200千米管理半徑范圍內(nèi)，實現(xiàn)油氣田井站無人值守、區(qū)域集中監(jiān)控、遠程智能操作；近3000路攝像頭全天候監(jiān)控現(xiàn)場作業(yè)，智能識別不安全行為；利用人工智能技術(shù)識別復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，尋找斷裂、溶洞或儲集體，提高科研質(zhì)效……近年來，人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算等新一代技術(shù)創(chuàng)新演變，加速推進數(shù)智化轉(zhuǎn)型已經(jīng)成為油氣田企業(yè)推動高質(zhì)量發(fā)展的共識。
西北油田對標(biāo)現(xiàn)代企業(yè)管理和一流油公司建設(shè)，積極推動“數(shù)智+”進入大漠戈壁，融入生產(chǎn)運行管理、服務(wù)科研提質(zhì)增效，開辟出深層油氣效益增產(chǎn)的新賽道。
從新疆沙雅縣出發(fā)，經(jīng)過一個多小時的車程，一座占地近26個足球場面積的現(xiàn)代化聯(lián)合站出現(xiàn)在一片沙海中。
這是中國石化首座實現(xiàn)國產(chǎn)化數(shù)字孿生工廠和實體工程同步建設(shè)、同時交付的數(shù)字化聯(lián)合站——順北油氣田聯(lián)合站。
“所謂的數(shù)字孿生工廠，就是借助新技術(shù)構(gòu)建一個與物理聯(lián)合站相同的數(shù)字聯(lián)合站，與真實的聯(lián)合站同步仿真運行。在數(shù)字場景中，我們可以對聯(lián)合站進行實時監(jiān)控、優(yōu)化調(diào)度、智能模擬、前瞻預(yù)演等，從而更好地支撐生產(chǎn)運行和管理決策。”西北油田采油四廠廠長劉耀宇介紹。
順北油氣田生產(chǎn)運行指揮中心距離聯(lián)合站不足1公里。在這里，員工可以對鉆完井、油氣生產(chǎn)、工程作業(yè)、集輸處理、產(chǎn)品銷售的全鏈條集中監(jiān)控。
“我們在200千米管理半徑范圍內(nèi)實現(xiàn)了油氣田井站無人值守、區(qū)域集中監(jiān)控、遠程智能操作。”劉耀宇說，“甚至油氣田范圍內(nèi)1000余千米的集輸管線，全部通過光纖測振、測溫，實現(xiàn)了泄漏監(jiān)測的實時預(yù)警。”
依托數(shù)智化技術(shù)，順北油氣田構(gòu)建“三端三系統(tǒng)”數(shù)字油田架構(gòu)。前端依托SCADA系統(tǒng)實現(xiàn)所有油氣井、集輸站庫、生產(chǎn)管線數(shù)據(jù)自動采集及控制；中端依托生產(chǎn)指揮系統(tǒng)實現(xiàn)油氣生產(chǎn)全業(yè)務(wù)鏈的集中監(jiān)控、過程預(yù)警、異常處置；后端依托智能油田系統(tǒng)，利用前、中端系統(tǒng)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)油藏動態(tài)管理、生產(chǎn)運行優(yōu)化、經(jīng)營管理等八大業(yè)務(wù)領(lǐng)域的輔助決策。
得益于新技術(shù)規(guī)模應(yīng)用，順北油氣田打破傳統(tǒng)采油廠“十大崗位+采油氣管理區(qū)”兩級管理模式，探索構(gòu)建了“采油廠、專業(yè)團隊、承包商”三位一體，“扁平化架構(gòu)、項目化運作、平臺化組織、智能化支撐”四化融合的管理模式，實現(xiàn)“廠直管到班站”。順北油氣田聯(lián)合站整體用工較同類站庫減少54%、新建設(shè)的順北油氣田天然氣處理廠整體用工較同類站庫減少70%。
“2022年，我們率先在集團公司上游板塊實現(xiàn)全口徑用工百人百萬噸目標(biāo)，用人最少、成本最低、機制最優(yōu)、效益最好的標(biāo)準(zhǔn)化示范油田建設(shè)初見成效。”劉耀宇說。
今年11月初，西北油田采油一廠啟動閥間組管線隱患治理工程。在作業(yè)現(xiàn)場，不僅有安全督察人員流動檢查，而且有多個點位的攝像頭對安全施工情況進行監(jiān)控。
