面對(duì)抵御低油價(jià)風(fēng)險(xiǎn)能力弱、管理運(yùn)行效率不高等諸多制約高質(zhì)量發(fā)展瓶頸。克拉瑪依紅山油田有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱紅山公司)堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展，率先實(shí)施機(jī)構(gòu)扁平化和三項(xiàng)制度改革，全面建成低成本、覆蓋面廣、應(yīng)用領(lǐng)域多的稠油油藏物聯(lián)網(wǎng)，研發(fā)應(yīng)用中國(guó)石油上游板塊首例智能生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)，成功構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)、油公司模式下管理架構(gòu)和運(yùn)行模式，為國(guó)內(nèi)油氣田企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化發(fā)展提供了有益借鑒。

　　一、前言

　　習(xí)近平同志在2018年全國(guó)網(wǎng)絡(luò)安全和信息化工作會(huì)議上明確指出，要發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟(jì)，加快推動(dòng)數(shù)字產(chǎn)業(yè)化，依靠信息技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，不斷催生新產(chǎn)業(yè)新業(yè)態(tài)新模式，用新動(dòng)能推動(dòng)新發(fā)展。要推動(dòng)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化，利用互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)新應(yīng)用對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行全方位、全角度、全鏈條的改造，提高全要素生產(chǎn)率，釋放數(shù)字對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的放大、疊加、倍增作用。要推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合，加快制造業(yè)、農(nóng)業(yè)、服務(wù)業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化。新冠肺炎疫情和油價(jià)暴跌“兩只黑天鵝”疊加而至，給油氣企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)甚至生存發(fā)展帶來了嚴(yán)重沖擊，同時(shí)也給企業(yè)加快數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化發(fā)展提出了新的要求。2020年4月，中國(guó)石油天然氣集團(tuán)有限公司董事長(zhǎng)、黨組書記戴厚良強(qiáng)調(diào)，數(shù)字化轉(zhuǎn)型涉及企業(yè)的治理體系、治理能力、組織架構(gòu)等，要結(jié)合企業(yè)實(shí)際，把推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)、優(yōu)勢(shì)和不足摸清楚，要統(tǒng)籌謀劃，做好總體設(shè)計(jì)，分層分步實(shí)施;要明確目標(biāo)，統(tǒng)籌好相關(guān)措施和制度，先行先試后再進(jìn)行推廣。紅山公司以此為契機(jī)，結(jié)合公司實(shí)際情況，在數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化發(fā)展工作中進(jìn)行了有益的嘗試。

　　(一)紅山公司概況

　　紅山公司由中國(guó)石油天然氣股份有限責(zé)任公司、新疆能源(集團(tuán))有限責(zé)任公司、新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)投資有限責(zé)任公司三方共同出資，于2012年9月在新疆克拉瑪依市注冊(cè)成立，合作面積100.1平方公里，總儲(chǔ)量4312.07萬(wàn)噸，合作期限20年，是獨(dú)立的經(jīng)濟(jì)法人實(shí)體、中國(guó)石油上游產(chǎn)業(yè)與地方創(chuàng)新合作發(fā)展首例。紅山公司開發(fā)油藏為紅山嘴油田紅003井區(qū)塊稠油油藏，油藏50℃地面原油粘度平均6000毫帕·秒以上，最高達(dá)28000毫帕·秒，屬于超稠油油藏，采用蒸汽吞吐、蒸汽驅(qū)工藝開發(fā)。歷經(jīng)多年勘探開發(fā)，共有注、采井1894口，建成了生產(chǎn)注汽、原油處理、原油外輸?shù)戎黧w工程以及供水、供電、供配氣等生產(chǎn)配套設(shè)施，是中國(guó)石油新疆油田首個(gè)地面標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)示范區(qū)和“地下高效采油、地上觀光旅游”石油工業(yè)景區(qū)。

　　(二)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化發(fā)展基礎(chǔ)

　　1.物聯(lián)網(wǎng)方面

　　從物聯(lián)網(wǎng)覆蓋率來看，蒸汽驅(qū)注汽井、計(jì)量管匯、轉(zhuǎn)油站、注汽站、原油處理站，物聯(lián)網(wǎng)隨產(chǎn)能建設(shè)，覆蓋率均為99%以上。

　　2.管理方面

　　紅山公司高度重視物聯(lián)網(wǎng)及信息化建設(shè)，成立了以主要領(lǐng)導(dǎo)為組長(zhǎng)的專門機(jī)構(gòu)對(duì)公司未來物聯(lián)網(wǎng)及信息化建設(shè)進(jìn)行規(guī)劃，并大力推進(jìn)規(guī)劃落實(shí)工作，為數(shù)字化轉(zhuǎn)型，智能化發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)保障。

