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长庆 智能井场 华为
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当传统油气田遇上智能化，将会碰撞出怎样的火花？
在中国石油第一大油气田，一场颠覆油田未来生产开发、石油员工作业方式的变革已悄然拉开序幕。
戈壁、荒滩、沙漠，荒无人烟、艰苦恶劣……这是曾经很多人们对油气田的印象。新中国成立初期，我国石油工业还很落后，1955年石油年产量才42万吨。彼时，一些世界先进的石油勘探开发技术还没有掌握，搞石油必须得“拼命”。20世纪六七十年代，以铁人王进喜为代表的石油人走上大庆。他们人拉肩扛运几十吨重的井架，冰天雪地用脸盆、水桶往井场运水，用身体搅拌泥浆。在这样艰苦的条件下，我国不仅取得了大庆石油会战的胜利，还在华北石油会战中相继发现了胜利、大港两个东部大油田，我国石油工业迎来历史性转变，摘掉了“贫油“的帽子。到八九十年代，我国开始西部油气大开发，接踵而至的塔里木会战、吐哈石油会战标志着我国石油工业日臻成熟，油气田开发技术和经验愈加丰富。1998年，中国石油与中国石化正式成立，与中国海油一道集齐三大国家石油公司。自此，我国油气田开发一定程度上开始由“拼命”转入“拼人”模式。我国海陆兼备、幅员辽阔，各大油气田管辖的工作区面积自然也是非常广阔。作为甜蜜的负担，分散在全国各地的井场需要大量的一线工人驻扎守护，无论是多雨水的春末夏初，还是大雪漫天的冬日，石油人必须每天穿梭在偏远的山区、沙漠等地，采集油气井生产数据，维护生产设备。可是，时至当下，面对降本增效、增储上产的新挑战，光靠人力显然不是最优解。换言之，当前的油气产业从勘探到开发生产，都迫切需要引入新技术、新可能。
如果说上一代见证了石油业的“人拉肩扛式”的奋斗，我们这一代正见证石油业的智能化发展。这两年，数字技术变革开始逐渐成为众多油气田的共同选择。作为中国石油数字化转型、智能化发展试点建设单位，长庆油田积极探索数智化建设路径。资料显示，长庆油气区绵延数千里，12万口油气水井、2800多座站库、8万公里的油气集输管线，在数字化、智能化升级之前，不可避免地存在一线员工劳动强度高、管理难度大等问题。以长庆油田第十一采油厂为例，以往油水井生产数据、视频监测数据、井口自动化设备之间数据不互通，需要一线员工在多系统间来回切换查看。同时，井场遍布在沟壑纵横的陇东高原，井场通讯大多以Zigbee轮询为主，传输速率低、损耗大、抗干扰能力差，存在功图等数据丢失现象。此外，传统的井场巡检要求一线员工日复一日穿梭在井场之间，全年各类巡检工作量约数十万人次，日常巡检用工占总人数2/3。这种“远程监测+人工巡检”的维护模式，工作量相当繁重。更令人关注的是，全厂每年机采系统耗电量巨大，占全年用电量近一半，生产能耗较高。针对这些现实问题，长庆油田第十一采油厂携手华为，从数据采集、高速传输、智能分析、自动控制、设备管理等五个方面，攻关探索无人巡检智能井场技术。
古时言“兵马未动，粮草先行”，对于智能井场建设而言，或许将是“数据先行”。业内都知道，油气井配备有抽油机、传感器、液压阀和计量器等各式各样的生产设备，每时每刻产生海量的数据。以往，这些数据大多靠员工跋山涉水，手工抄录。现在采集这些井场关键数据，借助华为智慧油气田解决方案，第十一采油厂在前期建设的基础上新增了动液面自动测试仪、含水分析仪、智能摄像机等，实现井场三大类10项数据采集，全面掌握井场生产信息。![]()
据悉，无人巡检智能井场采用集散式“一拖多”油井动液面远程监测技术，油井动液面监测生产成本可降低10%；应用超低功耗微波加射频结合的测量方法，可降低现场施工量，提升设备精度，符合率达到95%；通过红外补光功能实现夜间和低光环境下的清晰监测，结合预设位聚焦巡检和算法优化，大幅提升了跑冒滴漏的识别准确率。而为了连通井场内这些设备及产生的各类数据，井场采用华为智能融合终端，将主RTU、光纤收发器、网关等设备合一，实现井场数字化设备统一物联接入，无需人工在多系统间来回切换。采集完海量的数据，还需要保证数据的高速传输。对此，无人巡检智能井场将井口数据无线回传方式由ZigBee升级为Wi-Fi 6，将单井轮询升级为多井并发，数据采集带宽实现量级飞跃，保障井场生产数据实时全面感知。经过数采方案升级，试点井场单日功图采集由原来的144张提升到288张，采集周期缩短了1/2；网络带宽由原来的的250kbps跃升为575Mbps，网络带宽指数级提升。数据是资源，更是资产！长庆油田通过夯实数采基础，为建设智慧井场奠定了先决条件。
油田井场变“聪明”、变“安全”了，一线石油人也变轻松了。众所周知，油气田井场数据纷繁复杂，如果全部上传至总部云计算中心，待云端处理后再下传指令至井场，一方面会造成网络传输拥堵，更重要的是会降低处理决断的效率。而华为智慧油田解决方案引入边缘计算，如同在井场内安装了一个“聪明的大脑”，它可以对井场数据实时分析，对工况诊断、功图计产、智能间开、投球、加药等功能自行决策，提升井场自治水平。通过这个“大脑”，井场断杆、卡泵等故障可快速识别和处置，避免长时间的设备消耗；利用智能投球可将人工巡查时间由天级缩短至分钟级，且提高管堵识别概率；利用智能加药同样可将操作时间缩短至分钟级，且减少人工操作安全风险……同时，基于边缘计算和云计算协同，井场视频智能分析引入AI算法，实现视频监测与生产环境联动，井场跑冒滴漏、劳保穿戴、人员闯入等也可智能识别、分析，异常状况实现告警、停井等动作，减少人工干预，降低事故发生的可能性，提高作业安全性。当然，井场变“聪明”、变“安全”之余，能耗压减也没有落下。作为节能措施，井场以边缘计算为核心，通过智能群控协调和单井智能控制，在稳产的基础上，利用智能间开，做到高产多抽、低产少抽，最大限度地提升单井生产效率，节能50%以上；还利用智能摄像机对井场进行智能分析，作业时井场照明灯高亮，其余时间50%亮度，节能达40%。值得一提的是，华为智慧井场解决方案充分考虑井场众多数字化设备的管理维护，引入华为合作伙伴陕西埃菲克能源有限公司的EIoT平台，实现设备全生命周期管控，有效提升了油田设备管理的效率，将设备故障发现周期由1天缩短至10min，减少现场维护工作量50%。从长庆油田与华为的这次创新实践可以看出，智能化变革正切切实实地为油气行业创造实效，将一线石油人从繁杂的劳动中解放出来。
传统的石油行业，尤其上游石油开采曾一直是数字化建设较为落后的洼地，转型升级之路注定是漫长的，但是数智化转型的大浪潮必会奔涌向前。据国际能源署（IEA）发布的关于石油行业数字化趋势的预测报告——《数字化和能源》，在油气上游开采领域，数字技术的大规模应用能够让油气生产成本减少10%~20%，让全球油气技术可采储量提高5%。可以说，数智化技术已成为油气行业未来转型发展的必然选择。当5G、云、AI、大数据等数字技术与油气行业充分融合，我们有理由相信，一个高度智能化的油气行业正走进现实。
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