勝利油田生產信息化智能管控APP研發與應用

馬承杰

（中國石化勝利油田分公司信息化管理中心 山東省東營市 257015）

近年來，國內各油氣田企業面臨著國際油價持續低迷、油氣生產成本管控難度逐年加大、企業效益差的巨大困難，各企業按照國家兩化融合、中國制造2025 強國戰略行動綱領的指導，遵照國家“十三五”信息化規劃和“互聯網+”行動指導意見，研究部署企業智能化發展規劃，引入最新實用的信息技術，促進深化改革，助力企業突破當前困境、進一步提升企業核心競爭力。

1 建設背景

“十三五”以來，中國石化貫徹落實國家“兩化融合、用信息技術提升傳統產業”的信息化戰略，與油田企業機制建設相結合，有針對性的對油氣生產管理實施可視化改造、自動化升級、智能化建設，全面實現油氣生產過程可視化、生產運行狀態全面感知、生產實時監控和高效運行指揮，全面提高油氣生產管理水平，促進油田管理效率和經濟效益的提升。

勝利油田分面向油氣田生產業務需求，引入智能生產模型、大數據技術、云平臺技術等先進信息技術，以油田企業為主陣地，啟動“油氣田生產信息化智能管控APP”的自主研發。該項目建設遵循“頂層設計、統一平臺、信息共享、多級監視、分散控制”的原則，業務覆蓋油氣生產領域的信息化需求，包括現場自動化采集與控制、生產視頻系統、工業物聯網、生產數據服務、智能化生產管控應用以及各個環節的信息化采集標準建設等內容，形成了以油氣生產指揮中心為核心的油氣生產信息化智能管控模式，滿足全面感知、精準管控、超前預警、高效協同、智能優化、科學決策的油氣生產管理需求，全面支撐了油公司體制機制改革及新型管理模式建設，進一步提升生產運行效率和勞動生產率，為企業可持續發展提供強勁助力，智能引領油氣田信息化建設。

2 建設目標及建設內容

2.1 技術架構

油氣田生產信息化智能管控APP 建設，基于中國石化油田智云的總體架構，圍繞油氣田生產運行管理業務，在生產信息化標準體系和工控安全管理規范的支撐下，集成生產現場的數據采集與自控，視頻監控、以及網絡建設成果，滿足總部、分公司、采油廠、管理區等不同層級的生產管理需要，智能引領油氣生產運行新模式。如圖1 所示。

中國石化油田智云（簡稱“SSCO”）采用“數據+平臺+應用”的建設模式，通過標準化設計、模塊化開發、集成化管理、定制化應用等集成方式，著力打造“兩化融合新生態”，推進跨專業、跨層級、跨系統的共享應用，全面支撐跨專業協同共享、一體化融合決策。

2.2 技術路線

按照油氣田生產信息化采集標準，在采油、注水、集輸、作業等生產現場安裝智能傳感器、智能儀器儀表、RTU、攝像頭、射頻識別標簽等數據采集設備，實現生產參數的實時采集。基于工控網絡實現生產數據的傳輸、存儲、計算以及控制命令的實時發送。

依托基礎設施云對服務器、存儲、網絡等基礎設施進行虛擬化配置，支撐油田智能生產管控應用。基于數據服務云，通過生產數據建模、大數據實時計算、離線計算、數據處理及存儲、數據服務技術應用，規范生產信息化數據的“采、存、管、用”全部環節。依托云平臺的用戶、權限、流程、日志、門戶等服務，按照統一的開發框架，實現APP 的組件化建設，解決應用擴展及集成問題，支撐各應用場景的靈活組建。

按照工業APP 的標準規范，建設包括生產監控、報警預警、生產動態、調度運行、生產管理、應急處置共六大功能模塊的智能管控APP，實現對生產運行全過程的可視化實時監控、遠程管控、平臺化集成、專業化應用。

2.3 建設內容

2.3.1 建設生產監控功能模塊實現生產實時感知

建設完善油井單井、計量站、接轉站、注水站、注水井、配水間、聯合站等生產監控子模塊，對監控對象的生產參數進行實時采集，并配合視頻監控系統和功圖計量技術，實現對生產流程、重點區域、重點工程施工、重點要害部位及設備設施的跨采油廠、跨管理區的實時監控，對生產現場情況實時感知、遠程巡檢、自動調控。

2.3.2 建設報警預警功能模塊實現智能聯動預警

建設完善報警預警設置、報警預警處置、報警預警匯總查詢等子模塊。通過研究開發規律和總結專家經驗，計算推演預警判斷模型，建立針對不同監控對象的趨勢預警和問題診斷模式，通過多參數的閾值設置，實現對油水井、管網、站庫等生產參數的智能聯動趨勢預警。

2.3.3 建設生產動態功能模塊實現生產過程智能分析

利用前端數據自動采集，對采油、注水、集輸等生產實時動態數據進行處理轉換，與GIS、現場視頻監控系統結合，實時匯總采油、注入、作業、集輸、用電、鉆井、海上生產等各類生產業務的運行趨勢、隊伍人員分布、施工進度等動態情況。

2.3.4 建設調度運行功能模塊實現三級指揮聯動

建設完善生產晨報、調度日志、生產會議、重點工作跟蹤、崗位人員動態、崗位業務流程、管網運行、電網運行、拉油運行、運行考核等子模塊，結合GIS 平臺對開采生產、重點項目運行、重點工作協調等進行調度指揮管理和問題處理輔助。

