智能油田背景下云技術在后勤管理中的應用

陳 煜

（中海油信息科技有限公司天津分公司，天津 300450）

智能油田是我國油氣勘探和生產(chǎn)領域的重要發(fā)展方向，除了需要解決傳統(tǒng)油田存在的技術難題外，還要配套建設先進的信息化系統(tǒng)和設施，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動化采集、分析處理和管理，以及生產(chǎn)計劃智能化和優(yōu)化。在智能油田建設的過程中，后勤管理問題愈加凸顯。如何通過科學的管理手段和信息技術手段提高后勤管理服務質(zhì)量和效率，成為一個重要而又緊迫的問題。為了更好地滿足智能油田的發(fā)展需求，云技術作為當前信息化發(fā)展趨勢之一，被廣泛應用于智能油田建設。

本文將首先介紹智能油田的背景和云技術的基本概念；其次分析云技術在智能油田后勤管理中的應用，包括云計算、人工智能和云服務平臺等；然后探討智能油田后勤管理中云技術應用面臨的挑戰(zhàn)和解決方案；最后總結(jié)并展望未來云技術在智能油田后勤管理中的發(fā)展趨勢。

1 智能油田的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢

1.1 智能油田的發(fā)展現(xiàn)狀

百年油田，“智慧”先行。隨著科技的不斷發(fā)展，智能油田的出現(xiàn)使得油田開采和生產(chǎn)的效率和效益得到大幅提升。通過大規(guī)模的數(shù)據(jù)采集、處理和分析來優(yōu)化生產(chǎn)過程、降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，從而使得油田生產(chǎn)更加科學和高效。智能油田是油氣行業(yè)數(shù)字化發(fā)展的必然趨勢，也是提高我國石油勘探開發(fā)和生產(chǎn)水平的重要手段。

1.2 智能油田的發(fā)展趨勢

石崇東等提出智能油田是通過分析環(huán)境層、數(shù)據(jù)層、模型層、應用層等不同領域來綜合制定與實施油田的合理高效開采；張凱等認為智能油田意味著面對開發(fā)過程中的動態(tài)分析、自動歷史擬合、開發(fā)方案優(yōu)化及提高采收率措施等主要生產(chǎn)問題，能夠基于實時大數(shù)據(jù)“感知”油藏開發(fā)中的問題，利用先進的模型“分析”存在的問題，通過智能優(yōu)化方案“思考”最佳策略與方案，最終輔助油田工程師“決策”現(xiàn)場實施[1]。以下是智能油田發(fā)展必不可少的云技術。

1.物聯(lián)網(wǎng)和傳感器技術：智能油田的關鍵特征之一就是大量使用傳感器和物聯(lián)網(wǎng)技術。這些設備可以監(jiān)控油井的各種參數(shù)，如壓力、溫度和流量，并將這些數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心。例如，Shell 公司在其智能油田項目中大規(guī)模使用了這種技術。

2.數(shù)據(jù)分析和機器學習：一旦數(shù)據(jù)被收集，就需要進行深入的數(shù)據(jù)分析和解釋，這通常需要使用高級的機器學習算法來處理。例如，BP 公司已經(jīng)開始使用人工智能技術來分析其全球石油和天然氣產(chǎn)量的數(shù)據(jù)，以優(yōu)化生產(chǎn)并減少停機時間。

3.自動化和遠程控制：智能油田還廣泛采用自動化技術，包括自動化鉆井和提高石油提取效率的自動化解決方案。例如，Saudi Aramco 已經(jīng)實現(xiàn)了許多油田的全自動化運行，不僅提高了生產(chǎn)效率，而且顯著提高了員工的安全性。

4.數(shù)碼孿生（Digital Twins）：數(shù)碼孿生是指通過數(shù)字方式復制現(xiàn)實世界的設施，以預測設備性能，制定維護計劃并優(yōu)化操作。例如，Total 公司正在使用數(shù)碼孿生技術，創(chuàng)建其全球石油和天然氣生產(chǎn)設施的虛擬副本。

