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非常规陆地气田的数字化发展展望

日期:2020-12-01    来源:中联公司  作者:周围

国际燃气网

2020
12/01
16:12
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关键词: 陆地气田 油气资源 智能油气田

前言/PREFACE

我国受油气资源生产可能性边界条件的硬约束,现存油气田无法持续地保持高产量。资源品位下降和新旧资源接替不足是国内油气田企业必须面对的长期问题。依据全球发展趋势,能源转型将具有清洁化、低(去)碳化和数字化的特点。为保证企业高质量发展,探索提高油气采收率,延缓老油气田资源枯竭和产量递减速率,已成为油气行业重点发展方向。

智能油田的建设在一定程度上提供了解决途径。然而仅通过数字化、信息化的手段,无法从根本上解决问题,仍需借助先进信息技术和专业技术,全面感知油田动态,预测油田变化趋势,持续优化油田管理,科学辅助油田决策。数字化是智能化的基础,只有经过信息化、数字化建设之后,才能到达智能化的彼岸。这既是技术发展的必然,也是业务、文化乃至企业组织发展的必然。

一、国内油田数字化发展趋势

国内油田开展数字化建设时间较早,但与先进国际水平还有较大差距。目前,国际先进石油石化行业数字化进入智能化阶段,但中国仍处于智能化起步阶段,仅个别油田进入完全智能化阶段,与国际先进水平相比存在较大差距。国内数字油田建设始于20世纪末,由大庆油田首先提出数字油田的理念,随后引发国内油田数据数字化建设的高潮,成为我国开始建设数字油田的开端。

2008年,当业界对数字化的认识仍停留在纸质数据数字化管理时,长庆油田实施“油田数字化管理”从战略高度实现数字业务化,让数字油田理念成功落地,取得数字油田建设的跨越式进步。

我国的数字油田基本上以数据建设为中心,中石油数字化建设成果显著,截至9月底,中国石油累计建成各类数字化井14.4万口、站9804余座,约占中国石油井、站总数的52%和43%,其中长庆、塔里木、西南、大港、青海、吐哈、冀东等10个油气田数字化程度较高,初步实现数字化、可视化、自动化,取得了显著的经济和社会效益。

二、国际油田数字化发展趋势

数字化油田技术在美洲、欧洲和中东区域都有较好的应用,BP、挪威国家石油公司、雪佛龙、埃克森美孚等国际和国家石油公司近年都在大力推广数字化油田的应用,BP利用先进的地震成像技术以及数据处理极大程度加速油田发现,大幅度提升油田的数据分析效率;挪威国家石油公司进行无人平台建设,目前运营交付成本远低于预算,项目盈亏平衡从34美元/桶降至20美元/桶以下;埃克森美孚引入微软云平台,收集、共享油田实时数据,制定更快的钻井决策,优化安全人员部署,检测泄露并监测温室气体排放。

哈里伯顿、斯伦贝谢等油服公司和西门子、艾默生等自动化设备制造公司也在积极布局数字化油田市场。目前全球的数字化油田发展主要由油公司、油服公司、自控设备公司以及信息科技公司主导,比如埃克森美孚+微软、BP+通用电气,通过强强联合的方式将优势集中,加快企业数字化业务的发展。

三、国内外油田数字化发展对比

我国经过多年的自主研发以及对外国技术的吸收,油田数字化技术取得长足进步,近年以中石油、中石化、中海油为代表的石油公司对油田数字化建设的重视程度上升到一个新的高度。国内三大石油公司先后提出坚持总体规划、统一平台管理的要求,其中,中国石油在数字化油田的发展脚步最快,建立了中国油气行业第一个智能云平台——中国石油勘探开发梦想云平台,大幅提升公司的数据处理能力;中国石化已经完成具有自主知识产权的勘探开发一体化数据模型的建设工作,并在胜利、江汉等油田进行试点建设;中国海油初步建成各海域生产实时数据库,勘探开发一体化数据整合平台全面投用,不断提升业务感知洞察能力。

但是,从技术角度看,国内油田数字化技术整体与世界先进水平还有一定差距,尤其在勘探开发领域,我国的油田数字化基本上以数据建设为中心,数字化技术发展水平主要停留在“数据采集”和“数据传输”两个阶段,对于数据的深度分析、利用能力不足,数字化洞察能力不足,距离真正的 “可视化”和“智能化”还有一定的距离。

按照实现功能、应用场景和应用市场划分,油田数字化发展主要趋势可以总结如下三个方面:

1、按照业务环节的各个流程,生产运营将成最大的市场。数字化油田的主要功能已经覆盖油田的全部生产周期,其中最大的市场仍将是生产运营管理。目前全球40%的油气产量来自已经投产25年以上的油气田,有170余个投产上百年的油气田仍然在产。在产油田能给石油公司带来稳定的现金流,同时,在低油价时期,石油公司更倾向于通过改变生产方式,降低生产成本。因此,对于石油公司来说,生产运营往往是其数字化改造的首选。目前全球主要石油和天然气生产商为了提高各自的产量而增加生产活动,而数字化技术与生产业务的深度融合,可以使这些公司实现生产目标并提高盈利能力,因此未来生产运营将作为数字化应用的主要落地场景。

