué)模型的分析，來(lái)感知?dú)馓锷a(chǎn)未來(lái)時(shí)間階段可能會(huì)出現(xiàn)的情況，達(dá)到提前預(yù)警、及時(shí)處理效果，能夠全面感知?dú)馓飫?dòng)態(tài)，預(yù)測(cè)氣田變化趨勢(shì)，持續(xù)優(yōu)化氣田管理，虛擬專家輔助氣田決策，用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)智能地管理氣田，基本實(shí)現(xiàn)氣田生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化、業(yè)務(wù)管理協(xié)同化和全面信息共享。

3.1.4 投入智能巡檢輔助，改善現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)環(huán)境

智能機(jī)器人的投入使用，替代重復(fù)單調(diào)工作內(nèi)容，人工巡檢工作存在內(nèi)容重復(fù)性高，員工危險(xiǎn)環(huán)境的暴露時(shí)間長(zhǎng)，不同工作人員巡檢質(zhì)量不同等問(wèn)題，智能機(jī)器人的投入使用在改善當(dāng)前問(wèn)題的同時(shí)，還可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)器人的遠(yuǎn)程在線管理、遠(yuǎn)程操控同時(shí)展示機(jī)器人巡檢的過(guò)程記錄、巡檢采集的數(shù)據(jù)、報(bào)警事件記錄、機(jī)器人巡檢工作狀態(tài)等，自動(dòng)生成相應(yīng)日?qǐng)?bào)、月報(bào)以及異常問(wèn)題匯總。投入視覺(jué)空間定位、混合現(xiàn)實(shí)等前沿的信息技術(shù)，研發(fā)智能巡檢輔助系統(tǒng)，為員工提供日常巡檢作業(yè)智能化輔助手段，提升巡檢作業(yè)的效率及質(zhì)量，保障生產(chǎn)安全，提高場(chǎng)站受控水平，實(shí)現(xiàn)巡檢線路可視化指引、巡檢內(nèi)容可視化擬合展示、關(guān)鍵設(shè)備信息及3D結(jié)構(gòu)擬合展示等功能，解放員工雙手，提高員工工作質(zhì)量與效率。

3.2 管控架構(gòu)扁平化

為了適應(yīng)生產(chǎn)管控模式的轉(zhuǎn)變，首先需要對(duì)生產(chǎn)業(yè)務(wù)進(jìn)行梳理。明確各部門生產(chǎn)管理工作職責(zé)，對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)業(yè)務(wù)管理與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行管理進(jìn)行責(zé)任劃分。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)業(yè)務(wù)管理以項(xiàng)目建設(shè)與運(yùn)維中心為管理中樞，負(fù)責(zé)機(jī)關(guān)業(yè)務(wù)部門與應(yīng)急巡維點(diǎn)的溝通協(xié)調(diào)，對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)業(yè)務(wù)及應(yīng)急巡維點(diǎn)班組統(tǒng)一管理。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行管理以調(diào)控中心為中樞，負(fù)責(zé)生產(chǎn)調(diào)度指令的上傳下達(dá)及生產(chǎn)運(yùn)行監(jiān)控，由分公司下達(dá)指令(如生產(chǎn)組織調(diào)整等)或應(yīng)急處置指令由調(diào)控中心調(diào)度室直接傳達(dá)至應(yīng)急巡維點(diǎn)實(shí)施，同時(shí)將信息發(fā)送至項(xiàng)目建設(shè)與運(yùn)維中心。

其次轉(zhuǎn)變?yōu)椤疤幑芸刂行闹惫芫?多氣藏?zé)o人值守”的新模式。開展試點(diǎn)兩級(jí)調(diào)控中心建設(shè)工作，開展直管井站模式下的運(yùn)行管理模式建設(shè)工作，對(duì)直管井站生產(chǎn)業(yè)務(wù)梳理，明確各部門生產(chǎn)管理工作職責(zé)。在進(jìn)行生產(chǎn)運(yùn)作模式改進(jìn)之后，新型采氣管理區(qū)可以直管到各個(gè)井站，負(fù)責(zé)自動(dòng)采集、實(shí)時(shí)監(jiān)控、遠(yuǎn)程控制、異常處理等，現(xiàn)場(chǎng)操作人員負(fù)責(zé)巡檢、運(yùn)維、應(yīng)急初期處置等工作。

最后建立起“一個(gè)中心直管多個(gè)氣藏”的新型扁平化管控模式。以工業(yè)控制系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)運(yùn)行管理線下“集中會(huì)診”與線上“精準(zhǔn)協(xié)同”的一體化調(diào)控指揮，支撐氣田科學(xué)、高效生產(chǎn)管控，最后實(shí)現(xiàn)地面生產(chǎn)運(yùn)行的全方位決策支撐。通過(guò)建立一體化的協(xié)同管控中心，負(fù)責(zé)自動(dòng)采集、實(shí)時(shí)監(jiān)視、遠(yuǎn)程控制、異常處置等，井站主要負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)巡檢維護(hù)與初期應(yīng)急處置等，同步重塑一體化調(diào)控模式下的標(biāo)準(zhǔn)化工作流程和工作制度，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)多層級(jí)垂直管理模式向新型扁平化管理轉(zhuǎn)變。

