淺析油田生產(chǎn)過(guò)程的智能化發(fā)展

諸葛敏

[摘 要]油田的生產(chǎn)作業(yè)發(fā)展歷史先后經(jīng)歷了人工操作、機(jī)械作業(yè)、自動(dòng)化和信息化的過(guò)程，目前油田的生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程也正朝著智能化的方向發(fā)展。本文主要對(duì)油田的自動(dòng)化、信息化、智能化之間的關(guān)聯(lián)以及區(qū)別進(jìn)行了分析，闡述了油田智能化生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程中大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，并提出了一些可行的建議，希望能夠?yàn)橛吞锏纳a(chǎn)作業(yè)提供借鑒。

[關(guān)鍵詞]油田;生產(chǎn)作業(yè);自動(dòng)化;信息化;智能化

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2019.04.030

[中圖分類號(hào)]F270.7;F426.22[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1673-0194（2019）04-00-02

0 ? ? 引 言

世界工業(yè)的發(fā)展歷程主要經(jīng)歷了蒸汽機(jī)應(yīng)用、電氣化改革、計(jì)算機(jī)革命、生命科學(xué)技術(shù)革命四次革命，在第四次工業(yè)革命進(jìn)程中，我國(guó)首次提出了“兩化融合”的理念，而在工業(yè)的智能化發(fā)展過(guò)程中這種概念的體現(xiàn)較為具體。在工業(yè)技術(shù)變革以及科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步的前提下，石油工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程也先后出現(xiàn)了機(jī)械化、自動(dòng)化、數(shù)字化、信息化等幾個(gè)發(fā)展過(guò)程，而油田的生產(chǎn)過(guò)程也逐漸向智能化的方向轉(zhuǎn)變。在油田的生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程中，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用使油田的生產(chǎn)方式發(fā)生了革命性的變化，如果油田的生產(chǎn)過(guò)程沒有實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)的有效應(yīng)用也就不能實(shí)現(xiàn)科學(xué)勘探和精細(xì)化開發(fā)，油田的數(shù)字化以及智能化更是無(wú)從談起。在油田不同的發(fā)展時(shí)期，工業(yè)與相關(guān)控制技術(shù)的結(jié)合產(chǎn)生了油田的自動(dòng)化、信息化、智能化，而油田的自動(dòng)化、信息化以及智能化技術(shù)之間存在一種依存關(guān)系。

1 ? ? 油田自動(dòng)化的概念及應(yīng)用

油田生產(chǎn)自動(dòng)化主要指在油田生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用機(jī)器以及相關(guān)裝置，而且這些機(jī)器以及相關(guān)裝置運(yùn)行過(guò)程完全是在無(wú)人干預(yù)的情況下，按照預(yù)先設(shè)定的程序以及相關(guān)的質(zhì)量實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制以及操作的過(guò)程。油田生產(chǎn)的自動(dòng)化囊括了機(jī)械、微電子、計(jì)算機(jī)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的技術(shù)，是一個(gè)動(dòng)態(tài)發(fā)展的過(guò)程。在傳統(tǒng)的觀念中，自動(dòng)化就是讓機(jī)器替代人工的操作職能，并自行完成相關(guān)的作業(yè)流程，而這種觀點(diǎn)僅僅是關(guān)于自動(dòng)化取代人工勞動(dòng)的理念。目前，在電子技術(shù)不斷發(fā)展的情況下，尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)以及推廣使用，使自動(dòng)化的概念逐漸發(fā)展成為機(jī)器可以替代人的腦力勞動(dòng)并自動(dòng)完成一定的作業(yè)以及操作過(guò)程的概念。由于油田生產(chǎn)作業(yè)方式地點(diǎn)分散、工作點(diǎn)之間的距離比較遠(yuǎn)，使自動(dòng)化技術(shù)能夠很好地適用于油田的生產(chǎn)過(guò)程。例如，針對(duì)油田的抽油機(jī)井應(yīng)用自動(dòng)控制技術(shù)后，能讓抽油機(jī)井的液位始終保持在抽油層的吸收口以下，從而有效調(diào)整了抽油機(jī)井的液位，優(yōu)化了開采過(guò)程，提升了抽油機(jī)井的產(chǎn)量，同時(shí)還可以有效避免抽油機(jī)井在運(yùn)行過(guò)程中因?yàn)橐何豢刂撇缓侠矶霈F(xiàn)的沖擊現(xiàn)象，如抽油機(jī)井管、桿出現(xiàn)斷裂，甚至抽油泵出現(xiàn)故障等。油田自動(dòng)化技術(shù)能夠有效提升抽油機(jī)井的泵效，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

