何小川

（中國(guó)石油股份有限公司西南油氣田公司川中油氣礦，四川 遂寧 629000）

數(shù)字油氣田，簡(jiǎn)言之，即氣田的信息化、數(shù)字化。數(shù)字氣田產(chǎn)生和發(fā)展于大數(shù)據(jù)背景下，它生成與處理的數(shù)據(jù)量大，但有效的處理與應(yīng)用后，從中得到的收益是較高的。隨著數(shù)字油氣田的發(fā)展，我國(guó)有公司對(duì)其價(jià)值有了更深的認(rèn)識(shí)，普遍致力于數(shù)字氣田的建設(shè)與優(yōu)化，目前已經(jīng)取得了良好的發(fā)展成果。

1 數(shù)字油氣田

雖然不同國(guó)際學(xué)術(shù)團(tuán)體、不同石油石化企業(yè)對(duì)數(shù)字油氣田的解釋有所差異，但其本質(zhì)相同。特別是對(duì)新區(qū)域或者邊遠(yuǎn)區(qū)域的資源勘探開(kāi)發(fā)工作，通過(guò)研究加工歷史資料服務(wù)于現(xiàn)下工作。利用大數(shù)據(jù)結(jié)合新型技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建油藏仿真模型，同時(shí)配以遙感器、智能井，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。讓管理者更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)石油石化未來(lái)的變化趨勢(shì)，以便于形成科學(xué)的氣田管理決策。研究表示，數(shù)字油氣田有助于提高石油石化產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本，對(duì)油企業(yè)發(fā)展具有重要影響。

2 基于大數(shù)據(jù)的數(shù)字油氣田現(xiàn)狀分析

2.1 數(shù)字氣田研究現(xiàn)狀

（1）沿技術(shù)研究現(xiàn)狀。隨著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化的發(fā)展，人們加強(qiáng)了對(duì)數(shù)字油氣田的研究，出現(xiàn)了許多研究熱點(diǎn)，這些熱點(diǎn)對(duì)于形成數(shù)字氣田網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架均具有十分重要的意義。從數(shù)字油氣田研究史來(lái)看，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、信息化氣田、大數(shù)據(jù)應(yīng)用等是數(shù)字油氣田的研究熱點(diǎn)。現(xiàn)階段，石油石化行業(yè)極其重視數(shù)字氣田的研究，在整個(gè)油氣田現(xiàn)代化發(fā)展過(guò)程中，數(shù)字氣田起到基礎(chǔ)作用，數(shù)字氣田的下一步研究是智慧氣田，它對(duì)于石油石化的發(fā)展將會(huì)產(chǎn)生巨大影響。

在現(xiàn)階段的數(shù)字氣田研究中，我國(guó)對(duì)大數(shù)據(jù)、信息化以及5G的應(yīng)用研究都屬于熱點(diǎn)研究項(xiàng)目，我國(guó)在數(shù)字油氣田的研究方面與國(guó)外基本同步，甚至部分研究項(xiàng)目領(lǐng)先于國(guó)外，比如，我國(guó)中石油的IT發(fā)展規(guī)劃、ERP項(xiàng)目部分正在實(shí)踐中，同時(shí)如我國(guó)塔里木氣田、勝利氣田等都先后樹立了數(shù)字氣田建設(shè)目標(biāo)，且在逐步推進(jìn)，而國(guó)外大部分還停留在思想觀念的層面。

（2）應(yīng)用研究。21世紀(jì)數(shù)字油氣田開(kāi)始在我國(guó)發(fā)展起來(lái)，人們開(kāi)始進(jìn)行相關(guān)研究，并著手了編程工作，近幾年，數(shù)字氣田的專著才漸漸多了起來(lái)。對(duì)數(shù)字氣田專著發(fā)行量進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)我國(guó)在數(shù)字氣田的發(fā)展抱有較高的熱情，且國(guó)內(nèi)眾多石油石化企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用數(shù)字氣田，這對(duì)提高我國(guó)油公司生產(chǎn)效率、經(jīng)濟(jì)效益至關(guān)重要。除此之外，我國(guó)部分油公司還開(kāi)始了對(duì)油藏預(yù)測(cè)、氣田生產(chǎn)信息化應(yīng)用數(shù)字化平臺(tái)建設(shè)的研究。

