国内油气田企业数字化转型、智能化发展创新与实践

　　面对抵御低油价风险能力弱、管理运行效率不高等诸多制约高质量发展瓶颈。克拉玛依红山油田有限责任公司(以下简称红山公司)坚持创新驱动发展，率先实施机构扁平化和三项制度改革，全面建成低成本、覆盖面广、应用领域多的稠油油藏物联网，研发应用中国石油上游板块首例智能生产管理信息系统，成功构建物联网、油公司模式下管理架构和运行模式，为国内油气田企业数字化转型、智能化发展提供了有益借鉴。

　　一、前言

　　习近平同志在2018年全国网络安全和信息化工作会议上明确指出，要发展数字经济，加快推动数字产业化，依靠信息技术创新驱动，不断催生新产业新业态新模式，用新动能推动新发展。要推动产业数字化，利用互联网新技术新应用对传统产业进行全方位、全角度、全链条的改造，提高全要素生产率，释放数字对经济发展的放大、叠加、倍增作用。要推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合，加快制造业、农业、服务业数字化、网络化、智能化。新冠肺炎疫情和油价暴跌“两只黑天鹅”叠加而至，给油气企业生产经营甚至生存发展带来了严重冲击，同时也给企业加快数字化转型、智能化发展提出了新的要求。2020年4月，中国石油天然气集团有限公司董事长、党组书记戴厚良强调，数字化转型涉及企业的治理体系、治理能力、组织架构等，要结合企业实际，把推进数字化转型的基础、优势和不足摸清楚，要统筹谋划，做好总体设计，分层分步实施;要明确目标，统筹好相关措施和制度，先行先试后再进行推广。红山公司以此为契机，结合公司实际情况，在数字化转型、智能化发展工作中进行了有益的尝试。

　　(一)红山公司概况

　　红山公司由中国石油天然气股份有限责任公司、新疆能源(集团)有限责任公司、新疆生产建设兵团投资有限责任公司三方共同出资，于2012年9月在新疆克拉玛依市注册成立，合作面积100.1平方公里，总储量4312.07万吨，合作期限20年，是独立的经济法人实体、中国石油上游产业与地方创新合作发展首例。红山公司开发油藏为红山嘴油田红003井区块稠油油藏，油藏50℃地面原油粘度平均6000毫帕·秒以上，最高达28000毫帕·秒，属于超稠油油藏，采用蒸汽吞吐、蒸汽驱工艺开发。历经多年勘探开发，共有注、采井1894口，建成了生产注汽、原油处理、原油外输等主体工程以及供水、供电、供配气等生产配套设施，是中国石油新疆油田首个地面标准化建设示范区和“地下高效采油、地上观光旅游”石油工业景区。

　　(二)数字化转型、智能化发展基础

　　1.物联网方面

　　从物联网覆盖率来看，蒸汽驱注汽井、计量管汇、转油站、注汽站、原油处理站，物联网随产能建设，覆盖率均为99%以上。

　　2.管理方面

　　红山公司高度重视物联网及信息化建设，成立了以主要领导为组长的专门机构对公司未来物联网及信息化建设进行规划，并大力推进规划落实工作，为数字化转型，智能化发展提供了坚实保障。

　　3.人员方面

　　经过多年的物联网建设，培养了一批既懂生产又懂信息化建设的综合性人才，为未来数字化转型、智能化发展奠定了坚实的人力资源。

　　(三)存在的问题

　　受单井物联网建设成本较高影响，单井物联网覆盖率仅为3.8%，与生产密切相关的温度、压力录取，油井启停、放套气和检查井口设备设施及工艺管线的异常状况仍需要人工现场巡井、人工操作来完成。

　　油田单井原油含水计量需每天通过人工现场取样化验获取，人工取样劳动强度大且存在烫伤、伴生气中毒、原油落地等安全环保风险，同时人工化验效率低、误差大、时效性差。

　　油区视频覆盖率不高，仅在原油处理站、注汽站及料场等部分重点站库部署了43台模拟摄像头，无法实现覆盖全油区的视频智能监控。

　　为确保油井物联网等一系列改变现有劳动组织的工程，适应“油公司”业务流程体系，急需一套以生产管理为核心的智能应用系统，全面提升管理效率和水平。

　　二、数字化转型、智能化发展关键技术与实现路径

　　面对国际油价断崖式下跌并长期低位徘徊的严峻形势，如何实现油田物联网建设标准不降，建设低成本及运行低功耗成为油田数字化转型能否实现的关键。红山公司通过多年的技术实践，优选应用LORA(低功耗广域物联网)传输技术、多井共用在线自动测量含水技术、无线微波网络通讯技术及业务全面上云等信息技术手段，构建起由采集控制、数据传输、生产管理平台三大部分构成的物联网系统总体架构(图1)，为低成本数字化转型智能化发展奠定了坚实基础。

　　(一)LORA传输技术

　　红山公司新物联网工程的建设，依然是基于中国石油 A11架构的采集和传输标准，但取消了RTU、CPE。采用LORA(WAN/ TDM)傳输技术，简化为传感器、网关、平台透传新模式，该模式简化了油气生产物联网硬件层级和架构(图2)。

　　(二)多井共用在线自动测量含水技术

　　针对称重式计量和功图计量两种工艺流程(图3、图4)，利用多通阀装置及集输管网，将分散油井采出液汇集至在线含水仪处，通过自动选井功能实现单井含水在线测量。单台在线含水仪最多可满足24口井计量需求，实现多井、多管汇共用。为保证油井含水测量的准确性，从采出液流动形态入手，研究制定了将集输管网内暂存介质完全替换为测量井采出液的计算方式。在此基础上，完善自动调控系统，利用无线传输设备，实现油井产液量计量与含水率测定联动，数据可自动采集远传并自动生成生产报表。

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