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数智领航:助力油气勘探开发提质增效mk体育在线官网,

2025-01-08
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  mk体育全站app在数智化转型的浪潮中,能源行业智能化转型已成为推动产业升级、实现高质量发展的关键路径。中国石化积极拥抱新技术,大力推进产业数智化改造升级,加快人工智能技术应用,赋能新质生产力发展,加速产业数字化转型。

  本期起,《能源导刊》《市场导刊》推出数智化转型系列报道,介绍中国石化上、中、下游企业在数智化转型道路上的生动实践。本期介绍部分油气田企业、研究院在油气勘探开发数智化转型方面的实践与探索,敬请关注。

  近日,在西南油气元坝气田采气场站,内操调度人员对生产设备进行远程电子巡检和状态分析,推送工作任务到外操人员的手持防爆终端,外操人员“按图索骥”进行装置安全检查。

  同时,在合兴场气田新盛201井站,西南油气采气三厂两名员工手持移动终端开始定期巡检,通过终端填报、上传数据……这些数字化、智能化平台在西南油气各大气田、生产现场广泛应用,成为数字技术和传统行业深度融合的生动实践。

  随着信息技术飞速发展,以云计算、移动互联网、大数据、物联网、人工智能为代表的新一轮数字浪潮风起云涌,油气行业要实现转型升级、高质量发展,数智化转型势在必行。

  “老区递减快、新区上产慢、人均劳效低,站场巡检、措施作业等关键业务流程粗放式管理现状急需转变。”西南油气副总经理林永茂说。近年来,作为集团公司天然气增储上产主力军,西南油气天然气年产量快速增长,但一些制约高质量发展的问题迫切需要解决。除了提质增效,海量回传数据的精细处理和深度分析、扁平化运行模式变革对管理能力高要求等,都需要数智技术支撑,推进油气生产一体化联动、精准化管控、精细化管理。

  “推进生产模式变革和数字化转型,必然带来效率提升。”林永茂说。2022年6月,气田生产信息化平台(PCS)在西南油气7家采气销售单位上线,推动“集中监控、无人值守、有人巡检、专业维修、应急联动”的数字化条件下新型管理模式建设,提高运行效率和管理水平,有力支撑“厂管站”运行模式变革。

  “实施‘厂管站’模式以来,我们构建起以生产指挥中心为核心、内外操一体化高效运行的生产管控体系。”西南油气采气三厂党委副书记豆孝珍说。他们全面梳理采气厂生产运行主要业务场景,划分采气生产、油气销售、物资装备、安全管理、人员管理五大类25项业务场景,开展信息化条件下业务流程重构。同时,他们在硬件方面完善现场数据采集,实现131座井站生产数据实时传输,在软件方面上线余个生产数据点,实现业务流程信息化落地。

  有了PCS加持,采气三厂基本实现采气业务运行流程化、任务指令清单化、操作执行标准化、异常识别自动化及台账报表电子化。同时,PCS支撑了西南油气“油公司”管理模式改革,实现各层级对生产管理的一体化、实时化,形成全面覆盖、无缝衔接、精准高效的立体管理体系,有力促进了生产制度优化。

  除了PCS,西南油气还有一款自主研发的数智“神器”——石油工程业务智能管控平台(IPPE),涵盖钻井等8类业务,支持工程概况、施工状态、工程异常、作业监控、施工指导和历史还原等6类应用场景,实现工程大数据实时传输、全面采集,对所有工程作业做到全专业、全方位、全过程在线管控。

  “我们运用IPPE,创新形成‘远程监督+巡井监督+重点工序及风险探井驻井监督’的监督运行新模式。”西南油气石油工程监督中心远程监督所所长邵洪伟说,“巡驻井次减少75%,人员投入、运行成本大幅减少。”在远程监督室里,大大小小几十块屏幕上有高耸的井架、忙碌起下钻的工人、长长的塔吊、密密麻麻的曲线名远程监督人员紧盯屏幕履行着“气田卫士”的职责。