（3）跨專業(yè)融合性。數(shù)字氣田涉及眾多專業(yè)，包括計(jì)算機(jī)、通信、數(shù)學(xué)、物理等，同時(shí)在數(shù)字氣田的基礎(chǔ)上還衍生出了許多交叉學(xué)科，其中對(duì)數(shù)字氣田有重要影響的是AI與大數(shù)據(jù)，因此，必須重視對(duì)這兩個(gè)專業(yè)的研究。

2.2 數(shù)字氣田建設(shè)現(xiàn)狀

21世紀(jì)以來(lái)數(shù)字氣田在我國(guó)獲得了飛速發(fā)展，我們結(jié)合國(guó)內(nèi)油公司的相關(guān)研究，對(duì)此進(jìn)行了合理的分析與評(píng)價(jià)。數(shù)字氣田作為新事物，從理論到實(shí)踐，從實(shí)驗(yàn)到普及，從探索到建設(shè)，不可謂不艱辛。我國(guó)在數(shù)字氣田的建設(shè)現(xiàn)狀，可從下述三個(gè)角度較為全面地進(jìn)行分析。

（1）數(shù)字化建設(shè)。經(jīng)過(guò)15年的時(shí)間，數(shù)字氣田初步實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，我國(guó)80%～90%的油公司現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化管理。數(shù)字化建設(shè)是數(shù)字氣田建構(gòu)的第一步，現(xiàn)階段，部分氣田公司在實(shí)施數(shù)據(jù)建設(shè)，一些油公司在研究數(shù)據(jù)治理，數(shù)字化建設(shè)日趨成熟，正在走向完善。

（2）示范性建設(shè)。我國(guó)油公司耗時(shí)5～8年，依托于物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字化等技術(shù)完成了初步示范，并逐步走向規(guī)模化建設(shè)，目前，約有80%以上推行數(shù)字化管理，且還有部分油公司探索實(shí)施建設(shè)了智能氣田。

（3）數(shù)字與智能油藏的建設(shè)。我國(guó)大體用3～5年的時(shí)間對(duì)數(shù)字與智能油藏有了較為成熟的認(rèn)識(shí)，并在此基礎(chǔ)上對(duì)其逐步進(jìn)行探索建設(shè)，現(xiàn)階段，在該領(lǐng)域還處于探索嘗試階段，尚未形成規(guī)模化建設(shè)。

2.3 數(shù)字氣田發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)最早在1999年提出數(shù)字氣田，隨著數(shù)字氣田被質(zhì)疑、被研究、被認(rèn)可，發(fā)展至今，數(shù)字氣田已初具規(guī)模。大數(shù)據(jù)近年來(lái)的高速發(fā)展，氣田數(shù)字化、信息化產(chǎn)生的數(shù)據(jù)不斷增多，這引起了油公司的重視，有必要建設(shè)服務(wù)于數(shù)字氣田的數(shù)據(jù)中心。如今，數(shù)據(jù)中心構(gòu)架基本形成，以層級(jí)為標(biāo)準(zhǔn)，主要分為3部分，第一級(jí)為集團(tuán)中心系統(tǒng)；第二級(jí)為區(qū)域中心系統(tǒng)，包括大慶、新疆等；第三級(jí)為區(qū)域企業(yè)中心系統(tǒng)，該類企業(yè)側(cè)重于石油石化產(chǎn)品銷售。由此不難發(fā)現(xiàn)，石油數(shù)據(jù)中心內(nèi)含豐富而龐大的石油數(shù)據(jù)，這也是大數(shù)據(jù)下，我國(guó)石油石化企業(yè)必須要走的數(shù)據(jù)化道路，它對(duì)于數(shù)字氣田發(fā)展十分重要。

3 基于大數(shù)據(jù)的數(shù)字氣田關(guān)鍵技術(shù)分析

3.1 智能監(jiān)控技術(shù)

（1）智能監(jiān)控概述。數(shù)字氣田監(jiān)控系統(tǒng)包括圖像采集、軟件解碼、報(bào)警聯(lián)動(dòng)、后端存儲(chǔ)等模塊，它是一個(gè)大型氣田監(jiān)控系統(tǒng)。結(jié)合當(dāng)下我國(guó)數(shù)字氣田的現(xiàn)狀以及氣田對(duì)監(jiān)控的需求來(lái)看，智能監(jiān)控系統(tǒng)是數(shù)字氣田發(fā)展的重要內(nèi)容之一，有必要設(shè)計(jì)一套科學(xué)合理的監(jiān)控系統(tǒng)，本文所述監(jiān)控系統(tǒng)如圖1所示。

