截至目前，中國石油累計建成各類數(shù)字化井14.4萬口、站9804余座。長慶、塔里木、西南、大港、青海、吐哈、冀東等10個油氣田基本實現(xiàn)全覆蓋，初步實現(xiàn)了數(shù)字化、可視化、自動化。

作者 | 中國海油數(shù)字化先鋒營

近年來，油氣行業(yè)為了解決勘探難題，解決低油價等問題，國際石油公司紛紛與IT巨頭聯(lián)手，加大信息化應(yīng)用， 促進企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。據(jù)2018年發(fā)布的《BP技術(shù)展望》預(yù)測，到2050年，油氣行業(yè)有25%的增量和三分之一的成本消減是通過數(shù)字化實現(xiàn)的。油氣公司將更多地通過信息化手段實現(xiàn)增儲上產(chǎn)。

國際知名管理咨詢公司埃森哲基于其對上游信息化的多年咨詢和實施經(jīng)驗，綜合統(tǒng)計了幾十家國際先進油公司的信息化成果，提出了以下油田信息化收益劃分圖，通過油田數(shù)字化信息化改善油藏管理、修井完井等手段，可以改善80%運營管理，通過數(shù)字化減少停工因素、縮短診斷時間，可以減少20%停工期，從而整體實現(xiàn)提高油氣產(chǎn)量。

點擊可看大圖?

從2000年至今，中國石油上游信息化建設(shè)經(jīng)歷了五個大的發(fā)展階段，目前已全面進入智能油田建設(shè)時期。

中國石油上游信息化建設(shè)推動了它的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。截至目前，中國石油累計建成各類數(shù)字化井14.4萬口、站9804余座，約占中國石油井、站總數(shù)的52%和43%，其中長慶、塔里木、西南、大港、青海、吐哈、冀東等10個油氣田基本實現(xiàn)全覆蓋，初步實現(xiàn)了數(shù)字化、可視化、自動化，取得了顯著的經(jīng)濟和社會效益。

長慶油田的數(shù)字化建設(shè)

從上世紀(jì)90年代年開始，中國石油開始對油氣生產(chǎn)自動化、數(shù)字化進行探索。新疆彩南油田成為我國第一個使用自動化技術(shù)進行油氣生產(chǎn)和處理的整裝油田；2005年大港油田在港西實施了精細(xì)、全面的數(shù)字化管理，形成了“港西模式”；2008年，長慶油田以蘇里格氣田開發(fā)為起點，開展了一系列數(shù)字化生產(chǎn)管理系統(tǒng)建設(shè)。

長慶油田是數(shù)字化油田建設(shè)的典型代表，已建成涵蓋公司、廠、作業(yè)區(qū)的生產(chǎn)運行、調(diào)度指揮、應(yīng)急管理等的多級信息化體系，形成了“三端、五系統(tǒng)、三輔助”的數(shù)字化油田整體架構(gòu)。

長慶油田的數(shù)字化前端、中端與后端系統(tǒng)的具體內(nèi)容：

1.前端：

面向生產(chǎn)工藝過程數(shù)據(jù)采集和工業(yè)控制，以SCADA做為油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)核心，圍繞“井、線、站一體化”“供、注、配一體化”，使油氣水井與場站實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化管理。

2.中端：

面向整個油氣生產(chǎn)的過程組織與協(xié)調(diào)，主要由數(shù)字化生產(chǎn)指揮平臺做支撐。涵蓋公司生產(chǎn)運行調(diào)度、安全環(huán)保監(jiān)控、應(yīng)急搶險指揮、生產(chǎn)輔助保障和遠程緊急控制5大子系統(tǒng)、45個功能模塊，累計訪問量7百萬次。

3.后端：

面向整個油氣勘探開發(fā)工程研究，主要由地質(zhì)綜合研究一體化協(xié)同平臺、鉆完井壓裂工程設(shè)計平臺、三維可視化地面工藝設(shè)計平臺做支撐。