盡管智能油田技術已經(jīng)取得了顯著的進展，但仍面臨一些挑戰(zhàn)，包括數(shù)據(jù)安全和數(shù)據(jù)傳輸?shù)葐栴}。未來的發(fā)展將集中在如何解決這些問題，以及如何進一步提高生產(chǎn)效率和環(huán)保性能。

2 云技術基本概念和智能油田背景下云技術在后勤管理中的應用

2.1 云技術基本概念

1.云計算是指通過網(wǎng)絡連接臺式電腦、服務器、移動設備等設備，共享大量可擴展的計算資源、軟件和信息，以提供可隨時隨地、按需使用的計算服務。云計算可以實現(xiàn)對計算資源的按需分配和共享，同時也實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)的分布式存儲和共享。云計算的優(yōu)點包括資源共享、提高效率、節(jié)約成本等。

2.人工智能是一種計算機科學和技術，旨在研究、開發(fā)和實現(xiàn)能夠模擬、擴展和承擔人類智能的理論、方法、技術及應用系統(tǒng)的一門新興技術。人工智能的應用可以大幅提高智能油田的管理效率和質(zhì)量，也可以通過不斷的學習和優(yōu)化來提升生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

3.云服務平臺是一種基于云計算技術的軟件開發(fā)模式，它將軟件和數(shù)據(jù)存儲于云端，用戶無需進行安裝和配置，只需通過網(wǎng)絡連接云端，便能通過瀏覽器等界面來使用軟件和數(shù)據(jù)。云服務平臺的優(yōu)點包括低成本、靈活性、高可擴展性等。

2.2 智能油田背景下云技術在后勤管理中應用

“牽手”智能化和云技術，通過推進智能化轉(zhuǎn)型和云技術發(fā)展，從根源上變革生產(chǎn)方式，是油氣集團尋找新一輪降本增效點的破局之道，讓海量的數(shù)據(jù)真正動起來，對于激活公司新動能意義重大。

2.2.1 后勤管理中云計算在數(shù)據(jù)處理上的應用

智能油田后勤管理中的數(shù)據(jù)量通常非常巨大，涉及各個方面的數(shù)據(jù)采集和處理，例如船舶信息，包括但不僅限于船舶資源、船舶油耗、航線軌跡等；下面僅以船舶油耗為例來講。

船舶油耗成本是海上勘探開發(fā)成本的重要組成部分。據(jù)統(tǒng)計，某油氣公司上海分公司某年船舶單航次平均靠泊平臺次數(shù)都在15 次以上，個別船舶的平均每航次靠泊平臺次數(shù)達到了24.21 次，由于靠泊作業(yè)屬于高風險作業(yè)，頻繁的靠泊平臺不但增加了船舶油耗，而且存在很大的安全隱患?？坎雌脚_次數(shù)的增加，同時也伴隨著船舶航行時間和距離的增加，船舶平臺間穿梭所航行的距離基本與船舶往返碼頭航行距離相等，船舶靠泊與平臺間穿梭航行的油耗之和遠遠超過船舶往返碼頭間的航行油耗，是其的1.65 倍以上。通過以上分析可知，如果能運用云計算通過科學管理手段進行數(shù)據(jù)分析處理，實現(xiàn)資源精細化共享管理，減少船舶靠泊平臺次數(shù)與平臺間穿梭次數(shù)，將大大降低船舶自身的油耗。如果能減少1/3 靠泊平臺次數(shù)及平臺間的穿梭，預計可以減少2000 噸以上油耗，按照5800元/噸估算，每年油耗可以減少1000 萬元以上。

綜上所述，云計算技術可以為智能油田的數(shù)據(jù)處理和計算提供強有力的支撐，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速存儲、管理、數(shù)據(jù)挖掘和分析，進而優(yōu)化生產(chǎn)計劃，增強預警，有效降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。

