智能油田生产指挥中心建设实践及构想

王云献，林杨，杨海滨，詹燕民，李满

（中海石油（中国）有限公司天津分公司）

近年来，全球能源发展面临诸多挑战，传统油气行业积极变革应对。油气业务链条长、专业范围广、地域跨度大、管控难度高，如何实时获取生产数据，全面把握生产动态，提升综合分析预测能力，进而准确判断生产状态和变化趋势，增强生产指挥的预见性、科学性和准确性，更好地形成经营决策、生产指令，监控执行情况，是油气企业发展迫切需要探讨的问题[1]。建设生产指挥中心推动油气上游企业数字化转型，成为油田公司解决上述问题、保持行业竞争力、实现高质量发展的重要举措。

1 业务现状分析

国内油田公司作为中国能源供给体系的重要组成部分，以保障国家能源安全为己任，通过自营和合作方式开展石油天然气的勘探、开发、生产等上游业务，为中国经济快速发展提供了重要动能。随着数字化技术的迅速发展，对标数字化转型要求，传统的油气行业面临诸多挑战，需要进行数字化转型、智能化发展[2]，以适应环境的变化、满足国家的发展需求。

1）生产现场环境恶劣，人工巡检难度高工作量大。一是生产现场自然环境恶劣，设备设施老化快、巡检维修工作量大，设备状态及能耗缺乏有效跟踪管理。二是运输保障难，人员交通、生产保障、维修维护、作业等操作成本高。同时由于油气生产环节复杂，人工巡检存在习惯和经验盲区，安全生产和环保任务重。

2）信息资源从分散向集中转变，管控效率不高。一是业务岗位分类多，数据资源分散，共享程度偏低，虽通过专项数据治理逐步集中管控，但分析管控效率有待提升。二是日常分析管控仍由线下人工收集资料，分析决策效率低。三是各专业板块应用系统存在数据不共享、统计口径不一致的现象，缺乏一体化管理多专业全过程的有效信息串联，软件应用集成度较低，系统协同工作能力弱。

3）业务板块间跨层级、跨专业协同程度低。一是业务协同大部分依赖现场会议方式，缺乏高效协同办公环境，专业及部门之间沟通成本高，协同深度不够。二是缺乏跨专业的一体化协同环境，无法支撑业务协同。

4）运营监控水平有较大改进空间。一是业务线按职能部门分散管理，各部门业务信息不能及时共享，掌握生产运营情况相对滞后。二是勘探开发项目建设周期长、参建单位多、管理流程节点多、工程资料多、现场情况复杂，导致进度、投资、资料的管控难度加大。

5）决策分析能力需要系统化提升。一是现有决策支持相关系统大多以报表及看板集中展示数据为主，分析内容较少，对管理决策支持不充分，同时缺少面向不同业务内容的综合决策可视化平台。二是决策过程缺乏基于数据和知识成果的量化模型，人为主观判断因素多，以至于受外部环境、专业领域、技术等因素制约，管理者难以快速科学决策。

2 国内外先进实践

2.1 国内油田公司

国内油田公司通过建设生产指挥中心实现生产运行调度、应急指挥、生产监控、生产保障一体化管理，为企业增储上产、数字化转型提供物理实体和信息系统环境的有效支撑。

2.1.1 中国石化胜利油田

中国石化胜利油田生产指挥中心是油田生产运行管理的中枢，搭建三级生产指挥系统框架。区域层面定位于现场操控和日常管理，厂级层面侧重于动态分析和协调组织，油田层面关注宏观监控和指挥运行。通过指挥中心实现了油气生产立体感知，报警预警分级管理，关键设施精准定位，生产运行高效协同，油田整体工作效率和经济效益显著提升。

2.1.2 中国石油长庆油田

中国石油长庆油田建设数字化生产指挥中心，构建覆盖全油田各专业领域业务链各环节统一集成的指挥平台，为油气生产经营全业务、全流程、全过程、全天候、数字化、可视化、自动化做好综合支撑和保障，推进跨部门、跨单位、跨专业的信息共享和工作协同。实现对生产运行全过程的实时监控、远程管控、平台化集成、专业化应用，有效优化组织结构，压扁管理层级，再造管理流程，优化劳动生产力资源配置，减少人员投入，助推老油田转型升级[3]。

