大庆油田从数字化到智慧化的发展研究

裴南南

（大庆油田信息技术公司规划设计中心，黑龙江 大庆 163000）

1 大庆油田数字化建设必要性

大庆油田经过60年开发建设，已进入特高含水中后期开采，开发领域向难采低效转变，开发成本逐年攀升，低油价风险时而显现，经营效益不确定因素增多，高质量振兴发展面临挑战。建设数字油田是提高生产经营管理水平，挖掘资源效益潜力的必由之路。同时，未来10年内，油田生产系统退休离岗员工将会接近几万人，而油田油田每年新增各类开发井几千口。员工逐年减少、井口数逐年增加也成为一个较大的矛盾点，要解决这个矛盾，也需要建设数字油田来解决。通过数字化建设，实现集中监控、无人值守、各种数字自动采集、智能管理，降低员工工作强度，改善员工工作环境、减少员工操作风险，充分体现了企业对员工的人本关怀，提高员工对企业的归属感。

2 大庆油田数字化建设思路

油气生产物联网系统分为“数据采集与监控子系统”、“数据传输子系统”以及“生产管理子系统”三个部分，数据采集与监控子系统部署在井场、站场至作业区或采油气厂层级，包括对生产现场的数据进行采集、监控的功能；数据传输子系统包括生产网和数据网，生产网部署在井场、站场、作业区或采油气厂层级，实现有线及无线方式进行数据通信，办公网采用企业局域网和广域网；生产管理子系统部署在油气田公司级总部，基于统一的物联网云平台实现生产管理、生产分析、生产优化、预警预测等功能，以满足各级人员的油气生产检测、分析诊断、预测预警等需求。系统架构如图1所示。

图1

2.1 数据采集与监控子系统

（1）井、间数据采集。该系统为生产过程的自动化采集与控制，实现采集数据完善准确，过程控制精确到位，安全管理及时有效，系统控制稳定可靠。抽油机井采集油压、电流、电压、示功图、冲程、冲次，抽油机运行状态信息，实现远程启停机功能，集油阀组间集油环设置掺水控制装置，与回油温度连锁，自动调节掺水量；单干管单井流程注水井在井口采集油压、瞬时注入量、累计注入量参数，单干管多井流程注水井在配水间采集相关运行参数，同时，实现单井配水量的自动调节（如表1）。

表1

（2）大中型站场集中监控。大、中型站场可充分利旧现有检测仪表，同时对转油站、注水站、水质站的仪表系统进行全面改造完善，重要工艺参数（压力、界面、液位、温度、流量等）全部进入站控系统PLC统一管理，实现转油站“白天少人值守，晚上无人值守、区域巡检”，注水站、污水站站等无人值守、区域巡检并保证各站场安全、平稳、高效运行。大型站场采用集中监控建设模式，在中心控制室对工艺生产过程进行监视和控制管理。

2.2 无线传输与光纤有线传输

（1）油水井场及小型站场。油水井场及小型站场数量大、通信业务单一、通信速率需求较低，有线通信需要建设光缆线路，投资较高、施工难度大，而无线通信具有投资低、施工简便、部署灵活等优势，因此大庆油田油水井场、小型站场的数据及视频监控图像传输主要采用无线传输方式。无线传输技术选用上，目前可选用的技术主要有WIA-PA和ZigBee 2种无线传输技术。

ZigBee智能电参分析控制器采集数据后，将井口数据通过运营商4G网络传输到运营商公司基站，经运营商数据承载网引接200Mbps数字电路至相应油田生产调度中心后接入生产网络并传输至各作业区生产管理中心。由设置在各作业区生产管理中心的工控机完成抽油机井口的数据接入。

WIA-PA智能电参分析控制器将数据汇聚至小型站场的WIA-PA智能无线网关，网关数据通过WIA-FA主干网络传入附近的大中型站场，再依托光缆通信网络将数据传至作业区生产管理中心实时数据库服务器。

（2）大中型站场。大中型站场通信业务多，除生产数据外，还包括视频监控、周界报警等，通信速率需求较高，而光纤有线传输具有频带宽、抗干扰能力强、保真度高、工作性能可靠等优点，因此大中型站场采用光纤有线传输方式，对没有传输系统的大中型站场新建光传输系统。

2.3 生产管理子系统

生产管理子系统中心设备统一设置在总部，中心设备主要包括数据服务器、数据库软件、平台开发软件、管理终端等。该生产管理子系统对各采油厂上传来的油田井、间、站、管道数据进行处理后，通过办公网络进行数据传输与发布。

3 大庆油田数字化建设发展方向 ——智慧油田

智慧油田不仅仅是数字油田简单的升级版本，而是实现了由量变向质变的转化。数字油田侧重于油田各种生产和管理数据的收集、上传与备份，而智慧油田则通过融入人的智慧，更加侧重于对采集到的各种生产与管理数据进行整理分析和深度应用，为生产经营和管理者提供科学、智能、实时、高效的辅助决策支持手段。

笔者认为，要推动油田数字化向智慧化的跨越式转变，可从技术和管理模式2个方面着手。

在技术上，要继续推进油田自动化、数字化改造，为建设智慧油田打下坚实基础。当前，物联网、云计算、大数据、“互联网＋”等技术蓬勃发展，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，与数字化建设产生的大量数据深度融合，挖掘价值，用数据来知道科研生产，提升管理能力。

在管理模式上，要消除油田专业分工管理带来的信息孤岛，实现数据集成与共享，将现有的油田多个信息管理系统优化为一个应用系统，实现油田管理由传统的管理方式向数字化、智能化的革命性变革和跨越，将油田生产和技术人员从繁重的脑力劳动中解放出来。

4 结语

综上所述，数字化技术在油田的发展建设过程中是至关重要的，它所发挥的作用是以往传统经营管理手段所无法替代的，可以说，数字化油田是石油产业信息化发展的必然产物。但我们也必须认识到，油田数字化乃至智慧化是个庞大的系统工程，它的建设不是一蹴而就的，而是一项长期的、艰苦细致的工作，我们必须群策群力，积极研究应用各种新技术，同时将数字化技术与实际工作有机结合，促进生产工艺的优化，改良人才队伍，更好提高油田生产管理效率，才能推动油田建设的更好发展。