晋琨 亢龙
长庆油田分公司第六采油厂 陕西省西安市 718699
摘要：自“德国工业4.0”“美国工业互联网”的概念提出后，我国于2014年底提出“中国制造2025”。可见，各国普遍关注到信息化、数字化在未来工业发展中的关键地位和作用。近年来，中国的快速崛起以及强大的综合实力举世瞩目，目前已经形成了信息化和工业化相融合的发展格局。当前，我国作为石油资源储量及消费的大国，石油企业也在发展中紧跟国际的脚步，逐步向数字化转型。不断提升信息化水平，提升油田企业的生产效率，将是提高企业综合竞争力的重要手段。
关键词：油田；数字化技术；应用；发展趋势
1油田数字化建设概述
数字化油田指油田企业在对油田进行日常勘察的过程中，将其作为核心控制方向，紧跟信息化社会发展趋势，应用信息技术开展信息采集、监督生产、管控设备等工作，进而准确落实数字化油田建设工作。数字化系统在实际运行期间，能够及时准确地将自身勘探到的信息数据直接发送到监控平台上，并应用相关数据模型，对比各项结果，完成统一处理工作。数字化油田建设工作并不是处于虚幻的状态，在建设过程中将标准化的油田建设作为最终目标，准确确定油田的实际勘查位置，在多维分析仪器的作用下，最终以图像的状态展示各项数据，提升实体控制效率。在落实数字化油田建设工作期间，油田企业不应只探测油田建设的具体位置，还要在数字技术的辅助下优化和创新各项管理条件。数字化油田建设监理工作人员在工作期间，充分利用数字化系统，不仅能够了解油田总体框架，同时也能以具体的内容为依据配置资源，在保证数字化油田建设任务量具有较强协调性的基础上，不断完善数字化油田建设的监管体系。
2油田数字化研究进展
2.1数据采集，过程监控
针对传统油气田存在范围广，生产管理层级多，井、间、站、管道、设备数量多等问题，对井、间、站等生产过程数据进行实时采集，实现井、间、站生产过程的集中监视及报警与控制。集中处理站、联合站等大中型站场数据采集仪表多采用有线仪表，井、间主要采用无线通信仪表。现场仪表信号传送至井场控制设备的方式有电缆传输及无线信号传输两种。无线仪表主要应用3种无线采集技术：LoRa技术（一种基于扩频技术的远距离无线传输技术）、WIA-PA技术（面向工业过程自动化的工业无线网络标准技术）、ZigBee技术（一种应用于短距离和低速率下的无线通信技术）。计量间、阀组间等小型站场及井场设置RTU（远程终端单元）；处理站场控制系统大都采用PLC（可编程控制器）、DCS（分散控制系统）；中心站或区域管理中心采用SCADA（数据采集与监视控制）系统，对下辖所有井、间、站、管道进行集中监控。通过生产数据实时采集，设备设施运行状况实时监控，实现数字化巡检，使现场巡检由每日两次向24h全程管控转变，可实时发现设备运行出现的问题并精准定位。长庆油田形成以“电子巡井、电子执勤、智能化设备、数据传输共享及应用”为主要内容的25项关键技术，实现了“油水气井远程监控、管道安全监控、数据智能分析、报表自动生成”等功能。通过生产数据在线采集及远程监控技术，满足油田对生产运行情况的动态管理，显著提升经济效益和生产效率。
2.2数据传输
油田数字化建设需要传输大量的数据信息，并对这些数据信息进行处理。各油田数据传输大部分采用有线与无线相结合的方式，即：井场、计量间、阀组间等数量多且分散广，数据传输主要采用无线通信系统；集中处理站等大中型站场数据传输采用光纤有线传输系统。有线传输系统对基础设施方面的要求较高，如要求网络具有较大带宽的设备，只有确保其信号传输通道通畅、稳定，才能更好地采集数字化信息。目前对于无线传输系统，国内各油田根据自身实际采用GPRS（通用分组无线服务技术）、4G（第4代移动通信技术）网络、WLAN（无线局域网络）、无线网桥等一种或几种方式进行数据传输。未来数据传输技术发展的着眼点应放在无线传输技术的挖掘应用上，尤其是解决远距离数据传输的关键问题上。