2.1.3 中国石油大庆油田

中国石油大庆油田智慧指挥中心采用“局—作业区”两级管理，突破部门界限，变分散的生产管理为集中的可视化一体化智能化生产指挥。打造油田一体化指挥平台，实现全油田信息智能化梳理，数字化协同与智能化分析，全面感知油田生产运行状态，远程控制与自动调节，跟踪处理实时报警，确保生产节点良好运行。大幅提高油田生产运行效率，形成业务高度融合、信息高度集成，构建统一指挥新格局，助力油田由数字油田向智能油田迈进[4]。

2.1.4 中国海油深圳分公司

中国海油深圳分公司生产指挥中心建设围绕业务主线和职能部门架构进行设计，搭建决策分析、协同作业、监控预警及应急指挥4个生产环境，以及宣传、指挥、应急、会议4种应用模式，辅助日常运行指挥和应急处置决策，通过打造生产运营信息同步、工作协同、管理集中的生产运营管理软硬件环境，构建 “1+7”生产运营体系，发挥中心监控、分析、调度、指挥作用，实现业务运行分级监控、业务过程高效协同、业务决策科学统筹、应急指挥远程联动。

2.2 国际石油公司

国际石油公司通过打造多种形式协同工作中心，实现生产场站、油田现场、设备运行实时监控，为分布在不同地点的跨学科小组创建共同工作环境，实现开发和综合运营协同，提升油田运营决策效率。

2.2.1 壳牌

壳牌公司通过打造协同工作环境（CWE）形成一套智能油田标准解决方案。目前已向40多个油气田交付CWE，包括实时监控中心、设备监控中心、综合运营中心、油气田开发4种类型，并在全球大范围推广。依托智能化、网络化设备设施，跨越地理阻隔进行有效对接，改善了各专业、职能部门和油田之间的协同合作，增强监测能力，减少意外故障延误产量损失，形成标准化的协同工作方式，显著提高生产运营效率。

2.2.2 bp

bp公司的高级协作环境（ACE）用于全球实施“实时”生产和钻井作业支持环境。以数字连接为基础，创建虚拟环境，将传统的陆上/海上团队工作模式转变为一个不受里程和水域限制的新型虚拟团队工作模式。通过加强陆上/海上协作、跨资产协作，以及对紧急情况的更快响应和主动干预来提高运营效率和完整性管理，降低海上平台运维成本、优化人力资源配置、实现生产力的提升和作业绩效的改善。

2.2.3 雪佛龙

雪佛龙公司通过建设集成运营协作中心（IOCC）为下属油田提供集中式数字环境，用于团队协作、集体办公，快速科学决策，提高油井可靠性和生产性能。IOCC改变运作方式，向集成运营转型，增强预测、准备和快速响应能力。通过集成工作流、跨职能团队和标准化数据利用，整合运营和建立跨职能关系，促进整个业务价值链的有效协作和联合运营，改善决策、优化生产、加快事故处理速度并降低成本。

2.2.4 科威特石油公司

科威特石油公司（KOC）通过集成数字油田（KwIDF）应用数字技术和自动化工作流程，建立一个远程油田作业决策中心和基地协作中心，依托安装在油井、生产处理设施上的数字化设备和相关基础设施，生产数据无缝传输到基地协作中心，实时显示生产数据，监测、优化和控制油井参数，为油田开发、生产运营团队创建一个高效的协同工作环境，在智能可视化界面帮助下，做出快速分析和决策，实现高效的油井生产管理。

2.3 实践经验总结

通过对国内外石油公司生产指挥中心建设实践研究，归纳和总结相关案例的共有特征，为进一步优化和完善生产指挥中心提供经验和启示，以应对传统油气行业面临的诸多挑战。

1）感知预警。国内外石油公司投入大量传感器集群进行监控预警，实时获取现场信息，全面感知现场数据，为协同工作环境监控预警提供数据，实现对生产运营指标实时监控、预警和分析，促进生产优化以及运营模式的转变。

