在塔克拉瑪干大沙漠北緣建起智能采油廠

□ 石立斌

西北油田引進(jìn)了可獨(dú)立自動(dòng)完成變電站巡檢任務(wù)的“慧眼”機(jī)器人，不僅顯著提升巡檢效率，而且在極端惡劣天氣仍可正常巡檢。圖為“慧眼”機(jī)器人在變電站巡視。王鐵成 馬海峰 攝影報(bào)道

地處塔克拉瑪干大沙漠北緣，成立十一年的西北油田采油三廠，面對(duì)地廣人稀、油氣資源豐富，而碳酸鹽巖油藏開發(fā)屬于世界級(jí)難題的實(shí)際情況，依靠創(chuàng)新發(fā)展建起智能采油廠，轉(zhuǎn)變了企業(yè)發(fā)展方式、資源利用方式、干部員工的生活方式，讓美好生活照進(jìn)西北戈壁大漠。

在翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)踐中，教師的角色不僅僅是課程內(nèi)容的傳授者，更多則轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)過程的引導(dǎo)者，學(xué)生則由原來被動(dòng)的接受者，轉(zhuǎn)變?yōu)榉e極主動(dòng)的參與者[3]。

為研究采動(dòng)對(duì)煤與瓦斯壓出的影響，筆者取采動(dòng)影響系數(shù)K=1～1.5(其中K=1表示不受采動(dòng)影響)，觀察不同采動(dòng)影響系數(shù)下的動(dòng)力或?yàn)?zāi)害現(xiàn)象。這里取K=1，K=1.1，…，K=1.5，在每一K值下，式(8)是m和θ的一個(gè)復(fù)雜的隱函數(shù)，故運(yùn)用MATLAB軟件畫出該隱函數(shù)在m∈[1,20]，θ∈[-90°,90°]時(shí)的曲線，并結(jié)合式(7)找出最大主應(yīng)力曲線，取出其數(shù)據(jù)點(diǎn)，運(yùn)用Origin繪制煤體在不同的采動(dòng)影響系數(shù)K下的最大主應(yīng)力方向與半徑的關(guān)系如圖3所示，以應(yīng)力包裹體中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，繪制靠近采掘空間一側(cè)(即θ[-90°,90°])煤體的破壞軌跡線如圖4所示。

智慧——思路新，出路新

2016年7月，采油三廠被確定為中國(guó)石化智能采油廠建設(shè)試點(diǎn)單位。

通過數(shù)據(jù)庫收集與本研究相關(guān)的文獻(xiàn)資料，結(jié)合我院近幾年的對(duì)四年制高職基礎(chǔ)課的實(shí)踐探索，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前四年制高職公共基礎(chǔ)教學(xué)存在諸多問題，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

采油三廠地理位置偏遠(yuǎn)，距輪臺(tái)、庫車、沙雅等縣城150余公里，附近有3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)和13個(gè)少數(shù)民族村莊，被稱為鄉(xiāng)村采油廠、大漠邊緣采油廠。塔河油田奧陶系油氣藏為縫洞儲(chǔ)集為主、多期成藏改造的復(fù)雜油氣藏。油藏上具有“深、稠、低、差、雜”的特點(diǎn)，平均井深7500米，比東部的油井深6倍，原油超稠，采出來的油隨著溫度、壓力的降低，很快就凝結(jié)成硬塊。

“2016年，我們廠成為集團(tuán)公司智能采油廠試點(diǎn)單位后，為了避免走彎路，從一開始實(shí)施，就緊密結(jié)合廠情廠況，制定了‘一目標(biāo)、六統(tǒng)一、四原則、三步走’的推進(jìn)方案，力爭(zhēng)在2020年初步實(shí)現(xiàn)信息化四項(xiàng)核心能力‘全面感知、集成協(xié)同、分析優(yōu)化、預(yù)警預(yù)測(cè)’。”時(shí)任采油三廠廠長(zhǎng)、現(xiàn)任西北油田科技處處長(zhǎng)程曉軍說。

