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工业互联网如何赋能油气未来

日期:2019-05-23    来源:中国石油报  作者:王巧然

国际燃气网

2019
05/23
13:52

关键词: 油气 油气田开发 油田

  当前,以信息技术引领的新一轮科技革命,正在以前所未有的广度和深度引发经济社会多方位、全领域的深刻变革。有人分析,第四次工业革命浪潮,将大数据、人工智能、云计算、物联网、区块链、机器人、智慧城市等技术有机融合,其发展速度之快、范围之广、程度之深甚至超过前三次工业革命的总和。在当下的油气技术框架里,油藏仍然是一个“黑箱”,尽管已经很多技术发力,目前油气藏探开成功率仅30%左右(油田采收率)。那么,数字技术、人工智能会不会成为一束“光”照亮这个“黑箱”呢?石油工业如何借助工业互联网把油气勘探与开发技术提高到新的层次?
 
  油田物联网

  智慧智能的基础性工程
 
  提要:工业互联网将无数的机器连接起来,以提高生产效率和减少资源消耗。油田物联网技术及时准确地把油水井监控、地理信息等大数据集成展现在一个平台上。
 
  正如互联网的出现,给人类生活带来了多层次的深刻变革,工业互联网的影响也必将是多方面和深层次的。随着大数据、云计算、人工智能和工业互联网等技术蓬勃兴起,全球各大石油公司都积极将先进信息技术与传统产业深度融合,持续推动数字化、智能化发展,构建设备互联、动态感知的工业互联网平台,加快实现企业运营向以数字化主导的现代化运营新模式转变。
 
  当前,工业互联网已经成为全球生产力变革的关键基础,也是产业升级的支撑性力量。在这一背景下,很多高科技公司基于物联网等技术能力构建工业互联网平台。有三个关键点:首先要将分布在全球的智能传感设备通过网络连接起来;自此基础上利用嵌入式的能力去实现本地的智能控制;此后最重要的便是基于建模和算法、综合专家知识、领域知识以及自动化的智能分析与决策支持。
 
  在第十九届中国国际石油技术装备展览会上,安东石油、三一重工等参展商主推“智能化”,石油装备的智能化水平不断提高。其中展品创新金奖角逐中,自主创新技术丰富,竞争异常激烈,最终中国石油工程技术研究院北京石油机械有限公司研发的“新型顶部驱动钻井装置与顶驱下套管”因其系列产品针对性强(可以根据钻深、地质特点等提供个性化配置)和自动化钻井领域独特的技术创新,被评为“cippe展品创新金奖”。评审委员会认为,该顶部驱动钻井装置是我国自主研制钻井装备技术能力的又一个突破,推动了我国钻井技术与装备的快速发展,进一步提升了我国油气田开发工程技术服务能力和国际竞争力。
 
  中国石油吉林油田自主研发的低成本油气生产物联网创新技术,成功入围展览会第八届展品创新金奖评审活动。不仅吉林油田,作为《集团公司“十二五”信息技术总体规划》的一个重要项目,“油气生产物联网系统”是中国石油信息化三大标志性工程之一。通过在大庆、塔里木、新疆、西南、青海、吐哈和南方勘探公司开展示范工程建设,中国石油“十二五”期间累计实现了10多万口油气水井、4600多座场站、180万台套设备的数字化管理,减少油田现场新增用工3万多人,示范作用显著。
 
  工业互联网特别是物联网技术虽好,但造价不低。吉林油田以自主研发简单适用低成本的物联网数字技术为突破口,成为全国范围内油田低成本物联网行业的标杆。在工业互联网领域,曾经一直是国外公司的平台唱主角,国内一些公司如寄云科技等有望打破这一局面。寄云科技总裁时培昕介绍,中国企业希望通过当前中国工业智能化升级与改造,盘活机器产生的数据,通过基于行业经验和数学知识的高级算法分析,发现数据的规律,最后再反作用于企业的业务流程:发现设备故障规律,查找故障根本原因,提升产品质量、提高生产效率,预测设备的健康状态,以及产线优化。寄云科技还研发了用于工业物联网的边缘计算设备——工业网关,同时针对电力能源等重点行业深度定制了工业互联网应用方案。
 
  智能终端数据采集是基础,大庆油田采油四厂同样依靠国内自有专利技术尝到了甜头。今年5月,油藏工程人工智能院士工作站已在大庆正方股份软件科技股份有限公司启动,中国工程院院士倪光南、韩大匡等出席启动仪式,并在当天举行的“石油工业互联网暨智能注采技术交流研讨会”上,为我国未来赶超世界软件和人工智能强国指明了方向。“不仅油田的生产实时数据,还要有物探、钻井、压裂等涉及油田全生命周期的数据。”大庆正方股份软件科技股份有限公司总裁田青介绍,依靠我们的已有软件,还能基于大数据分析帮助油田对压裂效果进行评价。
 
