中國“智能油田”破冰

　　以“數(shù)字油田”建設(shè)為代表，從上世紀(jì)80年代開始，信息化技術(shù)的應(yīng)用在石油工業(yè)掀起一輪提高油氣采收率的熱潮。數(shù)字油田把“油田裝進計算機”，最終實現(xiàn)對油田的全面感知，進而帶來生產(chǎn)和管理效益的提升。進入21世紀(jì)，物聯(lián)網(wǎng)、云計算等新一代信息技術(shù)展露鋒芒，以“智能油田”建設(shè)為代表的技術(shù)革命為新一輪油氣增產(chǎn)高潮的到來埋下伏筆。

　　目前，國內(nèi)油田正在由數(shù)字化初期建設(shè)步入成熟階段，中石油所屬的新疆油田繼率先實現(xiàn)油田數(shù)字化后，再次先行提出智能油田的建設(shè)目標(biāo)。如果說數(shù)字油田是可感知的油田，智能油田將是能夠自動操控的油田;前者可以預(yù)測趨勢，而后者更可以優(yōu)化決策。

　　從數(shù)字油田到智能油田，就像從賦予油田生命到點亮其智慧一樣，堪稱革命式的跨越。新疆油田如何依托現(xiàn)有的基礎(chǔ)、資源、技術(shù)，立足于在中國西部和中亞具有特殊地理優(yōu)勢的克拉瑪依，以信息化帶動石油城市走過下一個10年、實現(xiàn)轉(zhuǎn)型，值得外界期待。

　　“新疆油田”先試

　　作為一名老采油工，早在幾年前，湯敏(化名)就不用每天坐著皮卡奔波數(shù)十公里巡井了，她所在的中石油新疆油田分公司(下稱新疆油田公司)采油一廠紅五作業(yè)區(qū)，許多油井(抽油機)都裝上了傳感器，日常數(shù)據(jù)通過傳感器發(fā)回作業(yè)區(qū)，極大地改善了像她一樣的巡井工的工作環(huán)境。

　　“抽油機如果出現(xiàn)異常，監(jiān)控系統(tǒng)能夠及時發(fā)現(xiàn)并安排處置措施，這樣的工作效率人是沒法比的。”湯敏介紹，現(xiàn)在除了油井的日常環(huán)境維護，他們?nèi)ガF(xiàn)場的次數(shù)已大大降低。

　　對于油田上司空見慣的抽油機來說，在傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式下，油井每天抽多少油，必須按照生產(chǎn)計劃進行，因此，需要人員固定巡井。而每口井每天大概只能巡一次，有時候甚至連一次也輪不到。恰是這種延續(xù)了幾十年的粗放的管理方式，漸漸與油田生產(chǎn)的規(guī)?；I(yè)化發(fā)展要求形成巨大反差。

　　“一旦有油井空抽，往往不能及時發(fā)現(xiàn);同時，過度抽油，油層會出沙，泥沙會堵塞出油通道，這些都將給油層帶來意想不到的傷害?！敝惺托陆吞锓止緮?shù)據(jù)公司副經(jīng)理兼軟件工程師李清輝在接受《中國科學(xué)報》記者采訪時說。

　　李清輝介紹，給油井裝上傳感器后，這些信息就能及時傳遞給管理者，他們可以據(jù)此迅速對一口井的工作狀況進行分析，進而調(diào)整抽油機的頻率，或者減少抽次，或者干脆停幾天，等地層能量恢復(fù)以后再進行作業(yè)，以起到保護油層的作用?！斑@其實就是一種精細化的管理?！?/P>

　　發(fā)生在新疆采油工身上的變化，或許正是我國石油企業(yè)信息化建設(shè)快速推進的一個縮影。

　　而在這場國內(nèi)油田的信息化競賽中，西部邊陲城市克拉瑪依作為新疆油田公司駐地，正希望借助新疆油田的智能化，實現(xiàn)資源型城市向智慧城市轉(zhuǎn)型。