結(jié)合油公司管理特點(diǎn)與實(shí)際需求，以采集給井、核心設(shè)備等數(shù)據(jù)為手段，以實(shí)現(xiàn)有效報(bào)警、保障安全為目的，應(yīng)用視頻監(jiān)控氣田。該系統(tǒng)主要包括前端、傳輸、監(jiān)控中心三個(gè)模塊。具體而言，前端系統(tǒng)引入視頻分析技術(shù)，對(duì)附近環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控，具有檢測(cè)、跟蹤等功能，對(duì)附近可疑車輛、人員進(jìn)行記錄，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析對(duì)可以信號(hào)發(fā)出報(bào)警。傳輸系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)視頻、控制、報(bào)警的指令的傳送，由于前端系統(tǒng)趨于集中，因此，在應(yīng)用傳輸系統(tǒng)時(shí)應(yīng)當(dāng)結(jié)合具體需求采用適宜的傳輸數(shù)據(jù)。中心監(jiān)控包括管理模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、監(jiān)控終端以及管理員模塊。

圖1 數(shù)字氣田監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

在監(jiān)控系統(tǒng)中融入NDVR，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、數(shù)據(jù)采集與分析。同時(shí)應(yīng)用NDVR還能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，以確保上級(jí)部門能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)距離氣田的監(jiān)管。管理人員還可以借助網(wǎng)絡(luò)與氣田工作人員實(shí)時(shí)交流。

（2）關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容。

第一，行為分析技術(shù)。監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)采集行為數(shù)據(jù)可以進(jìn)行描述與建模，其中描述包括對(duì)個(gè)體、群體與場(chǎng)景三者的描述，通過(guò)在數(shù)據(jù)采集與描述的基礎(chǔ)上進(jìn)行建模，監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部自有相關(guān)行為模型，監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)描述與建模分析行為，若發(fā)現(xiàn)行為與系統(tǒng)內(nèi)部模型一致，可以進(jìn)行報(bào)警，提高了氣田安全性。

第二，人臉識(shí)別技術(shù)。把識(shí)別的人臉圖像傳送到服務(wù)器比對(duì)，同時(shí)把識(shí)別結(jié)果呈現(xiàn)在顯示屏上，以實(shí)現(xiàn)對(duì)氣田工作人員的管理。該方法精確度高，且人臉數(shù)據(jù)資料易獲取。

第三，圖像處理技術(shù)。數(shù)字氣田，其氣田所在區(qū)域存在較大的特殊性，市面上的監(jiān)控設(shè)備在特殊場(chǎng)所數(shù)據(jù)采集率、圖像分辨率會(huì)受到影響，為了提高數(shù)據(jù)采集的精確度，應(yīng)當(dāng)引入圖像處理技術(shù)，例如，降噪、矯正等，以提高監(jiān)控水平。

第四，分析預(yù)警技術(shù)。該技術(shù)運(yùn)行原理是在圖像數(shù)據(jù)與事件數(shù)據(jù)間構(gòu)建一定的邏輯關(guān)系，以確保計(jì)算機(jī)可以從海量數(shù)據(jù)中快速分析，識(shí)別異常，同時(shí)高效過(guò)濾干擾信息，自動(dòng)讀取重要信息，參照分析結(jié)果傳送預(yù)警信號(hào)。

3.2 數(shù)據(jù)融合技術(shù)

（1）氣田數(shù)據(jù)融合概述。數(shù)據(jù)融合是大數(shù)據(jù)背景下數(shù)字氣田建設(shè)發(fā)展過(guò)程中產(chǎn)生的新概念，它主要是指在數(shù)字氣田鏈條下的數(shù)字、數(shù)據(jù)、信息、智能等的整合。在數(shù)字氣田鏈條中數(shù)據(jù)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。一般而言，數(shù)據(jù)源于數(shù)字，經(jīng)過(guò)處理的數(shù)據(jù)就是可以應(yīng)用的信息，從數(shù)字氣田的角度看，這些可應(yīng)用的信息包括對(duì)氣田的遠(yuǎn)程控制以及自動(dòng)運(yùn)輸，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)勘探資源，提高油氣生產(chǎn)效率。