“油田借助數(shù)智化技術(shù)，建成了現(xiàn)場作業(yè)違章智能識別平臺。平臺能夠智能分析各路攝像頭拍攝到的實時畫面，發(fā)現(xiàn)不安全行為時，便向安全監(jiān)管人員發(fā)出預(yù)警，以便及時采取措施進行糾正。”西北油田安全環(huán)保質(zhì)量管理部高級主管孫元疆介紹。
西北油田主要區(qū)塊處于大漠戈壁，在安全管理上既面臨油氣田企業(yè)油氣開采、集輸、鉆修井作業(yè)節(jié)點繁多等共性問題，又存在駐地與井站、作業(yè)現(xiàn)場距離遠，安全監(jiān)管人員力量不足等個性化難題。如果大量增加安全監(jiān)管人員，不僅會大幅增加管理成本，而且依然無法解決因員工業(yè)務(wù)水平差異、無法全天候值守等因素導(dǎo)致的盲點、盲區(qū)。
近兩年，西北油田充分整合內(nèi)部井站視頻監(jiān)控系統(tǒng)、信息化平臺等資源，搭建投運了作業(yè)違章智能識別平臺，結(jié)合工區(qū)油氣生產(chǎn)現(xiàn)場安全管控的重點和難點，設(shè)置了近3000路監(jiān)控攝像頭。他們創(chuàng)新研發(fā)了通用場景、直接作業(yè)現(xiàn)場、鉆修井現(xiàn)場等10類場景53種典型算法，實現(xiàn)了關(guān)鍵現(xiàn)場24小時安全監(jiān)管全覆蓋。
“平臺發(fā)出預(yù)警提示后，安全監(jiān)管人員會快速處置，及時消除不安全行為，現(xiàn)場處置率在95%以上，有力保障了安全生產(chǎn)。”孫元疆說，“平臺將各類不安全行為按照時段、場景、預(yù)警級別、違章類型等進行分類，再通過大數(shù)據(jù)分析功能多維度研判安全生產(chǎn)現(xiàn)狀，為我們采取針對性措施消除安全管理薄弱環(huán)節(jié)、開展崗位人員定向技能培訓(xùn)等提供了有力支撐。”
“能不能利用人工智能技術(shù)識別復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，尋找斷裂、溶洞或儲集體？”聽到這個想法，很多人都覺得是“異想天開”。
其實，在2019年底，西北油田就圍繞這個課題設(shè)立了科研項目組，聯(lián)合中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）、中國石化石油物探技術(shù)研究院開展一體化攻關(guān)。
對地震資料解釋人員來說，要識別剖面上的斷裂、溶洞或儲集體，首先要開展儲層特征研究，確立各項參數(shù)，然后利用資料建立不同特征的地震地質(zhì)模型，再通過地震物理模擬實驗建立斷裂及斷溶體特征數(shù)據(jù)集。
這就像在大森林里尋找大象、狐貍、兔子等動物。解釋人員要有豐富的經(jīng)驗，或能科學(xué)套用相應(yīng)“動物”模型，識別的準(zhǔn)確度才夠高、速度才夠快。
項目組人員根據(jù)這一思路，就像教小朋友識別動物一樣開始指導(dǎo)數(shù)智系統(tǒng)學(xué)習(xí)。他們先運用已有的模型特征制作適用的“識圖卡片”，然后教授數(shù)智系統(tǒng)“識別動物”，再通過生產(chǎn)實踐應(yīng)用不斷豐富、修正“識圖卡片”中的內(nèi)容，不斷提升數(shù)智系統(tǒng)識別的精度。
按傳統(tǒng)模式，完成一塊200平方千米三維地震資料的斷裂識別與描述，研究人員需要用1~2個月的時間。而運用人工智能技術(shù)，只需1周時間就能完成斷裂的識別和預(yù)測，在此基礎(chǔ)上，研究人員再用1周的時間就能基本完成相關(guān)描述。
“通過識別結(jié)果比對，人工智能的計算效率遠高于傳統(tǒng)地震屬性算法與追蹤方法，人工智能還能夠發(fā)現(xiàn)肉眼和以往靠經(jīng)驗不能識別的地質(zhì)結(jié)構(gòu)。人工智能訓(xùn)練的模型可保存，能夠在相似地質(zhì)結(jié)構(gòu)識別中重復(fù)利用。這些優(yōu)勢，都是人力不能相比的。”西北油田勘探開發(fā)研究院地球物理研究所工程師王超解釋道。
王超說，人工智能技術(shù)在油氣勘探領(lǐng)域應(yīng)用雖然還有很多的難題需要解決，但新的技術(shù)手段一旦成熟應(yīng)用，必將推動油氣勘探開發(fā)質(zhì)量和效益的跨越式提升，令人期待。
責(zé)任編輯： 江曉蓓
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