面對抵御低油價風(fēng)險能力弱、管理運行效率不高等諸多制約高質(zhì)量發(fā)展瓶頸。克拉瑪依紅山油田有限責(zé)任公司(以下簡稱紅山公司)堅持創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展，率先實施機構(gòu)扁平化和三項制度改革，全面建成低成本、覆蓋面廣、應(yīng)用領(lǐng)域多的稠油油藏物聯(lián)網(wǎng)，研發(fā)應(yīng)用中國石油上游板塊首例智能生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)，成功構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)、油公司模式下管理架構(gòu)和運行模式，為國內(nèi)油氣田企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化發(fā)展提供了有益借鑒。

　　一、前言

　　習(xí)近平同志在2018年全國網(wǎng)絡(luò)安全和信息化工作會議上明確指出，要發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟，加快推動數(shù)字產(chǎn)業(yè)化，依靠信息技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動，不斷催生新產(chǎn)業(yè)新業(yè)態(tài)新模式，用新動能推動新發(fā)展。要推動產(chǎn)業(yè)數(shù)字化，利用互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)新應(yīng)用對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進行全方位、全角度、全鏈條的改造，提高全要素生產(chǎn)率，釋放數(shù)字對經(jīng)濟發(fā)展的放大、疊加、倍增作用。要推動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實體經(jīng)濟深度融合，加快制造業(yè)、農(nóng)業(yè)、服務(wù)業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化。新冠肺炎疫情和油價暴跌“兩只黑天鵝”疊加而至，給油氣企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營甚至生存發(fā)展帶來了嚴(yán)重沖擊，同時也給企業(yè)加快數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化發(fā)展提出了新的要求。2020年4月，中國石油天然氣集團有限公司董事長、黨組書記戴厚良強調(diào)，數(shù)字化轉(zhuǎn)型涉及企業(yè)的治理體系、治理能力、組織架構(gòu)等，要結(jié)合企業(yè)實際，把推進數(shù)字化轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)、優(yōu)勢和不足摸清楚，要統(tǒng)籌謀劃，做好總體設(shè)計，分層分步實施;要明確目標(biāo)，統(tǒng)籌好相關(guān)措施和制度，先行先試后再進行推廣。紅山公司以此為契機，結(jié)合公司實際情況，在數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化發(fā)展工作中進行了有益的嘗試。

　　(一)紅山公司概況

　　紅山公司由中國石油天然氣股份有限責(zé)任公司、新疆能源(集團)有限責(zé)任公司、新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團投資有限責(zé)任公司三方共同出資，于2012年9月在新疆克拉瑪依市注冊成立，合作面積100.1平方公里，總儲量4312.07萬噸，合作期限20年，是獨立的經(jīng)濟法人實體、中國石油上游產(chǎn)業(yè)與地方創(chuàng)新合作發(fā)展首例。紅山公司開發(fā)油藏為紅山嘴油田紅003井區(qū)塊稠油油藏，油藏50℃地面原油粘度平均6000毫帕·秒以上，最高達28000毫帕·秒，屬于超稠油油藏，采用蒸汽吞吐、蒸汽驅(qū)工藝開發(fā)。歷經(jīng)多年勘探開發(fā)，共有注、采井1894口，建成了生產(chǎn)注汽、原油處理、原油外輸?shù)戎黧w工程以及供水、供電、供配氣等生產(chǎn)配套設(shè)施，是中國石油新疆油田首個地面標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)示范區(qū)和“地下高效采油、地上觀光旅游”石油工業(yè)景區(qū)。

　　(二)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化發(fā)展基礎(chǔ)

　　1.物聯(lián)網(wǎng)方面

　　從物聯(lián)網(wǎng)覆蓋率來看，蒸汽驅(qū)注汽井、計量管匯、轉(zhuǎn)油站、注汽站、原油處理站，物聯(lián)網(wǎng)隨產(chǎn)能建設(shè)，覆蓋率均為99%以上。