截至目前，長慶油田實現(xiàn)了12個采油廠的79個作業(yè)區(qū)、1328座站點、35264口油井、15131口水井的數(shù)字化建設(shè)，數(shù)字化覆蓋率達到90%。4500座井場實現(xiàn)無人值守。實現(xiàn)了6個采氣廠的31個作業(yè)區(qū)、16個處理（ 凈化）廠、281座站點、6377座井場、8195口氣井的數(shù)字化建設(shè)，數(shù)字化全覆蓋。其中195個站點實現(xiàn)無人值守。在生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大的前提下，企業(yè)用工總量得到較好的控制，勞動效率顯著提升。2008~2015年人均油氣當(dāng)量由295噸增加到759噸，提高了157%；單井綜合用人由2.99人降為0.88人。

長慶油田的數(shù)字化管理逐步改變了傳統(tǒng)的勞動組織架構(gòu)和生產(chǎn)組織方式，進一步提升了安全環(huán)保水平，切實減輕了一線員工勞動強度，改善了員工的生產(chǎn)生活條件。

1 構(gòu)建了新型管理模式

撤銷老油田采油井區(qū)400余個、集輸大隊5個，采油作業(yè)區(qū)管理層級由過去的“四級”簡化為“三級”，部分作業(yè)區(qū)實現(xiàn)了作業(yè)區(qū)-崗位的“二級”管理模式，實現(xiàn)了組織機構(gòu)的扁平化。

2 實現(xiàn)了生產(chǎn)工藝的簡化優(yōu)化

針對老油田的“關(guān)、停、并、轉(zhuǎn)、減” 完成了安塞王窯、侯市，隴東南梁、華池、靖安虎狼峁等36個老油田區(qū)塊的數(shù)字化改造，關(guān)停站點57座，應(yīng)用數(shù)字化增壓集成裝置69座，減少管線1034公里，精簡用工743人。

物聯(lián)網(wǎng)在數(shù)字油田的應(yīng)用

數(shù)字油田存在的主要問題：規(guī)范不統(tǒng)一、接口不標(biāo)準(zhǔn)、缺乏統(tǒng)一管控平臺、數(shù)據(jù)不能共享、集成應(yīng)用難度大，重復(fù)投資嚴(yán)重、智能化程度低、生產(chǎn)管理水平有待進一步提高。中國石油在“十二五”期間統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)立了“油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)（A11）”項目，并于2010年開始進行可行性研究，2013年1月項目正式啟動。A11項目是集團公司“十二五”信息化重點建設(shè)的“三大標(biāo)志性工程”之一。

按照物聯(lián)網(wǎng)感知、傳輸和應(yīng)用三層架構(gòu)，A11項目分為數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控、數(shù)據(jù)傳輸和生產(chǎn)管理3個子系統(tǒng)共13個功能模塊。

數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控：采用傳感和控制技術(shù)構(gòu)建的油氣田地面生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的生產(chǎn)運行參數(shù)采集、生產(chǎn)環(huán)境的自動監(jiān)測、生產(chǎn)過程的自動控制和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)傳輸：采用無線和有線相結(jié)合的組網(wǎng)方式，為數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控子系統(tǒng)和生產(chǎn)管理子系統(tǒng)提供安全可靠的網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)。

生產(chǎn)管理：采用數(shù)據(jù)處理和分析技術(shù)構(gòu)建的涵蓋生產(chǎn)過程監(jiān)測、生產(chǎn)分析、預(yù)警預(yù)測、物聯(lián)設(shè)備管理、數(shù)據(jù)管理等功能的管理系統(tǒng)。