在油田自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中，先后出現(xiàn)了PLC以及DLC技術(shù)發(fā)展時(shí)期，目前SCADA系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了在油田的普遍應(yīng)用，SCADA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)油田信息的自動(dòng)采集以及生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程中的實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了與其他系統(tǒng)的有效集成。此外，SCADA系統(tǒng)在油田生產(chǎn)中的應(yīng)用完全發(fā)揮了數(shù)據(jù)庫(kù)的作用，能夠?yàn)橛吞锔鱾€(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)提供實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)支持。

2 ? ? 油田信息化及應(yīng)用

信息化技術(shù)在油田生產(chǎn)中的應(yīng)用主要是指在油田的各項(xiàng)生產(chǎn)活動(dòng)中以現(xiàn)代的通信、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)油田生產(chǎn)過(guò)程中各種信息、數(shù)據(jù)進(jìn)行整合并形成數(shù)據(jù)庫(kù)?；诖?，油田的操作人員不僅能夠及時(shí)查詢各項(xiàng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，還能通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作管理。信息技術(shù)的推廣應(yīng)用有效提升了油田的生產(chǎn)效率，能夠穩(wěn)步提升油田的生產(chǎn)以及管理水平。例如，油田針對(duì)自身的生產(chǎn)指揮、開發(fā)決策、經(jīng)營(yíng)管理等環(huán)節(jié)建立起有效的數(shù)據(jù)管理中心，從而實(shí)施一體化的管理模式，有效提升了油田的生產(chǎn)管理水平。

3 ? ? 油田智能化及應(yīng)用

油田智能化主要指在現(xiàn)有行業(yè)的基礎(chǔ)上，綜合利用現(xiàn)代通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能控制技術(shù)等實(shí)現(xiàn)了對(duì)油田生產(chǎn)過(guò)程的智能化運(yùn)行。油田生產(chǎn)智能化最為突出的優(yōu)勢(shì)是在油田的生產(chǎn)過(guò)程中引入了智能算法，例如，現(xiàn)在在油田各個(gè)智能化系統(tǒng)中應(yīng)用的遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色理論、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)等算法都屬于智能算法的范疇，而上述幾種智能算法對(duì)數(shù)據(jù)、計(jì)算機(jī)以及學(xué)習(xí)等方面都擁有較大的優(yōu)勢(shì)，而智能算法與傳統(tǒng)的邏輯判斷、決策樹等計(jì)算方式有本質(zhì)的區(qū)別。同時(shí)，在智能化技術(shù)中大量應(yīng)用了諸如Random Forest、SVM、深度學(xué)習(xí)等大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，在此基礎(chǔ)上將信息技術(shù)進(jìn)行有效集成，并將流程優(yōu)化以及組織結(jié)構(gòu)調(diào)整等方法進(jìn)行適當(dāng)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了油田的智能化勘探開發(fā)、智能化生產(chǎn)管理，打造出了全新的兩化融合模式，逐步完成油田的智能化建設(shè)，極大促進(jìn)了油田的可持續(xù)發(fā)展。在油田智能化發(fā)展過(guò)程中，盡管數(shù)據(jù)平臺(tái)的支持非常重要，但具備一定智能化知識(shí)的專業(yè)人員同樣是油田生產(chǎn)智能化不可或缺的一個(gè)環(huán)節(jié)。

例如，在油田的生產(chǎn)過(guò)程中，在充分了解單井?dāng)?shù)據(jù)的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)抽油機(jī)及系統(tǒng)皮帶存在打滑的現(xiàn)象，這就是大數(shù)據(jù)以及智能化技術(shù)在油田生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用的一個(gè)比較典型的案例。在智能化以及大數(shù)據(jù)技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)采集電表數(shù)據(jù)、油井實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)、功率因數(shù)等相關(guān)數(shù)據(jù)后能夠分析出皮帶出現(xiàn)打滑的現(xiàn)象，而在油田對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)象實(shí)施視頻監(jiān)控后，就能通過(guò)視頻信息判斷皮帶的松緊狀況。在傳統(tǒng)的故障分析模式下，油田與油井的具體情況存下很大差異，導(dǎo)致企業(yè)判斷實(shí)際故障的形式比較困難。同時(shí)，在大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持下，通過(guò)自動(dòng)的數(shù)據(jù)采集以及分析能夠輕易判斷出故障的具體類型，通過(guò)在進(jìn)行皮帶打滑故障分析時(shí)充分考慮環(huán)境的溫度、老化、天氣等數(shù)據(jù)，可以在智能預(yù)警技術(shù)支持下實(shí)現(xiàn)故障的提前預(yù)警，從而針對(duì)故障進(jìn)行提前預(yù)防。