3.3 協(xié)同平臺(tái)一體化

各項(xiàng)數(shù)字化、智能化技術(shù)不斷融合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)運(yùn)行多元數(shù)據(jù)采集、匯聚及智能分析和應(yīng)用，生產(chǎn)調(diào)整、應(yīng)急處置等高時(shí)效性業(yè)務(wù)在調(diào)控中心開展線下集中“會(huì)診”，動(dòng)態(tài)分析、配產(chǎn)等業(yè)務(wù)在專業(yè)平臺(tái)上順暢流轉(zhuǎn)，成果數(shù)據(jù)高效共享，縮短跨專業(yè)、跨部門交互業(yè)務(wù)辦理周期和線下審批時(shí)長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)線下協(xié)同會(huì)診與線上精準(zhǔn)協(xié)同有效結(jié)合，逐步形成“生產(chǎn)過(guò)程管控一體化協(xié)同”新型能力。

構(gòu)造一體化協(xié)同工作環(huán)境，實(shí)現(xiàn)信息共享。一體化協(xié)同平臺(tái)基于氣藏、井筒、地面數(shù)字孿生體模型以及一體化耦合應(yīng)用模型，打造透明氣藏—井筒—地面，以公司各專業(yè)統(tǒng)建技術(shù)平臺(tái)、數(shù)據(jù)湖等為支撐和保障，構(gòu)建跨專業(yè)、跨層級(jí)、跨單位，面向業(yè)務(wù)工作、研究決策的一體化協(xié)同工作環(huán)境，最終實(shí)現(xiàn)全生命周期數(shù)據(jù)共享、全系統(tǒng)跟蹤平衡、智能動(dòng)態(tài)優(yōu)化。圍繞智能工作流的建設(shè)，構(gòu)建智能協(xié)同管理體系。技術(shù)平臺(tái)通過(guò)IT賦能、調(diào)控指揮通過(guò)業(yè)務(wù)集成共享的辦法達(dá)到生產(chǎn)網(wǎng)智能管控。

4 結(jié)語(yǔ)

實(shí)現(xiàn)氣田生產(chǎn)智能化大一體管控模式具有以下優(yōu)勢(shì)。

4.1 縮短管理層級(jí)

由傳統(tǒng)的四級(jí)管理層級(jí)縮短為兩級(jí)。取消作業(yè)區(qū)、中心站兩個(gè)層級(jí)，建立“管理處→井站(中心站)”模式，縮短管理鏈條。重構(gòu)現(xiàn)有生產(chǎn)管理模式，管理處直接管理到井站，縮短管理鏈條，區(qū)域應(yīng)急維修點(diǎn)采取有人值守、無(wú)人操作，集氣站和單井站全面無(wú)人值守，采取集中監(jiān)控、定期巡檢。打破傳統(tǒng)的層級(jí)模式，促進(jìn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的高效統(tǒng)籌管理和綜合資源分配。

4.2 優(yōu)化人員結(jié)構(gòu)

生產(chǎn)智能化大一體管控模式。一線員工數(shù)量較傳統(tǒng)模式優(yōu)化51%，智能化大一體管控模式下，一線員工人數(shù)更精簡(jiǎn)，“大部制+大崗位”的設(shè)置下，人員數(shù)量要求不多，但員工掌握的技能與工作內(nèi)容更加復(fù)雜多變。

4.3 提升管理效率

突破傳統(tǒng)業(yè)務(wù)管理模式瓶頸，大幅提升管理效率。業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)全鏈條管理，減少傳統(tǒng)模式下大量的溝通環(huán)節(jié)，日常工作溝通效率提升75%，信息技術(shù)項(xiàng)目管理效率提升30%。

4.4 實(shí)現(xiàn)智能管控

重點(diǎn)圍繞生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)、安全環(huán)保、科研協(xié)同等核心業(yè)務(wù)，優(yōu)選業(yè)務(wù)場(chǎng)景、精選實(shí)施智能化項(xiàng)目，同步調(diào)整相匹配的管理制度和工作流程，有序推動(dòng)智能氣田建設(shè)。加大新技術(shù)應(yīng)用，加快成熟應(yīng)用推廣、抓好新技術(shù)試點(diǎn)、著力前沿科技探索應(yīng)用，多措并舉，助推勘探開發(fā)轉(zhuǎn)型升級(jí)和提質(zhì)增效，不斷提升生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)效率、效益，實(shí)現(xiàn)低成本高質(zhì)量發(fā)展。