A11項目關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)：

1?基于云架構(gòu)的可擴展物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)平臺

針對油田與生產(chǎn)管理相關(guān)的多達36種自建系統(tǒng)、3種統(tǒng)建系統(tǒng)，系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)重復(fù)錄入和不一致，功能重復(fù)交疊，資源不能共享，用戶在使用中需多個系統(tǒng)登錄等問題，應(yīng)用SOA、中間件等開源技術(shù)，自主研發(fā)了首個基于云計算架構(gòu)的集成可擴展的油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)PaaS平臺，解決了油氣生產(chǎn)領(lǐng)域系統(tǒng)間的融合與集成難題，全面支持未來業(yè)務(wù)靈活擴展應(yīng)用，為進一步推廣到上游信息系統(tǒng)領(lǐng)域奠定了基礎(chǔ)。

2?數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化

油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化涉及實時數(shù)據(jù)和關(guān)系型數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化。

關(guān)系型數(shù)據(jù)依照中國石油勘探開發(fā)數(shù)據(jù)模型（EPDM）的標(biāo)準(zhǔn)進行系統(tǒng)模型的擴展，可以復(fù)用的模型直接使用，無法復(fù)用的模型，A11項目按照原有標(biāo)準(zhǔn)進行擴展或新建，確保了中國石油統(tǒng)建系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型的繼承性和一致性。

3?傳感器及遠程終端單元接口協(xié)議

油氣田生產(chǎn)現(xiàn)場傳感設(shè)備建設(shè)時間不同，在油田各采油廠之間、采油廠內(nèi)部各作業(yè)區(qū)之間所用的接口協(xié)議不一致，無法實現(xiàn)采集的數(shù)據(jù)支撐上層的應(yīng)用，更為系統(tǒng)整合、集成、運維管理增加了難度。

傳感器及遠程終端單元標(biāo)準(zhǔn)化接口協(xié)議：A11-GRM，G（Gateway）代表網(wǎng)關(guān)，R（RTU）代表遠程終端單元，M（Meter）代表儀表。協(xié)議包括：儀表與遠程終端單元（RTU）數(shù)據(jù)通信協(xié)議、儀表配置協(xié)議、儀表標(biāo)定協(xié)議、井口控制單元（RTU）與多井集聯(lián)中繼器（RTU）通信協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)ID及通信通道的生成協(xié)議。對數(shù)據(jù)幀、應(yīng)答、儀表、功圖、電流等數(shù)據(jù)幀格式進行了約定。實現(xiàn)了各廠商儀表之間的互聯(lián)、互通、互換，為數(shù)據(jù)接入、系統(tǒng)集成、后期運維以及系統(tǒng)應(yīng)用奠定堅實的基礎(chǔ)。

4 功圖法工況診斷與軟件量油技術(shù)

抽油機示功圖（簡稱功圖）是由載荷隨位移逐漸變化一個周期構(gòu)成的封閉曲線，橫坐標(biāo)為位移，縱坐標(biāo)為載荷。功圖技術(shù)的應(yīng)用是對傳統(tǒng)油氣生產(chǎn)管理的重要變革，在數(shù)字化系統(tǒng)中主要實現(xiàn)抽油機工況實時診斷、產(chǎn)液量連續(xù)實時計量的功能。

5 生產(chǎn)設(shè)備預(yù)警及產(chǎn)量預(yù)測技術(shù)

油氣生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)設(shè)備運行告警總是發(fā)生在事故之后，將事后告警提前到事前預(yù)警，可以提前預(yù)判設(shè)備運行狀況，減少設(shè)備損耗及故障造成的損失。通過研究建立接近超限預(yù)警、參數(shù)變化預(yù)警、趨勢分析預(yù)警、波動分析預(yù)警及模式識別預(yù)警的預(yù)警數(shù)學(xué)算法 及模型，實現(xiàn)預(yù)測預(yù)警、診斷分析等功能，將油氣生產(chǎn)過程中生產(chǎn)設(shè)備運行狀態(tài)的事后告警提前到事前預(yù)警，實現(xiàn)了提前預(yù)判，保證生產(chǎn)連續(xù)穩(wěn)定運行，提高油氣生產(chǎn)設(shè)備的可靠性，提升安全運行水平。