　　簡單理解，數(shù)字油田就是現(xiàn)實油田的數(shù)字化，即實現(xiàn)在計算機上研究和管理油田。同時，數(shù)字油田又是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，包括網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)、數(shù)據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)和管理等諸多方面。

　　2008年，新疆油田公司對采油二廠81號原油站進行改造，工人們需要重新焊接原油站的部分管線。按照傳統(tǒng)的做法，工人要關(guān)掉很多井，然后再進行焊接作業(yè)，這必然會影響原油生產(chǎn)。最后，還是通過數(shù)字化技術(shù)，工程師先在計算機上對各種方案進行模擬，優(yōu)化安排改造的各個流程與順序，然后再進行現(xiàn)場作業(yè)，從而實現(xiàn)了不關(guān)井作業(yè)。

　　“這樣雖然不能增加多少產(chǎn)量，但工程施工周期縮短了，可靠性增強了，原油生產(chǎn)也沒耽誤。這些效果很難去定量評估。”李清輝說。

　　記者從8月27日舉辦的第二屆信息化創(chuàng)新克拉瑪依國際學(xué)術(shù)論壇上了解到，通過光纜、無線和衛(wèi)星通道，新疆油田已形成覆蓋生產(chǎn)一線的計算機網(wǎng)絡(luò)，所有辦公場地、主要生產(chǎn)站庫、井場等數(shù)據(jù)源點均可連接上網(wǎng)，并建立了一套相對完整的數(shù)字油田標(biāo)準(zhǔn)體系，目前僅應(yīng)用系統(tǒng)就達120多套。

　　據(jù)介紹，早在2008年，新疆油田即已完成數(shù)字油田建設(shè)，實現(xiàn)了油田數(shù)字化。在此基礎(chǔ)上，2011年，新疆油田又提出從數(shù)字油田向智能油田邁進的目標(biāo)，并計劃于2020年建成智能油田。

　　“數(shù)字化”風(fēng)潮亦喜亦憂

　　在華北油田，過去，供水工人的居住區(qū)距離水井、水站近的有幾公里，遠的則達幾十公里，由于自動化程度低，日常管理只能依賴人工巡檢。通過實施以數(shù)字油田為主要內(nèi)容的信息化建設(shè)，油田供水的自動化程度顯著提高?，F(xiàn)在，遠程監(jiān)控設(shè)備遍布水源井、供水站和管網(wǎng)網(wǎng)線，礦區(qū)60多口水源井均實現(xiàn)無人值守、遠程操控。

　　“數(shù)字油田建設(shè)是對油田原有系統(tǒng)、工藝流程、組織管理模式進行改造的過程，新技術(shù)的應(yīng)用是其中的一個重要標(biāo)志。”華北油田供水供電中心工程師郭景禮告訴《中國科學(xué)報》記者，下一步，中心還將啟動礦區(qū)(主要是居民區(qū))配網(wǎng)自動化工程，對分布在礦區(qū)的不同配電系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測，甚至做到斷路器的自動控制。這樣，不僅可以提供可靠的居民用電，還能合理配置電力資源、減少能源損耗。

　　致力于“智慧地球”及其衍生概念推廣及方案提供的IBM公司，將油田信息化發(fā)展分為手工、初級數(shù)字化、數(shù)字化成熟及智能化四個階段，并認(rèn)為目前中國國內(nèi)大多數(shù)油田正處于數(shù)字化成熟階段，雖然也有一些“智能化的苗頭”，但真正向智能化階段邁進的油田幾乎沒有。該分析也與國內(nèi)業(yè)界人士的自我定位基本一致。

　　IBM工業(yè)部石油石化行業(yè)上游解決方案經(jīng)理宋吉江介紹，國內(nèi)油田在信息化方面參差不齊，其中新疆油田、大港油田、長慶油田等發(fā)展較快、成效也較為顯著。

　　作為中石油“十二五”期間的重大信息化項目“油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)”(A11系統(tǒng))的項目組成員，李清輝曾利用兩年多時間對項目進行可行性研究。他調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前中石油所有安裝傳感器的油井僅占10.3%，比例并不高。