針對(duì)抽油機(jī)井示功圖的智能化診斷是目前油田智能化技術(shù)應(yīng)用的主要方向。在計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，企業(yè)可以詳細(xì)制作示功圖，根據(jù)示功圖的具體特征來(lái)判斷出油井漏失、結(jié)蠟、卡阻、管桿斷脫等故障，同時(shí)結(jié)合智能化技術(shù)以及變頻技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)有效調(diào)節(jié)抽油機(jī)的供液情況。在傳統(tǒng)的模式下，示功圖的識(shí)別、判斷主要是通過(guò)人工模式進(jìn)行的，對(duì)技術(shù)人員的專業(yè)技能以及經(jīng)驗(yàn)都有非常高的要求，而在現(xiàn)代智能化技術(shù)的基礎(chǔ)上，首先需要利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行基本識(shí)別，然后利用計(jì)算機(jī)技術(shù)模擬生產(chǎn)工況以及相鄰井位的歷史數(shù)據(jù)，從而使故障的判斷準(zhǔn)確率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)人工操作模式。

4 ? ? 自動(dòng)化、信息化以及智能化的區(qū)別與聯(lián)系

自動(dòng)化與信息化的基本區(qū)別是信息化技術(shù)擁有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)，而且具備一定的人機(jī)交互功能，而智能化技術(shù)在信息技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升了計(jì)算能力、存儲(chǔ)能力，并具備了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，人機(jī)交互的能力也得到進(jìn)一步提升。

油田在生產(chǎn)過(guò)程中通過(guò)設(shè)置閾值以及相關(guān)參數(shù)實(shí)現(xiàn)了操作人員對(duì)相關(guān)操作設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制，而自動(dòng)控制必須建立在提前設(shè)置參數(shù)的基礎(chǔ)上，這就是油田的預(yù)設(shè)邏輯自控系統(tǒng)，也是油田自動(dòng)化的主要體現(xiàn)。油田信息化則是在大量生產(chǎn)信息以及數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上建立的以計(jì)算機(jī)程序?yàn)橹饕o助系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。

油田智能化的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)是利用生產(chǎn)現(xiàn)象的傳感器建立專家?guī)欤⑼ㄟ^(guò)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、價(jià)值判斷等方法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。智能化技術(shù)主要是信息技術(shù)以及專業(yè)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，且系統(tǒng)具備了自主的學(xué)習(xí)能力，在長(zhǎng)期的訓(xùn)練以及學(xué)習(xí)過(guò)程中會(huì)逐步完善自身。油田智能化主要以計(jì)算機(jī)的專家系統(tǒng)為主，并在人工的基本輔助下形成的一種具備超級(jí)智能的自動(dòng)化系統(tǒng)。

5 ? ? 油田生產(chǎn)智能化發(fā)展趨勢(shì)以及展望

從目前油田生產(chǎn)智能化的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，油田企業(yè)還需要攻克以下幾點(diǎn)難關(guān)。第一，要加強(qiáng)對(duì)油田非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的分析利用，并將音頻、視頻等劃入油田大數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)的范疇中。第二，加強(qiáng)油田信息平臺(tái)智能化建設(shè)，為實(shí)現(xiàn)油田生產(chǎn)工作的協(xié)同以及智能化的決策奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。第三，加強(qiáng)油田生產(chǎn)作業(yè)各個(gè)環(huán)節(jié)的預(yù)警體系建設(shè)，逐步建立起覆蓋整個(gè)油田生產(chǎn)作業(yè)環(huán)節(jié)的預(yù)警數(shù)據(jù)指標(biāo)庫(kù)。第四，加強(qiáng)油田專用專家信息庫(kù)建設(shè)，逐步實(shí)現(xiàn)油田決策建立在智能算法的基礎(chǔ)上。第五，加強(qiáng)油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)的挖掘以及相關(guān)數(shù)據(jù)集成的研究，要對(duì)油田的實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)以及非實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效集成。

6 ? ? 結(jié) 語(yǔ)

油田企業(yè)利用智能化計(jì)算方法能夠?qū)崿F(xiàn)油田生產(chǎn)多渠道判斷，能夠有效提升油田智能化的系統(tǒng)處理能力，進(jìn)而在自主學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，不斷實(shí)現(xiàn)企業(yè)的自我成長(zhǎng)，不斷提升油田生產(chǎn)效率，并對(duì)油田生產(chǎn)實(shí)施科學(xué)管理的預(yù)測(cè)。

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