數(shù)字氣田中的氣田數(shù)據(jù)主要是指為加工的、初步采集的原始數(shù)據(jù)，這些原始數(shù)據(jù)有利于分析、發(fā)現(xiàn)更多預(yù)期數(shù)據(jù)，即有價(jià)值的數(shù)據(jù)。因此，數(shù)字氣田數(shù)字融合的第一步就是解決怎樣融合所有原始數(shù)據(jù)這一問(wèn)題。所謂氣田數(shù)據(jù)融合的目標(biāo)，主要是指“合二為一”，形成新的數(shù)據(jù)群，新數(shù)據(jù)相較于原始數(shù)據(jù)其本質(zhì)與特性均需要有所變化。實(shí)踐中的氣田數(shù)據(jù)融合多為數(shù)據(jù)相互間的重組，數(shù)字系統(tǒng)再對(duì)重組的數(shù)據(jù)開(kāi)展分析，對(duì)氣田發(fā)展走向進(jìn)行預(yù)測(cè)。

數(shù)字氣田數(shù)據(jù)融合發(fā)展需要考慮3個(gè)問(wèn)題，其一，多源數(shù)據(jù)，氣田數(shù)據(jù)來(lái)源眾多，存在專業(yè)與應(yīng)用方面的差異，但是把這些數(shù)據(jù)放在一個(gè)技術(shù)環(huán)境下時(shí)，可以從各自的角度對(duì)特定對(duì)象進(jìn)行反映，實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)表征同一對(duì)象的目標(biāo)。其二，數(shù)據(jù)組合，氣田數(shù)據(jù)計(jì)算不見(jiàn)得十分復(fù)雜，也存在大量簡(jiǎn)單相加的計(jì)算步驟，計(jì)算的目的是組合數(shù)據(jù)，將結(jié)果提供給數(shù)字系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)融合，可以采用融合器。其三，數(shù)據(jù)融合體，已經(jīng)融合的數(shù)據(jù)需要轉(zhuǎn)換成其他形式，例如，把氣田地質(zhì)條件轉(zhuǎn)換成地質(zhì)圖像，呈現(xiàn)出信息。圖像是數(shù)據(jù)的載體，也是信息。氣田工作人員可以結(jié)合信息開(kāi)展工作，管理者也可以依據(jù)信息實(shí)現(xiàn)對(duì)氣田的管控。

采集氣田數(shù)據(jù)需要在勘探、開(kāi)發(fā)、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)用到傳感技術(shù)。數(shù)字氣田能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)所采集的數(shù)據(jù)的組合、分析處理，將其轉(zhuǎn)化為直觀可視的圖像、文字，向管理員傳遞信息。例如，氣田區(qū)域地質(zhì)條件圖等。此外，還可以把分析成果轉(zhuǎn)化成可學(xué)習(xí)的知識(shí)，供新員工學(xué)習(xí)，同時(shí)還能夠把有效信息升級(jí)為能夠?yàn)橛凸緞?chuàng)造價(jià)值的信息。

（2）關(guān)鍵技術(shù)原理。數(shù)字氣田想要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)融合必須合理應(yīng)用專業(yè)技術(shù)和方法，在此基礎(chǔ)上，采集多項(xiàng)源頭數(shù)據(jù)，之后，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與解釋，在處理與解釋的基礎(chǔ)上，依據(jù)源頭的不同，數(shù)據(jù)大體可以分為數(shù)據(jù)體和成果數(shù)據(jù)兩類，其中數(shù)據(jù)體數(shù)據(jù)就是氣田數(shù)據(jù)。所獲得的成果數(shù)據(jù)是指數(shù)據(jù)采集者或者數(shù)據(jù)研究者對(duì)自己獲取的數(shù)據(jù)制作的解釋報(bào)告，成果數(shù)據(jù)屬于知識(shí)型數(shù)據(jù)，最后可歸類到成果數(shù)據(jù)庫(kù)中，又可以將其稱作計(jì)算機(jī)管理數(shù)據(jù)。對(duì)于形成的氣田數(shù)據(jù)可以將其應(yīng)用到業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)，對(duì)于投入使用的數(shù)據(jù)，還可以進(jìn)行二次分類，同樣分為數(shù)據(jù)體數(shù)據(jù)和成果數(shù)據(jù)。這一環(huán)節(jié)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)體數(shù)據(jù)不同于上一環(huán)節(jié)，研究人員可能向其中加入了新數(shù)據(jù)，因此，需要讓這些數(shù)據(jù)全部進(jìn)入原始數(shù)據(jù)庫(kù)，再次進(jìn)行上述環(huán)節(jié)的處理、分析，這樣就形成了數(shù)據(jù)處理分析的閉合循環(huán)程序，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)的常態(tài)化管理。

