智慧油田,如何拥抱5G时代?

   2019-08-06 石油设备网Ryan4440
核心提示:编者按 智慧油田是两化融合在石油上游企业建设应用的工作愿景和发展目标。近年来,中国石油积极推进工业化和信息化深度融合,充分结合勘探开发、生产科研和经营管理的实际需求,通过信息化建设促进油田主营业务转型升级。 5G风口来临,智慧油田建设会催生怎样的变化?本期话题新闻让我们走近各油田专家,听听他们怎么说? 话题讨论 1 如何消除信息孤岛,实现数据集成与共享? 甘肃省示范性创新工作室领衔人张伊鲜:一是将智能创新活动升级为创新体系,将生产链与创新链相对应。即将科研立项、一线员工创新、员工五小创新等各自为政的创新活

编者按

智慧油田是两化融合在石油上游企业建设应用的工作愿景和发展目标。近年来,中国石油积极推进工业化和信息化深度融合,充分结合勘探开发、生产科研和经营管理的实际需求,通过信息化建设促进油田主营业务转型升级。

5G风口来临,智慧油田建设会催生怎样的变化?本期话题新闻让我们走近各油田专家,听听他们怎么说?

话题讨论

1 如何消除信息孤岛,实现数据集成与共享?

甘肃省示范性创新工作室领衔人张伊鲜:一是将智能创新活动升级为创新体系,将生产链与创新链相对应。即将科研立项、一线员工创新、员工五小创新等各自为政的创新活动,升级为创新体系,发挥团队优势;二是充分发挥企业创新工作室的“中央厨房”功能,按照跨专业融合、跨部门协作、跨领域创新及人员融合、项目融合、进程融合的方式,组成由操作骨干现场试验,技术骨干专业分析,专家资源重点指导,核心团队全程协调的大团队协作运行模式,保证创新经费,破除基层员工创新成果和生产应用转化的壁垒;三是建立成果共享资源库,提升共性项目的集成创新水平。对相关智能创新成果进行横向研究,引进消化吸收再创新,缩短创新周期、避免低水平重复性研究,实现高起点、高效率的创新。

大港油田公司信息中心物联网技术部主任刘志忠:实现数据集成与共享关键是做好数据治理工作,其目标是提高数据质量,保证数据的安全性,实现数据资源在企业各部门的共享。数据治理工作需要以企业级顶层设计的理念和视角建立数据治理体系,推进跨部门、跨职能、跨主题、全流程、立体化地开展数据资源的整合、共享和管控。具体工作包括统一数据标准、规范管理体系、加强主数据管理、强化部门对数据质量的管理责任、以应用推动数据服务和大数据分析工作的开展等。

大庆油田生产运行与信息部副主任王权:建立数字化、智能化、统一的信息平台,把信息孤岛连通起来,消除信息盲区,这是顺其自然的,我们也要遵循客观规律。建设智慧油田不是简单的、机械的集成,不是简单地消掉“信息孤岛”,联通、整合是最重要的。比如,大庆油田目前正在建设的数字化生产指挥中心,就是把大庆油田各采油厂、生产单元集成在统一系统平台上,更好地服务油田生产、推动油田高质量发展。

青海油田信息管理处处长、信息服务中心主任、党委副书记李延琛:首先要做好顶层设计和专项规划,以“平台化、共享化、集成化、智慧化”为指导原则,制定可落地实施的信息技术总体规划,持续推动油田信息化共享服务水平和协同创新能力的提升。二是要夯实信息化基础管理工作,重点做好勘探开发梦想云一体化推广应用,拓展EPDM模型,将勘探、油藏、气藏数据库与梦想云有效数据集成;同时整合三类数据建设,以生产指挥系统建设为主,集成生产指挥、应急指挥、安全环保数据;以ERP推广深化应用,对财务、合同、物资进行数据整合共享;整合油田内部所有视频监控应用平台及安防类数据,达到实时数据共享目的,持续做好数据正常化监督、考核。三是做好A6系统数据入湖,通过构建“统一数据库、统一技术平台”,将数据统一进行采集,把数据推送到各个系统,实现一次录入多方采集。搭建以项目为核心的一体化协同研究工作环境,推广云模式下数据、功能的统一集成应用,实现各专业数据与相关专业软件之间的无缝对接。