　　3.人員方面

　　經(jīng)過多年的物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，培養(yǎng)了一批既懂生產(chǎn)又懂信息化建設(shè)的綜合性人才，為未來數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的人力資源。

　　(三)存在的問題

　　受單井物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)成本較高影響，單井物聯(lián)網(wǎng)覆蓋率僅為3.8%，與生產(chǎn)密切相關(guān)的溫度、壓力錄取，油井啟停、放套氣和檢查井口設(shè)備設(shè)施及工藝管線的異常狀況仍需要人工現(xiàn)場(chǎng)巡井、人工操作來完成。

　　油田單井原油含水計(jì)量需每天通過人工現(xiàn)場(chǎng)取樣化驗(yàn)獲取，人工取樣勞動(dòng)強(qiáng)度大且存在燙傷、伴生氣中毒、原油落地等安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)人工化驗(yàn)效率低、誤差大、時(shí)效性差。

　　油區(qū)視頻覆蓋率不高，僅在原油處理站、注汽站及料場(chǎng)等部分重點(diǎn)站庫(kù)部署了43臺(tái)模擬攝像頭，無(wú)法實(shí)現(xiàn)覆蓋全油區(qū)的視頻智能監(jiān)控。

　　為確保油井物聯(lián)網(wǎng)等一系列改變現(xiàn)有勞動(dòng)組織的工程，適應(yīng)“油公司”業(yè)務(wù)流程體系，急需一套以生產(chǎn)管理為核心的智能應(yīng)用系統(tǒng)，全面提升管理效率和水平。

　　二、數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)與實(shí)現(xiàn)路徑

　　面對(duì)國(guó)際油價(jià)斷崖式下跌并長(zhǎng)期低位徘徊的嚴(yán)峻形勢(shì)，如何實(shí)現(xiàn)油田物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不降，建設(shè)低成本及運(yùn)行低功耗成為油田數(shù)字化轉(zhuǎn)型能否實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。紅山公司通過多年的技術(shù)實(shí)踐，優(yōu)選應(yīng)用LORA(低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng))傳輸技術(shù)、多井共用在線自動(dòng)測(cè)量含水技術(shù)、無(wú)線微波網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)及業(yè)務(wù)全面上云等信息技術(shù)手段，構(gòu)建起由采集控制、數(shù)據(jù)傳輸、生產(chǎn)管理平臺(tái)三大部分構(gòu)成的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)總體架構(gòu)(圖1)，為低成本數(shù)字化轉(zhuǎn)型智能化發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

　　(一)LORA傳輸技術(shù)

　　紅山公司新物聯(lián)網(wǎng)工程的建設(shè)，依然是基于中國(guó)石油 A11架構(gòu)的采集和傳輸標(biāo)準(zhǔn)，但取消了RTU、CPE。采用LORA(WAN/ TDM)傳輸技術(shù)，簡(jiǎn)化為傳感器、網(wǎng)關(guān)、平臺(tái)透?jìng)餍履Ｊ剑撃Ｊ胶?jiǎn)化了油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)硬件層級(jí)和架構(gòu)(圖2)。

　　(二)多井共用在線自動(dòng)測(cè)量含水技術(shù)

　　針對(duì)稱重式計(jì)量和功圖計(jì)量?jī)煞N工藝流程(圖3、圖4)，利用多通閥裝置及集輸管網(wǎng)，將分散油井采出液匯集至在線含水儀處，通過自動(dòng)選井功能實(shí)現(xiàn)單井含水在線測(cè)量。單臺(tái)在線含水儀最多可滿足24口井計(jì)量需求，實(shí)現(xiàn)多井、多管匯共用。為保證油井含水測(cè)量的準(zhǔn)確性，從采出液流動(dòng)形態(tài)入手，研究制定了將集輸管網(wǎng)內(nèi)暫存介質(zhì)完全替換為測(cè)量井采出液的計(jì)算方式。在此基礎(chǔ)上，完善自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)，利用無(wú)線傳輸設(shè)備，實(shí)現(xiàn)油井產(chǎn)液量計(jì)量與含水率測(cè)定聯(lián)動(dòng)，數(shù)據(jù)可自動(dòng)采集遠(yuǎn)傳并自動(dòng)生成生產(chǎn)報(bào)表。

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