6 物聯(lián)設(shè)備遠程智能管理

傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理手段較成熟，從互聯(lián)網(wǎng)上獲取傳感網(wǎng)物聯(lián)設(shè)備信息并實時在線準(zhǔn)確判斷工作狀態(tài)屬于一個難題，尤其對傳感網(wǎng)內(nèi)的非智能化設(shè)備管理難度較大，本項目首次在國內(nèi)實現(xiàn)非自檢儀表的狀態(tài)判斷。用此項技術(shù)開發(fā)的系統(tǒng)，為運維人員提供了高效設(shè)備運行管理工具，縮短了故障診斷反應(yīng)時間。

A11項目已在中石油16家油氣田、35個采油廠、143個作業(yè)區(qū)得到大規(guī)模推廣應(yīng)用， 截止目前已累計實現(xiàn)了46509口油氣水井、2474座中小站場、63座大型站廠在A11系統(tǒng)平臺的統(tǒng)一管理。通過示范建設(shè)，在實現(xiàn)油氣田生產(chǎn)方式變革、組織結(jié)構(gòu)優(yōu)化、管理流程優(yōu)化、生產(chǎn)效率提升、運營成本降低等方面創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟和社會效益。

7 站控系統(tǒng)集成整合技術(shù)

油田已建的PLC、DCS、SCADA等站控系統(tǒng)只在工控網(wǎng)內(nèi)運行，各個系統(tǒng)的 通信協(xié)議、接口規(guī)范不統(tǒng)一，無法進行遠程集中監(jiān)控；監(jiān)控崗位分散、管理成本大。研究OPC1.0、OPC2.0接口協(xié)議，通過OPC服務(wù)器進行協(xié)議轉(zhuǎn)換，通過合理設(shè)置工業(yè)隔離網(wǎng)閘數(shù)據(jù)傳輸策略，保障數(shù)據(jù)的安全可靠傳輸，確保工控網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，不受互聯(lián)網(wǎng)侵入，使用基于HTML5的組態(tài)技術(shù)開發(fā)站庫生產(chǎn)狀況監(jiān)控圖，實現(xiàn)生產(chǎn)參數(shù)實時監(jiān)測、生產(chǎn)參數(shù)超限報警、報表管理等功能。

8 大數(shù)據(jù)優(yōu)化分析應(yīng)用技術(shù)

油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)采集了大量的實時數(shù)據(jù)，一往的應(yīng)用系統(tǒng)無法及時獲取，及時處理這些實時數(shù)據(jù)，達不到實時分析的目的，浪費了寶貴的數(shù)據(jù)挖掘機會。研發(fā)了油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，實現(xiàn)了基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的抽油機參數(shù)優(yōu)化，為油田進一步實現(xiàn)生產(chǎn)方案優(yōu)化分析提供了新的手段。基于Hadoop的實時數(shù)據(jù)處理技術(shù)開發(fā)的實時轉(zhuǎn)關(guān)系系統(tǒng)比傳統(tǒng)的處理速度上提高了126倍。

通過物聯(lián)網(wǎng)工程的實施，實現(xiàn)了生產(chǎn)方式的變革和管理優(yōu)化，轉(zhuǎn)變了生產(chǎn)式，提高了生產(chǎn)效率，降本增效作用顯著。據(jù)統(tǒng)計，在油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)示范工程的帶動下，“十二五”期間股份公司累計實現(xiàn)了10.68萬口油氣水井、4695座場站、180萬臺套設(shè)備的數(shù)字化管理，井、站數(shù)字化率已分別達到了36.5%和33.3%，減少油田現(xiàn)場新增用工33960人。

勘探開發(fā)云平臺

中石油從2000年開始建設(shè)數(shù)字化管理系統(tǒng)，按照類別不同，以A-G字母為開頭命名，至今共有50多個。各系統(tǒng)之間很難打通，不同系統(tǒng)的工作人員彼此要授權(quán)進入其他系統(tǒng)，在程序上、應(yīng)用上都是很困難的事。這也形成了一種新的信息孤島現(xiàn)象。