  大数据云计算

  勘探开发云梦想不再遥远
 
  提要:面对油田海量大数据,在工业互联全业务链建立信息化支撑体系的情况下,针对勘探开发的巨大挑战,打通之前的信息孤岛,建设数据湖,开发数据“油藏”,这是关键。
 
  4月下旬中国工程院“大数据驱动的油气勘探开发发展战略研究”重点咨询项目启动会上,中国工程院院士韩大匡介绍,面对油气田勘探开发的巨大挑战,如何实现涉及物探、地震、地质、油藏、采油工艺、地面建设、经济评价等多专业、多信息、多软件、多系统的综合研究智能化、协同化,成为智能油气勘探开发建设的焦点。
 
  油气勘探开发生产一线,每天都在产生大量的数据,针对油田海量大数据,如何高效开发利用,中国石油、中国石化、中国海洋石油在这方面也都已经开始了探索。
 
  共享中国石油被列入重大发展战略。作为中国石油“十三五”重点建设项目,目前中国石油勘探开发梦想云1.0建设已基本竣工:建设了数据入湖、数据治理、数据服务与大数据分析四大数据共享工作环境,已有1.6PB的结构化和非结构化的数据入湖;“梦想云”一的PaaS技术平台已建设了五大云化工作环境,形成了“模块化、迭代式”敏捷开发模式,成功开发了协同研究等原生云应用,正在支持统建系统云化提升,实现了开发快速迭代、业务需求敏捷响应的新模式。“梦想云”通用的协同研究已应用于156个勘探研究项目,数据准备时间5个小时缩短到1分钟以内,通过“一键式”成图几秒钟完成图件自动生成,实现了勘探业务研究工作由线下到线上、由单兵到协同、由手工到自动的转变,有效优化工作流程,大幅提升工作效率与决策水平。“梦想云”共制定完成了标准和规范40多个,已为勘探开发领域统建及自建云原生应用开发、已有应用上云等场景提供支持和服务,同时各界合作伙伴共同参与平台建设和创新。这是国内油气行业第一个智能云平台,实现上游全业务链数据互联、技术互通、业务协同的梦想,在中国信息化建设史上具有重要的里程碑意义。
 
  中国石油勘探与生产分公司副总经理杜金虎介绍,未来,勘探开发梦想云将全面打造共建共赢的生态环境,持续丰富通用业务应用商店,大力开发移动应用,充分应用大数据、智能化等新技术等方面努力,持续提升勘探开发梦想云平台的服务水平和运营能力。同时,依据上游信息化总体规划,开展勘探生产、开发生产、协同研究、经营决策四大业务领域通用业应用建设,启动优秀通用业务应用基于勘探开发梦想云的集成、整合及共享,大力推进低成本物联网建设,在“十四五”末将实现上游物联网全覆盖。
 
  随着油田探明程度、开发技术水平的不断提高,中国石化依托北京安捷瑞建立了Ifield综合研究在线支持平台,解决团队管理协同,数据资料不能共享使用、知识成果无法继承,系统多、软件重复开发,各系统独立工作等问题。目前,平台已在中国多家研究院所应用,综合研究成果、知识获取效率提高1倍以上,节约信息搜索时间50%以上,有效提升了油田勘探、开发管理与综合研究决策的能力和水平。
 
  适应大数据时代的中国海洋石油,目前在中国石油大学(北京)等协助下全面推进向数字化转型。正如其董事长杨华曾写给员工那封“充满焦虑”的信中所说,以常规手段降低成本的空间日渐收窄,新一轮成本竞争的支点大概率是数字技术,各竞争主体对数字化技术的应用速度与水平将会决定未来的能源版图。在当下的油气技术框架里,油藏仍然是一个“黑箱”。数字技术、人工智能会不会成为一束“光”照亮这个“黑箱”?如何有效生成数据、挖掘数据、利用数据可能是未来十年我们的一条行为主线,未来的那桶金,储藏在数据的“油藏”之中。
 
  人工智能

  创新数字技术降本增效
 
  提要:伴随软硬件技术的升级,并行计算、云计算的实现,大数据与机器学习得以迅猛发展,为人工智能在油田的研究与应用奠定基础,助力攻克深海等难题,服务降本增效。
 
  在高质量发展道路上,数字化转型和人工智能在国内外都备受关注。4月底在京召开的第二届中国产业高质量发展论坛围绕“工业企业的数字化转型”的讨论中,清华大学全球产业研究院副院长李东红认为,数字化转型高度依赖于网联技术的大发展,5G的历史性技术突破对未来的数字化很关键。昆仑数据创始人陆薇认为,工业1.0是工厂+机器,工业2.0是工厂+电(电气化),工业3.0是工厂+电脑(自动化和信息化两化融合),工业4.0是工业大脑+智能分析优化系统。数字化不是取代自动化和信息化,而是对以前智能化和自动化的增强与补充。“消费互联网是开放的草地,工业互联网是有墙的花园。数据智能的技术已变成新工业时代非常关键的生产要素。”陆薇
 
