榆樹林油田智能化建設思路探討

大慶榆樹林油田開發(fā)有限責任公司

榆樹林油田屬于特低滲透油田，整體資源品位差，開發(fā)成本高。隨著生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大、開發(fā)成本持續(xù)攀升，在國際油價長期低迷、勞動用工日趨緊張等嚴峻形勢下，逐漸暴露出精細生產(chǎn)管理難度大、能耗控制難、工人勞動強度大等問題。自2017年開始，榆樹林公司通過調研學習、自主創(chuàng)新，逐漸摸索出一條適合榆樹林油田特色的低成本數(shù)字化建設模式。通過3年建設，2020年將完成全部井、間、站數(shù)字化改造，以及生產(chǎn)管理指揮平臺、生產(chǎn)網(wǎng)等系統(tǒng)的建設。數(shù)字化油田建成后，榆樹林公司將進一步探索油田智能化建設的思路和方向，利用數(shù)據(jù)更好地輔助開發(fā)、生產(chǎn)、管理等業(yè)務，保證油田高效益、可持續(xù)發(fā)展。

1 油田信息化建設的三個階段

油田信息化建設的最終目標是實現(xiàn)智慧油田，對于智慧油田目前還沒有統(tǒng)一定義或確切概念。按發(fā)展階段，可分為數(shù)字化、智能化、智慧化三個階段。

1.1 數(shù)字油田

數(shù)字油田是以數(shù)字的形式形成油田信息，將油田各系統(tǒng)的海量數(shù)據(jù)采集入計算機系統(tǒng)，包括油田開發(fā)中的地下、井筒、地面、管理的相關數(shù)據(jù)、信息、圖表及油田內外環(huán)境等，經(jīng)采集、錄入、解釋、處理、傳輸、存儲、管理、檢索等內容組合后，通過計算機、多媒體、可視化、遙感、全球定位等技術，實現(xiàn)互聯(lián)互通，最大限度地優(yōu)化整合油田資源，使用者可簡潔方便、快速有效、實時準確地獲取油田信息，有序、有效地服務和滿足油田開發(fā)過程中各種初步分析需求，指導生產(chǎn)管理工作[1]。

1.2 智能油田

智能油田是在數(shù)字油田的基礎上利用互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算和監(jiān)控等技術，通過賦予數(shù)據(jù)特定的算法指令，形成自主采集、分析、判斷、規(guī)劃、協(xié)調、預警等能力。通過區(qū)域數(shù)據(jù)分析，形成勘探開發(fā)、生產(chǎn)管理各系統(tǒng)所需決策和流程文件，滿足分系統(tǒng)技術、管理業(yè)務需求；通過整體數(shù)據(jù)分析，進行推理、預測，結合已開發(fā)過程實境和開發(fā)過程運行流程，實現(xiàn)油田開發(fā)過程可控、生產(chǎn)計劃合理、經(jīng)營業(yè)務簡化、管理流程合規(guī)、風險預警可靠和頂層設計優(yōu)化[1]。智能油田是人與設備的協(xié)調合作，加強數(shù)據(jù)智能分析，減少人工干預，實現(xiàn)油田基本業(yè)務的自動預測、自主管控、優(yōu)化決策，構建高效、簡化、和諧的人機協(xié)作智能系統(tǒng)[2]。

1.3 智慧油田

智慧油田是智能油田更高級的發(fā)展，具備一定的思維特征。智能油田是人賦予數(shù)據(jù)“智”，智能數(shù)據(jù)提升人的思維。而油田智慧化，應是在油田開發(fā)大數(shù)據(jù)的基礎上，以高速網(wǎng)絡技術、高分辨率衛(wèi)星影像、空間信息技術、大容量數(shù)據(jù)處理與存儲技術、科學計算以及可視化和虛擬現(xiàn)實技術、云計算、物聯(lián)網(wǎng)為手段，實現(xiàn)綜合、預測、評價、協(xié)同、預警、管控、決策等功能，體現(xiàn)系統(tǒng)自動思維分析、自動最佳優(yōu)化資源配置、自動科學決策，達到開發(fā)效果最佳化、經(jīng)濟效益最大化、安全環(huán)?？茖W化的目標[1]。