  IPPE的历史还原应用场景使用频率尤其高。“川西中浅层气藏未动用储量大,但储量品位低、效益开发难度大,要精细比对老井资料,持续深挖剩余气潜力。”西南油气勘探开发研究院副院长杨映涛轻击鼠标,中江气田318河道1994年、2019年、2021年的实钻资料跃然而出。

  IPPE不但在西南油气广泛应用,还为施工作业单位带去了高效便捷。早上8时,新桥1井钻井施工现场班前班后会上,平台经理依据IPPE推送的班组任务书开展作业指导,当班该干什么、怎么干、有什么风险、该如何处置,一目了然。

  “目前IPPE已推广至华北油气、江汉油田等多家上游企业。”西南油气信息化管理中心经理唐沙介绍,“项目整体达到国际先进水平,部分达到国际领先水平。”该平台登记软件著作权36项,先后获得中国信息协会中国能源企业管理卓越成就奖、管理创新奖,被评为中国信通院2022年度云原生优秀应用案例,并入选四川省省级工业发展资金项目。

  “各个生产现场正悄然进行着数智变革,为气田精益化生产、智能化管控装上助推器。”唐沙说。西南油气持续加大“两化”融合力度,强化数据治理与质量管控,补录、治理问题数据近10万条,按期完成气田PCS一级部署,高效开展IPPE上游推广提升。

  下一步,西南油气将结合数智化条件下基层单位标准化建设,持续推进气田PCS功能提升与深化应用,聚焦一体化专家工作室运行需求,强化IPPE业务协同、智能决策支撑能力;完成储层建模与数值模拟等软硬件配套建设,做好基础设施运维保障,建成生产指挥中心;持续加大数据资源特别是生产现场实时数据的建设管理力度,推动西南油气向现代化“油公司”转型,迈出高质量发展步伐。

  在塔河油田二区光伏发电站,1万多块光伏板惬意地享受着戈壁的阳光。在5公里外的电力调度中心,运行人员轻点鼠标,光伏发电站里的智能清扫机器人便开始工作,仅用半个多小时,全站的光伏板就恢复了清洁。

  随着人工智能技术快速发展,数字化转型、智能化发展成为油田企业推动高质量发展的重要抓手。近年来,西北油田通过大力推进数智化转型升级,降本增效、安全生产、油气资源研究等工作再上新台阶,为油田培育新质生产力,形成新的发展优势、竞争优势,提供了新动能。

  塔克拉玛干沙漠腹地,中国石化首座数字化交付的联合站顺北油田联合站坐落其中。

  “联合站面积达到18.5万平方米,相当于26个标准足球场大小。”西北油田采油四厂副总工程师、安全生产中心主任杨耀辉介绍,“数智化技术在助力提升联合站精细化管理水平的同时,用工数量较传统联合站减少一半以上,有力推动了站库管理提质增效。”

  人少、高效是联合站运行管理的特色之一。在距离联合站1公里的顺北油田生产运行指挥中心的大厅里,电子屏幕上循环切换着站内各个区域的监控画面。负责不同分区的员工只需轻点鼠标,就能有序地对全站设备进行巡检。遇到异常情况,他们或通过远程功能调整参数,或通知站内的运行人员到现场查看处置。在新的运行模式下,联合站设备巡检时间由原来的1个小时缩短至20分钟。

  长周期稳定的电力供应是老区稳产上产的基本保障。在塔河油田,油田电网管理人员运用多种新技术,多指联动弹出“数智节奏”。

  集电力调度自动化、故障录波、线路故障定位等功能于一体的电力综合监控平台持续迭代升级,大幅提升了电网运行的数智化管理水平,目前西北油田47座变电站全部实现远程监控、无人值守。

  “以前我们保供电是拼体力、拼时间,现在是拼科技、拼智慧。比如,我们在电网上安装有217个数据转发站、1300余只故障指示器,实现了电网异常的快速定位。”西北油田工程服务中心副主任张镇说。2024年夏季,雷雨天气导致线路异常增多,他们应用故障定位技术精准查找故障位置,快速进行隔离处置,实现了普通故障在几分钟内可恢复供电、重大故障在1个小时内恢复供电,有效降低了线路异常对油气生产的影响。

