斯塔特福約爾得敞開(kāi)智能油田窗口

在世界油氣技術(shù)由低級(jí)到高級(jí)進(jìn)化中，每個(gè)時(shí)期都出現(xiàn)一些里程碑式的重大技術(shù)成果，如20世紀(jì)80年代電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)，90年代自動(dòng)化鉆機(jī)、油藏?cái)?shù)值模擬、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井，以及21世紀(jì)初出現(xiàn)的3D成像、智能完井、數(shù)字油田、數(shù)字化煉廠等，讓油氣全產(chǎn)業(yè)鏈智能化夢(mèng)想照進(jìn)現(xiàn)實(shí)。

智能油田概念最早出現(xiàn)在《Oil & GasJournal》雜志上，但當(dāng)時(shí)還只是一個(gè)較為模糊的科研概念，尚處于構(gòu)想階段。直到2005年，挪威國(guó)家石油公司與IBM公司合作實(shí)施“智能油田”項(xiàng)目，并實(shí)現(xiàn)油田自動(dòng)化關(guān)井、停井、可視化協(xié)作等現(xiàn)場(chǎng)管理和運(yùn)行效率全流程自動(dòng)化操作，“智能化”這一概念才真正在油田落地。兩家公司通過(guò)數(shù)字化、信息化技術(shù)應(yīng)用，將其北海油田海底平臺(tái)采收率由38%提至55%，固定平臺(tái)采收率提至65%。他們共同創(chuàng)建了全新的業(yè)務(wù)流程框架，將油田部署實(shí)時(shí)傳感系統(tǒng)與整個(gè)系統(tǒng)中可以接入的分析資源鏈接在一起，將勘探、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)作為一個(gè)完整系統(tǒng)進(jìn)行整體運(yùn)營(yíng)，從而提高油氣田資產(chǎn)效率和收益。其他國(guó)際大石油公司雖然沒(méi)有全面、系統(tǒng)規(guī)劃和建設(shè)“智能油田”，但實(shí)際上各公司已經(jīng)從不同方面實(shí)施了油田智能化改造。隨著勘探一體化、可視化或虛擬現(xiàn)實(shí)、智能井（smartwell）技術(shù)日趨成熟，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新興技術(shù)融入石油產(chǎn)業(yè)鏈，傳統(tǒng)油氣產(chǎn)業(yè)漸漸插上信息化翅膀，在無(wú)邊無(wú)垠的智慧星空中翱翔。

從狹義上看，智能化油田是數(shù)字地球概念在石油領(lǐng)域的延伸，它以油田實(shí)體為對(duì)象，以地理空間坐標(biāo)為依據(jù)，通過(guò)海量存儲(chǔ)數(shù)據(jù)融合，用多媒體和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)油田地上地下的多維空間表達(dá)；而從廣義上看，智能化油田就是數(shù)字化、信息化企業(yè)實(shí)體，兼顧了油田管理。信息技術(shù)發(fā)展引領(lǐng)石油工業(yè)進(jìn)入智能化時(shí)代，油田智能化也由之前單項(xiàng)技術(shù)向多項(xiàng)集成應(yīng)用演進(jìn)。如今，國(guó)際大石油公司在數(shù)字油田方面的進(jìn)化已為其油田增儲(chǔ)上產(chǎn)、縮減成本發(fā)揮了無(wú)可替代的作用。

北海挪威海域是智能油田技術(shù)應(yīng)用程度最高的區(qū)域，其近海平臺(tái)全都由光纜相連。該地區(qū)最大的油田—斯塔特福約爾得油田正是當(dāng)代智能油田開(kāi)發(fā)成功的樣本，所采用的諸如實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸、四維地震，以及在多分支井上安裝流量控制器系統(tǒng)等技術(shù)，有效解決復(fù)雜條件下油藏生產(chǎn)優(yōu)化和大幅提高采收率等難題。此外，北海古爾法克斯油田（Gullfaks）采用數(shù)字化技術(shù)滾動(dòng)開(kāi)發(fā)外圍油田，?？聘ニ箍耍‥kofisk）油田鉆探智能化中心建立，將其采收率從46%提升至50%—60%。這些油田都是智能化技術(shù)的生動(dòng)實(shí)踐。

如果說(shuō)20世紀(jì)80年代掀起的第一次提高采收率應(yīng)用熱潮，推動(dòng)采油（EOR）技術(shù)進(jìn)步的話，那么斯塔特福約爾得等油田以油藏模擬、油藏監(jiān)測(cè)、水平井和油藏管理相結(jié)合的提高采收率技術(shù)，在21世紀(jì)初掀起了以智能油田為標(biāo)志的第二次提高采收率技術(shù)應(yīng)用熱潮。智能油田可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)解釋、實(shí)施決策與優(yōu)化閉環(huán)循環(huán)，可以將油井、油田及相關(guān)資產(chǎn)相互聯(lián)系起來(lái)統(tǒng)籌經(jīng)營(yíng)管理，因此是未來(lái)提高采收率的發(fā)展方向。