2014～2015年，采油三廠先后完成油井生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息化全覆蓋及部分油井視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)井口數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、異常報(bào)警、油井現(xiàn)場(chǎng)可視化等功能，變?nèi)粘Ｑ矙z為故障巡檢，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，縮短了故障發(fā)現(xiàn)和處理周期。同時(shí)，減少現(xiàn)場(chǎng)操作人員80人，解決了路途遠(yuǎn)、管理難度大、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)用工量大、工作強(qiáng)度大、現(xiàn)場(chǎng)操作安全風(fēng)險(xiǎn)高等一系列問題。

建廠初期，為了保證每口井安全生產(chǎn)，采油廠采用巡井、駐井及駐站的運(yùn)行方式，工作環(huán)境差、污染風(fēng)險(xiǎn)高、開發(fā)難度大、井分散、路途遠(yuǎn)、用工量大、工作強(qiáng)度大、安全風(fēng)險(xiǎn)高、反恐形勢(shì)嚴(yán)峻等問題困擾著油田。

2016年到2017年初，該廠按照“井、站、線”的建設(shè)思路，結(jié)合大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)、人工智能、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等信息化先進(jìn)手段，先后取得八項(xiàng)技術(shù)突破，減少現(xiàn)場(chǎng)工作量20%，解決了現(xiàn)場(chǎng)異常發(fā)現(xiàn)、處理不及時(shí)、注水井用工量大、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備頻繁調(diào)參、油井作業(yè)工作量大、污染風(fēng)險(xiǎn)高等一系列問題。

智能——技術(shù)新、管理新

對(duì)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)而言，涉及眾多的外部設(shè)備和配件，但是這些設(shè)備都屬于固定的設(shè)備，無法自主、有效地防范外部環(huán)境可能帶來的各種損壞問題，這就使得意外事故或自然災(zāi)害問題容易破壞計(jì)算機(jī)。比如，在出現(xiàn)雷電、污染、水災(zāi)、火災(zāi)、地震等特殊問題后，無法有效地保障計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)配套機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的可靠性與安全性，進(jìn)而可能會(huì)對(duì)設(shè)備內(nèi)部存儲(chǔ)的信息造成破壞，所以自然災(zāi)害因素也是影響計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息的安全性的一個(gè)重要因素。

幾年來，采油三廠生產(chǎn)井?dāng)?shù)從2013年的346口增加到492口，但通過智能化、自動(dòng)化、信息化的全面應(yīng)用，用工人數(shù)不增反降，全廠有人值守點(diǎn)從76個(gè)降至25個(gè)，人均開井?dāng)?shù)由0.37口/人增長(zhǎng)至1.77口/人。監(jiān)控中心累計(jì)處理異常544井次，大幅降低經(jīng)濟(jì)損失；同時(shí)提升用工效率年均可創(chuàng)效960萬元，環(huán)保治理費(fèi)用年均節(jié)約1173萬元，年節(jié)約稀油約3.5萬噸，年節(jié)約天然氣費(fèi)用492萬元。最重要的是，通過減少了環(huán)境污染，極大降低了環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)了本質(zhì)安全，讓一線員工擁有了更多的幸福感。

在無線、光纖全覆蓋的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)油井?dāng)?shù)據(jù)、管道運(yùn)行數(shù)據(jù)采集全覆蓋，視頻監(jiān)控覆蓋率64%，初步實(shí)現(xiàn)單井故障巡檢；攻關(guān)在線含水檢測(cè)、液面自動(dòng)監(jiān)測(cè)、加熱爐溫控、摻稀井遠(yuǎn)程控制、無人機(jī)+光纖測(cè)溫泄露巡線相結(jié)合等11項(xiàng)技術(shù)；打造西北油田首個(gè)“全功能”無固定人員值守計(jì)轉(zhuǎn)站、首座無固定人員值守?fù)较【⑹鬃⑺鰤赫荆档腿斯げ僮黠L(fēng)險(xiǎn)，年節(jié)約用工成本360余萬元；實(shí)現(xiàn)以計(jì)轉(zhuǎn)站為前線指揮中樞的井站一體化管控新模式，建成西北油田首座井站一體化管控中心。采油三廠在戈壁上掀起了一場(chǎng)“兩化深度融合攻堅(jiān)戰(zhàn)”。

