油田智能化管理模式促进降本增效效果分析

王旭  王彬  顾明  关文韬

摘要：智能油田关键技术是解决油田勘探开发、生产运行等难题的必要手段，是推进油田业务数字化转型的基本支撑。油田企业要应对高质量发展需求与外部严峻挑战，智能油田建设成为必然的发展方向。文章调研了智能控制发展现状及技术进展，分析了智能控制策略在长庆油田取得的各项应用现状及效果，为全面实现油田企业数字化转型、智能化发展，形成具有领先水平的智能采集、全面感知、智能控制、预警预测等智能油田基础关键技术系列，支撑油田高质量发展，保障国家能源安全。

一、前言

受全球政治经济形势和市场博弈等因素影响，油气能源行业震荡加剧，石油产业格局发生显著变化。全球能源趋向多元化、低碳化，随着油气需求增速下降，油田经营效益下滑，运营成本压力逐年增加，石油行业面临严峻挑战。同时，大数据、人工智能、5G、云计算等新一代信息技术驱动的全球第四次工业革命快速发展并推广应用，引发全社会和全产业链的颠覆性变革，给石油行业带来了新的发展机遇。

二、油田智能化管理模式发展现状

智能油田是数字油田的高级发展阶段，近年来，在经历了数字油田的建设，具备了基本的数据采集、管理等基础之后，石油公司围绕勘探开发等核心业务，积极探索智能化技术在油田的深入应用，智能化技术由点到面逐步推进，智能油田的概念逐渐明确、内涵不断丰富，智能油田建设取得了良好效果。未来已来，进入新时代新发展阶段，对信息化建设提出了更高的要求，需要通过智能化建设来驱动企业的全面转型升级。

（一）生产物联网技术基本成熟

1.基础通信网络进一步优化

敷设通信光缆形成“四横、两纵、多环”的网络格局，实现“双出口”、“万兆到区、千兆到站、百兆到井”、“移动终端APN专网接入”、“办公、生产、社区、电视四网隔离”、“链路自动切换、同缆传输、业务分离”。

2.数字化主体技术规模应用

规模应用数字化主体技术，上线油水井覆盖率97.2%；集成场站视频监控2267套；建成数字化站点覆盖率100%，小型站点无人值守投运覆盖率94%；应用智能报表，自动生成率85%。

3.典型应用场景

（1）敏感区域可视化

升级高清视频，完成视频时钟自动同步，覆盖井场区域站点，视频监控在线率99.3%，录像正常率98.5%；应用激光对射、视频联动等技术，完成站点周界安防入侵监测可视化建设；完成管线桁跨高清视频监控建设工作，为综合治理及安全环保工作提供了有力支撑。

（2）场站无人值守

完善场站物联网技术改造，全面构建“中心站＋无人值守站”管理模式，探索联合站无人值守与作业区调控中心合并运行，优化中心站，盘活用工，形成“无人值守、集中监控、定期巡检、应急联动”的智能化生产组织方式，劳动组织架构进一步扁平化。

（3）生产监控优化应用

完成数字化生产指挥中心的建设投运工作，优化SCADA系统监控界面、开发SCADA系统跨应用报警信息逐级推送功能，实现关键生产数据整屏集中监控、报警信息向岗位即时通自动推送，报警确认率提升至99%，生产监控形成了“逐级推送、分层监控”的立体化报警监控格局。

四、油田智能化管理模式效果分析

（一）实现功图计产数据向A2系统的自动推送

联通功图系统、报表系统与A2系统，实现了功图计产数据向A2系统的自动推送，解决了油井日报数据“人工重复录入”和“多源头数据不一致矛盾”问题。

（二）实现油井的智能间开

依托井口智能控制柜边缘计算和云端管理平台，应用电参、工况、功图计产模型诊断和间开制度制定算法，边云结合实现间开制度的动态优化，形成了自动计算间开工艺配套技术，完成试点油井测试，平均泵效16.36%↑30.90%，系统效率6.95%↑15.98%，日耗电358kW·h↓175kW·h。

（三）实现自动选井智能单量

研究应用了三相计量、自动倒换流程、自动收球为一体的智能单量装置，联动SCADA系统实现单量流程自动切换、报表系统自动生成单量结果，实现了井组产量自动连续计量，提高计量精度、降低事故风险、降低劳动强度。

（四）实现智能调频恒液位连续输油

利用PLC边缘计算，通过不对称增量式PID控制算法自动调整输油泵变频频率，控制缓冲罐液位增量，在不变更工艺设备的情况下实现恒液位连续自动输油，实施了输油回路，输油泵日均启停次数大幅下降，避免人为干扰，实现机泵管线连续平稳运行。

（五）智能管道无泄漏配套技术

在各大油田无泄漏示范区建设成果的基础上，结合管道管理智能化应用，将智能化工作平台、智能化监控设施、智能化设备与完整性管理方法深度融合，开展智能管道无泄漏示范区建设，全面精准排查和治理安全隐患，确保对潜在高风险的预判、预测、预知。

（六）实现智能调参控制恒压自动注水

云端工作站与现场站控PLC组成数字孪生体，利用SCADA采集数据进行仿真运行，应用粒子群智能算法自动计算调节恒压注水的最优控制参数（原为变频柜厂家现场人工调试，设定压力与运行压力差在0.5-0.7Mpa之间），实施恒压注水回路，分水器设定压力与实际运行压力差缩小到0-0.08Mpa之间，所辖管网注水井配注合格率提升，运行效果远远大于人工调试，实现了智能控制恒压自动注水。

（七）经营管理业务区

生产成本管控压力大，随着油田发展规逐年模扩大，资产体量逐年加大，折旧折耗持续增长，完成成本的压力进一步增加。生产规模与经营效益匹配程度不高，储量、产量、投资、成本、效益价值链优化管理难度大。数字与资产互联能力不强，账实差异，数字与资产互联能力不强，资产创效能力不强，还未实现资产全链条信息化管理。油田制定了“持续优化业务结构和人力资源结构，至2025年，完全成本控制在40美元/桶，实物劳动生产率提升到900吨/人，企业盈利能力显著增强”这一目标，需要持续加强生产经营一体化、促进业财融合，实现人财物的精准管理。

六、结论

智能油田是油田的必然发展方向，智能油田关键技术是解决油田勘探开发、生产运行等难题的必要手段，是推进油田业务数字化转型的基本支撑。通过人工智能、大数据、物联网等技术与勘探开发关键业务融合，形成具有领先水平的智能采集、全面感知、智能控制、预警预测等智能油田基础关键技术系列，支撑油田主体技术更新换代，变革传统的油田勘探开发管理模式，提高劳动生产率、降低开发成本，提高应对和防控风险的能力，保障国家能源安全。

参考文献：

[1]陈强，王宏琳.数字油田：集成油田的数据、信息、软件和知识[J].石油地球物理勘探，2002，(01)：90-96+98.doi：CNKI：SUN：SYDQ.0.2002-01-019.