　　其中，長慶油田安裝傳感器的油井占比達80%，吐哈油田、大港油田等占比均超過30%，新疆油田約占20%。作為中石油老大哥的大慶油田，其安裝傳感器油井占比僅為3%左右。“大慶、遼河、吉林三大油田油井安裝(傳感器)的都很少，所以把整體指標(biāo)拉下來了?！崩钋遢x說。

　　在新疆油田，安裝傳感器的油井主要集中在陸梁、石西、彩南三大作業(yè)區(qū)，總計有四五千口井，每口井一般須安裝包括壓力、溫度、流量等在內(nèi)的5～6個傳感器。李清輝介紹，這些油水井依然需要人工巡檢，但與過去不同的是，以前是定時巡井，時間到了人就得去，現(xiàn)在則是故障巡井，即發(fā)現(xiàn)有問題后人才去。

　　一直以來，計算機技術(shù)與油田開發(fā)理論幾乎是并行發(fā)展、互為依托的關(guān)系，除了一些特殊油藏需要研究新的方法與理論，目前的理論發(fā)展已基本能夠達到自動化的生產(chǎn)控制。但長期從事油氣藏工程研究的西安石油大學(xué)石油工程學(xué)院教授林加恩卻發(fā)現(xiàn)，在應(yīng)用方面，因為設(shè)備成本高，目前的自動化、數(shù)字化技術(shù)多用于一些高產(chǎn)井。以井下監(jiān)控設(shè)備為例，新疆油田的許多日產(chǎn)油5噸以下的中低產(chǎn)井則無法使用。

　　“這些監(jiān)控設(shè)備一般都在幾十萬到上百萬元之間，中低產(chǎn)井放不起。井上自控設(shè)備雖然成本稍低，但也只能實現(xiàn)部分?jǐn)?shù)據(jù)的采集，而高度智能化控制的重點恰恰在井下，井下監(jiān)控和數(shù)據(jù)的采集才是難點。”林加恩對《中國科學(xué)報》記者說。

　　林加恩介紹，新疆油田公司彩南油田多年前曾經(jīng)安裝過一套井下監(jiān)控裝置，設(shè)備使用一段時間出現(xiàn)了故障，故障設(shè)備被取出后，工程師們在是維修還是更換的問題上產(chǎn)生了分歧，因為兩者都將花不少錢。最終，作業(yè)區(qū)領(lǐng)導(dǎo)決定放棄安裝。

　　“國內(nèi)信息化走了不少彎路，也總結(jié)了不少經(jīng)驗?！绷旨佣髡J(rèn)為，新疆油田的信息化建設(shè)，其特點就在于有能夠高效率地集中人力物力做事的機制，也就是歷史形成的“政企合一”、“油地合一”的特殊機制，這種模式其他地方并不容易復(fù)制。“左右信息化進程的因素，很多情況下不在技術(shù)，而在組織管理。”

　　對此，IBM工業(yè)部的宋吉江在做一些早期數(shù)字城市的規(guī)劃項目時也深有體會?！凹夹g(shù)本身并沒有太大的難度，更大的難度在于實施過程中，同樣的事情會遇到不同的標(biāo)準(zhǔn)，甚至一個油田內(nèi)不同采油廠都有不同的標(biāo)準(zhǔn)。”宋吉江對《中國科學(xué)報》記者說。

　　通過調(diào)研，宋吉江發(fā)現(xiàn)，在利用信息技術(shù)方面，國際油公司未必有很先進的技術(shù)，但執(zhí)行力強是它們的顯著特點?！耙惶讟?biāo)準(zhǔn)能夠很好地貫徹執(zhí)行，標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一后，做事情就變得很簡單。”