2.3预测预警
预测预警技术具有将业务管控模型、专家经验、案例库为闭环持续优化的预警预测能力，主要包括智能软件工况诊断、参数高低限自动报警、过程控制监测预测、智能化远程调配及数据的历史趋势查询功能，帮助生产管理人员更有效地掌握生产动态。采用预测预警技术，塔里木油田自主开发了管道内腐蚀组合检测评价技术，将输油管道内腐蚀缺陷检出率由10%提升至80%以上。胜利油田根据隐患或危害的严重程度制定四级预警机制，分别为周期性工作预警、趋势向坏预警、生产异常预警和重复故障报警，做到系统的周期保养和检测及时到位，尽早发现生产异常状况，特别是严重问题能从根源上早发现、早处理。通过对数据的采集和分析，针对关键生产参数设置趋势预警，如抽油机功图面积、上行电流、最大载荷持续上升时的预警，此时未触及报警线，只是系统运行的轨迹异常，系统就会发出警告，从而提示操作人员及时注意到危险隐患，并尽早处理。
2.4分析优化，数据整合
分析优化技术是实现对决策过程、经营体系、生产流程及资产价值全过程的分析优化手段，主要包括实时流量估算及油藏优化、大数据分析和先进控制、生产优化和维护、举升优化及措施调整。塔河油田采油三厂首次提出并应用远程掺稀技术，实现了58口井掺稀量远程调控，调节时间由4h缩短至5min，单井次人员优化6人。西南油气田优化管网气质、气量调配与装置工况，在进行分析论证后，关停过剩的净化厂及增压机组。新疆油田重油公司通过采集锅炉、泵站等自动化数据并利用大数据技术，完成蒸汽干度在线计量、输油泵效分析、测量仪表稳定性分析等课题研究，实现提升稠油精细管理的目标。胜利油田建立了以数据为中心的“采、存、管、用”，建设了勘探信息系统、油气开发信息系统、油气钻井信息系统等信息分析、数据整合技术。通过数据整合和优化分析，深度挖掘数据价值。
3油田数字化技术发展趋势
3.1边缘计算技术
通过在终端设备和云之间引入边缘设备，将云服务扩展到网络边缘。在油田现场应用中，可充分利用井场RTU边缘计算和存储能力，使用孤立算法实现异常数据检测和报警规则学习，同时对温度和阀门开关进行逻辑控制，将之前在云端的处理功能在边缘端实现，有效解决网络带宽和通信延迟问题。
3.2机器人巡检
智能巡检机器人集成了红外热像仪、可见光摄像机、高灵敏度拾音器等多种传感器，可对站内设备的仪表进行拍照或读取，全程拍摄设备巡检情况，自动记录并实时传到后台，可精确测量设备运行温度，实现热缺陷等事故隐患自动报警等功能。还可应用于受限空间、高温、高压、有毒气体等特殊环境下的巡检。
3.3大数据及人工智能技术
信息化建设、物联网应用积累了海量油田生产数据和自动化数据，需要建立能够满足大数据分析性能需求的技术架构和平台进行深度处理分析、挖掘数据价值。通过数据挖掘、机器深度学习等技术，帮助决策人员制定精准的管理策略。人工智能则是从辅助、替代人工操作角度出发，辅助人工更高效地工作或实现决策过程。
4结语
伴随油田物联网、云计算、ERP等统建项目的逐渐实施，油田数字化完成了由分散到集中化应用的大跨越。随着油田数字化技术的不断推广应用，将大大提高油田生产运行效率，转变管理方式，油田企业将有更加广阔的发展空间。
参考文献
[1]高志亮，石玉江，王娟，等.数字油田在中国及其发展[J].石油科技论坛，2015，34(3)：33-38.
[2]安杰，韩伟，晋琨，等.油田数字化建设存在的问题及应对措施[J].化学工程与装备，2019(8)：184-185.