2）业务协同。壳牌、bp等国际石油公司通过协同工作中心为各专业搭建协同平台，满足跨专业、跨地域的业务需求。中国石油对各专业数据集中展示、共享，实现作业协同，中国石化通过生产指挥系统整合各专业资源，实现作业协同，降低协调成本，促进油田管理效率和经济效益的提升[5]。

3）决策分析。各石油公司都通过提供多视角、多维度、准实时的数据展示，为科学决策提供及时有效的信息支持。例如科威特石油公司建立协同工作环境，提高油田生产的决策分析能力与反应速度。

2.4 提升方向

智能油田生产指挥中心建设需要聚焦生产运营环节，围绕降本增效、提高核心竞争力目标，进一步梳理智能油田业务需求，生产指挥中心建设需持续提升5个方向：全面感知、集成共享、运营监控、协同优化和决策支持。

1）全面感知。一是积极推动生产现场数字化改造，建设协同业务平台和一体化监控平台，全面实现业务数字化和视频监控无死角覆盖。二是通过先进技术的应用落地，实现装备智能化管理，打通由下到上的全面远程监控预警通道，构建远程支持系统，实现智能化远程操控。

2）集成共享。一是数据共享，加强数据管理，对部分业务信息数据进行共享管理，进一步实现各专业数据和成果的流程化管理和实时共享。二是专家资源共享，通过整合专家资源，对各层级生产运行活动遇到的疑难问题进行远程支持。三是应用共享，建设一体化生产运营管理系统，实现应用集中、协同化支撑业务，形成完整的上游生产业务链路一体化管控。

3）运营监控。依托跨专业的运营指标控制体系，建设一体化监控平台，搭建统一的运营动态监控环境，实现对生产运营指标实时监控、预警、分析，关注任务目标过程管控，多专业部门的联动运行，实现高效、高质运营，促进生产优化以及运营模式的转变。

4）协同优化。一是跨地域协同，使各级单位、生产现场均能够通过统一的平台实现生产运营信息的互通，基于一体化环境，统筹纵向地域协同。二是跨专业协同，面向产量运行分析、远程故障会诊等多专业分析决策的业务需求，建立跨专业协同平台，打破专业壁垒，提高效率和质量。

5）决策支持。一是决策可视化，建立生产运营管理“驾驶舱”，面向生产运营业务打造一体化决策可视环境，提供多视角、多维度、准实时的数据展示，为科学决策提供及时有效的信息支持。二是辅助分析决策，通过人工智能等技术建模，面向各决策点建立辅助分析模型，实现数据驱动的业务分析决策与多专业协同优化能力，有效支持管理决策。

3 智能油田生产指挥中心方案构想

3.1 建设目标

围绕勘探、开发、生产全业务链，打造业务协同工作环境，实现生产经营一体化监控，辅助科学化管理决策，构建生产指挥中心。根据生产经营业务需求，建设勘探、开发、生产等业务功能，构建决策分析、业务协同、监控预警、远程操控应用场景，实现核心业务运营监控、关键指标预测预警，跨域协同远程控制，转变生产运行方式，提升运营和决策质量效率。

3.2 建设内容

硬件环境方面，充分利用现有办公场所资源，满足各层次决策、管控需求，开展生产指挥中心场所环境建设。包括分布式可视化交互系统、大屏显示系统、分布式视频系统、座席协同系统、音频系统、集中控制系统、辅助系统、配套装饰工程等。软件系统方面，系统功能建设围绕领导关注方向和业务需要，建设决策分析、业务协同、监控预警、远程操控四大应用场景，开发大屏应用模式及勘探、开发、生产等业务功能。

3.3 场景构想

对标国内外先进实践，依托智能油田总体规划和高质量发展需求，构建油气生产运营四大中心，匹配实现远程操控、监控预警、协同运营和科学决策四大具体业务应用场景（见图1）。

图1 生产指挥中心建设内容

3.3.1 油田现场操控中心——实现远程操控

公司现场作业、流程设备的实时操控中心。实时数据采集，基于预警、优化模型推送方案，辅助决策，通过网络进行远程操控调节，实现油田设施的远端运行、维护和调度管理，促进跨区域一体化管控。