新疆油田企业技术专家支志英:数据是智慧油田建设工作的基石。要对勘探开发数据标准进行一体化设计,也就是主要对钻井、录井、试油、测井等几大专业数据库的逻辑结构、数据规范值进行一体化设计。

华北油田公司科技信息处副处长李克臣:当前,物联网、云计算、大数据、“互联网+”等技术蓬勃发展,应用广泛,也悄然改变着原有的产业格局,创造出全新的产业生态和经济模式。面对油田专业分工管理带来的信息孤岛,必须要用颠覆思维、大数据思维、互动思维,来重新审视当前的油田管理模式,借助下一代互联网技术、云计算技术、大数据分析技术、一体化互通共享研究平台等手段,与传统采掘模式深度融合,构建智慧油田下的油田互联互通新时代,打造石油新兴业态。

塔里木油田信息与通讯中心副总工程师杜永红:油田信息孤岛的存在,既有技术上的原因,也有体制机制的原因。打通信息孤岛,关键是让数据“跑起来”。信息技术的发展与创新应用,为消除油田专业分工下的信息孤岛提供了强有力的技术手段。通过数据湖技术的应用,可以把信息孤岛联通和整合,形成油田统一的数据银行,从而实现油田各类业务数据的充分共享。

2 如何推动油田由数字化向智能化的跨越式转变?

青海油田信息管理处处长、信息服务中心主任、党委副书记李延琛:一方面要继续推进油田自动化、信息化、数字化改造,为建设“智慧化油田”打下坚实的基础。通过完成油气生产场站信息化技术改造,实现生产管理从劳动密集型向信息化、自动化、智能化转变,促进生产组织管理方式转变,实现少人值守或无人值守,生产管理运行效率、劳动生产率和管理效益不断提升。另一方面主动顺应技术发展,推动数字油田向智能化的方向演进和转变,重点通过AI人工智能提高井口数据故障诊断和优化系统应用,加大油田自动化数据采集力度和智能化分析运用,全面感知、分析预测、优化决策等大数据分析,持续提升信息化基础能力。

新疆油田企业技术专家支志英:一是从技术和管理两个方面进行探索和应对建设成本高的问题。在技术方面,研发了新一代低成本物联网技术,单井仪表及施工造价降幅达40%-60%,施工时间节约近半,后期运维运维成本可降低40%;在管理方面,进行物联网的统一规划、统一设计、统一建设、统一管理,实现多功能、多职责的一体化运行监管,避免重复建设、资源浪费和标准不统一。二是从油田数据深度挖掘程度低这一发展瓶颈入手,应对技术挑战。结合油田实际,建立了油气田大数据分析方法流程,为实现油田业务的趋势预测、辅助决策提供了理论基础。同时,建立了集数据抽取、数据存储、数据分析建模、数据展示为一体的大数据分析平台,实现了分析模型的集成和共享,为数据分析人员、业务人员提供了“自助式”大数据分析应用协同环境。

华北油田公司科技信息处副处长李克臣:数字化,是以数据为表征,所有行为用数字度量、存储;而智能化,则是通过数据进行分析决策,是数字化高级阶段。相比数字化,油田生产智能化程度更高、管控模式更加趋于合理,勘探开发更加高效精准,管理决策更加科学合规。而要实现油田数字化向智能化跨越式转变,关键是解决以油田各项业务为核心的无缝连接与知识共享,以互联网、物联网、云计算、云储存等为基础,整合勘探、开发、生产、经营等环节,建立多维的专家支持系统,实现协调、规范、精准、智能化的高效运行管理模式。