  2024年9月19日,西北油田采油二厂顺利完成轻烃站年度检修工作,检修时间较计划缩短6天。

  “检修时间紧、任务重、参与人员多,这为现场安全管理带来了很大压力。我们依托油田搭建的现场作业违章智能识别平台,在检修现场安装了多台视频监控设备,实现了作业全过程多角度视频实时监控,大幅提高了安全监督的质量和效率。”采油二厂油气处理部安全生产运行中心主任王洪江说。

  近年来,西北油田借助数智化技术,充分整合油田内部井站视频监控系统、信息化平台等资源,搭建了现场作业违章智能识别平台。结合工区油气生产现场安全管控的重点和难点,设置了近3000路监控摄像头。他们创新研发了通用场景、直接作业现场、钻修井现场等10类场景53种典型算法,实现了关键现场24小时安全监管全覆盖。平台发出预警后,安全监管人员快速处置,及时制止不安全行为,现场处置率达到95%以上。

  在轻烃站检修作业中,作业票也实现了“无纸化”。在现场,安全监督手持移动终端,熟练地进行证件扫描、核实人员信息、现场交底、许可证会签等操作。只需按下确认键,便生成了一张动火电子作业票。

  “电子作业票管理系统连接着西北油田的承包商数据库,我们在现场能够实时检查作业队伍、管理人员、作业人员的资质和相关手续,既提高了安全监管的效率,也大幅度缩短了施工人员办理作业票的时间,一举多得。”王洪江说。

  2024年8月,西北油田采油一厂开发研究所碳酸盐岩研究室研究人员张自强根据开发预警平台上发出的“TK214井注气效果逐渐变差,含水上升”提示,立即与同事讨论治理措施。他们对油井采取“注气+堵水”综合治理后,油井含水率下降三成,日增油达12吨。

  2024年以来,采油一厂依托油气生产指挥系统和物联网技术,着力开展能源管控基础数据采集和应用,新投用的开发预警平台依托数十年的勘探开发数据资源,借助数智化技术加大开发基础数据分析应用力度建设而成。目前该平台已具备开发预警等5个方面功能。研究人员借助平台可随时查看区块、单元和单井的开发动态信息,及时掌握第一手资料,高效制定开发策略。

  近年来,西北油田联合中国地质大学(武汉)、中国石化石油物探技术研究院共同开展“利用人工智能技术识别复杂的地质结构,寻找油气储藏空间”等项目的探索性研究工作。

  研究人员就像教小朋友识别动物一样指导数智系统“学习”。他们运用已有的模型特征制作适用的“识图卡片”,然后教数智系统进行自主识别,通过生产实践应用不断丰富和完善,进一步提升数智系统的识别精度。

  通过识别结果比对,研究人员发现,人工智能的计算效率远高于传统地震属性算法与追踪方法。他们使用传统方法完成一块200平方千米三维地震资料的断裂识别与描述,需要花费1~2个月的时间,而运用人工智能技术只需要1周时间就能完成断裂的识别和预测。在此基础上,研究人员再用1周的时间基本就能完成相关描述。

  据介绍,人工智能还能够发现肉眼和以往靠经验不能识别的地质结构。人工智能训练的模型可保存,能够在相似地质结构识别中重复利用。这些优势都是人工不能相比的。人工智能技术在油气勘探领域应用虽然还有很多难题需要解决,但新技术一旦成熟应用,必将大幅提升油气资源研究的质量和效益。

  中国石化勘探开发云平台(EPCP)是为解决油气行业软硬件资源分散、利用率低等问题而建设的集中化管理平台。自2016年启动建设以来,EPCP遵循“五个集中”和“五个共享”的理念,整合了地震采集处理、勘探与开发研究等领域的正版软件,提供统一的软件共享服务,注册用户超过7000个。平台配备高性能计算能力,包括38PFlops单精度算力和73PB存储容量,支持年均9万平方千米的地震资料处理任务。EPCP不仅提升了资源利用效率和服务保障能力,而且促进了自主研发软件的应用和发展,成为推动中国石化数字化转型和技术进步的重要力量。