油气设施生产工况实时监测预警，对突发事件的应急指挥、处置、信息、联动，作业调度优化和远程操控，及时了解作业问题，专家远程快速响应作业需求。

在视频监控、通信链路改造的基础上，开展设备远程启停、开井复产及紧急关断、关键应急设备远程监测等功能建设，支持在指挥中心远程控制生产流程，减少现场操作工作量、增加无人值守时间。智能诊断、优化运行，建立基于大数据分析的智能诊断与优化模型，重点从动设备健康诊断、能耗自动优化、油井健康诊断、水井智能注水、配产配注优化、调整方案智能优化等方面提升智能化水平。

3.3.2 业务运营监控中心——实现监控预警

公司勘探开发和经营管理的一体化监控中心。通过对全公司业务关键绩效指标（Key Performance Indicator，KPI）指标实时监控，掌握任务目标和生产计划的执行情况，监控各业务即时动态，建立预报警闭环管控机制。

强化计划性管理执行力，覆盖各级生产运营监控，全方位地展示油田生产运营的数据、图形、视频监控图像，实现从宏观到微观的管理、监控与分析[6]，对重点业务变化及趋势进行实时展示和监控。通过对生产运营、经营管理指标全范围一体化监控，掌握生产计划完成情况，跟踪项目最新进展，监控生产实时动态，建立预报警闭环管控机制，支撑各层级报警预警处置、协同管理和汇总分析。

存量业务盯“资产”。开展业务分析模型再优化，明晰数据内在模式和关系，满足管理者对生产管理业务趋势分析的诉求，为油田管理和决策提供量化因素[7]，实现横向协同、纵向贯通的运行分析诊断模式，确保设施设备运行状态最优，更好支撑油田高质量运营。

增量业务盯“任务”。围绕物探、钻完井、工程建设等项目类型，以流程为主线，覆盖项目全生命周期，通过整合过程数据、计划对比分析及业务指标预警等手段，对里程碑节点进行动态监控、风险提示，及时发现异常，降低项目运行风险。

3.3.3 生产经营协同中心——实现协同运营

公司生产经营协同的运营管理中心。业务信息集成共享，跨层级、跨专业、跨地域协同优化，打破专业和组织壁垒，提升整体运营效率和质量。推动业务一体化协同，整合数据资源，实现业务信息集成、共享，打破专业和管理壁垒，满足跨层级、跨组织、跨专业、跨地域的协同工作需求，实现生产运营管理的互联互通。

纵向上，发挥承上启下关键作用，作为“中间层”汇集下级数据信息，向上级共享生产运营信息，完成信息上报和指令下达，通过三级联动协同，实现上级生产运营指标的精准执行和下级单位的一体管控。

横向上，跨专业协同优化，自动识别异常工况，系统智能推送异常报警信息，各专业专家数据集成共享、远程协同、跨区域实时沟通，快速指导、制订解决方案，快速进行异常处置，提升开井时率。

3.3.4 领导科学决策中心——实现科学决策

直观展示生产经营的宏观动态和趋势预测，数据驱动业务异常的风险提醒和穿透分析，为领导提供“一站式”的数字化科学决策支持。

实时数据辅助汇报、分析决策。根据总办会、生产会等例会汇报内容，自动采集、统计分析相关生产经营数据，提供编辑、审核功能，生成相关会议材料、周期报表，实现数据精确、在线汇报、历史追溯，降低统计负荷、提升决策效率。

辅助生产经营一体化决策。以动态油价或预算油价为基准，结合产量、成本、效益等综合因素，围绕产量、效益目标，一体化协同配产配效，指导产量结构和工作量调整，实现配产方案的自主优选、智能推荐和动态调整，实现战略决策支持。

辅助挖潜增效决策。依托指挥系统计划对比跟踪运营状态，以桶油成本异常为例，通过业财数据一体化对比分析，构建“效益→成本耗点→生产流程→问题动因”的分析路径，逐级穿透至单井数据和业务动因，准确定位高成本耗点，实施成本优化调整措施。

在数字化浪潮的推动下，传统油田行业正面临着一场深刻的变革，智能油田生产指挥中心作为这场变革的重要组成部分，将发挥越来越重要的作用。智能油田生产指挥中心不仅简化操作流程、提高工作效率和生产安全性，更将为油气行业带来巨大的经济效益和社会效益，提高企业的核心竞争能力。