油田安全生产指挥中心巨大的电子屏上,成千上万口油井的生产数据正如脉搏般实时跳动。值班人员轻点鼠标,便能对千里之外的设备进行调控。这是数智化管理服务中心为油田生产运行开发出的“行业智脑”。
从“人海战术”到“行业智脑”
如何找到一条低成本、标准化、可推广的数字化转型路径?如何完成相关配套技术的攻关和落地?如何快速构建数智化条件下新型生产运行模式和劳动组织方式?
针对以上问题,数智化管理服务中心自主研发并全面推广以“数据自动采集、电子自动轮巡、远程自动管控、辅助分析决策”四大模式为核心的智能开采管理体系。
2013年,油田建成5大示范区,随后逐步形成了“四化”建设新模式,建立了一系列标准规范。2016年建成油气生产指挥平台,随后不断完善、改造,在集团公司各油气田企业全面推广。“十四五”以来,油气生产信息化建设基本完成,数智化条件下采油气基层单位标准化建设正在国内上游试点建设,不断推动着生产运行模式和劳动组织方式变革。
这套体系如同为油气田企业配备了一个“行业智脑”和“神经网络”,是一个以安全生产指挥中心为核心、内外操一体化高效运行的新型管理体系,实现了“集中监控、少人(无人)值守、有人巡检、专业维修、应急联动”,让每个工业物联网设备都成为这套“神经网络”上的“神经元”,也让每口分散在各地的油井都切实可控。
协同作战织就“透明管控网”
智能开采管理体系的高效运转,让生产一线悄然变身为“人机协同”的智能战场。过去人工计量、巡检的传统模式,如今正被“数据自动采集、电子自动轮巡、远程自动管控、辅助分析决策”四大模式取代。
在纯梁采油厂正理庄采油管理区,智能卡口、无人机智能巡检系统和AI(人工智能)巡检系统构成了他们的电子自动轮巡体系。视频监控岗员工只需要轻点鼠标,10千米外的无人机随即起飞,便可对长达27千米的管线进行自动巡检。
更深度的协同还体现在智能决策上,研发人员基于油井功图与动静态参数,研究形成了油井工况智能诊断技术,提取油井图像信息并结合专家经验深度学习,实现了油管漏、杆断等17种异常工况自动识别;研发了智能调优、避峰填谷、智能间开3种柔性生产决策模型,自动生成并执行油水井参数优化及启停方案。柔性生产决策模型已在胜利油田、西北油田应用5431口井,平均单井泵效提高4.2%,节约电费5.3%以上。
在孤岛采油厂,智能调优的柔性生产决策模型已转变为实实在在的效益。该厂成立智能调优工作专班,在采油管理五区优选30口井试点。以GDN7P210井为例,系统通过实时监测动液面和功图诊断,自动将冲次从1.9次优化至2.05次,泵效由66.31%提升至70.59%。
目前,孤岛采油厂已形成智能调优、柔性采油、柔性注水三大应用场景,已有632口油井纳入该系统,累计节电43万千瓦时;柔性生产累计降低电费12.1万元,实现节能降耗与开发效益双提升。
在生产参数阈值调整方面,过去这些参数主要依赖人工经验,工作量大且确定困难。研究人员探索了基于深度学习的生产参数阈值智能设定技术,根据历史数据变化趋势分析自动计算温压等参数阈值,同时结合经验数值来修正结果,能够很好地辅助注采管理人员最终决策。自应用以来,阈值采信度达83.7%。
从“蓝领”变“白领”
“一线员工从‘晴天一身土、雨天一身泥’变为在室内轻点鼠标、精准决策的数智化管理,实现了从‘蓝领’到‘白领’的转型。”数智化管理服务中心生产物联网服务部书记陈鑫说。
通过油气田数智化开采关键技术研究与工业化应用的建设实践,业务主导、信息支撑的理念逐渐深入人心,国内上游员工的信息化素养大幅提升,信息化需求从单纯的业务线上化转变为支撑业务管理的网络化实时化:PC(个人计算机)端和手机APP(应用程序)成为连接内外操岗位的关键枢纽;单井、站库远程管理和关键设备远程控制让每口井能被“精准拿捏”……
在胜利采油厂采油管理一区,集团公司范围内首个数智化条件下标准化采油管理区建设正深入推进。通过岗位OA(办公自动化)系统,单井隐患、技术方案、设备维护、地面工程、作业进度等多类任务实现一体化关联,确保工作计划精准穿透至每一口井。安全生产指挥中心作为内操核心,依托电脑端平台统一调度人员、车辆、工具等资源,指令一键下发后实时推送至维护班手机移动端,实现任务接收与执行的即时联动。
外操维护班在统一调度下做到多个岗位一键推送协同到位、多个问题一次停井解决到位、多个现场一台车辆保障到位,平均减少协调时间30分钟、停井时间2小时。借助岗位OA平台对执行全流程进行跟踪评价,全区生产时率从96.9%提升至99.5%。
截至2023年年底,油气开采工业物联网建设技术标准体系、PCS(中国石化生产信息化平台)及相关技术已在中国石化10家上游企业165个采油气管理区全面推广应用,覆盖率位居行业陆上油气田首位。其中,动液面软测量技术在油田全面推广至3.2万口油井,并拓展至中国石油新疆、青海等油田应用。智能柔性优化控制、含水趋势预测等技术在胜利油田、西北油田应用超过5400口井。
PCS作为中国石化国内上游唯一全面推广的生产指挥系统,实现了“实时监控、报警预警、动态分析、有效处置、效果跟踪”的全过程动态闭环管理,日均活跃用户5000余人,日均访问9.2万人次,生产时率、自然递减率等指标持续向好。