新形勢(shì)下數(shù)字化轉(zhuǎn)型成為油氣行業(yè)提質(zhì)增效的關(guān)鍵解決方案,物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈等新一代信息技術(shù)是推動(dòng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力。
油氣行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型中,五大信息技術(shù)發(fā)揮了重要作用,物聯(lián)網(wǎng)建立了油氣數(shù)據(jù)互聯(lián)互通的物質(zhì)基礎(chǔ),大數(shù)據(jù)拓展了油氣數(shù)據(jù)價(jià)值的潛力空間,云計(jì)算突破了油氣數(shù)據(jù)管理的資源瓶頸,人工智能實(shí)現(xiàn)油氣生產(chǎn)管理系統(tǒng)決策水平質(zhì)的飛躍,區(qū)塊鏈提供油氣數(shù)據(jù)資源安全共享的技術(shù)支撐。
3. 云計(jì)算技術(shù)突破了油氣數(shù)據(jù)管理的資源瓶頸
1. 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立了油氣數(shù)據(jù)互聯(lián)互通的物質(zhì)基礎(chǔ)
油氣行業(yè)具有資產(chǎn)密集度高、操作距離遠(yuǎn)和生產(chǎn)環(huán)境危險(xiǎn)等特點(diǎn),建立工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)可有效簡(jiǎn)化工藝流程,豐富決策手段,提高運(yùn)營(yíng)效率。油氣工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)通常由感知層、傳輸層和應(yīng)用層3部分組成,感知層由安裝在各關(guān)鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié)的傳感器和射頻識(shí)別(RIFD)裝置組成,用于采集油氣勘探、開發(fā)、生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)信息;傳輸層由互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成,負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸;應(yīng)用層是指系統(tǒng)管理平臺(tái),實(shí)現(xiàn)油氣數(shù)據(jù)的分析處理。由此建立起儲(chǔ)層、井筒、單井、場(chǎng)站、管網(wǎng)、設(shè)備和人員之間全面互聯(lián)的信息網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)對(duì)油氣勘探開發(fā)與生產(chǎn)管理體系的全面感知能力,為油氣系統(tǒng)的智能化生產(chǎn)與決策管理提供了基礎(chǔ)平臺(tái)。
中國(guó)石油天然氣集團(tuán)有限公司(簡(jiǎn)稱中國(guó)石油)自2001年起布局油氣工業(yè)物聯(lián)網(wǎng),“十二五”重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目“油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)(A11)”建立了覆蓋油氣田井區(qū)、計(jì)量間、集輸站、聯(lián)合站、處理廠的數(shù)據(jù)管理平臺(tái),通過生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、遠(yuǎn)程監(jiān)控和生產(chǎn)預(yù)警,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程控制,提高了生產(chǎn)決策的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。截至2020年底,油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的井、站覆蓋率分別達(dá)到61%和72%,數(shù)字化管控穩(wěn)步推進(jìn),助力生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、中小井站無人值守、大型站廠少人高效。油氣生產(chǎn)組織由5級(jí)減少到3級(jí),推動(dòng)了傳統(tǒng)石油工業(yè)生產(chǎn)組織模式轉(zhuǎn)型。
2.大數(shù)據(jù)技術(shù)拓展了油氣數(shù)據(jù)價(jià)值的潛力空間
油氣行業(yè)覆蓋勘探、開發(fā)、生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)、煉油、銷售等多個(gè)專業(yè)領(lǐng)域,業(yè)務(wù)類型多,關(guān)聯(lián)度緊密,一方面由物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生的日常數(shù)據(jù)量龐大而復(fù)雜;另一方面隨著油田開發(fā)進(jìn)程的深入,剩余油分布日益復(fù)雜,需要及時(shí)調(diào)整開發(fā)策略,針對(duì)大量生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析。以中國(guó)石油為例,勘探開發(fā)領(lǐng)域的各類結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)已累計(jì)超過1.7PB,傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析技術(shù)無法對(duì)海量油氣數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)分析,大量數(shù)據(jù)處于沉睡狀態(tài)。
大數(shù)據(jù)技術(shù)不是一項(xiàng)獨(dú)立的技術(shù),涵蓋了以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)建模為核心的多項(xiàng)新技術(shù)。利用先進(jìn)算法來管理大數(shù)據(jù),識(shí)別數(shù)據(jù)相關(guān)性,可揭示表面上雜亂無章、數(shù)量龐大的油氣數(shù)據(jù)背后所隱含的勘探、開發(fā)及生產(chǎn)的規(guī)律和關(guān)系。