斯塔特福約爾得油田于1979年11月投入開(kāi)發(fā)。該油田3個(gè)油藏發(fā)育在同一個(gè)構(gòu)造內(nèi)，總面積81平方千米，原始地質(zhì)儲(chǔ)量8.82億噸，可采儲(chǔ)量5.98億噸。油田75%地質(zhì)儲(chǔ)量分布在中侏羅系布倫特群，24%地質(zhì)儲(chǔ)量分布在上三疊系—下侏羅系斯塔特福約爾得組，1%地質(zhì)儲(chǔ)量分布在下侏羅系杜林群。3個(gè)油藏具有不同油水界面，布倫特群在油水界面以下進(jìn)行注水開(kāi)發(fā)，斯塔特福約爾得組通過(guò)向次生氣頂注溶解氣進(jìn)行混相氣驅(qū)。

斯塔特福約爾得油田開(kāi)發(fā)效果極好，這主要得益于大規(guī)模四維地震模擬技術(shù)。隨著鉆井?dāng)?shù)量增多，油田東翼復(fù)雜構(gòu)造日益明朗。1997年進(jìn)行海底電纜測(cè)量（OBC），用P波數(shù)據(jù)為復(fù)雜東翼地區(qū)提供了更好的構(gòu)造成像。斯塔特福約爾得組構(gòu)造復(fù)雜，斷層多，油藏非均質(zhì)嚴(yán)重，開(kāi)采過(guò)程中氣竄現(xiàn)象嚴(yán)重。針對(duì)這些局限性，技術(shù)人員實(shí)施井下測(cè)試、四維地震監(jiān)測(cè)，以及在地面控制井底流量、井底測(cè)試設(shè)備與控制系統(tǒng)（DIACS）和采用多分支井技術(shù)（MLT）。他們用多分支長(zhǎng)水平井穿透整個(gè)地層接近油水界面，并采用地面控制流量技術(shù)，對(duì)整個(gè)油藏進(jìn)行混合開(kāi)采以限制上層氣竄。在完井方面，技術(shù)人員在多分支井上安裝可調(diào)節(jié)井底的閥門(mén)，以控制兩個(gè)分支流量達(dá)到最優(yōu)化。在地面通過(guò)液壓系統(tǒng)控制井底閥門(mén)：下方閥門(mén)控制新分支井筒產(chǎn)量，上方閥門(mén)控制主井筒產(chǎn)量。

采用井底測(cè)試設(shè)備控制系統(tǒng)和多分支井技術(shù)，通過(guò)增加排液點(diǎn)數(shù)量來(lái)增大油藏泄油面積，使得該油田外圍區(qū)塊剩余可采儲(chǔ)量從207萬(wàn)噸增至465萬(wàn)噸，還可以開(kāi)采邊際儲(chǔ)量和原本可能被遺漏的低產(chǎn)區(qū)儲(chǔ)量。智能井系統(tǒng)通過(guò)遠(yuǎn)程節(jié)流或及時(shí)關(guān)閉區(qū)塊以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量?jī)?yōu)化，不再需要任何修井作業(yè)。此外，該系統(tǒng)還提供了來(lái)自井口流量控制器的流量動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)信息，把從油田中獲取的連續(xù)性油藏信息，輸入到構(gòu)造模型和動(dòng)態(tài)模型中，對(duì)油田進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和油藏評(píng)價(jià)起了關(guān)鍵作用；多分支井可通過(guò)老井筒側(cè)鉆方式進(jìn)行完井，降低了鉆井和完井成本。

數(shù)字化、信息化升級(jí)讓斯塔特福約爾得敞開(kāi)智能窗口。從2005年開(kāi)始，該油田建立了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用系統(tǒng)。該系統(tǒng)用于傳輸來(lái)自于挪威國(guó)家石油公司操作平臺(tái)和分包商井底鉆具所有測(cè)量數(shù)據(jù)。這種來(lái)自實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸中心的流量，支持井口作業(yè)縮短了70%操作時(shí)間。利用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流結(jié)合創(chuàng)新型軟件的應(yīng)用和高速計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，為油田建立快速反饋動(dòng)態(tài)油藏模型奠定了基礎(chǔ)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸中心流量系統(tǒng)構(gòu)成了智能油田感知層，肩負(fù)油田地面、地下最前端數(shù)據(jù)智能獲取，并根據(jù)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)變動(dòng)流量作出操作決策。

