研究背景
陆上油气田具有劳动密集、资本密集、技术密集、风险密集、数据密集以及产业链长且密集等特点,发展存在巨大风险和挑战。在能源革命与转型的时代背景下,通过数字技术重构业务模式、管理模式和商业模式,对油气田行业提升企业核心竞争力具有重要意义。国家及有关部门从2015年开始接力布局能源物联网,不断推进顶层设计完善,推动油气田物联网建设成为实现数智化转型升级的关键手段和必要途径。
油气田物联网建设发展历程
我国油气田物联网建设经历了单机应用、分散建设、集中建设及集成应用等发展阶段,基本实现了数字化油气田建设目标。当前正通过数据共享、业务协同及智能化应用建设,逐步迈向智能油气田阶段。
智能陆上油气田物联网现状与趋势
国际现状:国外陆上油气田物联网技术已在石油和天然气行业中得到广泛应用,主要用于设备的远程监控、维护和管理,以及数据的实时采集和分析,特别是在提高运营效率、降低成本、优化决策等方面发挥了重要作用。例如,斯伦贝谢利用云边端技术实现油气传统物联网升级,哈里伯顿推进油气行业数字化转型,贝克休斯基于物联网云平台助力上游油气勘探开发生产数字化应用,壳牌通过物模型实现设备远程交互和运营监测。
国内现状:中国石油和石化行业在物联网技术应用方面取得了显著成效,并在实时监测和数据分析、设备管理和维护、安全生产等多个方面发挥重要作用。例如,中国石油油气生产物联网已累计建成数字化井超24.5万口、站场2.61万座,井、站数字化覆盖率分别达到86%、94%;中国石化持续推进5G+工业互联网、云计算、大数据、物联网与石油化工生产管理的深度融合,以扬子石化为代表,构建了一个数据及生产、安环、设备、管理、党群五朵业务云的新型智慧工厂管控中心。
发展趋势:未来陆上油气田物联网将更加注重技术集成与创新、智能化与自动化、数据驱动决策、绿色环保与可持续发展以及跨界融合与协同等方面的发展。
智能陆上油气田物联网参考架构及关键技术
系统架构:智能陆上油气田物联网参考架构包括感知控制层、边缘层、应用层、网络、运维和安全,通过传感器等装置实现油气田资产对象和管理对象的感知和监测控制,并将作业、生产和管理相关的数据实时采集并及时传送到后端进行处理,实现智能调控。
关键技术:
- 感知技术:包括工业视觉技术、高精度传感技术、光纤传感技术、控制技术等,用于实时、准确地监测油气田生产过程中的各种物理参数。
- 边缘计算技术:在靠近业务现场、数据源头一侧或网络的边缘侧,提供融合网络、计算、存储和人工智能等核心能力的新型计算架构,实现存储、计算等能力“下沉”,面向众多应用场景,提供低时延、广连接、大带宽、智能化的服务。
- 平台应用技术:包括数据处理与分析技术、工业软件技术、云计算技术、物联网云平台、云边协同技术、数字孪生技术、可视化技术等,为油气田提供具体的物联网应用服务。
- 网络通信技术:包括网络技术和通信技术,构建广覆盖、易运维、高带宽、高可靠、安全的一体化互联网络,通过数据从感知终端传输到边缘节点,再通过有线、无线多种回传技术入云,最终实现数据在各业务流程、系统间的交换和共享。
智能陆上油气田物联网标准化现状
国际标准化现状:主要依托ISO/TC67和ISO/IECJTC1/S41开展,但油气田领域暂无智能化相关的标准或技术报告。
国内标准化现状:主要依托全国信标委物联网与数字孪生分委会SAC/TC28/SC41开展,对口ISO/IECJTC1/SC41,主要负责物联网体系架构、术语、数据处理、互操作、传感器网络、测试与评估等物联网基础和共性技术标准制修订。
问题和挑战:国内外智能陆上油气田物联网标准化工作尚处于起步阶段,仍需进一步完善标准化协调机制,加强智能陆上油气田物联网标准化体系的顶层设计。
标准化工作建议
标准化体系建设:构建形成智能陆上油气田物联网标准体系总体框架,包括基础类标准、技术与平台类标准、数据与模型类标准、业务系统与技术装备类标准、安全类标准。
重点标准研制方向:在智能陆上油气田评价、数据采集、网络与通信、典型应用等领域函须优先制定一批新标准。
关键标准化建议:完善工作机制,营造良好环境;推进关键标准研制,完善标准体系;坚持需求导向,加快开展智能陆上油气田关键标准的规划与研制工作;强化配套协调,充分做好与相关领域标准及现行陆上油气田标准的内容衔接。
典型案例
报告列举了油田物联网实践(胜利油田)、气田物联网实践(长庆油田)、非常规油田物联网实践(浙江油田)、工程技术物联网实践(宝鸡石油机械有限责任公司)、智能油气井场实践(中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院西北分院)等典型案例,展示了智能陆上油气田物联网技术的应用成果和带来的经济效益、管理效益和社会效益。