某采油厂智能化规划分析

李兵元 罗李黎 刘振国 再开日亚·安尼娃尔 董虎

［摘 要］采油厂智能化是采油厂信息化的必然发展方向，也是采油厂提高生产和管理水平的重要技术手段。分析和设计采油厂的智能化规划是实现智能化采油厂的第一步。文章从业务方面分析某采油厂智能化规划中存在的问题，提炼智能化规划需求，提出智能化指标，设计某采油厂智能化规划的总体架构、应用架构和数据架构，以期有效指导某采油厂的信息化建设工作。

［关键词］智能油田；智能采油厂；智能化规划

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2023.24.038

［中图分类号］F270.7 ［文献标识码］A ［文章编号］1673-0194（2023）24-0116-03

0     引 言

数字油田是数字化的油气田企业实体［1］，以先进的经营管理理念为指导，充分发挥信息技术的支撑作用，实现从油气勘探、评价、开发、生产、管理到决策环节各类数据的实时获取、充分共享和深度应用，达到优化生产、精细化管理与量化决策的一体化运作，从而显著提升运营效率和创新能力，增强综合竞争力。

智能油田是在数字油田建设成果基础上，利用物联网、云计算、知识化管理、辅助决策、人工智能等先进技术，实现地质油藏的动态监测、精确评价，实现生产过程的全面自动化和决策过程的智能化［2］。只有先建成智能采油厂，才能逐步地建成智能油田。智能采油厂是数字采油厂的高级阶段，是在充分完成数字化的基础上，能够全面感知采油厂的动态，自动操控采油厂的生产活动，预测采油厂的变化趋势，并且持续优化采油厂的管理，智能辅助采油厂的运行管理决策，從而实现全面感知、自动操控、优化决策、智能预测的采油厂。某采油厂的信息化建设已经完成数字化建设，需要进一步采用更先进的技术提高信息化水平，使该厂的信息化朝着智能化方向发展，以提升生产和管理水平。

1     某采油厂智能化规划存在的问题

某采油厂的业务包括勘探开发、地面工程、生产运行、经营管理和安全环保共5类业务，下面从业务出发，分析每项业务中存在的问题。

1.1   勘探开发业务

勘探开发业务是某采油厂的基础业务，主要工作：组织开展辖区滚动勘探目标优选及评价部署，完成探明储量计算和申报，编制全厂产能建设方案，产能井投产跟踪，油藏精细描述和重大专题研究等。

勘探开发业务中多项工作分别需要对采油厂所属的地质区块的储层、构造、油藏进行深入细致的研究，为了能够有效共享利用各项研究中的成果，需要建立统一的地质模型作为研究工作的基础；在勘探和开发方案编制中，存在基础数据和方案成果存储分散、人工进行数据比对和分析计算耗时耗力等问题，亟须数据和成果的智能获取系统，以及智能分析和计算系统，以提高效率，实现有效共享。同时，在评价井管理过程中，还存在数据采集间隔长、跟踪管理和措施调整困难等问题。

1.2   地面工程业务

油气田地面工程是油田开发过程中相对于勘探、钻井、修井等地下工程而言的，主要包括井场、集输管线、集油汇管/集油计量、转油站、处理站、通信及电力线路等工程的建设、管理和运维工作。经过多年建设，该采油厂在油气田地面工程中建立了较为完善的物联网系统，但还存在数据采集参数不完整问题，井场、站场、管线都需要增加传感器采集相关的生产数据。站库的关键流程切换与状态切断仍需要人工操作，以及增加自动控制阀，实现流程的自动切换。在井场和站场的监控系统中报警分析类别单一，报警数量多，关联报警难以实现。同时，智能分析应用不足，需要结合井场、站场、管线及生产视频等数据进行智能分析，提出建议措施，及时发现各类生产异常并采取有效措施，利用人脸识别等智能技术及时发现人员闯入、违章行为，实现安全生产管理。

1.3   生产运行业务

生产运行主要涉及生产流程监控、综合生产运行管理、原油产量监控、生产调度与应急管理等业务。在生产流程监控方面，油水井日常管理、生产运行、措施管理等仍以人工线下为主，亟须智能化管理系统提供辅助决策工具，以提高各种效率；动液面数据主要以外包形式按需测量，无法实时评价油井供液能力的情况，需要增加先进的测量设备和智能分析软件，以自主实时管理油井。在综合生产运行管理方面，一是车辆管理方面缺少车辆调度系统，并未对车辆准入实现集中管理和跟踪分析；二是水电管理方面无法对能耗（水、电、气）、水平衡进行实时监控、智能分析、诊断优化。

1.4   经营管理业务

经营管理业务以油田全生命周期业务活动为主线，涵盖滚动勘探评价、产能建设、开发生产、集输储运等业务领域，重点分为投资（成本）管理、生产管理、财务管理、资产管理、区块（单井）效益评价等业务。由于业务涉及多个领域，其所需数据分散在多个系统，数据分析时，很难把所需数据汇集为一体。油气井投资、成本经济效益以及单井成本构成与动因的多维度分析缺乏有效的评价方法和工具支持，进行全价值链、全生命周期的成本费用分析有一定的难度，对挖潜增效、风险管控、决策支持能力提升作用有限［3］。

1.5   安全环保业务

安全环保业务包括安全生产管理、安全防控管理、职业健康管理、承包商管理、QHSE（Quality，质量；Health，健康；Safety，安全；Environmental，环境）体系管理、环境保护管理等方面的业务内容。由于业务涉及多个领域，数据分散存储在多个系统中，存在标准不统一、重复录入的问题，亟待数据治理及智能化数据获取系统。在实际工作中，以人工分析、人工监管为主要手段，辅以少量智能分析系统，存在无法及时发现隐患并预警、查询困难、工作量大等问题，亟须提高智能分析能力，及时发现问题，及时预警，及时采取措施，以确保安全生产。

