淺談石油石化信息化

周雪靜 石陽

一、信息化背景

2010年德國政府率先提出“工業(yè)4.0”，后進(jìn)一步發(fā)布了《工業(yè)4.0戰(zhàn)略》、《工業(yè)4.0標(biāo)準(zhǔn)化路線圖-V1.0》和《工業(yè)4.0標(biāo)準(zhǔn)化路線圖-V2.0》。美國政府于2011年發(fā)布《先進(jìn)制造伙伴計劃（AMP）》，提議創(chuàng)造制造業(yè)就業(yè)機(jī)會，并投資新興技術(shù)，2012年《美國制造業(yè)復(fù)興計劃》和《美國制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)》發(fā)布，并提出全國性創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建。自2009年以來，日本提出了《日本制造業(yè)》、《創(chuàng)造新產(chǎn)業(yè)、新市場的倡議》。法國政府發(fā)布了《新工業(yè)法國計劃》、《新工業(yè)法國2.0》。歐盟也于2014年提出了《地平線2020計劃》。

在“十三五”期間，我國的相關(guān)規(guī)劃也對企業(yè)信息化提出了更高的要求，2015年3月工業(yè)和信息化部發(fā)布了《2015年智能制造試點(diǎn)示范專項(xiàng)行動實(shí)施方案》， 2015年5月19日，國務(wù)院印發(fā)《中國制造2025》，要求加快智能化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)信息化和工業(yè)化的深度融合。

二、行業(yè)趨勢

在工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展“新常態(tài)”的背景下，當(dāng)前石油石化的行業(yè)發(fā)展面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。首先是產(chǎn)能過剩，目前通用化學(xué)新材料、煉油材料等都有明顯的產(chǎn)能過剩。二是能耗高，石油石化行業(yè)作為能源高消耗產(chǎn)業(yè)，對于水力、電力、空氣、風(fēng)力等多種能源均消耗較高。三是安全環(huán)保壓力大，隨著國家對環(huán)境治理要求的提高，行業(yè)發(fā)展環(huán)境約束進(jìn)一步增強(qiáng)。四是成本上升，人力、采購原材料價格的升高導(dǎo)致企業(yè)毛利降低。

目前，行業(yè)迫切需要研究應(yīng)對方式，推動石油石化產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展。從單純的生產(chǎn)技術(shù)角度來講，需要在生產(chǎn)制造領(lǐng)域探索出一種新型的生產(chǎn)制造模式，能夠提高石油石化產(chǎn)品的技術(shù)含量，能夠應(yīng)對價格的競爭和成本的壓力，改變石油石化行業(yè)的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝，提高資源利用率，實(shí)現(xiàn)安全清潔生產(chǎn)。因此，對企業(yè)進(jìn)行智能化升級改造、實(shí)現(xiàn)石油石化信息化與智能化，是企業(yè)降低成本、提升效益、減少環(huán)境污染、資源有效利用的重要途徑。近年來，一批企業(yè)積極采用信息化手段，探索未來發(fā)展的新路徑，取得了一定的成果，本文將從智慧油田、智慧管線和智能工廠三個維度淺談石油石化行業(yè)的智能化行業(yè)實(shí)踐。

三、行業(yè)實(shí)踐

（一）智慧油田

石油開采作為石油化工的第一步，其產(chǎn)量、采收率、安全生產(chǎn)等都與石油工業(yè)未來息息相關(guān)，近年來，由于社會需求、生產(chǎn)規(guī)模、原料成分、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等因素變化，油田開采面臨諸多挑戰(zhàn)：開采儲量日益減少、勞動生產(chǎn)率無法提高、開采對環(huán)境造成不可逆的危害等等。

為應(yīng)對挑戰(zhàn)，企業(yè)開展“智慧油田”項(xiàng)目，對企業(yè)進(jìn)行智能化改造。通過采用專業(yè)的管理模式和智能化的技術(shù)手段，在石油開采過程中實(shí)現(xiàn)對油田動態(tài)的全面感知、實(shí)時監(jiān)控，對于即將出現(xiàn)的異常事件進(jìn)行預(yù)警和預(yù)測，對于正在進(jìn)行的開采活動自動操控，并為決策者提供數(shù)據(jù)支撐。主要進(jìn)展包括：第一，油田井站一體化數(shù)據(jù)管控。使用云計算、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和遠(yuǎn)程操作，應(yīng)用無人機(jī)進(jìn)行油田作業(yè)，有效地對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及油品質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)督檢驗(yàn)。第二，智能化開采。通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、智能化導(dǎo)向鉆井技術(shù)，應(yīng)用井下節(jié)流自動控制系統(tǒng)、智能機(jī)器人鉆井系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)油田設(shè)備數(shù)據(jù)的自動化采集、油田井口的實(shí)時監(jiān)測。第三，系統(tǒng)體系架構(gòu)高度開放。無論是管線資源管理系統(tǒng)、移動計算系統(tǒng)，還是基礎(chǔ)設(shè)施安全和快速響應(yīng)系統(tǒng)，它們都是開放的，使企業(yè)的其它信息系統(tǒng)和用戶能夠共享所有信息，一并實(shí)現(xiàn)無縫交互。

（二）智能管線

在過去的幾十年中，管道已成為石油產(chǎn)品及其衍生品廣泛使用的運(yùn)輸方式。由于數(shù)量龐大需要長距離運(yùn)輸，石油行業(yè)每年的運(yùn)輸成本通常超過數(shù)十億美元。很顯然，管道系統(tǒng)在石油石化行業(yè)發(fā)揮著重要作用。雖然設(shè)置這些運(yùn)輸系統(tǒng)需要的最初投資比較高，但是與其他運(yùn)輸方式相比，比如鐵路和公路，它的經(jīng)營成本是非常低的。即便如此，產(chǎn)品的最終價格取決于它的運(yùn)輸成本，這也使得運(yùn)輸過程的最優(yōu)化成為了最相關(guān)的一個問題。因此，智慧管線成了降低成本的主要思路。