2.2.2 后勤管理中人工智能技術在決策和優(yōu)化上的應用

人工智能技術在后勤管理中的應用越來越受到重視。在決策和優(yōu)化方面，可以提高后勤管理效率并減少成本。

1.在碼頭作業(yè)方面，智能排程技術和船舶智能配載技術可以大幅提高碼頭的作業(yè)效率，提高碼頭人員的勞動生產(chǎn)率，減少船舶在碼頭停留的時間，從而為甲方降低船舶運營成本。智能排程技術的應用可以將不同船舶的作業(yè)任務按照優(yōu)先級排列，從而合理安排碼頭的工作任務，避免出現(xiàn)空載或等待船只現(xiàn)象。船舶智能配載技術的應用可以根據(jù)船只的實際容積和負載情況，對超重物料預警，降低業(yè)務風險，避免超載造成的資源和時間浪費，提高資源使用的計劃性。油氣公司的所有船舶資源對應的船舶區(qū)域通過可視化模擬每條船舶甲板普貨區(qū)、危貨區(qū)、禁放區(qū)等功能區(qū)域，計算甲板可用面積，與物料屬性關聯(lián)，準確擺放，提升裝載率的準確性，建立完整的資源信息庫，合理安排船舶的裝卸貨物，最大化利用船舶的運輸能力。

2.在船舶路徑規(guī)劃和運行異常反饋方面，人工智能技術的應用可以有效減少船舶無效搬運，從而為甲方降低船舶的運行成本。船舶路徑規(guī)劃技術的應用可以根據(jù)船舶的運行狀態(tài)和目的地位置，制定合理的航線，避免不必要的航程和浪費。船舶運行異常反饋和績效管理的應用可以對船舶的運行情況進行監(jiān)測和反饋，利用多重算法提供智能化航次共享提醒、將計劃和實際航線進行對比，發(fā)現(xiàn)異常及時提醒并處理，提高船舶的運行效率。

3.在物資供應鏈和船舶運營鏈管理方面，通過大數(shù)據(jù)分析技術，可以實現(xiàn)物資供應鏈和船舶運營鏈的實時性、準確性和交互性的數(shù)據(jù)管理，為相關企業(yè)的管理和決策提供了可靠可信的數(shù)據(jù)支持，從而提高資金利用效率，從而優(yōu)化運營效率和成本控制。

綜上所述，人工智能技術在后勤管理中的應用可以幫助優(yōu)化決策和管理流程，提高效率和降低成本，為后勤管理帶來新的發(fā)展機遇。

3 云技術在智能油田后勤管理中所面臨的挑戰(zhàn)與解決方案

云計算技術的先進性和可行性已為大家所認知，未來智能油田數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的高效運行，需要以云計算技術為支撐，但是云計算技術還在不斷發(fā)展，仍有很多技術問題需要解決，如：云計算的安全問題和數(shù)據(jù)傳輸問題等[2]。

3.1 安全性問題

云技術在智能油田后勤管理中所面臨的安全性主要都是云技術的“通病”，一般涉及以下幾個方面：

1.數(shù)據(jù)泄露：數(shù)據(jù)是企業(yè)最寶貴的資源之一，也是最常見的攻擊目標。如果云服務提供商的安全措施不足，或者用戶沒有采取適當?shù)目刂拼胧?，就可能導致?shù)據(jù)被盜或泄露。

2.賬戶劫持：如果攻擊者能夠獲取用戶的登錄憑證，他們就能夠控制用戶的云賬戶，訪問和操作其中的敏感數(shù)據(jù)。這可能是通過欺詐郵件、釣魚攻擊或者暴力破解密碼等手段實現(xiàn)的。

3.API 安全：很多云服務依賴于API 進行操作，包括數(shù)據(jù)管理和遠程執(zhí)行命令。如果API 沒有正確保護，攻擊者可能會利用它們進行惡意操作。