　　據(jù)了解，目前國內(nèi)部分油田如新疆油田的部分區(qū)塊、長慶油田的蘇里格氣田等，都已實現(xiàn)物聯(lián)化的實時數(shù)據(jù)采集。但在宋吉江看來，實時數(shù)據(jù)采集大家都能夠看得到，但怎樣把數(shù)據(jù)背后的價值挖掘出來，這才是今后發(fā)展的一個關(guān)鍵點。

　　“智能”之難

　　記者從第二屆信息化創(chuàng)新克拉瑪依國際學(xué)術(shù)論壇上了解到，智能油田是在數(shù)字油田的基礎(chǔ)上實現(xiàn)信息技術(shù)和油田業(yè)務(wù)的深度融合，要能實現(xiàn)“全面感知、自動操控、預(yù)測趨勢和優(yōu)化決策”。新疆油田下一步的信息系統(tǒng)建設(shè)過程中，前述16個字就是一個標(biāo)桿。

　　其中，數(shù)字油田以信息化為導(dǎo)向，這個階段IT人員參與多，業(yè)務(wù)人員參與少;智能油田則以業(yè)務(wù)為導(dǎo)向，業(yè)務(wù)過程及業(yè)務(wù)價值更受關(guān)注，業(yè)務(wù)專業(yè)人員的參與至關(guān)重要。

　　針對外界對于智能油田仍停留在口號階段的理解，李清輝在接受《中國科學(xué)報》記者采訪時表示，智能油田在新疆油田來講已經(jīng)是一個可以操作的方案。新疆油田自2010年與IBM合作制定智能油田建設(shè)規(guī)劃，至今已啟動6個項目，涉及油氣勘探、開采、儲運、后勤保障、IT基礎(chǔ)設(shè)施等方面。“新疆油田有實實在在的項目做支撐。”

　　宋吉江則認(rèn)為，國內(nèi)油公司大多是在某些方面有了智能化的場景或功能，但距離真正的智能油田還有很長的距離。“我們當(dāng)初設(shè)計了50多個智能化的業(yè)務(wù)場景，只有每個場景都實現(xiàn)了，才能說智能油田建成了。”宋吉江介紹說，國外一些油公司的智能油田建設(shè)雖然起步較早，目前也只處于智能化提升階段。

　　綜合分析，由于智能油田建設(shè)在我國仍屬于一個新領(lǐng)域，在實踐過程中必將遭遇很多挑戰(zhàn)。以IBM設(shè)計的智能化業(yè)務(wù)場景為例，對國內(nèi)油田來說，即使積累了一定的信息化建設(shè)經(jīng)驗，要想全部達標(biāo)也絕非易事。

　　首先，挑戰(zhàn)將直接來自業(yè)務(wù)部門，很多業(yè)務(wù)部門對此也深有同感。它們在利用信息技術(shù)提升業(yè)務(wù)能力的時候，信息技術(shù)往往僅作為一種手段，它們會習(xí)慣性地優(yōu)先考慮使用傳統(tǒng)的方法。這是油田信息化建設(shè)中的一個普遍困難。

　　其次，智能油田建設(shè)在成效評估體系方面的空缺，如對油氣采收率、管理能效提升等關(guān)鍵指標(biāo)無法定量測算，容易讓信息化建設(shè)陷入一種無法評估的“無力感”之中。就此，多位受訪業(yè)內(nèi)人士強調(diào)，雖然定量分析很難，但不能因此對信息化成果視而不見，特別是一些能夠定性的成果。

　　最后，智能油田建設(shè)實質(zhì)上是IT技術(shù)和傳統(tǒng)工業(yè)的深度融合，這一過程涉及很多問題，如人的知識結(jié)構(gòu)的更新、組織及生產(chǎn)流程的變更、考核制度的變更等等。這些才是“信息技術(shù)是一場革命”的真正體現(xiàn)。

　　具體而言，過去，采油工每天要巡井、看壓力表，現(xiàn)在則需要他們會看、會分析圖表曲線，這就對他們的知識結(jié)構(gòu)提出新的要求。在管理層次上，原來的管理層級是油田公司—采油廠—作業(yè)區(qū)—隊—班組的層級模式，實現(xiàn)智能化管理之后，將通過中控室(調(diào)度中心)直接指揮一線作業(yè)人員，雖然傳統(tǒng)的層級結(jié)構(gòu)仍然存在，但減少了一些管理層級，實現(xiàn)了扁平化管理。這將是一個巨大的變化。

