湯曉勇 孫子杰 王鴻捷 胡耀義

1. 中國石油工程建設有限公司西南分公司, 四川 成都 610041;2. 中國石油長慶油田公司， 陜西 西安 710018

0 前言

在美國“先進制造業(yè)伙伴計劃”和德國“工業(yè)4.0”之后,“中國制造2025”“國家信息化發(fā)展戰(zhàn)略綱要”“智能制造”等戰(zhàn)略部署不僅成為國家推行“兩化融合”和創(chuàng)新發(fā)展的重要抓手之一,而且促進了油氣工業(yè)智能化規(guī)劃與建設的快速發(fā)展和持續(xù)變革[1-6]。

智能化油氣田是數(shù)字化油氣田的延續(xù)與發(fā)展，主要通過數(shù)據(jù)生態(tài)和應用生態(tài)的構建，通過大數(shù)據(jù)挖掘與分析技術，使之具備某項人的行為特征和邏輯思維，降低油氣田建設和運營成本，提升生產經營效能[7-12]。從這個角度講，智能油氣田就是能夠實時感知的油氣田、全面協(xié)同的油氣田、主動管理的油氣田、信息共享的油氣田、科學決策的油氣田。

1)實時感知：利用物聯(lián)網(wǎng)傳感技術實現(xiàn)對油氣田生產經營業(yè)務數(shù)據(jù)的實時采集、存儲、管理與應用，并借助可視化和智能化軟件與工具對物理油氣田進行實時感知。

2)全面協(xié)同：在實時感知的基礎上，實現(xiàn)油氣田建設、運營等業(yè)務的全面協(xié)同，實現(xiàn)物理油氣田與數(shù)字油氣田，人與設備(設施)之間的信息、操作與控制共融。

3)主動管理：利用人工智能、深度學習和自動化技術，通過對采集到的歷史和實時數(shù)據(jù)進行挖掘與分析，再利用其產生結果將操作指令反饋到物理油氣田，實現(xiàn)對物理油氣田的主動管理。

4)信息共享：數(shù)據(jù)生態(tài)是智能油氣田的重要組成部分，如何將數(shù)據(jù)變?yōu)樾畔ⅲ⒃谄髽I(yè)外和企業(yè)內進行信息共享，解決數(shù)據(jù)孤島和信息斷裂是智能油氣田體現(xiàn)價值的核心所在。

5)科學決策：通過價值模型與經濟模型，對油氣田生產趨勢、績效進行模擬和預測，實現(xiàn)油氣田運行的動態(tài)模擬、單井運行情況分析與預測、生產事故預警，為油氣田的生產經營管理提供科學依據(jù)。

根據(jù)智能油氣田的基本特征,智能油氣田的規(guī)劃與建設是企業(yè)提質、增效、增強核心競爭力的重要抓手之一,而這一目標的實現(xiàn)需要可靠的數(shù)據(jù)生態(tài)和應用生態(tài)予以支撐,但油氣田企業(yè)之間以及企業(yè)內部各組織機構對智能油氣田的認識不同、理解程度不同,缺乏統(tǒng)一的、面向未來的、可持續(xù)發(fā)展的智能油氣田標準化體系。

根據(jù)國家標準化委員會對標準化的精確定義可以得出,智能油氣田標準化體系,就是油氣田在智能化建設中,按其內部聯(lián)系形成科學的有機整體[13-20]。建立智能油氣田標準化體系,主要具有三方面的意義:能為智能油氣田的標準建設提供指導,能更好地指導和優(yōu)化智能油氣田的實施方案,能為智能油氣田的運維提供一個標準化的知識框架。

