油气田近几年在油气田信息化建设方面经常使用的几个词汇,诸如信息化油田、数字油田、智慧油田、智能油田,虽然提法不同,其本质都是一样的,就是综合利用现有的计算机技术、网络技术、通讯技术、感知技术、信息分析等技术方法和手段,解决油气田勘探、开发、生产、安全、人员等方面的问题,提升油气田企业综合管理水平,最终提高油气田企业的综合经济效益。
油气田生产管理业务可分为:油藏地质研究与管理,采油工艺研究与管理,地面工程建设与管理,生产运行调度与管理,油区生产安全、环保、治安管理,生产经营管理,后勤辅助生产管理。油气田的数据从纵向不同业务在横向上的不同阶段产生不同种类的数据(见下表1-1),再与油田的开采历史结合在一起,构成一个复杂的、大型数据集合。从数据的类型又分可分为实时数据、历史数据、视频数据、图像数据、地震数据等。因此,油气田的数据是一个典型的大数据体。
2.数字油田建设及目标
数字油田建设与智慧油田建设不是完全分离的两个阶段,它们可以根据数据和生产管理的需要,互相交叉互相渗透的进行建设。这完全取决于生产的需要和业务模型的建立。数字油田建设的目标是:
2.1 根据业务需求确定应用模型,以应用模型确定数据需求,根据数据需求确定数据采集的内容和方式,使油田管理水平和资源消耗明显降低;
2.2建立结构合理、安全可靠、使用方便、反应快速、面向未来的数据中心架构;
2.3建立切实可行的管理制度、企业标准规范。
3. 数字油田建设主要内容及要求
将油气田范围内产生的各种信息实时的、全方位的进行采集,通过各区域的区控中心(作业区、采油厂)汇集之后通过网络将其传送到油气田数据中心,同时也将上级有关部门和有关工程技术服务部门的相关信息也传送到数据中心。数据中心根据油气田的需要对这些数据进行分类、预处理、存储等管理。油气田根据业务特点建立相应的应用平台,应用平台从数据中心获取数据,根据业务模型和生产需要,在平台中对其进行进一步的加工、处理,然后通过WEB发布到各应用者的终端上,管理和操作人员通过这些信息管理和控制油田,同时平台将深度处理和加工的有用数据再回存到数据中心(如下图1- 所示)。区控中心(作业区、采油厂)只负责管辖范围内的油气水井、计注站、油区的生产监控、管理、控制。
3.2 数据中心
数据中心的作用是,首先汇聚油气田生产、经营、管理有关的各种信息;其次是对这些信息
进行分类、加工、处理;再次是对其进行存储,通过这些工作将数据加工成半成品、以供各业务平台使用。如图1-34所示。
数据中心是数字化油田、智能油田建设的核心内容之一。油气田生产过程中产生的数据是典型的大数据。对数据管理的基本要求一是使用方便快捷、检索容易、存储空间占用尽量少。
数据中心的数据一是直接从生产现场采集的产生数据;二是上级管理部门发布的各种信息;三是生产技术服务公司提交的成果、测试资料信息;四是各应用平台产生的有用的综合信息。
数据中心一般需包括现场信息接收、外部信息接收、信息处理、信息存储、信息提供,如下图1- 35 所示:
图1-35数据管理示意图
3.3区控中心(作业区、采油厂)
数据采集包括生产现场数据实时采集、现场数据阶段性录入、上级管理部门的数据接入,如图1-35所示。现场设置六个区控中心,即北部区控中心、中部区控中心、南部区控中心、跃进油田区控中心、砂西油田区控中心、联合站区控中心。这六个区控中心将现场信息采集到本中心,一方面利用这些数据,通过应用平台实施对管辖区的监控、管理和控制,另一方面进行短期存储,第三方面将信息传送到数据中心进行集中存储。
现场数据阶段性录入、上级管理部门的数据通过外部信息接口传送到数据中心。如下图1-36所示:
区控中心的主要功能和作用,监控辖区内油气水井的生产状态;辖区内的治安状态;监控计注站的生产状态、治安状态和生产安全预警、报警;日常生产管理和报表的生成;具体见下表1-2 :
3.4联合站监控中心
联合站监控中心主要负责监控站内生产设施的生产状态及工艺参数的预警报警、生产安全预警报警和站区及周界的安全预警报警。具体包括见下表1-3 所示:
安防监控中心主要是配合油区治安管理人员维护油区的社会治安、发现抓捕在油区从事非法或活动的犯罪分子。因此,它应具备如下功能:实时监视各油气水井、油区、路口检查站、站库、办公楼内外的视频图像,监控中心治安管理人员能随时与各监控点(路口检查站、站库、办公楼)监控人员通话,当发现不法分子时,监控中心与抓捕人员保持通话联络。
3.6应用平台
无论是数据采集还是数据中心建设,其目的都是为了应用,所以应用平台的建设十分重要。应用平台建设应根据各业务的特点建立业务模型,统一架构设计方案,平台的基础数据来源于数据中心,平台产生的有用数据再回存到数据中心,见图4-4。坚持如下原则:
① 所有平台使用的数据必须来自于数据中心(资源池),不能以业务特殊为由独立于数据中心之外;
② 统一平台架构体系,只有统一架构体系,才能达到真正的数据共享、平台之间既相互独立有互为一体;
③ 应用平台的人机交互界面和操作方式要充分考虑不同岗位、不同应用层次的人员所谓使用特点。比如,现场操作人员的人机交互界面要尽可能的简单、一目了然、符合现场的使用习惯,否则,由于现场人员不愿意使用而导致系统无法应用或部分无法应用。见下图1-37
图1-37 数据应用拓扑图
信息技术行业多数业界人士认为数据接口及标准是物联网、数字油田建设的重要内容,也是制约数字油田建设的瓶颈。但是物联网和数字油田建设只是近几年才发展起来的,它的很多概念、理念、技术、方法、应用都还不成熟,甚至不同的专家、学者站在不同的角度有不同的理解和解释。所以就不可能有所谓按某一个或几个标准去执行,更不可能按统一的数据接口去采集数据、进行数据交换。
实现油气田信息化管理,对员工的工作方式、技术业务素质的要求都会有所改变。因此,在数字油田建设的过程中,对员工的培训、企业标准建立、生产管理制度的调整都要同步进行。
4.智能油田建设
智能油田是在数字油田的基础上,利用油田产生的大数据,以系统科学、人工智能科学为基础,建立更科学、更准确的、更自动化的应用模型,从而使油田生产的油藏、井筒工艺、地面工程达到高度的协调统一,使油气生产过程更安全、更环保、消耗更低效益更高。
数字化油田建设是手段不是目的,目的是通过数字化油田建设提高油气田的综合效益,包括使油藏、井筒、地面之间更加协调,使油藏采收率更高;油气田生产更安全、更环保、油区社会治安更好;员工工作生活环境更好等。
在建设的过程中,在顶层设计的基础上,由油气田数字化油田领导小组或委托有实力的服务公司进行整体把控,具体建设工作可由有专业特色的公司具体实现。
首先要确立每个业务应用在未来几年内要实现的目标;然后精心研究业务流程、业务需求,并形成业务模型;第三步是根据业务应用平台的整体架构进行应用开发。
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