大慶油田從數(shù)字化到智慧化的發(fā)展研究

裴南南

（大慶油田信息技術(shù)公司規(guī)劃設(shè)計中心，黑龍江 大慶 163000）

1 大慶油田數(shù)字化建設(shè)必要性

大慶油田經(jīng)過60年開發(fā)建設(shè)，已進入特高含水中后期開采，開發(fā)領(lǐng)域向難采低效轉(zhuǎn)變，開發(fā)成本逐年攀升，低油價風(fēng)險時而顯現(xiàn)，經(jīng)營效益不確定因素增多，高質(zhì)量振興發(fā)展面臨挑戰(zhàn)。建設(shè)數(shù)字油田是提高生產(chǎn)經(jīng)營管理水平，挖掘資源效益潛力的必由之路。同時，未來10年內(nèi)，油田生產(chǎn)系統(tǒng)退休離崗員工將會接近幾萬人，而油田油田每年新增各類開發(fā)井幾千口。員工逐年減少、井口數(shù)逐年增加也成為一個較大的矛盾點，要解決這個矛盾，也需要建設(shè)數(shù)字油田來解決。通過數(shù)字化建設(shè)，實現(xiàn)集中監(jiān)控、無人值守、各種數(shù)字自動采集、智能管理，降低員工工作強度，改善員工工作環(huán)境、減少員工操作風(fēng)險，充分體現(xiàn)了企業(yè)對員工的人本關(guān)懷，提高員工對企業(yè)的歸屬感。

2 大慶油田數(shù)字化建設(shè)思路

油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)分為“數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控子系統(tǒng)”、“數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)”以及“生產(chǎn)管理子系統(tǒng)”三個部分，數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控子系統(tǒng)部署在井場、站場至作業(yè)區(qū)或采油氣廠層級，包括對生產(chǎn)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)進行采集、監(jiān)控的功能；數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)包括生產(chǎn)網(wǎng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)，生產(chǎn)網(wǎng)部署在井場、站場、作業(yè)區(qū)或采油氣廠層級，實現(xiàn)有線及無線方式進行數(shù)據(jù)通信，辦公網(wǎng)采用企業(yè)局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)；生產(chǎn)管理子系統(tǒng)部署在油氣田公司級總部，基于統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)云平臺實現(xiàn)生產(chǎn)管理、生產(chǎn)分析、生產(chǎn)優(yōu)化、預(yù)警預(yù)測等功能，以滿足各級人員的油氣生產(chǎn)檢測、分析診斷、預(yù)測預(yù)警等需求。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1

2.1 數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控子系統(tǒng)

（1）井、間數(shù)據(jù)采集。該系統(tǒng)為生產(chǎn)過程的自動化采集與控制，實現(xiàn)采集數(shù)據(jù)完善準(zhǔn)確，過程控制精確到位，安全管理及時有效，系統(tǒng)控制穩(wěn)定可靠。抽油機井采集油壓、電流、電壓、示功圖、沖程、沖次，抽油機運行狀態(tài)信息，實現(xiàn)遠(yuǎn)程啟停機功能，集油閥組間集油環(huán)設(shè)置摻水控制裝置，與回油溫度連鎖，自動調(diào)節(jié)摻水量；單干管單井流程注水井在井口采集油壓、瞬時注入量、累計注入量參數(shù)，單干管多井流程注水井在配水間采集相關(guān)運行參數(shù)，同時，實現(xiàn)單井配水量的自動調(diào)節(jié)（如表1）。

表1

（2）大中型站場集中監(jiān)控。大、中型站場可充分利舊現(xiàn)有檢測儀表，同時對轉(zhuǎn)油站、注水站、水質(zhì)站的儀表系統(tǒng)進行全面改造完善，重要工藝參數(shù)（壓力、界面、液位、溫度、流量等）全部進入站控系統(tǒng)PLC統(tǒng)一管理，實現(xiàn)轉(zhuǎn)油站“白天少人值守，晚上無人值守、區(qū)域巡檢”，注水站、污水站站等無人值守、區(qū)域巡檢并保證各站場安全、平穩(wěn)、高效運行。大型站場采用集中監(jiān)控建設(shè)模式，在中心控制室對工藝生產(chǎn)過程進行監(jiān)視和控制管理。

2.2 無線傳輸與光纖有線傳輸

（1）油水井場及小型站場。油水井場及小型站場數(shù)量大、通信業(yè)務(wù)單一、通信速率需求較低，有線通信需要建設(shè)光纜線路，投資較高、施工難度大，而無線通信具有投資低、施工簡便、部署靈活等優(yōu)勢，因此大慶油田油水井場、小型站場的數(shù)據(jù)及視頻監(jiān)控圖像傳輸主要采用無線傳輸方式。無線傳輸技術(shù)選用上，目前可選用的技術(shù)主要有WIA-PA和ZigBee 2種無線傳輸技術(shù)。