　　“數(shù)字油田，可以看得很簡單，就是把油田數(shù)字化了，但其實不簡單，特別是要全面實現(xiàn)數(shù)字化。新疆油田在這條路上已經(jīng)走了10年。”李清輝說。

　　中國石油天然氣集團公司副總經(jīng)理喻寶才在此次信息化創(chuàng)新克拉瑪依國際學(xué)術(shù)論壇上介紹，中石油下屬各個油田都在推進數(shù)字油田、智能油田建設(shè)，特別是新疆油田進入智能油田建設(shè)階段，“這個時間并不早，這就是一個增量漸進的過程”。

　　他在接受《中國科學(xué)報》記者采訪時強調(diào)，中石油希望通過信息化建設(shè)，促進管理的簡化、優(yōu)化、流程化與標(biāo)準(zhǔn)化、集中化，發(fā)揮整個集團的集團化、規(guī)?；I(yè)化的優(yōu)勢;同時通過數(shù)據(jù)資源的挖掘，特別是把海量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為有價值的信息，以信息資源利用效率的提升來帶動有形資源的利用效率與質(zhì)量。

　　助力城市轉(zhuǎn)型

　　在推進數(shù)字油田乃至智能油田的建設(shè)中，新疆油田始終致力于把油田信息化的新產(chǎn)品、新技術(shù)應(yīng)用于克拉瑪依的城市發(fā)展中，利用信息化建設(shè)步伐推進這座資源型城市加快轉(zhuǎn)型。

　　以智能油田為龍頭，帶動智慧城市建設(shè)，兩者齊頭并進，既有別于其他油田的信息化建設(shè)途徑，又有別于其他城市的智慧化發(fā)展道路，不失為一種獨特的發(fā)展模式。

　　去年12月，克拉瑪依在我國西北地區(qū)率先建成首個無線城市。這也意味著40多萬油城市民可以通過手機、平板電腦等移動設(shè)備，輕松、快捷地享受無線城市應(yīng)用平臺提供的各項服務(wù)。

　　《中國科學(xué)報》記者通過手機登錄克拉瑪依公交信息實時查詢系統(tǒng)，點擊所乘班車和站點信息，發(fā)現(xiàn)公交車的運行位置和到站時間均有顯示，且處于實時更新狀態(tài)。由此，記者可以根據(jù)實際情況選擇出行方案，省去了排隊等車的辛苦。

　　該系統(tǒng)不僅可以查詢實時公交信息，甚至可以調(diào)看部分路口的實時監(jiān)控視頻。這些視頻資料原本由公安部門掌控，經(jīng)協(xié)調(diào)后也被接入平臺，獲得授權(quán)的市民即可調(diào)取。

　　通過手機下載專門的客戶端，市民還可以查詢不同藥店的藥品信息、進行專家預(yù)約掛號，甚至直接接收檢查報告單，省去了不少麻煩。

　　中國移動新疆分公司副總經(jīng)理胡迎東介紹，目前，接入克拉瑪依無線城市應(yīng)用平臺的應(yīng)用項目已達102項。下一步，無線城市的許多應(yīng)用會和移動電子支付相結(jié)合，使諸如購買電影票、就餐等小額電子支付成為可能。

　　胡迎東向《中國科學(xué)報》記者介紹，目前克拉瑪依市政服務(wù)的許多內(nèi)容都已做到數(shù)字化，但數(shù)字化的最終目標(biāo)是為公眾提供更加便捷有效的服務(wù)，因此如何使政府的意圖、舉措特別是服務(wù)真正迅速地到達公眾、惠及公眾，中間仍有大量細致的工作要做。

