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石油企业智能油田发展与应用(论文)学士学位论文.doc
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1、石油企业智能油田发展与应用杜吉家 臧国富(胜利油田分公司经济开发研究院 山东 东营 邮编:257001)【摘要】“智能油田”建设与实施,既是油田企业提高核心竞争力和加快自身发展的必然要求,也是全球信息化进入智能化阶段对油田的客观要求。论文通过对信息化发展阶段阐述、“智能油田”基本内涵及特征概括归纳,调查分析了国内外石油企业“智能油田”发展现状、经验做法及取得的成效,提出了油田企业(石油公司)在勘探开发业务中“智能油田”的研究应用的方面和内容。【关键词】石油企业;智能油田;调查;应用一、信息化发展的几个阶段信息化历程分为手工阶段、数字化初级阶段、数字化成熟阶段和智能(智慧)化阶段。其中,目前正在
2、研究、应用的智能(智慧)化阶段是信息化发展历程中的高级阶段,是信息化及相关配套技术发展到现在的必然结果,具有感知、可视化和智慧功能(见图1)。4-智能/智慧化阶段3-数字化成熟阶段阶段描述知识库、专家经验的管理和应用;利用专家经验、知识、模型辅助管理和决策;实现实时监控、可视化,全面自动化控制盒处理,减少人为干预;生产预测和优化;事先反应能力,等等。2-数字化初级阶段1-手工阶段全面覆盖各业务领域的计算机应用;生产经营管理流程、业务流程与计算机系统实现融合;大量数据集成和应用集成;初步自动化处理等等。计算机普及;实现专业数据和业务信息数字化;生产管理和业务流程实现数字化;可视化;初步集成和整合
3、等等。手工操作为主;极少数字信息;信息存放在独立计算机系统;缺少专业系统,等等。发展阶段图1 信息化发展阶段及描述纵观智能油田的快速发展,反映了一个基本事实:IT技术,特别是一些IT新技术在智能油田建设中发挥了至关重要的作用。二、智能油田的内涵智能油田在数字油田基础之上,借助先进信息技术和专业技术,全面感知油田动态,自动操控油行为,预测油田变化趋势,持续优化油田管理,科学辅助油田决策,使用计算机信息系统智能地管理油田。也就是说,智能油田就是能够全面感知的油田,能够自动操控的油田,能够预测趋势的油田,能够优化决策的油田。具体描述为:(1)智能油田将借助传感技术,建立覆盖油田各、业务环节的传感网络
4、,实现对油田各业务环节的全面感知。(2)利用先进的自动化技术,对油气井与管网设备进行自动化控制,对油气管网进行自动平衡与智能调峰,实现对生产设施的远程自动操控。(3)利用模型分析技术,进行油藏的动态模拟,单井运行分析与预测,生产过程优化,智能完井和实时跟踪,利用专业数学模型提高系统模拟与分析能力、预测和预警能力、过程自动处理能力,实现对油田生产趋势进行分析与预测。(4)利用可视化协柞环境为油田提供信息整合与知识管理能力,充分利用勘探开发地质研究专家经验与知识,实现油田勘探的科学部署,提高系统自我学习能力,生产持续优化能力,真正做到业务、计算机系统与人的智慧相融合,辅助油田进行科学决策、优化管理
5、。三、智能油田的基本特征智能油田的基本特征归纳为以下六个力面:实时感知、全面联系、自动处理、预测预警、辅助决策、分析优化(图2)。每一方面概括总结为:虚拟专家,辅助决策模拟分析,优化生产油田智能化提升智能油田智能化体现出的6个典型特征智能化即时预警,预测趋势远程诊断,自动处理油田智能化基础全面联系实时感知物联化图2 智能油田的特征 (1)实时感知:利用传感网络实现对油田各业务环节的全面感知。不仅要对油田生产现场的设施进行实时数据采集,还可通过视频技术直接查看了作场地、会议场所的场景。 (2)全面联系:在实时感知的基础上,进一步提供油田现场与指挥室之间、人与仪器之间相互协同,远程操作。(3)自动
6、处理:利用自动化技术、优化技术,通过对采集到的数据进行计算分析,将操作指令反馈到现场,对油气井与管网设备进行自动化控制。(4)预测预警:在对历史数据进行分析的基础上,通过数据挖掘、模型分析,对油田生产趋势进行模拟和预测。如油藏的动态模拟,单井运行分析与预测,生产事故预警。(5)辅助决策:利用可视化的信息协作环境、油田专家的经验、专业领域知识、成功项日研究成果,进行综合分析,提出决策建议。(6)分析优化:通过建立各种标准化的评价指标体系,利用综合评价技术,对生产运行的状况、油气藏地质条件、决策结果进行评价和分析,提出优化方案,使油田生产、管理不断优化和完善,实现油田的最优化发展。四、国内外“智能
7、化”发展现状从全球看,21世纪是一个以计算机为核心的信息时代,数字化、网络化、智能化已经成为21世纪的时代特征和必然要求。随着管理创新、信息技术及相关配套技术的迅速发展,计算机技术、无线网络技术、云计算、物联网等一批先进、高端技术在各行各业得到应用,有力地支撑了全球不同领域智能化发展。IBM公司在2008年首次提出了“智慧地球”的概念;2009年,当时刚刚上任的美国总统奥巴马主张通过“物联网”等技术来构建“智慧地球”,等等。在这样的大背景下,世界许多国家的政府、城市开始了“智慧城市”的研究和建设工作,各个城市根据其现状和未来发展趋势,形成了较为适应自身发展的“智慧”模式;在油气行业,近年来一些