  那么,信息革命如何为油气的现在和未来赋能呢?“人工智能是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用的一门新的技术学科。国内外关于大数据算法的应用,在一些领域已获得突破性的成果,如围棋对弈、人脸识别、语音识别等领域已取得惊人的奇迹,但在油气领域,国外也仅仅开始探索,在地震解释、油藏工程、采油工程管道输送等领域,虽也取得了初步的成果,但总体看来还处在探索起步阶段。”韩大匡告诉记者。
 
  中国工程院院士苏义脑介绍,我国已将大数据与人工智能作为一项重要的科技发展战略,党和国家领导人高度重视。2017年,中共中央政治局曾就实施国家大数据战略进行集体学习。2018年,习近平主席为相关人工智能会议连发三封贺信,指出促进数字经济和实体经济的融合发展,加快新旧发展动能接续转换,打造新产业新业态,是各国面临的共同任务。这为我国科技界指明了发展方向。
 
  人工智能正汇聚五洲人才,对决前沿科技。工业机器人、服务机器人、特种机器人、智能物流机器人等,正在争先恐后为增进石油从业者的福祉贡献智慧。今年8月下旬将在北京举行以“智能新生态,开放新时代”为主题的2019世界机器人大会,由北京市、工业和信息化部等主办,中国电子学会等承办,主论坛和20多场专题论坛将汇集近200家全球机器人领域著名企业、高校、科研机构,集中展示700余款产品与解决方案,包括大型仿人服务机器人、大气机械手、达·芬奇Xi手术系统等近百个最新国际科研成果,为各国机器人产业提供国际性产业交易平台。被赞誉为机器人界的“奥林匹克”的机器人大赛,设有共融机器人、BCI脑控、机器人工业设计等赛事。几年来,各国正携手推动机器人的研发、生产、应用,降低应用成本,让机器人产品进入千家万户。
 
  目前,巡检、灭火、测井、检修等机器人,已在陆续研发中,正逐渐走进石油生产一线。
 
  “石油生产的连续性,对石油装备的非计划停机提出了非常高的要求,需要通过各种实时监控、定期的计划性维修和不定期的视情维修,对设备进行有效的维护,避免由于设备的无计划停机造成巨大的损失。由于钻井平台的复杂设备,如何做一个边缘监测方案,把所有的数据都收集起来统一分析,而不是像原来那样,需要很多专家到现场逐点查看,这成为设备供应急需解决的首要问题之一。”寄云科技时培昕说,如何在工业大数据及工业物联网技术发展的浪潮中,通过数字化的手段实现设备软性价值的增长点,是小微科技企业着力的突破点之一。
 
  相关政策
 
  2015年
 
  发布《国务院关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》提出推动互联网与制造业融合,提升制造业数字化、网络化、智能化水平,加强产业链协作,发展基于互联网的协同制造新模式。
 
  2016年
 
  出台《关于深化制造业与互联网融合发展的指导意见》,提出充分释放“互联网+”的力量,改造提升传统动能,培育新的经济增长点,加快推动“中国制造”提质增效升级,实现从工业大国向工业强国迈进。
 
  2017年
 
  国务院正式发布《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》,提出增强工业互联网产业供给能力,持续提升我国工业互联网发展水平,深入推进“互联网+”,形成实体经济与网络相互促进、同步提升的良好格局。
 
  2018年
 
  7月,工业和信息化部印发了《工业互联网平台建设及推广指南》和《工业互联网平台评价方法》。指南提出,到2020年,培育10家左右的跨行业跨领域工业互联网平台和一批面向特定行业、特定区域的企业级工业互联网平台。
 
  2019年
 
  1月18日,工信部已印发《工业互联网网络建设及推广指南》,初步建成工业互联网基础设施和技术产业体系,包括建设满足试验和商用需求的工业互联网企业外网标杆网络,建设一批工业互联网企业内网标杆网络,建成一批关键技术和重点行业的工业互联网网络实验环境,建设20个以上网络技术创新和行业应用测试床,形成先进、系统的工业互联网网络技术体系和标准体系等。
 
  3月,2019年全国两会上,“工业互联网”成为“热词”并写入2019年《政府工作报告》。报告提出,围绕推动制造业高质量发展,强化工业基础和技术创新能力,促进先进制造业和现代服务业融合发展,加快建设制造强国。打造工业互联网平台,拓展“智能+”,为制造业转型升级赋能。


 
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