下面我們對(duì)氣田數(shù)據(jù)新數(shù)據(jù)體形成原理進(jìn)行具體分析，它就是氣田數(shù)據(jù)融合的產(chǎn)物。具體而言，氣田數(shù)據(jù)融合過(guò)程十分復(fù)雜，技術(shù)含量高，它能夠表征地下油氣資源，同時(shí)提供地質(zhì)信息。先來(lái)看一下氣田數(shù)據(jù)融合技術(shù)的含義，該技術(shù)的核心是數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，也就是數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性，這是一個(gè)既簡(jiǎn)單又復(fù)雜的過(guò)程，其簡(jiǎn)單在數(shù)據(jù)計(jì)算方面，加減乘除運(yùn)算就可以解決數(shù)據(jù)計(jì)算問(wèn)題，其復(fù)雜在數(shù)據(jù)應(yīng)用結(jié)果方面，數(shù)據(jù)應(yīng)用結(jié)果會(huì)受到氣田數(shù)據(jù)組合關(guān)系的影響，不同的組合代表著關(guān)聯(lián)性不同，因此，不同組合下數(shù)據(jù)應(yīng)用所產(chǎn)生的結(jié)果也不同。從氣田數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的角度看，數(shù)字氣田在對(duì)地質(zhì)、油藏進(jìn)行描述時(shí)會(huì)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)融合，通過(guò)一定方式組合數(shù)據(jù)會(huì)形成新數(shù)據(jù)體，把數(shù)據(jù)體輸入到軟件中，會(huì)轉(zhuǎn)換成研究圖像，反映油氣信息。也就是說(shuō)，數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)和組合，是數(shù)字氣田地質(zhì)、油藏信息研究或者油氣開(kāi)發(fā)過(guò)程中的一般做法，在該過(guò)程下，油氣得以被發(fā)現(xiàn)、被開(kāi)發(fā)、被應(yīng)用。為了強(qiáng)化數(shù)據(jù)的聯(lián)系，油公司可以采取流程圖的方式建立仿真模型，通過(guò)明確數(shù)據(jù)流向與數(shù)據(jù)融合過(guò)程，最終實(shí)現(xiàn)氣田數(shù)據(jù)融合一體化目標(biāo)。

3.3 三維建模技術(shù)

國(guó)內(nèi)外學(xué)者在數(shù)字城市、智能小區(qū)等領(lǐng)域先后進(jìn)行了相關(guān)技術(shù)研究。本文所研究的三維建模技術(shù)所涉及的對(duì)象是大數(shù)據(jù)背景下的數(shù)字氣田，同時(shí)結(jié)合國(guó)內(nèi)外研究經(jīng)驗(yàn)針對(duì)數(shù)字氣田發(fā)展過(guò)程中，對(duì)其存在影響的地上下三方面的數(shù)據(jù)進(jìn)行建模研究。主要以BRep-CDTINGTP為核心，著眼于對(duì)氣田地形、地上以及地下的無(wú)縫集成建模。氣田地下建模一般采用六面體元構(gòu)建，因此，本文對(duì)于氣田地下建模也主要以三維六面模型為主，分析數(shù)字氣田建模所需要的眾多數(shù)據(jù)，本文所述地表模型采用GRID構(gòu)建，本文所述地上模型采用CSG構(gòu)建，通過(guò)結(jié)合遺傳算法、三維網(wǎng)格平滑等進(jìn)行研究，以保證數(shù)字氣田成功建模。