ZigBee智能電參分析控制器采集數(shù)據(jù)后，將井口數(shù)據(jù)通過運營商4G網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭\營商公司基站，經(jīng)運營商數(shù)據(jù)承載網(wǎng)引接200Mbps數(shù)字電路至相應(yīng)油田生產(chǎn)調(diào)度中心后接入生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)并傳輸至各作業(yè)區(qū)生產(chǎn)管理中心。由設(shè)置在各作業(yè)區(qū)生產(chǎn)管理中心的工控機完成抽油機井口的數(shù)據(jù)接入。

WIA-PA智能電參分析控制器將數(shù)據(jù)匯聚至小型站場的WIA-PA智能無線網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)通過WIA-FA主干網(wǎng)絡(luò)傳入附近的大中型站場，再依托光纜通信網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳至作業(yè)區(qū)生產(chǎn)管理中心實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

（2）大中型站場。大中型站場通信業(yè)務(wù)多，除生產(chǎn)數(shù)據(jù)外，還包括視頻監(jiān)控、周界報警等，通信速率需求較高，而光纖有線傳輸具有頻帶寬、抗干擾能力強、保真度高、工作性能可靠等優(yōu)點，因此大中型站場采用光纖有線傳輸方式，對沒有傳輸系統(tǒng)的大中型站場新建光傳輸系統(tǒng)。

2.3 生產(chǎn)管理子系統(tǒng)

生產(chǎn)管理子系統(tǒng)中心設(shè)備統(tǒng)一設(shè)置在總部，中心設(shè)備主要包括數(shù)據(jù)服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫軟件、平臺開發(fā)軟件、管理終端等。該生產(chǎn)管理子系統(tǒng)對各采油廠上傳來的油田井、間、站、管道數(shù)據(jù)進行處理后，通過辦公網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸與發(fā)布。

3 大慶油田數(shù)字化建設(shè)發(fā)展方向 ——智慧油田

智慧油田不僅僅是數(shù)字油田簡單的升級版本，而是實現(xiàn)了由量變向質(zhì)變的轉(zhuǎn)化。數(shù)字油田側(cè)重于油田各種生產(chǎn)和管理數(shù)據(jù)的收集、上傳與備份，而智慧油田則通過融入人的智慧，更加側(cè)重于對采集到的各種生產(chǎn)與管理數(shù)據(jù)進行整理分析和深度應(yīng)用，為生產(chǎn)經(jīng)營和管理者提供科學(xué)、智能、實時、高效的輔助決策支持手段。

筆者認(rèn)為，要推動油田數(shù)字化向智慧化的跨越式轉(zhuǎn)變，可從技術(shù)和管理模式2個方面著手。

在技術(shù)上，要繼續(xù)推進油田自動化、數(shù)字化改造，為建設(shè)智慧油田打下堅實基礎(chǔ)。當(dāng)前，物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、“互聯(lián)網(wǎng)＋”等技術(shù)蓬勃發(fā)展，借助下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計算技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、一體化互通共享研究平臺等手段，與數(shù)字化建設(shè)產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)深度融合，挖掘價值，用數(shù)據(jù)來知道科研生產(chǎn)，提升管理能力。

在管理模式上，要消除油田專業(yè)分工管理帶來的信息孤島，實現(xiàn)數(shù)據(jù)集成與共享，將現(xiàn)有的油田多個信息管理系統(tǒng)優(yōu)化為一個應(yīng)用系統(tǒng)，實現(xiàn)油田管理由傳統(tǒng)的管理方式向數(shù)字化、智能化的革命性變革和跨越，將油田生產(chǎn)和技術(shù)人員從繁重的腦力勞動中解放出來。

4 結(jié)語

綜上所述，數(shù)字化技術(shù)在油田的發(fā)展建設(shè)過程中是至關(guān)重要的，它所發(fā)揮的作用是以往傳統(tǒng)經(jīng)營管理手段所無法替代的，可以說，數(shù)字化油田是石油產(chǎn)業(yè)信息化發(fā)展的必然產(chǎn)物。但我們也必須認(rèn)識到，油田數(shù)字化乃至智慧化是個龐大的系統(tǒng)工程，它的建設(shè)不是一蹴而就的，而是一項長期的、艱苦細(xì)致的工作，我們必須群策群力，積極研究應(yīng)用各種新技術(shù)，同時將數(shù)字化技術(shù)與實際工作有機結(jié)合，促進生產(chǎn)工藝的優(yōu)化，改良人才隊伍，更好提高油田生產(chǎn)管理效率，才能推動油田建設(shè)的更好發(fā)展。