塔里木油田信息与通讯中心副总工程师杜永红:推动油田由数字化向智能化跨越的过程中,应该由业务主导,通过需求导向,进行智能化应用的探索和实践。目前云计算、大数据、物联网、人工智能等技术日新月异,一些行业的智能化应用成效已经凸显。在油田信息化建设中,业务专家从实际需求出发,针对明确的业务场景提出智能化应用方向,而后由信息化工作者来寻求解决方案,是最为有效的数字化向智能化跨越式发展的路径。

大港油田公司信息中心物联网技术部主任刘志忠:油田数字化向智能化转变关键是数据深度应用的不断推进。边缘计算、大数据分析等新兴技术的规模应用推进了企业智能化进程。对于油气田企业而言,要紧紧围绕勘探生产业务实际需要,按照构建“油公司”模式,优化“采油厂——作业区”两级管理模式,打造全面感知、远程操控、预测趋势、智能优化、智慧决策的智能油田,助推劳动组织的深度变革,打造精益管理和创新增效升级版。改变传统经验决策,人工操作变为用数字说话、听信息指挥的新型生产管理模式。

大庆油田生产运行与信息部副主任王权:加快推进以油气生产物联网为核心的数字化建设,实现油田从劳动密集型向技术密集型转变。向油田智能化转变的关键是应该启动一些大的关键项目,比如在建的大庆油田生产指挥中心、云数据中心等,要形成合力,更好地实现资源共享、集中利用。

3 5G发展为智慧油田建设带来哪些机遇与挑战?

大港油田公司信息中心物联网技术部主任刘志忠:5G具有高带宽、容量大、时延低的优点,能够为生产现场提供广覆盖、高带宽的网络资源,尤其是对生产现场视频等高容量信息传送具有非常高的价值,解决了辐射光缆带来建设成本高、征地用地协调难、施工安全风险高等难题。但是受限于5G建设成本高难以实现于油气生产现场全覆盖、高频段信号绕射能力差、公网传输信息安全等问题,规模推广应用仍需进一步开展可行性研究工作。

青海油田信息管理处处长、信息服务中心主任、党委副书记李延琛:要利用好局部领先优势抓住5G发展机遇,在成熟的开发区块里,有条件的油区与运营商进行深度合作,实施5G试点推广应用,实现视频与井口数据传输,通过专网数据网关,建立模拟专用网络。对于边远区块进行4G设备优化,实现数据传输网络深度覆盖,助推油田高质量发展。

新疆油田企业技术专家支志英:基于5G低时延、大带宽的特点,可以实现生产运行数据、高清监控视频的实时传输,还可以对单井、管线、电力线、基站进行无人机巡检和精准远程控制,实现远程集中控制生产设备设施状态,实现少人或无人值守,减少一线用工数量。通过5G大带宽的特点,地质勘测原本需要几个月采集的TB级大数据量的地质数据,可以在很短的时间内回传到研究单位,可以大大提高地质数据的解释效率等等。

塔里木油田信息与通讯中心副总工程师杜永红:5G的发展和普及,将网络和通信能力提升到前所未有的新阶段,也会为智慧油田建设带来革命性创新应用。物联网系统更高效,各种工业生产系统可以利用5G技术实现顺畅稳定的通信连接,突破高连接密度的瓶颈,让更多的设备联网通信,而不用担心网络会拥挤。提供移动端超高清的流媒体服务,生产现场高清视频回传,远程监控、远程指挥,甚至让AR(增强现实)和VR(虚拟现实)技术在生产领域应用成为可能。数据共享更加便利,以前在PC端完成的工作,现在可以在移动端完成。5G有诸多优点,但也同样面临挑战。5G需要部署大量的微型基站,在油田发展受到频谱许可程序长、费用过高等因素制约。高速低延迟的5G网络将面临极大的安全隐患,大量的终端和应用为恶意代码和黑客提供了大量的攻击机会,为油田的安全生产和核心技术保密带来挑战。

