向全面建成海上智能油田冲刺——中国海油的数智化探索

来源：经济参考报

{image=1}

“编号03375号渔船请驶离海上油田作业区域。”正在喊话的是秦皇岛32-6油田海上巡逻无人机。在渤海湾蓝天碧海的衔接处，矗立着约两个足球场大小的生产平台，一些危险操作正在由机器人替代，海洋巡逻、海缆巡检、低空运输均由无人机执行。

中国海洋石油集团有限公司（以下简称中国海油）旗下这座开采逾20年的老油田，正在重新焕发生机，成为我国首个具有最先进智能技术的海上智能油田。这一探索不仅关乎“智慧海油”的建设，对行业数智化的重构无疑也有着借鉴价值。

中国海油董事长汪东进表示，公司将紧盯油气行业发展新趋势，力求抓住新一轮科技革命数字化、智能化融合发展为油气产业带来的新契机，加快推动公司数字化、智能化转型，为保障国家能源安全和加快绿色转型作出更大贡献。

万物智联

我国首个海上智能油田建成投产

秦皇岛32-6油田最近多了两个新“同事”——无人机和巡检机器人。无人机多用于海管海缆巡检、低空运输、监控船舶抛锚和海管溢油，机器人能自动识别配电盘仪表状态、实时采集局部放电信息、监测有毒有害气体、代替人工配电盘各类开关自动操作等。

这一切都与智能化建设有关。10月15日，我国首个海上智能油田建设项目——秦皇岛32-6智能油田项目（一期）全面建成投用。在现代信息技术的赋能下，32-6实现了安全、油藏、注采和设备设施的智能化管理以及远程操控管理，从而实现海上油田无人化少人化、油藏研究可视化、生产运营协同化、战略决策科学化等多方面升级。

“秦皇岛32-6智能油田建设项目（一期）建设周期短、业务范畴广，技术复杂，管理难度高。工程技术团队委派20余位业务和技术专家，带领100余人的实施队伍连续奋战了500多个日夜。”海油发展工程技术分公司项目经理田迪说。

作为行业内的开创性示范项目，32-6智能油田管理系统具有完全自主知识产权，项目组总计编写了130多万行代码，形成了八大核心技术，构建了100余组算法模型，开发了1600多个业务功能点，涵盖了生产运行全业务链条，项目获得29项知识产权。

渤海智能油田建设专项工作组组长林杨表示，秦皇岛32-6智能油田的目的是提高海上平台的生产监测、预警诊断、主动优化、远程操控、协同运营和辅助决策，实现一体化智能管控。从一期来看，截至目前，核心业务数字化覆盖率已达90%，海上平台基本实现光纤全联通和无线信号的全覆盖，骨干网络带宽从此前的40MB提升至10GB。

值得一提的是，正是带宽容量这一关键变化，让油田离全面智能化又近了一步。在几百公里外的陆地生产操控中心就可以对油田生产进行实时监测和远程智能巡检，实现对海上设施的远程操控、应急响应，以及跨专业、跨部门、跨地域的协同指挥决策。

“平台有400多个智能摄像头和26000多个数据采集点，可以24小时实时获取生产数据，每秒采集量多达10万余条，年数据量高达6TB。将这些实时的生产数据汇总形成大数据湖，从而实现预警诊断、主动优化和辅助决策等智能化管理。”林杨表示，油田智能化的实质是高度融合数字技术和油田技术，将油田全链条业务数据化，并借助人工智能、物联网等技术实现智能化管控，让数字成为资产，实现数字资产全联接。

日前，在参观平台过程中，记者走到一区域时，手环突然不断震动，发出提醒。对此，秦皇岛 32-6油田CEPJ总监李祖君介绍，该区域是平台系统设定的“电子围栏”试点区域。“电子围栏”是根据作业和安全风险管理需要，对海上平台高风险作业区域做出的设置，当人员闯入电子围栏区域时，他们佩戴的智能手环会震动报警，提示人员已进入危险区，应尽快远离。

“电子围栏”便是安全管理的方式之一。据了解，智能安全管理系统还包括通过应用UWB定位、AI人工智能识别、角位移感知等技术，融合三维数字引擎实现海上平台人员精准定位、视频智能报警、风险分级管控、应急状态联动，以及对人的不安全行为、物的不安全状态、管理漏洞的自动报警，实现安全管理智能化。比如，对于人员在生产区吸烟、不戴安全帽等不安全行为或紧急情况，系统都会自动报警。

与此同时，智能化让海陆协同更为频繁。“CEPJ-CAM-211监视画面突然无显示，您看这个现象是什么问题？”在参观时，记者正好遇到海上仪表师连线专家正在排查某一故障原因。

据了解，当时在中控人员发现某处信号异常后，海上仪表师便立刻通过手持终端PDA上报异常，并寻求专家远程协助指导。通过陆地专家查看相关信息与设计图纸后，相继要求排查中控外部接线箱中电源连接、光电转换器工作是否异常，光纤正常与否。在工作人员进行光纤通断检测时，光纤接收末端未能收到可见光，这就意味着该段光纤存在断裂处。最终，通过相关人员检查光纤节点，进行处理并恢复正常，故障完美解决。

“过去我们出现任何问题，只能等着专家亲自来平台解决，人力、物力、时间浪费巨大。而现在一般性问题均可通过PDA与专家进行可视化连线，在专家指导下排除故障。”上述海上仪表师说。