這些安全方面的問題目前市面上的解決方法都大同小異，無非是采取多種措施，包括采用強密碼、開啟二步驗證、使用安全的API、進行定期的安全審計、備份數(shù)據(jù)等。對于數(shù)據(jù)安全性、唯一性等有強要求的，會選擇通過區(qū)塊鏈技術來解決。

3.2 數(shù)據(jù)傳輸問題

由于智能油田地域廣闊，網(wǎng)絡帶寬和延遲帶來的數(shù)據(jù)傳輸問題是云技術在智能油田后勤管理中面臨的主要挑戰(zhàn)。海上環(huán)境的不穩(wěn)定性，如惡劣天氣等更是嚴重影響著數(shù)據(jù)傳輸。針對這一問題，要根據(jù)實際的業(yè)務需要和工作范圍來具體問題具體分析。一般來說，有如下幾種解決方案：

1.邊緣計算等技術：邊緣計算主要是指在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的一側(cè)，通過應用集成先進的網(wǎng)絡、計算、存儲等技術所形成的一個開放式平臺，提供最近端網(wǎng)絡服務[3-4]。將一部分數(shù)據(jù)處理和計算任務在本地完成，避免大數(shù)據(jù)流的產(chǎn)生，進而減小網(wǎng)絡壓力，降低對網(wǎng)絡帶寬的依賴。

2.分布式存儲和計算技術：將計算和存儲資源盡可能靠近數(shù)據(jù)源，減少數(shù)據(jù)傳輸所需的單位時間，從而可以降低對帶寬的要求以及延遲。

3.衛(wèi)星通信技術：通過近地衛(wèi)星傳輸模擬信號，能有效地保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，雖然傳輸成本高昂，且傳輸延遲也略微不如傳統(tǒng)方式，但可以和傳統(tǒng)模式相結(jié)合，各取所長，在有限成本下解決數(shù)據(jù)傳輸問題。

4 總結(jié)和展望

隨著智能油田的不斷發(fā)展，云計算技術將在智能油田后勤管理中發(fā)揮出更加重要的作用。

全球油氣業(yè)務面臨的挑戰(zhàn)是如何從全球油氣行業(yè)不斷生成的多維度、多類型油氣大數(shù)據(jù)中快速提取、挖掘、分析數(shù)據(jù)背后有價值的信息，并對行業(yè)熱點、動態(tài)、發(fā)展趨勢做出及時預判；為了適應全球油氣業(yè)務快速發(fā)展的需要,需在全球油氣業(yè)務中引入大數(shù)據(jù)挖掘分析技術,對全球油氣數(shù)據(jù)開展了多數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)提取、數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)下鉆、聚類分析、趨勢分析[5]。通過大數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)后勤管理工作的智能化和優(yōu)化；比如物聯(lián)網(wǎng)技術的應用實現(xiàn)了智能油田后勤支持管理系統(tǒng)的全面升級；人工智能技術將成為智能油田后勤管理的核心技術，實現(xiàn)后勤管理工作的自主化和高效化。

總的來說，云技術作為新興的計算模式，為智能油田后勤管理提供了新的思路和解決方案。通過云技術的應用，可實現(xiàn)智能油田后勤管理的信息化、網(wǎng)絡化、智能化，提升后勤支持管理系統(tǒng)海上業(yè)務作業(yè)的工作效率、提高后勤支持管理系統(tǒng)相關業(yè)務的質(zhì)量水平。而且人工智能技術的應用也可以對智能油田的決策和優(yōu)化進行更為甄選化的支持。但是，云技術在智能油田后勤管理中也面臨著一些問題，亟須采取相應的安全措施克服這些問題，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定與安全。我相信，伴隨著科學技術的不斷進步和逐步發(fā)展、成熟，也隨著智能油田的持續(xù)推進，云技術將在智能油田后勤管理中發(fā)揮更加重要的作用，同時大數(shù)據(jù)、云計算和人工智能等技術的不斷升級和發(fā)展，將在智能油田后勤管理中起到重要作用，并給智能油田后勤業(yè)務帶來全新的面貌。