　　對于資源型城市轉(zhuǎn)型而言，其替代產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要一個過程，而且這種替代產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造價值的能力越強，這個城市的未來就會越美好。新疆油田依托智能油田建設(shè)發(fā)展金融、信息、旅游等新興產(chǎn)業(yè)，目的即在于在未來城市發(fā)展中搶占制高點。

　　“中石油希望，石油占這個城市經(jīng)濟的比重緩慢下降，降幅越高，這個城市的發(fā)展就越快。”喻寶才表示，作為系統(tǒng)內(nèi)首家跨入智能油田建設(shè)的企業(yè)，中石油將把其列為試點并予以支持。

　　在中國工程院院士崔俊芝看來，智能油田是從現(xiàn)有數(shù)據(jù)中挖掘新知識，以實現(xiàn)新的管理技術(shù)的提升;而智慧城市則是實現(xiàn)城市管理的數(shù)字化，實現(xiàn)管理與服務(wù)不斷融合。兩者本質(zhì)不同，卻有緊密的內(nèi)在聯(lián)系。

　　“從數(shù)字城市到智能城市，是一場變革，也是一項事業(yè)，有開始，沒有結(jié)束?！痹诮邮堋吨袊茖W(xué)報》記者采訪時，崔俊芝不忘強調(diào)，智慧城市未來的挑戰(zhàn)將更多地來自于技術(shù)升級和領(lǐng)導(dǎo)人的創(chuàng)新意識。

　　國外石油公司智能油田項目

　　Statoil：整合運營項目

　　Statoil(挪威國家石油公司)于2005年啟動“整合運營項目”，通過跨學(xué)科、公司組織、地方協(xié)同合作，依靠實時數(shù)據(jù)和創(chuàng)新工作流程的應(yīng)用，實現(xiàn)了更安全、更高效、更科學(xué)的決策。該項目實施以來，為整個挪威大陸架實現(xiàn)潛在效益達到400億美元，其中增加儲量及提高產(chǎn)量占70%，降低成本占30%。項目還對組織結(jié)構(gòu)和業(yè)務(wù)流程不斷優(yōu)化，操作及管理人員無論在生產(chǎn)現(xiàn)場、辦公室或監(jiān)控中心，都能夠隨時隨地對業(yè)務(wù)狀況進行整合管理。智慧的現(xiàn)場管理成為其主要特色。

　　BP：未來油田項目

　　BP(英國石油公司)的“未來油田”項目始于2003年，主要利用傳感器與自動化等技術(shù)，將現(xiàn)場與地下的實時數(shù)據(jù)傳送到遠程中心進行分析，實現(xiàn)了基于分析的快速決策。作為業(yè)界最大規(guī)模的運營集成項目，BP已在全球80口油井實施了未來油田技術(shù)。BP還通過分布在全球的35個“先進協(xié)作中心”，實現(xiàn)了多學(xué)科、多地點的遠程協(xié)同，同時克服了早期推廣過程中遇到的阻力。BP認(rèn)為，未來油田技術(shù)對其總產(chǎn)量的貢獻率超過50%，該項目在實現(xiàn)關(guān)鍵業(yè)務(wù)目標(biāo)的同時，也帶來知識經(jīng)驗共享、人員與組織技術(shù)持續(xù)提高等其他重要價值。

　　Shell：智能油田項目

　　Shell(殼牌公司)自行開發(fā)了一套智能油田技術(shù)，整個系統(tǒng)與井下復(fù)雜的油氣藏環(huán)境中的傳感器和控制閥相連接，通過實時監(jiān)控，實現(xiàn)油田生產(chǎn)的最佳狀態(tài)。該項目包括智能井、先進協(xié)作環(huán)境、整體油藏管理等子項目，均獲得了巨大成功，目前已在美國、加拿大、歐洲、中東和非洲等地區(qū)實施。截至2009年，該項目為Shell帶來的整體收益高達50億美元。其在文萊Champion西部油田使最高采收率提高了3%～6%、開發(fā)成本降低了1～1.5美元/桶。(RFID世界網(wǎng)編輯整理)