以大數(shù)據(jù)背景下數(shù)字氣田勘探開(kāi)發(fā)為視角切入。數(shù)字氣田建模需要大量數(shù)據(jù)作為支撐，因此，從數(shù)據(jù)的角度結(jié)合建模內(nèi)容，將其分為地表、地上以及地下三類。采集氣田地表數(shù)據(jù)可以使用遙感影像的方式，形成地表影像，在模型中以柵格貼圖的方式表現(xiàn)出來(lái)，對(duì)于油藏?cái)?shù)據(jù)采用Pillar模型呈現(xiàn)，應(yīng)用3dsMax構(gòu)建地上物模型。

現(xiàn)階段，依托于上述技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)字氣田的建模，通過(guò)合理利用模型，可以實(shí)現(xiàn)高效開(kāi)發(fā)油氣資源，有助于管理者形成開(kāi)發(fā)方案，選擇最佳勘探目標(biāo)，滿足氣田生產(chǎn)需要。下一步發(fā)展應(yīng)當(dāng)圍繞三維建模計(jì)算、優(yōu)化方案等領(lǐng)域，以保證在氣田地上下三維建模無(wú)縫銜接的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。

4 基于大數(shù)據(jù)的數(shù)字氣田應(yīng)用實(shí)踐分析

4.1 “龍王廟”氣田信息化建設(shè)背景

“挖掘地下兩萬(wàn)尺，迎來(lái)龍王五億年?！痹凇褒埻鯊R”氣田信息化建設(shè)管理平臺(tái)的建設(shè)下，促使沉寂在地下幾千米的氣藏呼嘯而出，使氣田的“大腦”通權(quán)達(dá)變。在作業(yè)區(qū)域建立2.0數(shù)字管理平臺(tái)，完善氣田的空間化建設(shè)、數(shù)字化建設(shè)、可視化建設(shè)以及網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)等基礎(chǔ)設(shè)施。同時(shí)在業(yè)務(wù)協(xié)同管理系統(tǒng)中，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、圖像識(shí)別技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)等，對(duì)氣田進(jìn)行全方位感知，最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操控，預(yù)測(cè)出其未開(kāi)發(fā)展趨勢(shì)，展開(kāi)啊優(yōu)化管理。在此信息化建設(shè)背景下，“龍王廟”氣田已經(jīng)成為典型的智能化氣田。

4.2 系統(tǒng)構(gòu)建特點(diǎn)

在“龍王廟”氣田信息化管理系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中，通過(guò)完善系統(tǒng)構(gòu)建，對(duì)氣田中各項(xiàng)信息進(jìn)行感知。例如：建立DCS/SIS系統(tǒng)，搭建氣田神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，使其具備和人類大腦相同的感知功能，對(duì)各種運(yùn)行狀況精準(zhǔn)掌握；構(gòu)建氣田管道光纖預(yù)警系統(tǒng)，對(duì)超過(guò)兩萬(wàn)個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)中的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)感知，重點(diǎn)感知?dú)馓镆何粩?shù)據(jù)、壓力信息、溫度情況、流量信息等；構(gòu)建視頻監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)氣田中井站地所有角落進(jìn)行監(jiān)控，重點(diǎn)關(guān)注裝置管線以及供電線路中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)，找出集輸管網(wǎng)內(nèi)部較為薄弱的位置，關(guān)注氣田生產(chǎn)運(yùn)行每個(gè)細(xì)節(jié)。使用無(wú)人機(jī)進(jìn)行巡線，搭建遠(yuǎn)程智能管道監(jiān)控系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、雙網(wǎng)冗余鏈路光纖。在管理過(guò)程設(shè)立“身份電子信息驗(yàn)證”將氣田中各設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)上傳，保障管理過(guò)程信息獲取的高效性。在完善的系統(tǒng)下，氣田管理可實(shí)現(xiàn)自我診斷，結(jié)合各系統(tǒng)的協(xié)調(diào)對(duì)儀表數(shù)據(jù)展開(kāi)實(shí)時(shí)對(duì)比，保證氣田的精準(zhǔn)運(yùn)行。使用“同溝敷設(shè)”以及“同桿架設(shè)”等組成光纖鏈路，形成互相冗余氣田“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”，保障發(fā)生網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)可順利切換，構(gòu)建高速運(yùn)行的信息系統(tǒng)。

4.3 自動(dòng)控制系統(tǒng)