從數(shù)字化到智能化，再到智慧化，是信息不斷豐富、健全和深入應用的過程，這個過程是連續(xù)的、重疊的、迭代精進的，沒有明確界限的、不可分割的。

2 油田智能化建設

榆樹林公司“十三五”期間信息化取得重要進展，2020年將完成全部井、間、站數(shù)字化改造，以及生產(chǎn)管理指揮平臺、生產(chǎn)網(wǎng)等系統(tǒng)的建設，油井實現(xiàn)關鍵數(shù)據(jù)自動采集，取消人工巡井，并實現(xiàn)遠程啟?？刂疲桓黝愰g實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動采集和無人值守模式；各類站場實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、重點區(qū)域監(jiān)控、全崗合一，采用“聽令操作+定時巡檢”工作方式；生產(chǎn)管理指揮平臺實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析、居中調度、運行監(jiān)督監(jiān)視和應急事件指揮功能。形成了“公司-作業(yè)區(qū)-站-間-井”數(shù)字化建管模式。數(shù)據(jù)采集層建設已基本完備，形成了智能油田建設基礎。

2.1 總體思路

基于油田公司的信息化建設戰(zhàn)略目標及定位，榆樹林油田開展了信息化建設整體規(guī)劃工作，以油田開發(fā)生產(chǎn)業(yè)務為核心，整體規(guī)劃，分期實施，以形成油田開發(fā)生產(chǎn)經(jīng)營管理一體化智能應用系統(tǒng)為目標，搭建智能油藏開發(fā)、智能生產(chǎn)管理、智能經(jīng)營管理、綜合研究等核心應用子系統(tǒng)。通過業(yè)務之間的關聯(lián)，形成全公司業(yè)務流程網(wǎng)絡和一體化協(xié)同環(huán)境[3]。在橫向上實現(xiàn)不同業(yè)務間互聯(lián)互通，模塊功能公用共享；在縱向上實現(xiàn)不同層級的信息集成整合，協(xié)同應用。通過管理轉變和流程優(yōu)化，建立全面感知、自動分析、自主管控、智能預測、優(yōu)化決策的智能油田體系[4]。

智能化總體框架主要分為生產(chǎn)數(shù)據(jù)層、資源管理層、綜合應用層[5]（圖1）。生產(chǎn)數(shù)據(jù)層和資源管理層是智能建設海量數(shù)據(jù)來源，是實現(xiàn)綜合應用的基礎。智能化的關鍵在于夯實數(shù)據(jù)基礎和綜合應用功能開發(fā)。

2.2 智能化關鍵節(jié)點建設思路

2.2.1 夯實數(shù)據(jù)基礎

對石油行業(yè)來說，對油氣資源的認識和掌握主要通過大量的數(shù)據(jù)來實現(xiàn)，通過對數(shù)據(jù)的挖掘和應用，可以提高決策的準確性和全面性，實現(xiàn)新的油氣增產(chǎn)[6]。

圖1 油田智能化總體建設框架Fig.1 Overall framework of oilfield intelligent construction

完善自有數(shù)據(jù)庫和依托油田公司“云平臺”等數(shù)據(jù)共享、計算、應用平臺，集成和共享各層級勘探開發(fā)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，涵蓋源點數(shù)據(jù)、自動化數(shù)據(jù)、成果數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的分類高效管理。通過梳理地質、工藝、管理相關業(yè)務流程，為各節(jié)點技術、管理人員主動推送所需數(shù)據(jù)，促進勘探開發(fā)研究業(yè)務的高效運行。根據(jù)實際需求和數(shù)據(jù)管理流程，建設完善數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)質控系統(tǒng)，主要建設內容包括數(shù)據(jù)采集實時庫、關系數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)應用庫、數(shù)據(jù)應用庫與源頭數(shù)據(jù)庫的對接和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。

2.2.2 智能化油藏開發(fā)

（1）開發(fā)技術及業(yè)務流程智能優(yōu)化。榆樹林公司擁有較好的油藏分析能力，并采用了多種專業(yè)分析軟件，但由于軟件多且相互獨立，帶來較大的數(shù)據(jù)提取工作量。目前油藏分析工作流程較多，分析工作由不同的人員和單位進行，缺少統(tǒng)一的管理平臺存儲相關分析數(shù)據(jù)和結果，資料數(shù)據(jù)的流轉和工作流程基本無系統(tǒng)支撐。

通過業(yè)務流程優(yōu)化并建立系統(tǒng)支持，形成油藏分析模型指導油氣開發(fā)生產(chǎn)，開發(fā)生產(chǎn)調整優(yōu)化并反饋油藏分析數(shù)據(jù)的閉環(huán)管理流程，持續(xù)優(yōu)化分析模型，提升預測精準度及管理精細度。建設重點是油藏全生命周期數(shù)據(jù)管理和閉環(huán)管理業(yè)務流程的建立和優(yōu)化[7]。