  勘探开发专业软硬件是勘探开发综合研究工作的核心技术载体,是勘探、开发、工程工艺研究人员必不可少的工作应用工具。

  2016年以前,企业勘探开发专业软硬件“自建自用”,存在计算能力分散、正版许可相对不足、分散采购价格高、版本不一致、技术不同步、投资效益差等现象,造成软件引进“多、杂、散”及资源使用效率低等问题。2016年8月,在集团公司发展计划部、科技部、信息部、物装部的大力支持下,油田勘探开发事业部按照 “五个集中”和 “五个共享”管理思路启动中国石化勘探开发云平台(EPCP)建设,目标是实现资源优化配置、提升使用效率、降低引进成本,促进工作水平提升,旨在实现专业软硬件集享与协同研究,为“资源应用效率、人员素质水平、应用研究水平、服务保障能力”四个提升提供强有力支撑。

  EPCP专业软件共享中心持续建设,能力不断增强。共享软件开展三期建设,集中采购、集享正式软件52种,试用评估软件近30种,软件涉及地震采集处理、勘探综合研究、开发综合研究、石油工程四个领域,通过研发统一的EPCP共享平台,为上、下游提供一致的软件共享服务,解决企业自建自用、难以共享、利用率低等问题。

  EPCP高性能计算能力逐年提升。中国石化石油物探技术研究院、石油勘探开发研究院,以及12家油气田企业超算集群节点共5402个,单精度算力38PFlops,GPU卡1660块,存储裸容量73PB(1PB=1024TB),超算核心网络带宽100GB。其中,物探院、石勘院算力约占中国石化总算力的88.3%,形成以物探院、石勘院、胜利油田为算力中心,各油气田企业远程共享应用的新格局,总体算力具备年均支撑9万平方千米三维地震资料处理能力,与中国石化年均10万平方千米地震资料处理工作量较为接近。

  专业软件集中采购、集享,提高了资源利用率。按照“技术配套性、功能针对性、经济合理性”的配置原则,开展了地震采集处理、勘探综合研究、开发综合研究和石油工程4个专业配套辅助软件的技术调研和选型对比,从以往已经购买的300余种软件中确定了57种特色软件作为EPCP软件共享资源mk体育在线官网,,解决了以往软件“多、杂、散”问题。同时,通过EPCP共享平台建设,实现了软件许可证从“分散”到“集中”的应用模式转变,资源利用率大幅提升。截至目前,EPCP平台部署永久使用许可和临时使用许可软件80余种,使业务人员有条件更大规模使用更多种类软件,平台用户覆盖集团公司12个油气田企业及3家直属研究院,以及国勘公司、部分炼化企业,注册用户7000余个,年均支持上游油气企业200多个勘探开发项目。用户还可远程调用EPCP平台共享软件资源,开展科研办公。与此同时,软件厂商服务水平不断提升,现场服务次数明显增多,年均参加专业软件培训5000多人次,建立软件技术认证体系,软件应用普及率上升,应用深度不断拓展,整体业务技术水平得到大幅提升。

  高性能计算“散点化管理”逐步消除,“规模效应”不断凸显。EPCP建设前,高性能计算能力分散在12家油气田企业、两家研究院,无法统筹协调共用,导致地震资料处理工作难以形成规模化,阻碍了勘探大突破。因此,集团公司做好资源优化顶层设计,提升规模化计算能力。

  “十四五”以来,石油物探技术研究院作为中国石化勘探开发云(EPCP)-地震资料处理高性能计算中心,承担中国石化新部署三维地震资料42%处理工作量、老资料重处理40%工作量,同时为西北、西南、华东、江苏、江汉、河南、中原等油气田企业提供数千平方千米地震资料处理服务。

