大數(shù)據(jù)技術(shù)在智慧油田發(fā)展中的應(yīng)用

張延銘　吳云鵬

摘 要

智慧油田是在數(shù)字油田的基礎(chǔ)上，以大數(shù)據(jù)技術(shù)為核心，以降低成本，安全、環(huán)保地提升油氣產(chǎn)量為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)油田的勘探開發(fā)、油氣生產(chǎn)、資產(chǎn)管理、流程再造等環(huán)節(jié)的科學(xué)化、透明化及智能化。

【關(guān)鍵詞】智慧油田 大數(shù)據(jù) 應(yīng)用

隨著時(shí)代的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)與信息行業(yè)不斷地進(jìn)步，大數(shù)據(jù)分析的應(yīng)用越來越廣泛。隨著國際油價(jià)持續(xù)低迷，石油企業(yè)利潤大幅降低， 以降低成本，安全、環(huán)保地提升油氣產(chǎn)量為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)油田的勘探開發(fā)、油氣生產(chǎn)、資產(chǎn)管理、流程再造等環(huán)節(jié)的科學(xué)化、透明化及智能化，成為石油行業(yè)信息化發(fā)展新的突破點(diǎn)。

1 大數(shù)據(jù)技術(shù)與大數(shù)據(jù)應(yīng)用

1.1 大數(shù)據(jù)技術(shù)

大數(shù)據(jù)分析就是在信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過多元化的渠道與途徑，對大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、歸納、整理，進(jìn)而形成具有龐大信息數(shù)據(jù)的體系。隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，大數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析存在明顯的差異，這主要表現(xiàn)在數(shù)據(jù)信息量、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)分析的方式等幾個(gè)方面，數(shù)據(jù)的儲存量變大了，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲空間已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在信息量，在數(shù)據(jù)信息量增加的過程中，數(shù)據(jù)處理模式也在不斷地變化中，將大量的數(shù)據(jù)作為新的資源來源方式，大數(shù)據(jù)分析具有更強(qiáng)的靈活性，可以因時(shí)而變。

1.2 大數(shù)據(jù)特點(diǎn)

大數(shù)據(jù)具有較強(qiáng)的規(guī)模性、數(shù)據(jù)處理速度高、處理方式多樣等特點(diǎn)，迅速成為信息領(lǐng)域顛覆性技術(shù)之一。數(shù)據(jù)處理量大、數(shù)據(jù)種類多、價(jià)值密度低、數(shù)據(jù)處理速度快是大數(shù)據(jù)分析的主要優(yōu)點(diǎn)，這不僅改變了人們生活以及工作的方式，也推動了各行各業(yè)的發(fā)展。大數(shù)據(jù)時(shí)代有三大轉(zhuǎn)變：

（1）可以分析更多的數(shù)據(jù)，可以處理和某個(gè)特別現(xiàn)象相關(guān)的所有數(shù)據(jù)，通過更高的精確性能夠發(fā)現(xiàn)更多的細(xì)節(jié)。

（2）大量的數(shù)據(jù)分析處理，適當(dāng)忽略微觀層面的精確度，能夠帶來更佳的分析結(jié)果和更大的利益價(jià)值。

（3）無需挖掘因果關(guān)系，而是更注重事物之間的相關(guān)關(guān)系。大數(shù)據(jù)打破了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)的邊界，改變了以往大多數(shù)依靠行業(yè)內(nèi)部業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的局面，充分利用了數(shù)據(jù)資源，不僅包括企業(yè)內(nèi)部數(shù)據(jù)，也包括企業(yè)外部數(shù)據(jù)，尤其是和消費(fèi)者相關(guān)的數(shù)據(jù)。

2 大數(shù)據(jù)在石油行業(yè)的應(yīng)用場景

在石油行業(yè)的上游和中游應(yīng)用大數(shù)據(jù)分析結(jié)構(gòu)化及非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)具有十分重要的意義。對石油開采過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)多維度的深入分析，將有助于快速發(fā)現(xiàn)石油、降低生產(chǎn)成本、提高鉆井安全性、增大產(chǎn)量等。大數(shù)據(jù)將在下列石油生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用發(fā)揮巨大作用。

勘探：通過應(yīng)用先進(jìn)的數(shù)據(jù)，比如模式識別，在地震采集過程中得到一個(gè)更全面的數(shù)據(jù)集，地質(zhì)學(xué)家可以識別在使用大數(shù)據(jù)之前可能被忽略了的潛在的富有成效的地震數(shù)據(jù)。

開發(fā)：大數(shù)據(jù)分析可以幫助石油天然氣公司評估生產(chǎn)過程。這些分析涉及到地理空間信息、信息推送、油氣信息報(bào)道等可以讓集團(tuán)可以更智能的開發(fā)油氣水井、更富有競爭力的領(lǐng)域發(fā)揮大數(shù)據(jù)分析的作用。

