【www.zhangdahai.com--社会实践报告】
由丹
大庆油田有限责任公司
5G 时代已经到来，物联网、大数据、人工智能等技术正改变着全球工业面貌。大庆油田作为全国工业战线的一面旗帜，紧跟时代步伐，制定了数智油田“三步走”发展战略，到2025 年全面建成数字油田，实现油田生产经营管理全过程业务链的一体化协同；
到2035 年建成智能油田，实现业务应用智能化，预测油田变化趋势，科学辅助油田决策；
到本世纪中叶建成智慧油田，实现人工智能与人的智慧全息共享、生态融合、孪生互动。目前数字油田建设正全面展开，已完成部分井、间、站的数据采集，初步建成统一的生产管控平台，经营管理水平进一步提升。
1.1 改造背景
随着自动控制技术的进步、仪表智能化的发展、网络通信技术和空间信息技术的发展，油田数字化体系建设日益完善，进入到面向生产需求的综合研究与建设阶段，从层级架构和技术开发层面，将各类信息进行了充分融合，满足了数字化油田建设持续发展的生产数据共享、综合决策分析、信息系统集成的需求，为数字化建设和运营管理提供了技术支持[1-2]。A 油田积极开展数字化建设，选取示范厂先行开展，各级各部门积极参与，对生产参数采集、优化结构配置、数控运维管理等相关理论及技术重点研究，开展了一系列卓有成效的实践工作，技术应用成果大量涌现。
1.2 系统架构
按照“公司—作业区”两级管控体系思路，重点围绕实现生产信息纵向贯通、生产数据横向共享、生产过程实时监测、生产决策精准分析的核心理念，实施数字化建设工程，配套油公司改革新模式，打造全流程智能可视化管控系统，实现生产质量安全环保一体化管控。
在数字化油田架构管控目标中，改变传统的厂、矿、队多层级管理模式，制定了新型闭环管理层级框架（图1）。框架第一层为站库采集执行层，将原有井、间、站等分散基础单元整合为综合管理单元，实现生产数据的实时采集功能；
第二层为作业区应用操作层，主要作用是实时视频巡检、远程控制管理，通过优化与重构建立集成统一的生产运行监控系统；
第三层为公司级生产指挥层，是集站场生产指挥、油田形势分析、技术服务决策的多功能综合性调度管理平台。
图1 数字油田建设框架结构Fig.1 Frame structure of digital oilfield construction
1.3 改造思路及目标
按照井站一体、电子巡护、远程监控的智能化管理模式，示范厂对常开油水井，大、中、小型站场实施数字化改造，构建生产数据自动采集、关键过程联锁控制、工艺流程可视化展示的数字化管控系统（图2）。
图2 数字油田网络架构Fig.2 Digital oilfield network architecture
（1）基础生产管理单元数字化建设。油、水井自动化系统建设是通过为单井增设RTU、油压监测装置、功图自动采集器、停井报警仪，使其具备远程启停、参数高频采集、雷达视频巡井、异常工况预警等功能，单井实现生产过程实时监测和远程控制，生产模式由传统驻井制向数字化巡井制转变。转油站无人值守作为数字油田建设难点，缺少设计及管理经验，选取C 转油站开展现场试验，通过升级控制系统，使重要工艺参数全部进入站控系统统一管理，实现“二合一”偏流远程调整、“三合一”远程控制、关键机泵远程启停等控制功能；
开展失电状态下事故流程研究，为转油站无人值守安全平稳运行提供技术保障。各作业区建设生产管理中心1 座，监控系统硬件设置工控机、数据服务器、数据库软件、组态软件、操作台等；
监控人员设置采油管控、注水管控、视频巡检、综合分析和调度运行5 个岗位。采取基于生产管理中心、转油站、操作现场的“三重管控”模式，实现作业区生产管理中心对所辖油水井、间、站场生产数据的监视管理。
（2）通信网络搭建。数字化建设中网络部分采用有线网络与无线网络相结合的方式建设，中型及以上站场数据传输采用有线光缆方式，单井、小型站场（计量间、阀组间、配水间）数据传输采用无线传输方式，实现生产数据、视频图像的采集和控制指令有效的传递[3]。
（3）软件体系建设。根据数字化转型实际需求，确立了两个平台的软件体系建设框架模式，先后搭建了生产管控平台、数字化建设管理平台、数字化运维管理平台。一体化管理平台搭建：依托生产管控平台实现信息共享和数据集成，同时实现生产状态监控、井场工况跟踪、报警响应监督等功能，实现管控系统与生产现场的实时联动，提高了单井精细化管理水平及安全管理水平。数字化建设管理平台搭建：主要功能是留存建设过程中计划批复、技术文件等关键档案材料，以便各专业组查询。数字化运维管理平台：核心功能是汇集作业区各站场的生产数据，可观测生产数据变化趋势，根据生产参数的变化率实现预警报警功能，运维值班人员根据报警信息快速协调组织维修，缩短故障响应时间。
坚持简单、实用、安全、可靠的原则，结合采油厂信息化建设现状与需求，通过实施油田数字化建设，实现井站数据自动采集、生产趋势决策分析、管理模式转型优化、信息系统整合升级，促进管理组织模式和劳动组织结构优化，提升科学决策管理水平，降低生产运行成本，保障现场生产安全。