长庆油田采气一厂数字化与科技信息中心主任赵俊芳:5G网络的稳定性特点应用在前端数据采集、远程数据传输、现场用可穿戴设备等方面,将助推工厂的自动化和实时过程控制水平再上一个新台阶。5G网络的传输速率和高可靠性在气田视频监控方面,超清视频的传输有助于工业视频监控远程实时掌握现场生产情况,低延迟和高互动性在应急指挥方面可以更好地发挥远程指导作用,对于智能化工厂建设来说算是一项非常有意义的革新。最值得期待的是VR/AR技术,5G技术结合无人机、VR/AR技术、人工智能技术,可以提供更好的信息交互和响应速度,在气田自动安全巡检、虚拟可视化巡检等方面有着广阔的应用前景。

企业案例

长庆油田:智能化建设如“天降神兵”

中国石油网消息(记者杨文礼)油气水井从四五万口到10万口,年产油气当量从3000万吨到5000多万吨,7万名员工的用工总量一直没有变。那么,新增这么大的工作量,是由谁来承担完成的呢?

7月3日,在长庆油田采气一厂第五净化厂,记者看到一台智能巡检机器人,定时定路线完成原来本应该由人工承担的巡检任务。“实际上,智能机器人巡检,只是我们实施智能化建设的一个方面。”采气一厂厂长王振嘉说,“就这台小小的机器人,从巡检职责的发挥,数据录入到上传的速度,再到录入数据的精准度,人工再怎么做,都是无法比拟的。”

本世纪初,为提高管理效率,长庆油田率先在西峰油田、白豹油田和苏里格气田实施数字化管理。当时,数字化的主要功能就是能通过远程监控,观察作业现场的工况,并实现油气井部分生产数据及油井生产功图的自动生成和传输。

2011年以来,为满足油气田大规模建设的需要,长庆油田广泛利用先进的信息化技术,积极融入“互联网+”,促使企业科研工作方式从传统的“人工+计算机”向“数字化、智能化”的大数据升级,企业的科研组织模式也从以往的“单兵单行作战攻关”向“全领域攻关协同共享”跨越。在数字化建设上,从资源、环境、决策支持3个方面,满足了大油田现代化管理研究和发展需求。目前,长庆油田通过建立具有海量数据值、多条数据链的“数据服务中心”,不但建成了“标准化、实时化、可视化”为主题的场景式系统,而且数字化服务通过地面向地下的延伸,目前已整合集成钻井、录井、测井、试油气、分析化验、油气生产等19个类别的基础数据2亿多条,智能化技术已介入一线值守、现场安全预警管控、员工远程智能培训、手持移动工具办公、油气藏智能攀岩分析等多个领域。

长庆油田勘探开发研究院院长赵继勇说:“数字化技术的广泛应用,不要说地面直观的情况,就是上千公里外数千米地下的油气藏构造,我们坐在办公室也能看得一清二楚。”

长庆油田的数字化技术创新应用直接推动了智慧油气田的建设。目前,长庆油田油井数字化覆盖率93.4%,气井数字化覆盖率达100%,油气水井数字化上线率96.3%。全油田70%的集气站、增压站、注水站等实现了无人值守。

塔里木油田:数字化科技打造“智慧大脑”

中国石油网消息(记者高向东 通讯员高敏 王波)7月2日,轮南储运站安全监督李万里站在区控中心大屏幕前,远在100公里外哈拉哈塘管线压力数据尽收眼底,一目了然。他边做着记录,边对监屏调度说:“以前,收集一组数据,得跑多少路,管理多费劲,现在有了区控中心,数据管理很便捷、很省事。”

据了解,塔里木油田油气运销部区控中心2014年建成投用前,轮南储运站管辖的集气站一区、二区、三区、轮台门站、库车门站、英买外输站、英二阀组具备数据采集监控能力,均为各立门户,独立管理,相互之间数据无互通共享。