“十三五”期間，基于集團公司信息化統(tǒng)一規(guī)劃，勘探與生產(chǎn)分公司提出了建設(shè)中國石油上游業(yè)務(wù)信息與應(yīng)用共享云平臺宏偉藍圖，旨在消除信息孤島，實現(xiàn)勘探開發(fā)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，搭建集科研、生產(chǎn) 、管理于一體的統(tǒng)一共享云平臺，實現(xiàn)勘探、開發(fā)、協(xié)同研究及經(jīng)營管理等全面綜合應(yīng)用，提升上游業(yè)務(wù)運營能力。

勘探開發(fā)“夢想云”的核心是“兩統(tǒng)一、一通用”，即統(tǒng)一數(shù)據(jù)湖、統(tǒng)一技術(shù)平臺、通用應(yīng)用和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系。

統(tǒng)一數(shù)據(jù)湖（DaaS）將上游業(yè)務(wù)所涉及的油氣藏、生產(chǎn)、經(jīng)營等6個領(lǐng)域，物探、鉆井、經(jīng)濟評價等15個專業(yè)，數(shù)據(jù)表、實時數(shù)據(jù)等8種類型的數(shù)據(jù)，均納入管理之中。目前統(tǒng)一數(shù)據(jù)湖管理了16家油氣田、40多萬口井、7000多個地震工區(qū)的數(shù)據(jù)，共計1.6PB的數(shù)據(jù)資產(chǎn)。

構(gòu)建統(tǒng)一技術(shù)平臺，為上游業(yè)務(wù)應(yīng)用開發(fā)建設(shè)提供統(tǒng)一的支撐與治理平臺（PaaS），為各 專業(yè)業(yè)務(wù)用戶提供統(tǒng)一的應(yīng)用入口，改變傳統(tǒng)“煙囪式”信息系統(tǒng)建設(shè)模式，實現(xiàn)對業(yè)務(wù)應(yīng)用需求的敏捷支撐。

在統(tǒng)一數(shù)據(jù)湖和統(tǒng)一技術(shù)平臺的基礎(chǔ)之上，“夢想云”構(gòu)建涵蓋上游業(yè)務(wù)勘探生產(chǎn)、開發(fā)生產(chǎn)、協(xié)同研究、經(jīng)營管理等四個領(lǐng)域的通用應(yīng)用，為勘探開發(fā)研究人員和決策人員搭建一體化的協(xié)同工作環(huán)境，支撐跨盆地、跨油氣田企業(yè)的數(shù)據(jù)共享、成果繼承及專業(yè)軟件云化管理和整合應(yīng)用。

打通A字頭勘探開發(fā)類管理系統(tǒng)?

2018年11月27日，中國石油正式發(fā)布勘探開發(fā)夢想云平臺。這是中國石油搭建的第一個主營業(yè)務(wù)智能共享平臺，旨在實現(xiàn)上游業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)互聯(lián)、技術(shù)互通、研究協(xié)同，推進勘探開發(fā)智能化。該平臺是打造“共享中國石油”的重要組成部分，標(biāo)志著中國石油信息化邁入全新時代，在國內(nèi)油氣行業(yè)智能化轉(zhuǎn)型及我國信息化建設(shè)中具有里程碑意義。基于云平臺的協(xié)同研究共享系統(tǒng)已在10個油氣田公司得到應(yīng)用。

“十三五”信息化的持續(xù)建設(shè)，為中國石油上游業(yè)務(wù)的變革與創(chuàng)新帶來了諸多價值：信息化助力勞動組織架構(gòu)扁平化、生產(chǎn)運行管理精細(xì)化；跨學(xué)科、跨部門、跨地域協(xié)同研究的工作模式以及數(shù)據(jù)驅(qū)動業(yè)務(wù)決策的工作機制基本形成。

未來中國石油將加強智能油田建設(shè)，實現(xiàn)上游業(yè)務(wù)全流程協(xié)同優(yōu)化和經(jīng)濟效益最大化。