2018年，該廠一區(qū)所有采油作業(yè)控制進(jìn)入中控室，采油工人由傳統(tǒng)的“藍(lán)領(lǐng)”逐漸變成辦公室里的“白領(lǐng)”。在1511.7平方千米范圍內(nèi)，管理著469口生產(chǎn)井，原油產(chǎn)量達(dá)到126萬噸，全廠287名員工人均產(chǎn)量4300余噸，同比提高了31%。

智聯(lián)——觀念新、發(fā)展新

“區(qū)管站、站管井”“管理重心前移”“關(guān)鍵指揮節(jié)點(diǎn)”“輻射所轄單井”“提升運(yùn)行管理時(shí)效”……討論中形成的共識(shí)，讓新發(fā)展走上了更加科學(xué)的實(shí)施之路。

2019年，采油三廠以助力改革、提質(zhì)增效為目標(biāo)，提出井站一體化理念，向樹標(biāo)桿、立典范、信息化管理建設(shè)階段邁進(jìn)。

莊子還有句話說：人能虛己以游世，其孰能害之。一個(gè)人要是不把自己當(dāng)回事，那就沒有人能讓他憤怒，讓他生氣。一個(gè)人的自尊太強(qiáng)、自我意識(shí)太強(qiáng)，別人稍微冒犯，他就立馬反彈回去。而每個(gè)人都有每個(gè)人的生活方式，嘗試放下“我”，站在對(duì)面的角度去考慮，去理解，去寬宥。

“我們?cè)?0-6計(jì)轉(zhuǎn)站進(jìn)行站、井一體化管控試點(diǎn)，處理異常所用時(shí)間大幅縮短，比如，電子巡井從4小時(shí)減少到30分鐘一次，利用無人機(jī)全面巡線，300多千米的管線由人工巡檢需5天減少到1天，通過遠(yuǎn)程調(diào)整油井摻稀和控制加熱爐爐溫，時(shí)間由1小時(shí)降到5分鐘。生產(chǎn)效率提升這么高，員工勞動(dòng)強(qiáng)度下降那么大，信息化建設(shè)真是給我們帶來了太多的效益。”采油三廠生產(chǎn)運(yùn)行室副經(jīng)理李俊介紹說。

油井遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、油井遠(yuǎn)程調(diào)控、無人機(jī)巡線、站內(nèi)在線含水監(jiān)測(cè)、報(bào)表自動(dòng)生成，這些以前遙不可及的夢(mèng)想成真。信息化建設(shè)讓生產(chǎn)模式實(shí)現(xiàn)了根本性轉(zhuǎn)變。從人工巡檢、人工采集到自動(dòng)采集、全面感知，從專業(yè)分割、互相獨(dú)立到信息共享、業(yè)務(wù)協(xié)同，從人員駐井、人工操作到無固定人員值守、自動(dòng)控制，該廠的生產(chǎn)管理實(shí)現(xiàn)安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)降低，用工水平、生產(chǎn)時(shí)效、油井管理水平提升，培養(yǎng)一批人才提高技術(shù)水平、建立一套運(yùn)維制度提高管理水平的“三升一降兩提高”。

“我們引進(jìn)了管道音波檢漏遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)，對(duì)11條高風(fēng)險(xiǎn)站間管道運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過無人機(jī)巡航，輔以PCS系統(tǒng)管道壓力運(yùn)行報(bào)警，水域管道巡檢時(shí)間縮短30%，單次管道刺漏面積下降62.92%。”無人機(jī)操作員趙國(guó)慶自豪地說。

“信息化建設(shè)是以高度數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、機(jī)器自主學(xué)習(xí)為標(biāo)志，融合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、認(rèn)知計(jì)算等最前沿信息技術(shù)，具備全面感知、集成協(xié)同、預(yù)警預(yù)測(cè)、分析優(yōu)化四項(xiàng)能力，助力高效勘探、效益開發(fā)，聚焦價(jià)值最大化，由智能機(jī)器和技術(shù)專家共同組成的人機(jī)一體化油氣田。從2017到2020年，通過踐行‘一張物聯(lián)網(wǎng)、一個(gè)數(shù)據(jù)中心、一個(gè)云平臺(tái)、一套管理制度、兩項(xiàng)管理模式探索’，打造出一個(gè)可復(fù)制的樣板，我們很有成就感。”采油三廠廠長(zhǎng)何世偉由衷地說。