1 智能油氣田建設現(xiàn)狀

國外:馬來西亞國家石油公司通過實現(xiàn)工作流和數(shù)據(jù)流的統(tǒng)一規(guī)劃與建設,將數(shù)據(jù)質量作為關注重點,達到了“增產”和“減費”的建設目標;殼牌石油公司通過油氣藏監(jiān)控、智能井、模型仿真等手段,優(yōu)化了油氣藏開采,提升了油氣田經濟效益;挪威石油公司通過遠程操控鉆井機器人、四維模擬技術、數(shù)據(jù)集成管理平臺的應用,形成了全球化的業(yè)務支持中心;英國BP石油公司通過油藏遠程監(jiān)控和診斷、模型仿真、數(shù)據(jù)管理,實現(xiàn)生產與管理的輔助決策;沙特阿美石油公司通過生產運行實時數(shù)據(jù)管理和油藏智能化管理,形成了集成運營環(huán)境[6-7]。

國內:普光氣田建設“一個平臺,兩個中心,兩套體系”(一體化協(xié)同應用平臺、智能決策指揮中心、資源共享中心、標準規(guī)范體系、信息安全體系),評為2017年中國能源行業(yè)示范工程;九江石化高度重視數(shù)據(jù)生態(tài)的完整性、系統(tǒng)性和科學性,重點組織了對企業(yè)三大關注(操作、生產、管理)的經濟/價值模型理論研究,實現(xiàn)了能源計劃、能源生產、能源優(yōu)化、能源評價的閉環(huán)管控,使公司能源整體在線優(yōu)化、節(jié)能效益最大化;塔里木油田建立了集數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)資源建設、基本應用“四位一體”的公共數(shù)據(jù)庫、勘探開發(fā)專業(yè)基礎數(shù)據(jù)庫和綜合應用系統(tǒng)。

2 智能油氣田標準化體系建設核心要素

智能油氣田建設是一項系統(tǒng)工程,建設內容除傳統(tǒng)物理油氣田外,主要是智能油氣田數(shù)據(jù)生態(tài)和應用生態(tài)建設。數(shù)據(jù)是智能油氣田建設的基石,如何實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的資產化,形成數(shù)據(jù)資產,并進行有效經營、管理和應用,是智能油氣田建設單位的基礎需求;可視化應用僅僅完成了原始數(shù)據(jù)的視覺展示,而智能化應用是數(shù)據(jù)發(fā)揮其潛在價值,形成智能的具體體現(xiàn),而這一工作需要價值/經濟模型予以支撐。

智能油氣田標準化體系建設要圍繞智能油氣田最終產生的效益開展相關工作,確保其對智能油氣田規(guī)劃與建設的指導意義和價值。

智能化油氣田標準化體系建設核心要素:

1)創(chuàng)造性要素:智能油氣田數(shù)據(jù)的資產化管理與運營是一項創(chuàng)造性工作,核心是貫穿于油氣工程規(guī)劃、建設和運營管理全產業(yè)鏈及附帶產業(yè)鏈底層數(shù)據(jù)標準化以及數(shù)據(jù)資產管理平臺構建。其中,數(shù)據(jù)資產管理與運營平臺的規(guī)劃與建設，是實現(xiàn)智能氣田數(shù)據(jù)治理，提升數(shù)據(jù)質量和應用水平的重要工具。

2)創(chuàng)新性要素:智能油氣田可視化/智能化應用體系的建設是一項創(chuàng)新性工作,核心是基于可視化/智能化應用建設的本質目標，構建價值/經濟模型，并構建出貫穿研究對象在全產業(yè)鏈、全生命周期內的標準化體系。這項工作需要油氣企業(yè)頂層設計者、管理者、專家學者,以及IT研發(fā)單位共同協(xié)作完成,而且需要在應用過程中不斷優(yōu)化和完善。

3)前瞻性要素:智能油氣田基于未來油氣田建設愿景和建設目標而構想,區(qū)別于傳統(tǒng)物理油氣田建設模式,因此智能油氣田標準化體系建設必須具有一定的前瞻性,并滿足油氣工業(yè)未來技術和管理方面的發(fā)展趨勢。

4)可操作性要素:智能油氣田標準化體系是智能油氣田建設的實施標準,其標準體系的范圍、內容必須滿足當前智能油氣田的建設方法和建設模式,并且能有效指導未來智能油氣田的建設方向。