2     某采油厂智能化规划需求分析

针对采油厂的现状和问题，本文对标国内外油气田，从基础设施、知识共享、新技术应用、业务管理、经营管理、决策管理等6个方面对采油厂的需求进行分析。

在基础设施建设方面，井场需要加装在线含水分析仪、动液面监测仪、电加热清蜡仪等设备，提高井场的监控能力；在小型站场中，在重要节点需要加装压力变送器、可燃气体监测等设备，提高安全可靠能力；在大中型站场，需要提高流程切换的远程控制能力，实现智能巡检、设备故障的智能分析，以及智能生产综合预警体系；在监控盲区和高后果区加装高空瞭望搭配万向摄像机、万向球形摄像机，实现智能监控；在能源管控方面，需要对电、气、水前端动设备进行智能化改造，以实现数据节点分析与计算，精确各单元耗能量，实现能源智能管控。

在知识共享方面，需要建立知识共享系统及数据子湖，实现知识和数据共享共用。

在新技术应用方面，需要采用智能机器人、手持终端、卫星巡线等设备，实现井场和站场的智能巡检；采用边缘计算等先进技术，实现井场的智能化控制。

在协同工作方面，建立业财融合一体化系统，实现业务和财务融合管理；建立协同研究一体化系统，实现多专业各级研究人员在同一个平台上协同工作，同时实现成果共享应用。

在业务管理方面，建立智能管理中心云平台，实现各业务系统统一管理。

在决策管理方面，利用大数据分析、神经网络模型等智能技术分析生产数据，提出建议，辅助技术人员决策，大幅减轻工作量，提高效率。

3     某采油厂智能化规划规划设计

3.1   规划原则

智能化规划以“五统一、两转变”为建设原则，即标准统一、技术统一、平台统一、设备统一、管理统一，构建智能化管理模式下的油田综合生产运行管理新模式，促进生产思维方式和管理模式的双转变，并形成可复制、可推广的智能化管理运行新型模式。

3.2   规划思路

根据某采油厂生产经营管理工作的业务需求、业务流程、业务数据等进行全面调研和梳理，在现有的数字化和信息化基础上，应用物联网、云计算、大数据、人工智能、移动应用等先进技术，规划并设计某采油厂智能化总体架构、业务架构、应用架构等内容，形成智能采油厂顶层规划和建设方案。

3.3   规划指标

为能够有效地评估某采油厂智能化水平，建立智能采油厂智能化评估指标体系，分别从协同研究、生产运行、安全环保、生产经营、决策指挥等5个方面确定共26项可考核的指标。指标给出现在指标值和建成后的预期值。例如，平均单井日产量，现日产油

3.7 t/d，预期日产油3.8 t/d；生产场站数字化系统覆盖率，现98.20%，预期100%；单位处理综合能耗，现

34 778.41 t标煤，预期34 778.41 t标煤；生产场站数字化系统覆盖率，现99.40%，预期100%等［4］。

3.4   总体架构

整体架构分为边缘层、基础设施即服务（Infrastru-

cture as a Service，IaaS）层、数据即服务（Data as a Service，

DaaS）层、平台即服务（Platform as a Service，PaaS）层以及软件即服务（Software as a Service，SaaS）层，如图1

所示。

3.5   应用架构

应用架构按照模块配置灵活、管理业务全面到位、随业务变化而变化的要求，构建业务所需的一體化智能应用生态，形成整体业务与局部业务，既能做到协调统一，又能做到业务应用随时添加与调减。应用架构规划五个一体化智能应用，包含生产运行一体化（7个子模块）、安全环保一体化（5个子模块）、协同研究一体化（7个子模块）、经营管理一体化（3个子模块）与决策支持一体化（5个子模块）。通过不断完善业务一体化应用，逐步完善业务所需应用模块，实现全域业务管理，各部门业务协调联动、集成共享、互联互通的智能应用生态效果。

3.6   数据架构

根据业务及应用架构，从数据的采、传、存、管、用5个方面设计“采油厂数据子湖”，打破数据“孤岛”，推动数据共享，将生产管理所需业务数据库、中间数据库、地理信息及管线信息数据库、结构化数据、实时数据等统一纳入某采油厂数据子湖，形成数据共享

基础［5］。

4     结束语

本文通过分析某采油厂现状和问题，对标国内外油田的智能化建设指标，完成了某采油厂的智能化规划分析和设计。按照企业的投资管理办法，有方案才能有投资，有投资才能真正地实施，在未来5～10年，本规划设计方案既可以让某采油厂以此争取投资，又可以指导某采油厂智能化实际建设，为有效提高某采油厂的生产和管理水平奠定基础。

主要参考文献

［1］丁晓美.信息化建设推进数字油田建设进程［J］.信息系统工程，2023（1）：110-112.

［2］曹治民.智能油田研究与技术发展及趋势探讨［J］.中国设备工程，2023（3）：33-35.

［3］王瑜.大庆油田S采油厂全面预算管理问题研究［D］.大庆：东北石油大学，2020.

［4］贾鹿，李清辉，石峰.智能油田评估体系研究［C］//新疆维吾尔自治区人民政府，中国科学技术协会，中国工程院.第三届信息化创新克拉玛依国际学术论坛论文集.北京：中国科学技术出版社，2014：43-49.

［5］王彤.浅析企业发展规划工作的现状及对策［J］.全国流通经济，2022（36）：56-59.