　　2.管理方面

　　紅山公司高度重視物聯(lián)網(wǎng)及信息化建設(shè)，成立了以主要領(lǐng)導(dǎo)為組長的專門機構(gòu)對公司未來物聯(lián)網(wǎng)及信息化建設(shè)進行規(guī)劃，并大力推進規(guī)劃落實工作，為數(shù)字化轉(zhuǎn)型，智能化發(fā)展提供了堅實保障。

　　3.人員方面

　　經(jīng)過多年的物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，培養(yǎng)了一批既懂生產(chǎn)又懂信息化建設(shè)的綜合性人才，為未來數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化發(fā)展奠定了堅實的人力資源。

　　(三)存在的問題

　　受單井物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)成本較高影響，單井物聯(lián)網(wǎng)覆蓋率僅為3.8%，與生產(chǎn)密切相關(guān)的溫度、壓力錄取，油井啟停、放套氣和檢查井口設(shè)備設(shè)施及工藝管線的異常狀況仍需要人工現(xiàn)場巡井、人工操作來完成。

　　油田單井原油含水計量需每天通過人工現(xiàn)場取樣化驗獲取，人工取樣勞動強度大且存在燙傷、伴生氣中毒、原油落地等安全環(huán)保風(fēng)險，同時人工化驗效率低、誤差大、時效性差。

　　油區(qū)視頻覆蓋率不高，僅在原油處理站、注汽站及料場等部分重點站庫部署了43臺模擬攝像頭，無法實現(xiàn)覆蓋全油區(qū)的視頻智能監(jiān)控。

　　為確保油井物聯(lián)網(wǎng)等一系列改變現(xiàn)有勞動組織的工程，適應(yīng)“油公司”業(yè)務(wù)流程體系，急需一套以生產(chǎn)管理為核心的智能應(yīng)用系統(tǒng)，全面提升管理效率和水平。

　　二、數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)與實現(xiàn)路徑

　　面對國際油價斷崖式下跌并長期低位徘徊的嚴(yán)峻形勢，如何實現(xiàn)油田物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不降，建設(shè)低成本及運行低功耗成為油田數(shù)字化轉(zhuǎn)型能否實現(xiàn)的關(guān)鍵。紅山公司通過多年的技術(shù)實踐，優(yōu)選應(yīng)用LORA(低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng))傳輸技術(shù)、多井共用在線自動測量含水技術(shù)、無線微波網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)及業(yè)務(wù)全面上云等信息技術(shù)手段，構(gòu)建起由采集控制、數(shù)據(jù)傳輸、生產(chǎn)管理平臺三大部分構(gòu)成的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)總體架構(gòu)(圖1)，為低成本數(shù)字化轉(zhuǎn)型智能化發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。

　　(一)LORA傳輸技術(shù)

　　紅山公司新物聯(lián)網(wǎng)工程的建設(shè)，依然是基于中國石油 A11架構(gòu)的采集和傳輸標(biāo)準(zhǔn)，但取消了RTU、CPE。采用LORA(WAN/ TDM)傳輸技術(shù)，簡化為傳感器、網(wǎng)關(guān)、平臺透傳新模式，該模式簡化了油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)硬件層級和架構(gòu)(圖2)。

　　(二)多井共用在線自動測量含水技術(shù)

　　針對稱重式計量和功圖計量兩種工藝流程(圖3、圖4)，利用多通閥裝置及集輸管網(wǎng)，將分散油井采出液匯集至在線含水儀處，通過自動選井功能實現(xiàn)單井含水在線測量。單臺在線含水儀最多可滿足24口井計量需求，實現(xiàn)多井、多管匯共用。為保證油井含水測量的準(zhǔn)確性，從采出液流動形態(tài)入手，研究制定了將集輸管網(wǎng)內(nèi)暫存介質(zhì)完全替換為測量井采出液的計算方式。在此基礎(chǔ)上，完善自動調(diào)控系統(tǒng)，利用無線傳輸設(shè)備，實現(xiàn)油井產(chǎn)液量計量與含水率測定聯(lián)動，數(shù)據(jù)可自動采集遠(yuǎn)傳并自動生成生產(chǎn)報表。

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