油田数字化建设是一项系统性工程，按照“先行试点、全面建设、收尾试运”三步走统筹推进，在实施过程中坚持落实工业与信息技术深度融合，生产组织配置与生产系统布局相结合，做好详细的数字化转型规划，总结建设经验，并将其应用于数字化改造过程的全周期[4]。在示范厂的数字化建设过程中，选取相关生产作业区为试点，以实现井、间数字化为建设目的开展研究。
（1）组织开展联合测试（图3）。按照边发现问题、边分析原因、边整改落实的模式，组织数字化改造作业区、设备厂商、信息技术服务公司等多家单位，对新建数字化设备、数据传输设备以及系统开发应用开展联合测试。根据联合测试情况，结合施工图纸设计和相关标准，总结制定井、间数字化设备安装施工要求。分别选取典型井、间作为范本，明确整改意见，对联合测试存在的问题进行整改，为全厂井间数字化现场施工提供指导。
图3 联合测试流程Fig.3 Joint test process
（2）编制数字化建设指导手册。数字化建设是油田设计院EPC 工程项目，在实施过程中采油厂全方位深度介入，在关键节点精心组织，在施工过程中制定安装标准，平台建设全程参与，编制了《示范厂数字化建设工作指导手册》，从前期准备、中期监督、后期验收三方面出发，总结建设经验、指导全厂数字化建设。
（3）建立数字化远程运维模式。以数字化建设为契机，以远程运维平台为依托，以数字仪表上线率、自控仪表完好率、计量仪表准确率为抓手，以降低运维成本为目标，做实数控保障、做细自控运维、做精计量检定，完善数字化远程运维体系，建立仪表全生命周期模式，探索数字化仪表检定方法，打造数字化条件下仪表运行管理维护的新模式[5-6]。
（1）生产管理单元自动化水平的提高。按照井站一体、电子巡护、远程监控的智能化管理模式，示范厂开展了7 个作业区的单井数字化建设，已完成油水井数字化改造2983 井次，采油井上线率85.2%；
实现9 座联合站集中监控，21 座中、小型站无人值守。
（2）优化管理结构，减少人员配置。建立适应于数字化油田的新型组织架构，优化调整为“公司—作业区”两级管理模式，压缩管理层级，优化劳动组织架构，减少基层岗位用工。
（3）形成了一体化管理新模式。实现生产类数据资源的整合，满足数字油田建设持续发展的生产数据共享、综合决策分析、信息系统集成的需求，提高了单井精细化管控和安全管理水平。
（1）单井参数采集及报警机制不完善。存在的问题包括：①单井变频器参数及故障报警信息未上传，导致无法远程监视变频器运行状态、调整运行频率；
②对设备运行及信号传输状态设置固定的报警时间及阈值，存在无法根据生产实际需求进行调整的缺陷；
③管控平台应用过程中，存在报警信息反馈周期较长，导致报警与生产数据不同步的情况。
（2）计量间失电导致生产数据丢失。根据数字化建设无线传输技术方案，计量间作为无线传输最小单元，安装WIA-PA/FA 无线网关设备各1 台，用于间内及所辖油水井生产数据传输。当计量间失电后，WIA-PA/FA 无线网关设备断电，计量间内所有数据将不再传输更新，所辖油水井参数将无法上传，导致生产管理中心将无法实时监测。
（3）转油站站控系统未能满足集中管控要求。通过转油站无人值守试验提出了井站一体化建设思路，将转油站站控系统与井间管控平台相结合，实现区域化集中管理[7]。根据原设计思路，转油站生产数据进入站控系统，井间生产数据进入管控平台，数据流向与生产工艺流程不符，导致站控系统与井间控制脱节，不利于集中管理。
针对以上问题，提出了三种解决方案：①参考作业区运行经验，完善联合设计具体功能。通过变频通信调试手段，结合增设平台单井变频状态显示功能，实现单井变频参数采集；
增加报警参数调试功能，并根据生产需要制定参数可配置范围，实现个性化管理；
优化数据采集模式，增加数据一键获取功能，按下后可立刻获取实时数据，进一步优化报警分配功能，减轻管控平台运算量，提高数据传输与报警效率[8-9]。②计量间失电应急方案。加强属地管理，保证施工及生产过程中计量间供电的稳定；
与设计单位结合，研究在计量间增加UPS 不间断电源的可行性，并增加供电电压信号采集。③转油站SCADA 平台接入井间控制界面及控制功能。建议直接从网关读取井间数据，进入转油站SCADA 平台，在同一系统内对井、间、站进行统一控制，能够实现转油站失电快速远程停井、掺水加热炉系统能源集中管控等功能，进一步促进转油站无人值守技术的推广应用[10]。
通过对数字化建设实施方案和技术路线的探索和实践，给出了数字化转型的总体框架与推进策略，根据先导作业区数字化改造经验进行了实践总结。经过改造，初步实现了生产管控一体化运作模式，推动了“公司—作业区”两级管控模式改革，建设了适应于数字化转型的闭环管理架构，优化了人员配置和生产管理方式，提升了安全生产管理水平。下步将继续探索数字化运营模式，按照数字化思维重塑经营管理和综合管理框架及流程，建设相应的数字化支持体系。结合油田生产需求，发展和完善集控系统技术体系，提升系统运行维护功能的便捷性、更新和扩展的方便性，全力推动生产运行自动化、数字化、智能化建设。
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