2、按照油气资产类型,陆上板块预计占最大份额。短期来看,陆上板块的数字化应用仍将是主要战场,目前数字化技术在中东和北美等地区的应用程度更高,而这两个地区的大部分产量均来自陆上油田,未来随着各海外陆上产油大国不断推进数字化应用技术,陆上板块的数字化仍是数字化应用落地的重中之重。

3、按照地区划分,欧洲将成为数字油田市场的关键。根据市场主流预测,到2022年,欧洲将成为全球最大的数字油田市场。俄罗斯、英国和挪威是欧洲地区储量最大的几个国家,其中英国和挪威的石油和天然气生产主要在海上,俄罗斯拥有更多的陆上油田。这些国家数量庞大的油田需要更多的数字化技术来提升效率及降低成本。

四、未来非常规陆地气田的数字化建设

非常规陆地气田的数字化建设通过气田数字化建设的示范和推广,改变传统的生产管理模式,推动生产组织方式、生产运行方式和生产管理方式变革,让气田由复杂变“简单”,由多人变“无人”,加速数字化无人气田的建设,促进数字化转型发展。

以生产业务为主导,覆盖勘探、开发、生产、销售业务的一体化集成管理,随时掌控生产动态、优化资源配置、辅助生产决策。实现非常规业务全产业链的数字化转型、智能化发展。重点完成以下四件事情:

第一,以生产运营业务数字化为抓手,在“十四五”期间全面布局,通过井场、场站、管线的数据采集与监控、数据传输、生产管理平台的建设,实现”井场-场站-作业公司-总部“的通讯链路畅通、数据实时传输、远程集中监控,自动预警、为生产分析和辅助决策提供服务,实现非常规陆地气田全部井场、场站的集中管控,以及对现场维护作业人员,应急指挥资源的实时掌控,支撑远程操作和一体化生产协同。通过数字化建设改变传统的管理组织架构和生产组织方式,尽快实现“无人值守数字气田”的管理模式。建设业务场景包含井场、站场和管线的数字化建设。井场,以确保井场各生产设施正常运行为重点,实现井场生产数据实时采集、电子巡井、危害识别、风险预警、油井工况智能诊断的目的;场站,以关键数据监控、关键设备控制和确保平稳安全生产为重点,实现生产数据集中监控、重要生产设施的视频监控与图像采集、站内电子巡井以及集输管网的智能预警报警、生产过程远程操控的目的;管线,以安全运行为主,与站点数字化建设相结合,综合分析管线运行工况,判断泄漏点,报警预警,实现管线自动监控和快速反应,取代人工巡检。

第二,以深入技术研究为支撑,云平台和工业互联网技术是油气田智能化和数字化发展的重要技术组成部分。平台化建设是信息化、数字化建设的新阶段,传统的烟囱式、补丁式信息化发展模式已经无法满足业务快速发展变化的需求,必须在统一的平台环境下,才能形成智能化技术的不断积累和共享,构建可弹性灵活调整的业务服务模式。通过边缘层实现设备接入、数据采集及边缘计算等功能。加强传感器、边缘设备等的投入与建设,实现海量生产数据的实时感知、实时采集,为边缘计算提供基础,实现分析及决策。所有的创新和技术都要在平台上形成积累和共享,所有的标准都要在平台上落地和实现管控。平台既是应用平台、开发平台,也是共享平台和管控平台。用服务化、组件化的理念实现共享,用生态化的思路实现平台建设的可持续。整体技术架构建设基于“应用支撑,开放共享”架构设计理念,通过建设系统的边云一体化技术平台,提供资源共享、业务分析、资源管控、智能分析、物联网接入等服务,为油气田数字化中各个业务板块的建设提供高效的基础支撑。

第三、以油气田数据研究为手段。数据是业务数字化的核心,随着气田勘探开发与生产规模的急剧扩张、数据资源建设和生产动态实时数据呈指数增长,数据的深入分析、数据价值的深度挖掘重要性凸显,尤其是通过海量数据为企业提供智能分析决策。未来应以数据资产化管理为目标,建立数据管理的组织机构,制定制度和流程,制定覆盖数据采集、存储、使用全过程的统一标准,对勘探开发数据进行全方位、全过程的规范化管理,配合有限公司,建成智能油气田数据湖,支撑数据价值的实现。充分收集、用好各类数据,在采集端大力度推进数据实时采集和共享,加大算法和算例的支撑以及软硬件配套能力,通过数据整合进而贯穿整个产业链,通过数据集中利用和共享形成更高效、便捷的产业链生态,发掘数据价值。

第四、基于管理规范,结合非常规陆地气田实际情况,建立信息安全和信息技术标准化体系。按照国家信息系统安全标准,从系统应用安全,基础安全两方面进行建设,基于企业现有网络安全建设现状,划分隔离区、加强边界访问控制;加强系统内外部身份管理与认证、敏感数据的访问控制;建立安全监测机制,对系统中各类形态、内容的数据加强存储、传输及备份安全;根据项目建设内容配套系统安全建设与管理标准。基于企业标准体系,结合非常规陆地气田数字化、智能化建设策略和步骤,推广非常规陆地气田信息技术标准化体系设计,从应用、数据、技术三个方面开展智能油气田相关标准、规范的建设。


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