5)適應性要素:明確油氣田的規(guī)劃與建設是一項企業(yè)級的系統(tǒng)工程,是“企業(yè)戰(zhàn)略+業(yè)務/業(yè)態(tài)+信息技術(IT)”高度融合具體體現(xiàn),而實現(xiàn)規(guī)劃者、建設者、操作者、管理者、決策者之間，對工作目標、實施策略和應用方法等認識的高度統(tǒng)一,是保障油氣田企業(yè)各項業(yè)務工作有效開展的基本條件。

3 智能油氣田標準化體系框架模型

基于對智能油氣田標準化體系建設核心要素的研究,以及對智能油氣田3D協(xié)同設計、協(xié)同建設、協(xié)同運營、數(shù)據(jù)資產信息管理、智能應用研發(fā)價值/經濟模型的認識,提出了智能油氣田標準化體系的框架模型,見圖1。

圖1 智能油氣田標準化體系框架模型圖

1)智能油氣田基礎類標準:該類標準為整個智能油氣田標準化體系建設提供總則、專業(yè)術語,以及基于數(shù)據(jù)生態(tài)和應用生態(tài)的智能油氣田總體架構參考模型。

2)智能油氣田數(shù)字化交付類標準:數(shù)字化交付包括數(shù)據(jù)的生產者、發(fā)送者、接受者、管理者和使用者。該標準主要包括數(shù)字化交付的范圍、內容和具體信息,以及交付的流程、工具和方法等一系列數(shù)字化交付矩陣相關的標準和規(guī)范。

3)智能油氣田數(shù)據(jù)類標準:數(shù)字化交付類標準是制定該類標準的輸入條件之一,主要包括智能油氣田數(shù)據(jù)資產管理的數(shù)據(jù)資源標準和數(shù)據(jù)共享交換標準兩部分,其中數(shù)據(jù)資源標準包括數(shù)據(jù)元素、數(shù)據(jù)字典、數(shù)據(jù)編碼等標準,數(shù)據(jù)共享交換標準主要針對數(shù)據(jù)移交、應用的對外接口標準與規(guī)范。

4)智能油氣田技術/平臺/工具類標準:該類標準主要包括技術標準、平臺標準和工具標準三部分。技術標準主要針對數(shù)據(jù)采集技術、數(shù)據(jù)存儲技術、數(shù)據(jù)應用技術、數(shù)據(jù)安全技術、通信技術等制定標準;平臺標準主要針對數(shù)據(jù)資產管理與運營過程中承載數(shù)據(jù)的平臺標準;工具類標準主要指如何利用數(shù)據(jù)研發(fā)相關生產運營及管理工具的應用級標準。

5)智能油氣田地下/地面工程協(xié)同建設類標準:該類標準主要基于由3D全專業(yè)協(xié)同設計、物資編碼和設備位號所貫穿的業(yè)務鏈,開展地下勘探、鉆采、開發(fā)的協(xié)同建設標準制定,以及地面工程設計、采購、施工等協(xié)同建設標準與規(guī)范的制定工作。

6)智能油氣田生產運行與管理類標準:智能應用是智能油氣田生產運行與管理的主要載體之一,而智能應用的核心是價值/經濟模型,因此,該類標準主要針對智能應用的價值/經濟模型開展相關標準與規(guī)范的制定工作。

7)智能油氣田工業(yè)控制與信息安全類標準:該類標準主要基于國家相關工控安全、國家網(wǎng)絡安全法等,制定智能油氣田生產網(wǎng)環(huán)境的工業(yè)控制安全和辦公網(wǎng)信息安全的應用級標準與規(guī)范。

4 結論

智能油氣田建設是油氣工業(yè)發(fā)展的大趨勢,油氣企業(yè)智能化轉型是實現(xiàn)企業(yè)提質、降本、增效這一本質目標的有效途徑。智能油氣田標準化體系建設不僅為智能油氣田建設成套解決方案的研發(fā)和制定提供依據(jù),而且為智能油氣田的實施提供標準與規(guī)范,本文所提供的智能油氣田標準化體系框架,以及基于框架所形成的標準與規(guī)范,可促進智能油氣田規(guī)劃與建設產業(yè)的不斷發(fā)展。