目前來說，智慧管線主要是采用云計算、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將實(shí)際的石油流與虛擬的信息流結(jié)合起來，在地理信息系統(tǒng)和電子標(biāo)簽技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對幾萬公里管線的全面監(jiān)測，實(shí)時采集獲取管線與油品數(shù)據(jù)，動態(tài)分析各種屬性數(shù)據(jù)，及時反饋結(jié)果，實(shí)現(xiàn)管理決策的科學(xué)化與準(zhǔn)確化。主要進(jìn)展包括：第一，運(yùn)用信息技術(shù)，統(tǒng)計處理大量的信息數(shù)據(jù)，通過信息系統(tǒng)的自動監(jiān)控功能，解決精細(xì)管理與提升效率的協(xié)調(diào)問題，為決策者展示全過程的管線運(yùn)行動態(tài)，實(shí)時掌控管線情況，及時發(fā)現(xiàn)問題并采取科學(xué)措施。第二，由被動的報警模式轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃影l(fā)現(xiàn)問題，提前預(yù)警。構(gòu)建預(yù)警及算法模型，對未來可能發(fā)生的波動進(jìn)行預(yù)警，自動產(chǎn)生預(yù)警信息，分級推送給相應(yīng)技術(shù)人員和主管領(lǐng)導(dǎo)。通過智能管線的建設(shè)，大大減少人工的干預(yù)，降低成本，減少了損失。

（三）智能工廠

煉廠作為連接石油開采與油品銷售的重要環(huán)節(jié)，其智能化對于整個石油行業(yè)至關(guān)重要。通過采用信息化技術(shù)，運(yùn)用工業(yè)大數(shù)據(jù)算法、企業(yè)專家規(guī)則引擎、異常工況識別模型等創(chuàng)新技術(shù)，構(gòu)建了面向石化企業(yè)，具備全面感知、實(shí)時分析、預(yù)測預(yù)警和協(xié)同執(zhí)行四項(xiàng)能力的體系架構(gòu)，提高主動應(yīng)對能力與生產(chǎn)的可控性。

近幾年來，智能工廠建設(shè)如火如荼，主要進(jìn)展包括：第一，建立了協(xié)同一體化的生產(chǎn)管控新模式，提升了資源優(yōu)化和調(diào)度指揮水平，企業(yè)建成了煉化一體化全流程優(yōu)化平臺，實(shí)現(xiàn)了計劃、調(diào)度和運(yùn)行的全過程優(yōu)化。第二，實(shí)現(xiàn)了自動化、移動化和集成化的生產(chǎn)操作控制，提高了生產(chǎn)操作的質(zhì)量和效率，企業(yè)實(shí)現(xiàn)了內(nèi)外操業(yè)務(wù)的協(xié)同，外操人員利用移動終端設(shè)備將檢測現(xiàn)場異常信息實(shí)時傳送到總控室，內(nèi)操人員及時做出判斷，并將現(xiàn)場操作信息、工作指示遠(yuǎn)程推送給外操人員，提高了現(xiàn)場處置事件的質(zhì)量和工作效率，有效消除了事故隱患，提高了運(yùn)行平穩(wěn)率。第三，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化、模型化的生產(chǎn)運(yùn)行管理，支撐了生產(chǎn)安穩(wěn)高效運(yùn)行。企業(yè)建立了遠(yuǎn)程技術(shù)診斷系統(tǒng)，為企業(yè)把脈問診、為技術(shù)人員答疑解惑，確保生產(chǎn)設(shè)備的穩(wěn)定高效運(yùn)行。第四，實(shí)現(xiàn)了精細(xì)化、協(xié)同化的HSE管理，提升了安全環(huán)保水平和應(yīng)急指揮能力。企業(yè)建立了總部、企業(yè)應(yīng)急指揮中心、現(xiàn)場指揮部三級應(yīng)急平臺，實(shí)現(xiàn)了調(diào)度電話、應(yīng)急電話、對講機(jī)和應(yīng)急指揮車的融合通訊，現(xiàn)場隨時隨地實(shí)現(xiàn)與指揮中心音視頻雙向互通，實(shí)現(xiàn)信息交換、數(shù)據(jù)同步、快速應(yīng)警、綜合判斷、聯(lián)動指揮，提高了應(yīng)急響應(yīng)、協(xié)同處置能力。第五，建立統(tǒng)一的集中集成平臺，企業(yè)實(shí)現(xiàn)工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用的突破。企業(yè)利用集中集成平臺，開展了大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對生產(chǎn)報警的提前預(yù)警，建立了汽油收率預(yù)測模型及操作指導(dǎo)模型，提升催化裂化裝置汽油收率。在技術(shù)創(chuàng)新方面，采用國產(chǎn)化技術(shù)建成4G無線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)語音、視頻、數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通。利用無線網(wǎng)、RFID和智能儀表等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)時跟蹤生產(chǎn)過程信息。利用三維數(shù)字化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在虛擬環(huán)境中的生產(chǎn)管理、安全管理和培訓(xùn)管理。

四、總結(jié)

本文探討了石油石化行業(yè)智能化與信息化情況，介紹了智慧油田、智慧管線與智能工廠的進(jìn)展與成果，作為石油石化行業(yè)積極探索智能化的最佳實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)了各層次的信息匯通和數(shù)據(jù)共享，實(shí)現(xiàn)了物流、資金流和信息流的統(tǒng)一，為“未來無人工廠”的建設(shè)提供了新的思路，奠定了良好的基礎(chǔ)。