  LogPlus是中国石化自主研发的一体化测井软件平台,旨在满足油气勘探开发中日益复杂的测井处理与解释需求。该平台涵盖数据解编、裸眼处理解释、多井评价、区域综合分析等多个子系统,支持声电成像、核磁、元素等高端测井资料的处理解释。LogPlus以“一体化、智能化和跨平台”为研发理念,创新性地将三维地质油藏模型融入测井解释过程,实现了从单井到区域的智能化解释流程,通过自动构建和修正三维构造模型,能够更精准地确定油气水界面,并借助智能算法加速完成数据预处理和固井质量评估等任务,显著提升了工作效率和解释精度。

  以前,大多数油气田企业依赖外部单位的测井处理软件,特别是成像类软件,全部依赖国外软件,只有部分企业自主研发了常规测井资料处理软件。随着集团公司勘探开发力度加大,无论是前期自主研发的测井软件还是购买的外部软件,都不能适应技术发展的需要。因此,各企业开始探索研发自己的测井软件,但研发不能形成合力,开发的软件只能补充原有系统,不能从根本上解决问题,这严重制约了测井技术发展。

  测井行业数字化转型起步较早,20世纪80年代,随着国外地球物理公司测井软件的引入,我国测井行业开始进入数字化处理时代。2010年前后,测井处理解释开始从数字化向智能化转型,集团公司科技部启动了新一代测井软件平台(LogPlus)研发工作,为数智化转型提供支撑,先后开展了测录井软件状况调研、一体化测井解释软件平台方案设计、开发和升级改造,先后推出了中国石化一体化测井软件平台logPlus 1.0版、2.0版等。

  LogPlus平台涵盖了数据解编、数据预处理、裸眼处理解释、多井评价、区域综合分析、钻井地质导向及套后工程评价、生产测井处理解释、油藏动态监测、二次开发等子系统,支持声电成像、核磁、元素等高端测井资料处理解释。

  近年来,LogPlus日趋成熟,它以丰富的专业功能模块、较为完备的图元和强大的算法组件库为基础,满足测井、地质和工程等业务需求,逐步开始承担测井处理解释任务,已完成了胜利测井、中原测控等单位测井软件的替代,处理解释测井3000余口,发放图件10万余份,在胜利济阳页岩油国家级示范区建设和中原储气库群完整性评价方面发挥了重要作用。

  LogPlus力图从测井处理解释工艺上为测井生产提供智能化强力支持。在设计之初确立了“一体化、智能化和跨平台”基本研发思路,创新地采用了基于油藏三维地质背景开展测井处理解释工作,借助三维地质油藏模型将经验知识有形化传递,使“工作成果、经验传承、人才培养”有机融合,并将智能化算法融入每一个环节。具体来说,它基于地震解释成果自动构建区域三维构造模型;基于构造等信息,开展第一口井处理解释工作,当第一口井解释成果得到验证后会自动修正三维模型,并确定油气水界面;当下一口井处理解释时,系统会基于第一口井信息、构造信息和油气水界面信息自动解释,并推送解释结论给解释人员作为参考信息;解释人员依据三维模型及初步解释结论等进行精细解释,经验证后的解释结果会再次校正三维模型。以此类推,周而复始,模型精度越来越接近真实地层,解释结果更加准确,智能化解释准确度也越来越高,自然地也实现了知识和经验的积累与传承。这将不断提升解释人员知识素质,并促进解释符合率提升。

  LogPlus在功能配备上也力图为用户提升工作效率提供支撑,加入了大量的自动化算法。面对复杂井况,随钻存储测井、长水平井段过钻头存储式测井等应用不断增多,对数据预处理特别是校深时效性需求更加突出。LogPlus创立了分步式自动校深技术,将计算机自动对比和人工关键特征点拾取有机结合,既提高了工作效率,又保障了资料的质量。为了将解释人员从繁重的固井质量第Ⅱ界面人工解释工作中解脱出来,创建了能量谱法地层波提取技术,实现了固井质量第Ⅱ界面的自动评价。为了解决应用某进口软件处理电磁探伤时效的问题,研发了数据解编、图像绘制和套损评价等LogPlus系列模块,摆脱了外国软件的束缚,将工作用时缩短为1~2小时。

