大慶油田從數字化到智慧化的發展研究

裴南南

（大慶油田信息技術公司規劃設計中心，黑龍江 大慶 163000）

1 大慶油田數字化建設必要性

大慶油田經過60年開發建設，已進入特高含水中后期開采，開發領域向難采低效轉變，開發成本逐年攀升，低油價風險時而顯現，經營效益不確定因素增多，高質量振興發展面臨挑戰。建設數字油田是提高生產經營管理水平，挖掘資源效益潛力的必由之路。同時，未來10年內，油田生產系統退休離崗員工將會接近幾萬人，而油田油田每年新增各類開發井幾千口。員工逐年減少、井口數逐年增加也成為一個較大的矛盾點，要解決這個矛盾，也需要建設數字油田來解決。通過數字化建設，實現集中監控、無人值守、各種數字自動采集、智能管理，降低員工工作強度，改善員工工作環境、減少員工操作風險，充分體現了企業對員工的人本關懷，提高員工對企業的歸屬感。

2 大慶油田數字化建設思路

油氣生產物聯網系統分為“數據采集與監控子系統”、“數據傳輸子系統”以及“生產管理子系統”三個部分，數據采集與監控子系統部署在井場、站場至作業區或采油氣廠層級，包括對生產現場的數據進行采集、監控的功能；數據傳輸子系統包括生產網和數據網，生產網部署在井場、站場、作業區或采油氣廠層級，實現有線及無線方式進行數據通信，辦公網采用企業局域網和廣域網；生產管理子系統部署在油氣田公司級總部，基于統一的物聯網云平臺實現生產管理、生產分析、生產優化、預警預測等功能，以滿足各級人員的油氣生產檢測、分析診斷、預測預警等需求。系統架構如圖1所示。

圖1

2.1 數據采集與監控子系統

（1）井、間數據采集。該系統為生產過程的自動化采集與控制，實現采集數據完善準確，過程控制精確到位，安全管理及時有效，系統控制穩定可靠。抽油機井采集油壓、電流、電壓、示功圖、沖程、沖次，抽油機運行狀態信息，實現遠程啟停機功能，集油閥組間集油環設置摻水控制裝置，與回油溫度連鎖，自動調節摻水量；單干管單井流程注水井在井口采集油壓、瞬時注入量、累計注入量參數，單干管多井流程注水井在配水間采集相關運行參數，同時，實現單井配水量的自動調節（如表1）。

表1

（2）大中型站場集中監控。大、中型站場可充分利舊現有檢測儀表，同時對轉油站、注水站、水質站的儀表系統進行全面改造完善，重要工藝參數（壓力、界面、液位、溫度、流量等）全部進入站控系統PLC統一管理，實現轉油站“白天少人值守，晚上無人值守、區域巡檢”，注水站、污水站站等無人值守、區域巡檢并保證各站場安全、平穩、高效運行。大型站場采用集中監控建設模式，在中心控制室對工藝生產過程進行監視和控制管理。

2.2 無線傳輸與光纖有線傳輸

（1）油水井場及小型站場。油水井場及小型站場數量大、通信業務單一、通信速率需求較低，有線通信需要建設光纜線路，投資較高、施工難度大，而無線通信具有投資低、施工簡便、部署靈活等優勢，因此大慶油田油水井場、小型站場的數據及視頻監控圖像傳輸主要采用無線傳輸方式。無線傳輸技術選用上，目前可選用的技術主要有WIA-PA和ZigBee 2種無線傳輸技術。

ZigBee智能電參分析控制器采集數據后，將井口數據通過運營商4G網絡傳輸到運營商公司基站，經運營商數據承載網引接200Mbps數字電路至相應油田生產調度中心后接入生產網絡并傳輸至各作業區生產管理中心。由設置在各作業區生產管理中心的工控機完成抽油機井口的數據接入。

WIA-PA智能電參分析控制器將數據匯聚至小型站場的WIA-PA智能無線網關，網關數據通過WIA-FA主干網絡傳入附近的大中型站場，再依托光纜通信網絡將數據傳至作業區生產管理中心實時數據庫服務器。

（2）大中型站場。大中型站場通信業務多，除生產數據外，還包括視頻監控、周界報警等，通信速率需求較高，而光纖有線傳輸具有頻帶寬、抗干擾能力強、保真度高、工作性能可靠等優點，因此大中型站場采用光纖有線傳輸方式，對沒有傳輸系統的大中型站場新建光傳輸系統。

2.3 生產管理子系統

生產管理子系統中心設備統一設置在總部，中心設備主要包括數據服務器、數據庫軟件、平臺開發軟件、管理終端等。該生產管理子系統對各采油廠上傳來的油田井、間、站、管道數據進行處理后，通過辦公網絡進行數據傳輸與發布。

3 大慶油田數字化建設發展方向 ——智慧油田

智慧油田不僅僅是數字油田簡單的升級版本，而是實現了由量變向質變的轉化。數字油田側重于油田各種生產和管理數據的收集、上傳與備份，而智慧油田則通過融入人的智慧，更加側重于對采集到的各種生產與管理數據進行整理分析和深度應用，為生產經營和管理者提供科學、智能、實時、高效的輔助決策支持手段。

筆者認為，要推動油田數字化向智慧化的跨越式轉變，可從技術和管理模式2個方面著手。

在技術上，要繼續推進油田自動化、數字化改造，為建設智慧油田打下堅實基礎。當前，物聯網、云計算、大數據、“互聯網＋”等技術蓬勃發展，借助下一代互聯網技術、云計算技術、大數據分析技術、一體化互通共享研究平臺等手段，與數字化建設產生的大量數據深度融合，挖掘價值，用數據來知道科研生產，提升管理能力。

在管理模式上，要消除油田專業分工管理帶來的信息孤島，實現數據集成與共享，將現有的油田多個信息管理系統優化為一個應用系統，實現油田管理由傳統的管理方式向數字化、智能化的革命性變革和跨越，將油田生產和技術人員從繁重的腦力勞動中解放出來。

4 結語

綜上所述，數字化技術在油田的發展建設過程中是至關重要的，它所發揮的作用是以往傳統經營管理手段所無法替代的，可以說，數字化油田是石油產業信息化發展的必然產物。但我們也必須認識到，油田數字化乃至智慧化是個龐大的系統工程，它的建設不是一蹴而就的，而是一項長期的、艱苦細致的工作，我們必須群策群力，積極研究應用各種新技術，同時將數字化技術與實際工作有機結合，促進生產工藝的優化，改良人才隊伍，更好提高油田生產管理效率，才能推動油田建設的更好發展。