新形勢下數(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)可有效簡化工藝流程,豐富決策手段,提高運(yùn)營效率。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,實(shí)現(xiàn)油氣數(shù)據(jù)的分析處理。由此建立起儲層、井筒、單井、場站、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。
中國石油天然氣集團(tuán)有限公司(簡稱中國石油)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,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級減少到3級,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,針對大量生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析。以中國石油為例,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、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)識別技術(shù)現(xiàn)場試驗(yàn)1200口井、20多萬井次,準(zhǔn)確率達(dá)98%以上;電參數(shù)轉(zhuǎn)示功圖技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用1620口井,與實(shí)測功圖吻合度達(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332口井產(chǎn)量計(jì)量數(shù)據(jù)對比,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)行平臺和海量數(shù)據(jù)存儲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、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。
中國石油組織建設(shè)的“夢想云平臺”,搭建油氣勘探、開發(fā)生產(chǎn)、協(xié)同研究、經(jīng)營管理和安全環(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、一系列業(yè)務(wù)應(yīng)用的勘探開發(fā)夢想云平臺”,為數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供了良好的數(shù)據(jù)和算力基礎(chǔ)。夢想云集中管理中國石油60多年的勘探開發(fā)數(shù)據(jù),覆蓋16家油氣田公司、45余萬口井、2.6萬多座站庫,累計(jì)形成5PB核心數(shù)據(jù)資產(chǎn)。利用夢想云平臺,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)建出基于知識圖譜的油氣層識別模型,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)測精度的同時(shí),預(yù)測速度提升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)營效率,簡化監(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,存儲大量干凈、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。
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,中國中化集團(tuán)有限公司(簡稱中化集團(tuán))針對從中東到中國的原油進(jìn)口業(yè)務(wù),成功完成我國第一單區(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一船從中國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。