  智能化转型面临各式各样的问题,因此要打破智能化的定式思维,不局限于某种人工智能模式。LogPlus在数智化转型方面进行了有益探索与攻关,其基于三维油藏地质模型开展测井解释工作实现“知识有形化”是一项有意义的探索,取得了初步成功,但还有很长的路要走,在这个过程中,必然会面临着多方面的问题与挑战。下一步,将进一步优化智能化算法,结合人工智能技术,为解释人员提供更完善的功能,提升智能解释符合率。

  π frame是中国石化自主研发的地震数据处理与解释平台,专为满足大数据时代油气勘探的需求而设计。平台专注于解决实际生产中的“卡脖子”技术难题,如连片资料处理、火山岩高精度成像等,显著提升了地震资料处理的质量和效率。目前,π frame已具备完整的地震处理全流程业务支撑能力,支持多区域复杂地质类型的处理任务。未来,π frame将继续优化,助力复杂地表和构造条件的高效勘探开发。

  π frame地震软件平台是由中国石化自主研发、面向大数据时代油气地震勘探技术发展需求研发的新一代地震数据处理解释软件平台。中国石化石油物探技术研究院攻坚克难,加快推进自主软件开发,以高水平科技自立自强端牢能源饭碗。

  物探院聚集了各个领域的核心力量组成研发团队,有精通各类开发工具和框架的编程人员,有理论深厚的研究人员,有直面油气勘探开发、实践经验丰富的专家。研发团队从整体架构、软件集成、创新攻关、生产应用等方面推进π frame平台系统建设。π frame平台系统引入先进代码时,团队在代码测试阶段严把质量关,只引进具有商业软件效果的代码,对引进代码的集成方案进行指导,确保集成模块符合地球物理的理念。模块集成后进行系统测试,充分挖掘模块的潜力,快速形成生产力。聚焦油气勘探需求,致力于快速提升π frame平台的生产支撑能力,物探院成立创新成果转化团队,率先基于π frame平台进行全流程化处理。

  初期,该平台围绕基本功能进行测试和打磨。前期,研发人员把平台上各模块分为红、黄、绿3个层次,优于商业软件水平的为绿色,能基本满足使用需求的是黄色,有问题的是红色;后期测试针对黄色和红色模块,研发人员与生产人员紧密配合,形成测试、反馈、优化、再测试的闭环工作模式,最终将所有基本模块升级为绿色。

  在日常工作中,π frame平台建立了高效的问题反馈和沟通机制。每周生产人员汇报工作进展并反馈问题,每月生产人员与研发人员对接交流并汇报问题的解决进程。同时,他们制订了周计划、月度计划、年度计划,建立π frame用户交流群,做到问题及时解决。

  研发人员结合生产中“卡脖子”技术难题及影响处理质量和效率的关键技术,对标商业前沿软件,不断创新、优化和迭代π frame平台系统。

  近年来,针对连片资料处理,他们开发并集成了子波匹配处理模块、基于子波反演的提频模块、构造速度扫描工具包,这些技术在东北松辽盆地、胜利牛庄探区收到很好应用效果。实践证明,以需求为导向的创新研发能够更快地转化为现实生产力。该平台针对松辽盆地断陷层火山成像问题,形成基于子波反演的宽频火山岩雕刻技术,实现松辽盆地火山岩高精度成像;针对东部渤海湾盆地济阳凹陷沙四下-孔店组低信噪比复杂断裂成像难题,形成“三控两高”低信噪比复杂断裂成像处理技术系列,有效落实牛庄三维低信噪比区复杂构造形态,查清断裂展布特征。

  近两年,π frame平台快速发展,具备了完整的地震处理全流程业务支撑能力。为了推进π frame平台系统生产实用化,物探院完善系统功能,提升软件服务质量,选用多种储层类型的靶区资料进行推广应用。

  未来,π frame平台系统将在时间域处理、深度域建模、高精度成像等方面更加稳定高效,形成自主品牌特色,满足复杂地表、复杂构造、复杂油气藏勘探开发对地球物理技术的需求。

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