浅析油田生产过程的智能化发展

诸葛敏

[摘 要]油田的生产作业发展历史先后经历了人工操作、机械作业、自动化和信息化的过程，目前油田的生产作业过程也正朝着智能化的方向发展。本文主要对油田的自动化、信息化、智能化之间的关联以及区别进行了分析，阐述了油田智能化生产作业过程中大数据技术的应用，并提出了一些可行的建议，希望能够为油田的生产作业提供借鉴。

[关键词]油田;生产作业;自动化;信息化;智能化

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2019.04.030

[中图分类号]F270.7;F426.22[文献标识码]A[文章编号]1673-0194（2019）04-00-02

0     引 言

世界工业的发展历程主要经历了蒸汽机应用、电气化改革、计算机革命、生命科学技术革命四次革命，在第四次工业革命进程中，我国首次提出了“两化融合”的理念，而在工业的智能化发展过程中这种概念的体现较为具体。在工业技术变革以及科学技术不断进步的前提下，石油工业生产过程也先后出现了机械化、自动化、数字化、信息化等几个发展过程，而油田的生产过程也逐渐向智能化的方向转变。在油田的生产作业过程中，计算机技术的应用使油田的生产方式发生了革命性的变化，如果油田的生产过程没有实现信息技术的有效应用也就不能实现科学勘探和精细化开发，油田的数字化以及智能化更是无从谈起。在油田不同的发展时期，工业与相关控制技术的结合产生了油田的自动化、信息化、智能化，而油田的自动化、信息化以及智能化技术之间存在一种依存关系。

1     油田自动化的概念及应用

油田生产自动化主要指在油田生产过程中应用机器以及相关装置，而且这些机器以及相关装置运行过程完全是在无人干预的情况下，按照预先设定的程序以及相关的质量实现自动控制以及操作的过程。油田生产的自动化囊括了机械、微电子、计算机等多个学科领域的技术，是一个动态发展的过程。在传统的观念中，自动化就是让机器替代人工的操作职能，并自行完成相关的作业流程，而这种观点仅仅是关于自动化取代人工劳动的理念。目前，在电子技术不断发展的情况下，尤其是计算机技术的出现以及推广使用，使自动化的概念逐渐发展成为机器可以替代人的脑力劳动并自动完成一定的作业以及操作过程的概念。由于油田生产作业方式地点分散、工作点之间的距离比较远，使自动化技术能够很好地适用于油田的生产过程。例如，针对油田的抽油机井应用自动控制技术后，能让抽油机井的液位始终保持在抽油层的吸收口以下，从而有效调整了抽油机井的液位，优化了开采过程，提升了抽油机井的产量，同时还可以有效避免抽油机井在运行过程中因为液位控制不合理而出现的冲击现象，如抽油机井管、杆出现断裂，甚至抽油泵出现故障等。油田自动化技术能够有效提升抽油机井的泵效，达到节能降耗的目的。

在油田自动化技术的发展过程中，先后出现了PLC以及DLC技术发展时期，目前SCADA系统已经实现了在油田的普遍应用，SCADA系统实现了对油田信息的自动采集以及生产作业过程中的实时监控，实现了与其他系统的有效集成。此外，SCADA系统在油田生产中的应用完全发挥了数据库的作用，能够为油田各个生产环节提供实时的数据支持。

2     油田信息化及應用

信息化技术在油田生产中的应用主要是指在油田的各项生产活动中以现代的通信、网络、数据技术为基础，对油田生产过程中各种信息、数据进行整合并形成数据库。基于此，油田的操作人员不仅能够及时查询各项生产数据，还能通过数据库进行操作管理。信息技术的推广应用有效提升了油田的生产效率，能够稳步提升油田的生产以及管理水平。例如，油田针对自身的生产指挥、开发决策、经营管理等环节建立起有效的数据管理中心，从而实施一体化的管理模式，有效提升了油田的生产管理水平。

3     油田智能化及应用

油田智能化主要指在现有行业的基础上，综合利用现代通信技术、计算机网络技术、智能控制技术等实现了对油田生产过程的智能化运行。油田生产智能化最为突出的优势是在油田的生产过程中引入了智能算法，例如，现在在油田各个智能化系统中应用的遗传算法、神经网络、灰色理论、贝叶斯网络等算法都属于智能算法的范畴，而上述几种智能算法对数据、计算机以及学习等方面都拥有较大的优势，而智能算法与传统的逻辑判断、决策树等计算方式有本质的区别。同时，在智能化技术中大量应用了诸如Random Forest、SVM、深度学习等大数据分析技术，在此基础上将信息技术进行有效集成，并将流程优化以及组织结构调整等方法进行适当应用，实现了油田的智能化勘探开发、智能化生产管理，打造出了全新的两化融合模式，逐步完成油田的智能化建设，极大促进了油田的可持续发展。在油田智能化发展过程中，尽管数据平台的支持非常重要，但具备一定智能化知识的专业人员同样是油田生产智能化不可或缺的一个环节。