2.3.5 建設生產管理功能模塊實現智能分析決策

建設完善采油、注水、開發、集輸等四大生產管理子模塊。建立綜合分析、實時診斷的智能分析決策流程，為生產管控、技術和管理人員的集中精細決策創造條件。總結歷史經驗，整合專家知識庫，優化生產問題分析診斷模型。

2.3.6 建設應急處置功能模塊實現快速聯動處置

基于物聯網和GIS 系統，建設完善應急資源、應急預案、應急通訊、事件定位、事故案例等子模塊。建立對管道泄漏、大面積污染、硫化氫泄漏等12 項應急預案的處置流程，保障分公司、采油廠、管理區三級應急快速響應，實現現場到后方決策指揮精確聯動，做到發現問題快、預案準備快、指令下達快、落實資源快、現場處置快。

2.4 技術創新性

圖1：油氣生產信息化智能管控APP 技術架構圖

運用或協同運用多樣化的實時感知技術，構建異構網絡互聯互通的能力，深度融入智能化信息處理技術，通過可管可控等機制保障網絡的安全可信，實現對油氣田生產現場的全面感知和可信管理。

（1）油氣生產現場采用實時數據采集技術，集成多種通信協議，支持與國內外主流的PLC、SCADA 軟硬件、DCS、PAC 等設備通訊與聯網，解決了油氣生產動態管控的技術難題，具有實時計算、實時分析、實時處理、實時調用功能。

（2）利用油氣生產組態集成技術，實現不同生產現場、不同業務流程的快速定制，實現對生產現場的SCADA 監視功能，并利用組態WEB 發布功能實現網絡化多級應用無縫集成。

（3）利用大數據處理分析技術，通過實時計算、離線計算集群調度和在線監控，提高實時數據質量。通過分類、回歸、聚類等機器學習方法，實現智能單井的實時工況分析和智能報警。

（4）采用組合預警技術，按照油田生產流程，建立表征生產狀態和異常表征的監控模型，以及實時遞變的預警體系，實現生產現場的智能管控和自我學習。

3 應用效果

3.1 實現了油田生產管理水平的全面提升

通過生產信息化規范應用模式的推行，全面提升油田的生產信息化應用水平，支撐了生產管理和經營決策的高效運行，同時產生了顯著的社會效益。

（1）充分挖掘功能潛力，提高生產運行水平，通過對各功能模塊的規范應用，充分發揮生產過程實時監控、分析預警、快速響應、精準處置的作用，提升生產運行效率和運行質量，示范管理區油井時率從96.6%提升至97.1%，提高0.5 個百分點。

（2）促進工作協同，提升創效能力，通過生產信息化規范、深化應用，提升跨專業、跨崗位高效協同，支撐扁平化生產管理組織架構高效運行，實現機構簡化，示范管理區共優化勞動用工353人。優化后富余人員外闖市場創效，按照年人工成本10 萬元/人計算，預計可創效3530 萬元。

（3）優化生產經營決策，提升生產信息化運營效益，通過生產信息化建設應用水平的提升，全面提升經營決策優化支持能力，實現生產信息化的精細化運營，大幅提升生產信息化運營效益，降低能耗5.2%。

（4）社會效益顯著提高，油氣生產現場從“沒有圍墻的工廠”變成“電子井場”，安全環保管理關口前移，對重點區域闖入、參數運行異常、管道泄漏等超前預警，實時處置，實現發現問題快、預案準備快、指令下達快、落實資源快、現場處置快，安全環保風險得到有效控制。

3.2 積極推動了勝利油田的轉型發展

生產信息化應用模式對勝利油田帶來的變化是全方位的，也是深層次的，對勝利油田的轉型發展產生了積極而深遠的影響。

（1）對員工思想觀念轉變影響深遠。生產信息化規范應用模式在推進過程中，突出反映的效益效率理念、質量標準理念、統籌優優化理念、精細管控理念，正在深刻影響和改變著廣大干部員工的思維模式和工作方式，客觀要求員工隊伍必須積極轉變思想觀念，加快提升素質能力。

（2）對促進老油田精細管理影響深遠。信息化技術的應用，實時海量數據的集成分析，實現了精細掌握動態、精準調控措施、精確預警防控，對老油田精細挖潛、提高開發效益提供了現代化手段支撐。

（3）對優化勞動組織形式、提高勞動生產率影響深遠。以生產管理流程再造，帶動勞動組織形式的變革，極大地促進了勞動生產率的提高，把一線員工從簡單重復的勞動中解放出來，為促進老油田人力資源優化拓展了渠道。

（4）對老油田轉變發展方式、提升質量效益影響深遠。生產信息化規范應用模式正在引導生產經營聚焦質量效益，推動體制機制創新，積極探索油公司發展之路，對促進老油田轉型發展具有示范意義。

4 結論

以“兩化”融合的戰略思想為指導，按照中國石化“十三五”信息化規劃，集成油氣生產信息化前端建設成果，充分利用云計算、大數據等新技術，建設國內領先的油氣田生產信息化智能管控APP，滿足全面感知、精準管控、超前預警、高效協同、智能優化、科學決策的管理需求，支撐油公司管理新模式，智能引領中國石化信息化建設，為智能油田建設奠定基礎。