在自動(dòng)化氣田控制系統(tǒng)當(dāng)中，通過(guò)RTU/PLC系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)氣田整體完成數(shù)字化覆蓋，在控制系統(tǒng)當(dāng)中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)化采集、氣田關(guān)鍵設(shè)備的遠(yuǎn)程控制以及站場(chǎng)的遠(yuǎn)程控制效率更高。使用智能型防爆機(jī)器人，加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行巡檢，掌握設(shè)備實(shí)施運(yùn)行狀態(tài)、數(shù)據(jù)信息以及氣體泄漏等情況，保證了氣田的管理過(guò)程更加高效和安全。在智能安防系統(tǒng)的運(yùn)用下，可精準(zhǔn)識(shí)別氣田工作人員的身份，對(duì)進(jìn)出氣田的人員進(jìn)行鎖定，規(guī)范其勞保用品的穿戴情況，保證氣田當(dāng)中沒(méi)有異物遺留，重要物品不發(fā)生位移。同時(shí)還能強(qiáng)化對(duì)明火以及外來(lái)人員的檢測(cè)，當(dāng)氣田中出現(xiàn)異常時(shí)，系統(tǒng)可運(yùn)用聲波驅(qū)離方式進(jìn)行防御。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，使用AR智能設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)巡檢，促使各項(xiàng)管理工作更加規(guī)范，人員之間高效溝通。在系統(tǒng)中應(yīng)用信安防御技術(shù)，通過(guò)“安全衛(wèi)士”建立防護(hù)終端，大膽創(chuàng)新，打造氣田工控防御體系，形成加密數(shù)據(jù)傳輸、建立工控防火墻以及啟動(dòng)身份認(rèn)證等自動(dòng)控制方案，解決管理面臨的各項(xiàng)問(wèn)題。

4.4 系統(tǒng)應(yīng)用

在系統(tǒng)應(yīng)用過(guò)程，通過(guò)DCS大數(shù)據(jù)展開(kāi)智能分析，促使氣田進(jìn)入到運(yùn)行感知的狀態(tài)，保障自動(dòng)化系統(tǒng)高效運(yùn)轉(zhuǎn)。在氣田“大腦”分析大量歷史數(shù)據(jù)之后，建立設(shè)備異常波動(dòng)以及儀表數(shù)據(jù)預(yù)警模型，當(dāng)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)和模型不相符時(shí)，就會(huì)提前對(duì)故障進(jìn)行預(yù)警，保障系統(tǒng)高效運(yùn)行。在智能調(diào)度系統(tǒng)當(dāng)中，可結(jié)合輸氣管道內(nèi)部腐蝕情況以及脫硫塔的發(fā)泡情況，確定設(shè)備檢修周期，對(duì)管道腐蝕厚度產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估，及時(shí)預(yù)警，形成可視化的分析圖表，便于管理者更精準(zhǔn)地觀測(cè)管道、井場(chǎng)以及站庫(kù)等信息情況。

4.5 系統(tǒng)優(yōu)化取得效益

通過(guò)對(duì)“龍王廟”氣田工程信息化建設(shè)的探索，實(shí)現(xiàn)了在控制前端采集的自動(dòng)化、傳輸?shù)淖詣?dòng)化、感知的實(shí)時(shí)化；在系統(tǒng)終端落實(shí)安全存儲(chǔ)工況信息、展開(kāi)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、實(shí)現(xiàn)集中管控；在系統(tǒng)后端利用大數(shù)據(jù)技術(shù)以及智能分析，輔助管理者完成決策。最終形成了“龍王廟”氣田中單井的無(wú)人看守，對(duì)各區(qū)域進(jìn)行集中控制，在控制中心完成遠(yuǎn)程協(xié)作的自動(dòng)化管理模式。同時(shí)還形成了集電子巡檢、定期維護(hù)以及檢修結(jié)合的氣田運(yùn)行模式，完成了氣田管理的數(shù)字化升級(jí)。在系統(tǒng)優(yōu)化之后，更新了人員管理機(jī)制，保障當(dāng)前氣田實(shí)現(xiàn)單井無(wú)人看守，人員用量為原有管理模式30%。在優(yōu)化信息化建設(shè)系統(tǒng)之后，氣田的安全管理更加高效，可結(jié)合氣田運(yùn)行工況，借助遠(yuǎn)程控制，制定應(yīng)急處理措施，保證管理安全。此外，在信息化管理系統(tǒng)建立之后，全面提升了氣田的經(jīng)營(yíng)效益。實(shí)現(xiàn)覆蓋氣田整體業(yè)務(wù)的協(xié)同和共享，優(yōu)化管理環(huán)境，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目周期性數(shù)字化形式的管理，“龍王廟”氣田效益稅后達(dá)到48.59%，有效降低設(shè)備運(yùn)行故障的損失率。從2014～2018年，“龍王廟”氣田在信息化管理下產(chǎn)生的效益達(dá)3444.3萬(wàn)元。在大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用下，優(yōu)化了氣田的信息化管理系統(tǒng)，有效提高氣田中工作者對(duì)工作的滿意程度。減少了員工處于艱苦環(huán)境下的工作時(shí)間以及工作量。大量重復(fù)性的工作由機(jī)器人代替，增加了工作中的技術(shù)含量，同時(shí)有效提高了員工對(duì)自身工作的認(rèn)同感。