鉆井：除了基于有限的數(shù)據(jù)來進(jìn)行監(jiān)控和告警，大數(shù)據(jù)分析可以使用真正的實(shí)時(shí)“鉆井大數(shù)據(jù)”來基于多個(gè)條件異?；蝾A(yù)測鉆井成功的可能性。

生產(chǎn)作業(yè)：提高采收率是很多石油天然氣生產(chǎn)公司的目標(biāo)。大數(shù)據(jù)可以同時(shí)使用地震、鉆井和生產(chǎn)數(shù)據(jù)，將儲層的變化情況實(shí)時(shí)的提供給儲層分析工程師，為生產(chǎn)人員提供舉升方法改造方案。大數(shù)據(jù)也可以用來引導(dǎo)頁巖氣壓裂。

維護(hù)：預(yù)測性維護(hù)對于油氣田公司來說已經(jīng)不是一個(gè)新的概念了。但是它并沒有得到應(yīng)有的關(guān)注和預(yù)算。在上游生產(chǎn)過程中，如果壓力、體積、溫度可以被一起采集和分析，并且與以往的設(shè)備損壞歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，那么預(yù)測就是可以自動化的。在中游輸油管道的情況也是類似的。這種方法在需要探測故障，尤其是故障會影響健康，安全和環(huán)境的時(shí)候顯得尤為必要。

3 典型應(yīng)用

3.1 智能化井場

在井口部署單井綜合測控柜和壓力、溫度等多種傳感器，實(shí)現(xiàn)單井生產(chǎn)參數(shù)的采集以及對抽油機(jī)的遠(yuǎn)程啟停及變頻控制。井場所有數(shù)據(jù)上傳至中心控制室的采集服務(wù)器顯示、存儲及應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)對單井生產(chǎn)全過程、全天候的遠(yuǎn)程管理，實(shí)現(xiàn)無人值守，井場只需要定期巡檢。單井綜合測控柜主要針對油井、氣井、水井等目標(biāo)實(shí)施智能監(jiān)測和遠(yuǎn)程控制。本產(chǎn)品主要實(shí)現(xiàn)油井采集示功圖、載荷、回壓、井口溫度、電流、電壓有效值、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、上下沖程最大電流值、上下沖程功率、平衡率、日用電量、累計(jì)電量、沖次、系統(tǒng)狀態(tài)與采集時(shí)間等數(shù)據(jù)；遠(yuǎn)程控制抽油機(jī)的啟停。另外，在每座井場內(nèi)邊緣樹立監(jiān)控桿，桿上安裝紅外一體化攝像機(jī)和無線傳輸設(shè)備，實(shí)現(xiàn)井場視頻圖像的采集；監(jiān)控中心通過視頻服務(wù)器實(shí)現(xiàn)井場視頻圖像的遠(yuǎn)程監(jiān)視、管理、儲存和控制。

3.2 油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)

油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)是通過部署井場數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程控制、智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對各類生產(chǎn)井、站、管線的全過程、全天候、全業(yè)務(wù)、全覆蓋，達(dá)到對井場自動感知、無人值守、重點(diǎn)巡查、組織維修的效果，實(shí)現(xiàn)提高勞動生產(chǎn)效率和安全生產(chǎn)的目標(biāo)；對參與油氣生產(chǎn)的各類資源（人員、設(shè)備、儀表等）形成實(shí)時(shí)管控；構(gòu)建扁平化綜合管理平臺，減少管理層級，應(yīng)用先進(jìn)、綜合技術(shù)手段提高管理實(shí)效。目前，華北油田油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)已建成了近2000口油井的數(shù)字油田；在山西晉城成功建成了我國第一個(gè)數(shù)字化、規(guī)?；簩託馓?；在長慶蘇里格氣田建成了新一代天然氣生產(chǎn)自動化測控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程24小時(shí)不間斷對各類井站進(jìn)行可視化監(jiān)控、生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動錄入、遠(yuǎn)程設(shè)備控制、報(bào)表自動生成、遠(yuǎn)程批量啟停單井、自動巡井等一系列操作及管理。

隨著信息通信技術(shù)發(fā)展積極累至今，大數(shù)據(jù)作為新發(fā)明和新資源，正通過不斷的技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展，讓我們有機(jī)會更加深入走進(jìn)信息社會，正在逐漸改變我們的生活方式和思維模式，其所帶來的巨大價(jià)值正被人們認(rèn)可，而且在社會整體建設(shè)中的信息孤島現(xiàn)象將大幅消減，數(shù)據(jù)共享將成為可能，大數(shù)據(jù)的發(fā)展，有利于提高科學(xué)決策能力，有利于管理模式的改變，有利于節(jié)約社會資源和成本，提升公共服務(wù)保障能力。

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作者單位

中國交通通信信息中心 北京市 100011