例如，在油田的生产过程中，在充分了解单井数据的基础上发现抽油机及系统皮带存在打滑的现象，这就是大数据以及智能化技术在油田生产过程中应用的一个比较典型的案例。在智能化以及大数据技术的基础上，通过采集电表数据、油井实时生产数据、功率因数等相关数据后能够分析出皮带出现打滑的现象，而在油田对生产现象实施视频监控后，就能通过视频信息判断皮带的松紧状况。在传统的故障分析模式下，油田与油井的具体情况存下很大差异，导致企业判断实际故障的形式比较困难。同时，在大数据技术的支持下，通过自动的数据采集以及分析能够轻易判断出故障的具体类型，通过在进行皮带打滑故障分析时充分考虑环境的温度、老化、天气等数据，可以在智能预警技术支持下实现故障的提前预警，从而针对故障进行提前预防。

针对抽油机井示功图的智能化诊断是目前油田智能化技术应用的主要方向。在计算机技术的基础上，企业可以详细制作示功图，根据示功图的具体特征来判断出油井漏失、结蜡、卡阻、管杆断脱等故障，同时结合智能化技术以及变频技术能够实现有效调节抽油机的供液情况。在传统的模式下，示功图的识别、判断主要是通过人工模式进行的，对技术人员的专业技能以及经验都有非常高的要求，而在现代智能化技术的基础上，首先需要利用计算机进行基本识别，然后利用计算机技术模拟生产工况以及相邻井位的历史数据，从而使故障的判断准确率远远超过人工操作模式。

4     自动化、信息化以及智能化的区别与联系

自动化与信息化的基本区别是信息化技术拥有强大的数据库，而且具备一定的人机交互功能，而智能化技术在信息技术的基础上进一步提升了计算能力、存储能力，并具备了实时数据库，人机交互的能力也得到进一步提升。

油田在生产过程中通过设置阈值以及相关参数实现了操作人员对相关操作设备进行自动控制，而自动控制必须建立在提前设置参数的基础上，这就是油田的预设逻辑自控系统，也是油田自动化的主要体现。油田信息化则是在大量生产信息以及数据的基础上建立的以计算机程序为主要辅助系统的远程控制系统。

油田智能化的未来发展趋势是利用生产现象的传感器建立专家库，并通过风险识别、价值判断等方法实现自动控制。智能化技术主要是信息技术以及专业技术的有机结合，且系统具备了自主的学习能力，在长期的训练以及学习过程中会逐步完善自身。油田智能化主要以计算机的专家系统为主，并在人工的基本辅助下形成的一种具备超级智能的自动化系统。

5     油田生產智能化发展趋势以及展望

从目前油田生产智能化的发展趋势来看，油田企业还需要攻克以下几点难关。第一，要加强对油田非结构化数据的分析利用，并将音频、视频等划入油田大数据平台建设的范畴中。第二，加强油田信息平台智能化建设，为实现油田生产工作的协同以及智能化的决策奠定坚实的基础。第三，加强油田生产作业各个环节的预警体系建设，逐步建立起覆盖整个油田生产作业环节的预警数据指标库。第四，加强油田专用专家信息库建设，逐步实现油田决策建立在智能算法的基础上。第五，加强油田生产数据的挖掘以及相关数据集成的研究，要对油田的实时生产数据以及非实时生产数据进行有效集成。

6     结 语

油田企业利用智能化计算方法能够实现油田生产多渠道判断，能够有效提升油田智能化的系统处理能力，进而在自主学习的基础上，不断实现企业的自我成长，不断提升油田生产效率，并对油田生产实施科学管理的预测。

主要参考文献

[1]何海成，肖婷，程先炎，等.油田生产过程的数字化管理措施[J].化工设计通讯，2017（4）.

[2]苏衡玉，李立，安婷，等.数字化信息监控在油田生产中的应用与发展前景[J].化工管理，2018（4）.

[3]彭英.油田生产过程智能化的发展与应用[J].信息技术与信息化，2017（8）.

[4]黄薇.胜利油田纯梁采油厂智能化监控平台设计与实现[D].成都：电子科技大学，2014.

[5]姜大巍.关于自动化智能化钻井新技术的应用发展研究[J].科技创新导报，2015（6）.

[6]商玲玲.油田通信NGN网络智能化改造及未来发展[J].硅谷，2012（5）.

[7]敬兴龙，马晓军，谈建平，等.油田单井数字化建设方案与智能化发展方向探讨[J].石油化工自动化，2013（5）.

[8]吴学庆.数字化技术在油田生产中的应用与发展探讨[J].中国石油和化工标准与质量，2013（8）.