智慧大脑,打破信息孤岛。区控中心的建成投用,改变了之前6个输气场站数据独立监控,独立管理的格局,实现了对油田约70%油气集输管网、储运站场自动化数据及视频的远程集中监控,犹如人体的“大脑”,达到了“集中监控、统一管理、统一调度”的管控高水平。

油井“病”了,自己求救。哈得油田地处塔克拉玛干沙漠腹地,油井分布点多面广。最多的时候,一名采油工要管理30多口井,每天巡检一遍要奔波200公里。给油井安装“千里眼”——油井远传控制系统,让油井生产智能化,等于油井“生病”有了“120”,但凡遇到压力波动、停泵等紧急情况能发出“急救”信息,实现了高效管理,平均单井时率达95%。

无人机巡线,实现高效率。哈拉哈塘油田油区面积超过3000平方千米,目前共有生产井200多口,油气集输管线近200条。利用无人机巡线后,员工的劳动强度得到了缓解,缩短了巡线周期。采油二队将所有场站、井场之间的管线全部输入GPS导航系统,建立了完善的GPS管网图,通过管网图可以直接生成无人机的巡检航线。

如果通过实时传回来的视频看到管线上面有疑似漏油点,或者说有挖掘作业的,会让无人机在该点进行盘旋,然后定点跟踪,若发现确实是原油泄漏或者管线破坏的情况,会立即派人到现场去抢修。

随着数字化油田建设,哈拉哈塘油田所辖井站将全部实现数据采集、电子巡井等数字化管理功能,降低员工劳动风险,提高工作效率,以往单井员工每天一巡,现在可以降低到每周一巡或半个月一巡。

华北油田:数字化应用“焕活”冀中老油田

中国石油网消息(记者郭闻风 通讯员佟慧宁 丁健英)由深入现场的人工巡检,到鼠标操控的电子巡察;从纸上的数字符号,到数据的高效应用,华北油田通过实施数字化建设,让传统的老油田管理模式得到变革和创新,促进油田主营业务转型升级,实现生产高效化、决策科学化、管控智能化。

截至6月底,冀中地区“两点一面”油田生产数字化示范工程全部建成,合计实施油水井608口,联合站1个,接转站3个,阀组间24个,减少用工118人,减少率达24%,油气生产系统效率平均整体提升7%以上,年综合经济效益为1685万元,并于今年实现采油一厂数字化建设全覆盖。

冀中地区“两点一面”油田生产数字化示范工程自2015年开始,历时3年时间。以“二连模式”为指导,结合冀中地区的具体特点,突出“资源潜力、规模效益、安全管控”的原则,优选第一采油厂同口、第三采油厂留楚两个油田实施数字化示范区探索性试验建设;采油五厂赵州桥油田实施数字化升级与完善,并同步开展深化自动化大数据应用。

数字化建设,是对传统油田管理模式的变革。

在生产方式上,有效降低了生产运行对一线人员的需求,员工足不出屋就能借助生产管理平台巡井,还可以实现动态监测、预测预警、方案优化等,其中,留楚油田人均巡检频次比过去降低了75%。

在管理模式上,岗位层级得到压缩,组织机构得到精简,管理层级得到优化,总体表现出“一少(值守型岗位少)、一专(专业化运维管理)、两集中(指挥型工作集中、运维型工作集中)”的新型岗位配置特点;管理层级由五级减为三级,形成了以站控中心为中枢的集中管控模式。

在数据应用上,借助数字化建设产生大量的数据,公司探索其价值挖掘,用数据指导科研生产、提升管理能力,实现“让数据说话,听数据指挥,用数据提效,靠数据管理”。

对进入勘探开发中后期的华北油田来说,实施油田生产数字化建设,对于解决当前公司面临的人多油少、传统管理模式管控效率低以及安全综治等突出矛盾,探索出了一条可行的转型发展之路,形成了一套可复制的数字化建设方案模型和实施模式,实现了生产效率与效益的整体提升。

 
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