8、国际性的大型石油公司也提出了“智能油田”的概念,着力开始“智能油田”的相关理念提出、实施规划编制及解决方案的制定,并从不同角度、有重点研究、建设和实施“智能油田”。其中,挪威国家石油公司是全球“智能油田”的先行者和实践者,该公司与IBM公司合作全面设计规划“智能油田”,并形成了系列解决方案,已经实现了对油田现场状况及运行效率的监控,自动化关井、停井管理,可视化协作等多方面智能化运行和管理。其他国际大石油公司虽然没有全面、系统规划和建设“智能油田”,但实际上各公司已经从不同方面实施了“智能油田”的项目。如,雪佛龙公司重点实施了“智能完井、实时生产监控与优化”等;壳牌石油公司重点是通过实时作业中心
9、(RTOC)建设,实现了井下复杂油气藏的实时监控;BP石油公司重点实施了钻井业务流程、运营自动化和重点井的全部实时监控;埃克森美孚公司则重点实施了全球钻井数据中心、多个可视化协作中心建设,研究应用了油藏模型仿真,实现了全球标准化生产现场运行监控。IBM公司作为世界“智慧化”创始者和倡导者,推行“整合一体化运行和操作”(IntegratedOperations),并与世界多个石油公司合作研究、实践了“智慧油田”诸多解决方案。当前,有关于智能油田规划发展及核心技术也逐渐成为发展的热点。从国内看,国家和各级政府通过推进信息化与政府行政管理、工业化的深度融合,提出并开始实施智慧化政府、智慧化城市、智慧
10、化社区和重点工业领域、物流、交通、电力等方面的智能化管理。如,山东省在2012年就积极推动智慧山东建设,出台和宣贯了关于开展智慧山东试点工作的实施意见,并选择潍坊、济宁、枣庄和德州等市,分城市、城区、社区和园区四个层面,开展智慧山东建设试点;同时,继续深化智能工业、智能物流、智能矿山、智能交通、智能电网等重大物联网应用示范工程。国内石油企业面对智能化时代的到来,认识到了信息化、智能化是生产力和油田核心竞争力之一,是石油企业发展的重要保障和支撑,纷纷推进“智能油田”建设。如,新疆油田继2008年在全国率先建成“数字油田”之后,于2010年与IBM联手,在全球首个提出“智能油田”概念,并完成了以“
11、智能油田”为主线的信息产业发展规划编制,计划5年内在原有数字油田基础上,通过覆盖油田各业务的知识库和分析决策模型构建,为油田生产、经营管理的决策分析提供智能化的辅助手段;计划用10年时间基本建成智能油田。长庆油田树立“用最少的人管理最大的油气田,用最低的成本生产获取最多的油气”的理念和最终目的,对油田生产现场实施全面监控和自动化管理,实现生产现场出现的隐患从“感知分析预警处理”的智能管理。华北油田在以“智能油田”建设为出发点的“十二五”信息化总体规划中,将“智慧油田”作为企业信息化建设的核心来推进,形成了“三个基础、一个平台、两个示范”的建设规划,正逐步实现优化信息资源高效配置、支持科学决策、
12、业务协同和生产优化运行等。2012年,中石化集团公司明确提出了在集团公司层面建设“智能化中石化”,在不同业务板块建设“智能化油田”和“智能化工厂”的要求。五、智能化在油田勘探开发中的用数字油田主要以全面的、标准化的数据和全面覆盖的、高带宽的通讯网络支持业务的开展。智能油田是在数字油田基础上,更强调业务间的紧密联系,更强调业务过程的自动化和智能化。1、油气勘探油气勘探处于油田业务的最上游,在智能油田环境下,其智能化主要体现在以下几个方面:(1)勘探数据知识化管理建立勘探数据知识库。研究人员将研究过程获取的知识发布到知识库,作业人员将一个任务或解决一个问题的最佳途径发布到知识库。为各专业人员实时做
13、出最佳决策而获取、共享各类知识提供支持。基本内容:建立跨专业界限的数据集成共享平台;建立数据标准目录,以及不同数据标准之间的映射关系;在共享平台之上,为勘探研究、勘探管理、开发等人员提供所需要的、符合各自专业标准的数据,以及统计分析和挖掘等功能。(2)探井现场跟踪研究提供实时的现场监控、判断和处理能力。基本内容:同步获取钻探现场实施的各类数据,包括实钻数据、随钻测量测试、钻井液数据等,并进行现场监控;实时模拟钻头轨迹,与设计不符时及时提示,研究人员作出井眼调整建议、更新设计方案并反馈给井场;根据钻遇情况、储层压力等数据进行跟踪地质研究,及时修正地质认识。(3)井位协同设计建设综合各类数据信息的
14、协同工作平台,包括管网信息、地理信息、地质信息、社会信息等,在协同的工作平台上为业务专家、信息专家、各级领导提供协同的设计环境和审批环境,优化井位设计过程,提高交流和审批的效率。(4)挖掘历史数据发现潜在勘探目标 综合物探数据库、地质数据库、井资料库和生产动态数据库,建立数据挖掘模式,确定分析的主题。从大量的历史数据中获取有效的、潜在的有用数据,重新研究整理,以便发现潜在的勘探目标。(5)专家系统辅助综合研究基于全面关联的数据网络,通过模拟专家思维,建立仿真模拟系统,辅助决策,提高决策的科学性。(6)智能战略选区建立预测模型,与国内外地质构造相似的区块模型进行类Lk,提高预测准确性和精确度,提
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