中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院創(chuàng)建了基于大數(shù)據(jù)深度學(xué)習(xí)的電參數(shù)上下死點(diǎn)智能識(shí)別方法,將抽油機(jī)井電參數(shù)轉(zhuǎn)換為產(chǎn)量和示功圖,實(shí)現(xiàn)機(jī)械采油井動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、在線診斷和預(yù)警功能,大幅度降低了生產(chǎn)管理成本。該技術(shù)在吉林油田推廣應(yīng)用,電功率曲線上下死點(diǎn)識(shí)別技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)1200口井、20多萬(wàn)井次,準(zhǔn)確率達(dá)98%以上;電參數(shù)轉(zhuǎn)示功圖技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用1620口井,與實(shí)測(cè)功圖吻合度達(dá)95%,載荷符合率達(dá)94%,診斷準(zhǔn)確率為95%;電參數(shù)轉(zhuǎn)產(chǎn)量技術(shù)與現(xiàn)場(chǎng)332口井產(chǎn)量計(jì)量數(shù)據(jù)對(duì)比,平均誤差為13.76%。
油氣行業(yè)傳統(tǒng)信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)存在3個(gè)難題:一是一次性投資大,建設(shè)龐大的系統(tǒng)運(yùn)行平臺(tái)和海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需要配備大量軟硬件設(shè)施;二是系統(tǒng)維護(hù)管理成本高,傳統(tǒng)信息化模式下超過75%的預(yù)算用于IT系統(tǒng)運(yùn)維,維護(hù)和管理成本可達(dá)基礎(chǔ)設(shè)施投入的4倍以上;三是電力消耗大,巨大的軟硬件集群和配套冷卻設(shè)備產(chǎn)生大量電耗。
云計(jì)算通過網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一管理和調(diào)度計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、軟件等資源,實(shí)現(xiàn)資源整合與配置優(yōu)化,并以服務(wù)的方式提供,滿足不同用戶需求,突破了傳統(tǒng)的IT架構(gòu)和技術(shù)瓶頸,實(shí)現(xiàn)容量隨時(shí)擴(kuò)展,大幅度提升了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)所需的計(jì)算能力。
中國(guó)石油組織建設(shè)的“夢(mèng)想云平臺(tái)”,搭建油氣勘探、開發(fā)生產(chǎn)、協(xié)同研究、經(jīng)營(yíng)管理和安全環(huán)保等通用業(yè)務(wù)應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)上游業(yè)務(wù)“一個(gè)湖、一個(gè)平臺(tái)、一系列業(yè)務(wù)應(yīng)用的勘探開發(fā)夢(mèng)想云平臺(tái)”,為數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供了良好的數(shù)據(jù)和算力基礎(chǔ)。夢(mèng)想云集中管理中國(guó)石油60多年的勘探開發(fā)數(shù)據(jù),覆蓋16家油氣田公司、45余萬(wàn)口井、2.6萬(wàn)多座站庫(kù),累計(jì)形成5PB核心數(shù)據(jù)資產(chǎn)。利用夢(mèng)想云平臺(tái),以往需要幾個(gè)月分析才能得到的地震數(shù)據(jù),通過調(diào)用海量數(shù)據(jù)線上研究,20分鐘就可以構(gòu)建出基于知識(shí)圖譜的油氣層識(shí)別模型,新井開鉆時(shí)間比常規(guī)提前2個(gè)月以上,為提高油田生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益提供巨大助力。
人工智能地震層位解釋技術(shù)用于低幅度構(gòu)造區(qū),比傳統(tǒng)的剖面追蹤方法效率提升20倍以上,實(shí)現(xiàn)最高密度的層位解釋和快速圈閉搜索。在復(fù)雜斷塊區(qū)使用基于正演模型訓(xùn)練的斷層預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò),可實(shí)現(xiàn)無監(jiān)督的快速斷層解釋功能,提高預(yù)測(cè)精度的同時(shí),預(yù)測(cè)速度提升3倍。
5. 區(qū)塊鏈技術(shù)提供油氣數(shù)據(jù)資源安全共享的技術(shù)支撐
傳統(tǒng)信息化過程中,數(shù)據(jù)分散在部門和個(gè)人手中,數(shù)據(jù)共享不充分,存在大量“數(shù)據(jù)孤島”現(xiàn)象,以及極大的數(shù)據(jù)安全隱患。利用區(qū)塊鏈技術(shù)可提高油氣行業(yè)數(shù)據(jù)的可視性和運(yùn)營(yíng)效率,簡(jiǎn)化監(jiān)管流程,提高數(shù)據(jù)共享水平。區(qū)塊鏈可以為執(zhí)行和記錄數(shù)據(jù)共享和交易提供可靠而有效的平臺(tái),存儲(chǔ)大量干凈、防篡改的數(shù)據(jù),可供監(jiān)管機(jī)構(gòu)訪問和跟蹤,有效提高數(shù)據(jù)安全防護(hù)等級(jí)。
當(dāng)前,區(qū)塊鏈技術(shù)在油氣行業(yè)的應(yīng)用尚屬空白,能源行業(yè)在電力和金融交易領(lǐng)域開展了探索性試驗(yàn)。2017年12月,中國(guó)中化集團(tuán)有限公司(簡(jiǎn)稱中化集團(tuán))針對(duì)從中東到中國(guó)的原油進(jìn)口業(yè)務(wù),成功完成我國(guó)第一單區(qū)塊鏈原油進(jìn)口交易試點(diǎn),原油交易執(zhí)行效率提高50%以上。2018年4月,中化集團(tuán)下屬中化能源科技有限公司針對(duì)一船從中國(guó)泉州到新加坡的汽油出口業(yè)務(wù),完成區(qū)塊鏈應(yīng)用的出口交易試點(diǎn)。這是全球首單有政府部門參與的能源貿(mào)易區(qū)塊鏈應(yīng)用項(xiàng)目,通過引入銀行資金,降低貿(mào)易融資成本30%以上。