（2）決策評價系統(tǒng)智能優(yōu)化。按照開發(fā)業(yè)務主要流程，逐一研究開發(fā)部署、建設、生產(chǎn)等環(huán)節(jié)的主要決策業(yè)務，以及每項決策業(yè)務的決策點及所需的數(shù)據(jù)、資料及應用方式。在研究過程中與數(shù)據(jù)建設結合，優(yōu)化數(shù)據(jù)建設內容與決策業(yè)務模型。主要建設內容包括開發(fā)方案輔助決策、開發(fā)井位論證輔助決策、老井挖潛輔助決策和成果管理。

2.2.3 智能化生產(chǎn)管理

通過對地面生產(chǎn)工藝和設備設施的監(jiān)測、控制、動態(tài)分析、調整優(yōu)化、預測預警、維修維護等工作，最優(yōu)化生產(chǎn)能力，加強能源管控，更加經(jīng)濟高效地滿足油藏開發(fā)和生產(chǎn)管理要求[8]。完善和提升生產(chǎn)過程監(jiān)測與控制能力，使管理和技術人員及時掌握生產(chǎn)現(xiàn)場狀態(tài)，并科學分析工藝過程存在的問題和改善潛力，提高生產(chǎn)效益。基于提取的現(xiàn)場實時參數(shù)，分析生產(chǎn)工藝過程和設備狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)異常趨勢和優(yōu)化機會，減少意外損失[9]。

2.2.4 智能安全環(huán)保管理

安全環(huán)保工作涉及面廣、關鍵節(jié)點多，常與其它業(yè)務交叉進行，需形成危險源（污染源）監(jiān)控、流程監(jiān)控、自動預警、施工評估、事故追蹤評價、應急預案智能自動啟動等功能。具體包括預案、施工前評估、施工后評價，工作過程監(jiān)管和控制，安全隱患自動排查，安全環(huán)保項目管理，事故評價追蹤和警示教育，違章違規(guī)自動識別、預警，安全評比考核等方面[10]。

2.2.5 智能化經(jīng)營管理

以經(jīng)營管理核心業(yè)務流程為主線，涵蓋財務成本、項目投資、科技創(chuàng)新、招投標、合同、物資供應、人力資源、經(jīng)營考核等業(yè)務，通過跨專業(yè)業(yè)務流程信息化，與ERP系統(tǒng)集成，建立經(jīng)營管理系統(tǒng)，全面支持從管理部門到基層單位的多層面協(xié)同應用，形成業(yè)務互補、功能聯(lián)動、數(shù)據(jù)共享的有機整體，建立起完整的信息鏈貫穿全部經(jīng)營活動，實現(xiàn)“精細管理、高效運行、科學經(jīng)營”。

2.2.6 綜合應用研究

利用源頭采集數(shù)據(jù)，為管理和專業(yè)技術人員搭建綜合運用信息、現(xiàn)場討論、動態(tài)調整、實時決策的勘探開發(fā)決策支持環(huán)境，研發(fā)推廣多屏圖形展示、圖件關聯(lián)查詢、專家知識案例庫、單井信息集成等功能，輔助完成綜合評價、產(chǎn)能建設、方案論證、措施優(yōu)化等業(yè)務輔助決策。

表1 智能化建設主要工作量及時間安排Tab.1 Main workload and the schedule of intelligent construction

2.3 主要工作

根據(jù)智能化建設思路，確定智能油田建設的重點業(yè)務和主體項目，總體規(guī)劃，分期實施，主要工作及時間安排見表1。

3 結束語

智能化建設可實現(xiàn)數(shù)據(jù)全面和運行參數(shù)優(yōu)化，提高生產(chǎn)經(jīng)營決策水平；可實現(xiàn)生產(chǎn)動態(tài)實時把握，提高精細化管理水平；可優(yōu)化組織機構和管理流程，降本增效；可提升安全環(huán)保和能源管控。

榆樹林油田是典型的低效益油田。開展智能化建設，可實現(xiàn)組織機構扁平化、崗位設置集約化、生產(chǎn)管理專業(yè)化、綜合研究協(xié)同化、業(yè)務流程高效化。油田智能化改造后，通過優(yōu)化整合，管理層級可由五級降為四級；崗位可集成簡化為原數(shù)量的50%；原分散的技術管理人員可集中在研究中心、指揮中心等崗位，提升數(shù)據(jù)分析、決策論證水平。該油田5年內退休員工約200人，數(shù)字化和智能化建成后組織機構優(yōu)化、崗位集約，預計可減少用工300人，滿足5年以上人員退休遞減情況下的用工需求。