5 基于大數(shù)據(jù)的數(shù)字氣田發(fā)展趨勢(shì)的展望

基于大數(shù)據(jù)的數(shù)字氣田需要分析大量數(shù)據(jù)，因此，在數(shù)字氣田發(fā)展過(guò)程中，必須重視更加高效智能處理這些數(shù)據(jù)，只有這樣才能夠滿足數(shù)字氣田信息化發(fā)展的需求。因此，智能氣田是數(shù)字氣田的進(jìn)一步發(fā)展?，F(xiàn)代化管理理念結(jié)合數(shù)字氣田與信息技術(shù)共同打造出智能氣田，使得油公司全部領(lǐng)域都能夠?qū)崿F(xiàn)智能化管理、運(yùn)營(yíng)、工作等。從發(fā)展的角度看，智能氣田是數(shù)字氣田的升級(jí)版本，但二者又存在相當(dāng)程度的不同，例如，技術(shù)上，數(shù)字氣田依托于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)而實(shí)現(xiàn)，智能氣田依托于云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等更為先進(jìn)、科技含量更高的技術(shù)而實(shí)現(xiàn)。

基于大數(shù)據(jù)的智能氣田是數(shù)字氣田的升級(jí)發(fā)展，從油公司生產(chǎn)過(guò)程來(lái)看，智能氣田智能化路徑如下，即依托于云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等更為新型的現(xiàn)代化技術(shù)，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感器技術(shù)等，在通過(guò)視頻監(jiān)控、傳感器等現(xiàn)代化設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)智能氣田的全方位打造。將其融合到井、廠區(qū)等各個(gè)位置，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)油藏、銷售等全過(guò)程的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)管，工作人員、管理人員以及設(shè)備之間能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)信息交換?，F(xiàn)階段，國(guó)際社會(huì)已經(jīng)出現(xiàn)了十分成功的智能氣田，例如，挪威國(guó)家石油公司，它和IBM公司共同研發(fā)了全新的油氣業(yè)務(wù)流程，這一流程涵蓋了眾多先進(jìn)技術(shù)，使得智能氣田在運(yùn)行中取得了巨大成功，我國(guó)可以借鑒挪威國(guó)家石油公司的改革發(fā)展思路，在數(shù)字氣田的基礎(chǔ)上努力建設(shè)智能氣田，使得我國(guó)油公司實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、信息化、智能化的氣田管理的目標(biāo)。

6 結(jié)語(yǔ)

總之，大數(shù)據(jù)時(shí)代下信息技術(shù)快速發(fā)展，氣田發(fā)展過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，在數(shù)字氣田下，數(shù)據(jù)呈現(xiàn)瘋狂增長(zhǎng)的趨勢(shì)，傳統(tǒng)信息技術(shù)難以有效處理這些數(shù)據(jù)，因此，必須重視采用更為先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)。大數(shù)據(jù)時(shí)代為數(shù)據(jù)處理提供了云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等方法，在更為先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理的作用下，數(shù)字氣田也在向著智能氣田的道路不斷發(fā)展，這對(duì)于氣田自動(dòng)控制、自動(dòng)運(yùn)行等均有重要影響，它有助于提高氣田企業(yè)生產(chǎn)效率，降低企業(yè)生產(chǎn)成本。

此外，必須重視對(duì)智能監(jiān)控、數(shù)據(jù)融合、三維建模等技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，以此保證智能氣田的成功建設(shè)，實(shí)現(xiàn)氣田的自動(dòng)化、信息化管理。