從斯塔特福約爾得油田智能化進(jìn)程可以發(fā)現(xiàn)，該油田逐步實(shí)現(xiàn)將油氣發(fā)現(xiàn)與開(kāi)發(fā)工作從歷史性分類(lèi)資料順序處理，改變成實(shí)時(shí)資料并行處理，利用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流結(jié)合創(chuàng)新型軟件應(yīng)用和高速計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，建立快速反饋動(dòng)態(tài)油藏模型，并將這些模型配合遙測(cè)傳感器、智能井和自動(dòng)控制功能，讓操作者更直接地觀察到地下生產(chǎn)動(dòng)態(tài)和更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)未來(lái)動(dòng)態(tài)變化，從而提高油氣產(chǎn)量。

我國(guó)石油企業(yè)信息化建設(shè)起步于上世紀(jì)90年代初期。這一時(shí)期信息化建設(shè)具有分散、獨(dú)立、規(guī)模小的特點(diǎn)。1999年大慶油田首次提出數(shù)字油田概念，并迅速得到行業(yè)認(rèn)同。空間化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和可視化是數(shù)字油田的基本特征。

雖然我國(guó)石油公司先后都進(jìn)入智能油田建設(shè)，但都是在試點(diǎn)階段，還沒(méi)有大面積普及推廣，在建設(shè)過(guò)程中尚存在諸多問(wèn)題。也就是說(shuō)，從“數(shù)字”到“智能”進(jìn)化中，仍然面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。一是缺乏企業(yè)架構(gòu)設(shè)計(jì)，條塊分割、孤島叢生。我國(guó)智能油田還沒(méi)有真正從企業(yè)架構(gòu)導(dǎo)入，導(dǎo)致IT規(guī)劃與企業(yè)實(shí)際業(yè)務(wù)存在一定脫節(jié)現(xiàn)象。在進(jìn)行IT投資時(shí)，也都跳過(guò)企業(yè)架構(gòu)這個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)直接進(jìn)入IT項(xiàng)目建設(shè)。這樣必然會(huì)導(dǎo)致煙囪式建設(shè)方式、單片電路式應(yīng)用系統(tǒng)、舊的信息孤島沒(méi)有消除而新的信息孤島不斷涌現(xiàn)等現(xiàn)象。二是數(shù)據(jù)資源規(guī)劃缺失，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。建立行業(yè)統(tǒng)一數(shù)據(jù)分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)與編碼體系，實(shí)現(xiàn)經(jīng)營(yíng)管理數(shù)據(jù)與主營(yíng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)一體化和全集團(tuán)信息共享，是集團(tuán)型企業(yè)數(shù)據(jù)資源建設(shè)的基本目標(biāo)。三是缺乏流程標(biāo)準(zhǔn)與業(yè)務(wù)規(guī)則。流程標(biāo)準(zhǔn)化是管理軟件開(kāi)發(fā)的前提，沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)流程，會(huì)造成邊界模糊不清。四是IT治理結(jié)構(gòu)仍不完善，深層次問(wèn)題仍然突出。一般來(lái)說(shuō)，以業(yè)務(wù)為主導(dǎo)的信息化建設(shè)，一般都會(huì)出現(xiàn)缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、各自為政情況；以IT為主導(dǎo)的信息化建設(shè)，一般都會(huì)出現(xiàn)IT與業(yè)務(wù)脫節(jié)。IT治理就是為了確保業(yè)務(wù)與IT的深度融合。

同數(shù)字化油田相比，智能油田主要在三個(gè)方面有較大提升：一是提高數(shù)字化精度和自動(dòng)化程度；二是在預(yù)測(cè)和優(yōu)化油田生產(chǎn)能力大幅提升；三是通過(guò)知識(shí)化管理提升決策科學(xué)性。因此可以說(shuō)，智能油田是數(shù)字油田發(fā)展的延續(xù)，是數(shù)字油田的高級(jí)階段。我國(guó)智能油田建設(shè)應(yīng)遵循其內(nèi)在邏輯：科學(xué)合理IT規(guī)劃是根本；統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)業(yè)務(wù)架構(gòu)是前提；安全穩(wěn)定運(yùn)維服務(wù)需加強(qiáng)；完善合理的IT治理是保障。

這是一個(gè)傳統(tǒng)行業(yè)不斷被“異族”顛覆的時(shí)代。未來(lái)油氣領(lǐng)域或許會(huì)被越來(lái)越多“跨界者”入侵。目前華為已與中國(guó)石油、霍尼韋爾、哈里伯頓合作，服務(wù)于全球排名前20的石油公司中的14家。媒體普遍評(píng)價(jià)華為要做中國(guó)的哈里伯頓，而越來(lái)越多諸如華為、GE等“跨界者”，將來(lái)可能成為“沒(méi)有油田的石油公司”。誰(shuí)能把舊動(dòng)力積累的優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為新動(dòng)力成長(zhǎng)的條件，形成全產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)要素高效協(xié)同發(fā)展新體系，誰(shuí)就能先人一步，在自然選擇中擁有更多優(yōu)勢(shì)，讓自己贏在油氣激劇進(jìn)化和裂變過(guò)程中。