事实上，除了平台内部便于管理外，对于伸手不见五指的深海下操作而言，智能化更是带来了革命性的变革。

中海石油（中国）有限公司天津分公司（以下简称中海油天津分公司）科技与信息化部经理苏彦春坦言，32-6油田是渤海油田首个大型河流相油田，距离正式投产已有20年。过去油井生产一旦出现异常，油藏工程师需要协调海陆两域多部门，调阅大量数字资料，联合多位专家现场勘查、会商研究，才能制定合理的改善措施。这个过程往往长达数天，工作量大，调度资源众多，油田经济损失高。

“智能油田建设打通了平台全产业链、贯通了各个部门，油藏工程师通过数据终端就可以全面高效查询油田生产运行数据，对设备设施进行综合诊断评估。”油藏工程师李金蔓表示，人工智能和大数据技术通过深入学习油藏专家几十年的工作经验，可以自动归因分析，智能生成最优解决方案。以油藏潜力研究为例，可由385分钟降至15分钟。

“通过智能化操控打开海底油藏‘黑箱’，实现油藏资源精细化、可视化管理。针对不同黏度、不同油藏类型及不同能量的油藏，可以实现分层注采，动态调配注采方案，降低油田自然递减率。依托智能化设备设施，32-6油田200多口油井可以实时监测跟踪，真正做到精细管理。”苏彦春说。

增储上产、降本增效

为渤海油田绿色发展保驾护航

“海上油田智能化建设不单单是新增若干个传感器、计量仪、摄像头，智能化应用场景的背后是石油企业对增储上产、提质增效孜孜不倦的追求。”中海油天津分公司总经理曹新建对智能油田充满期待。

渤海油田是中国海洋石油工业发源地，按中期发展规划，2021年将建成年产3000万吨原油生产基地；2025年上产4000万吨油当量，成为国内原油生产的中坚力量。

然而，实现这一目标并非易事。以秦皇岛32-6油田为例，目前累计生产原油突破4000万方，步入特高含水期，地质油藏情况复杂，调整井自然递减大，剩余油研究难度大，油田稳产形势严峻。

探索将大数据、人工智能等技术赋能勘探开发生产全过程，从而实现增储上产，这是渤海油田推进智能化建设的重要驱动力，而这一工作推进的另一个出发点则是降本增效。

“2014年至今，中国海油持续开展质量效益年和应对低油价活动，渤海油田全额桶油成本从超过60美元/桶持续下降并维持在30美元/桶上下，但目前这个成本已到了瓶颈。”中海油天津分公司生产部经理王玉坦言，现有的传统降本增效手段已经无法完全满足企业高质量可持续发展的需求，需要新一代的信息技术赋能，探索新的效益增长模式。

秦皇岛32-6油田成为第一个试验地。“我们采用先进的技术平台，将信息技术与油气生产核心业务深度融合，使秦皇岛32-6这个20年的老油田具备了全面感知、整体协同、科学决策和自主优化等显著的智能特征，生产效率将提升30%，提升产量的同时降低操作维护成本5%-10%、减少用工20%。”中海油天津分公司副总经理陈宝洁介绍说。

据介绍，此前需要海上工作人员每天花费超过两个小时的时间驾船巡视作业区域，进行观测海缆状况、驱离无关船只等机械性工作，不仅成本高，还存在较高风险系数。如今，通过无人机进行巡航，可以有效降低成本和安全事故率。

生产安全也不再是人工发现问题进行事后处置，而是通过大数据实现风险预警，提前优化和修正，实现油田现场高效的安全管控。“对原油主机、电潜泵、原油外输泵等关键设备，依靠实时监测和大数据就可以做到风险故障事前预警，维保策略根据大数据优化，这样就能把设备维修总成本控制到最优，全面提升设备全生命周期管理的科学性。”林杨举例说。

据介绍，秦皇岛32-6智能油田项目（一期）建设投资1.3亿元，预计每年可带来3000多万元的直接效益，考虑每年投入的运维成本，预计六年内可收回投资。

在降本增效的同时，绿色发展也在同步推进。岸电的连接不仅是32-6油田智能化改造的关键一环，也是上游油气开发领域可持续发展和实现“碳中和”的基础。

据介绍，以往海上平台主要通过自建发电机组发电，以油田产出的原油、天然气或者柴油为燃料 ；岸电则是将陆地电网的电力通过海底电缆输送至海上平台，为海上平台供电。

“原油生产对电力的需求是很大的。”秦皇岛32-6作业公司CEPJ电气师张超明介绍，秦皇岛32-6油田CEPJ平台配备的是四台原油发电机，每天每台的发电量在14万千瓦时左右。这样的发电量，仅能够维持现有的基本生产需求。电力供应的瓶颈，也限制了油田的滚动开发和公司增储上产的目标。

秦皇岛32-6油田EPP平台是我国首座海上电力枢纽平台，装机容量280兆瓦，是原来32-6油田所有发电机总装机容量的2.6倍。岸电电力的接入，不仅是中国海油蓝天保卫战，也是渤海湾综合治理攻坚战的重要举措，在解决油田开发电力瓶颈的同时，也为渤海油田绿色发展保驾护航。岸电投入使用后，秦皇岛32-6油田全部13台原油发电机退出运行。仅岸电项目一项，预计年均减少二氧化碳排放15万吨，减少氮氧化物排放2216吨，年均节约6.42万吨标煤。

若扩大到秦皇岛曹妃甸整个区域，减排更是可观。根据国家能源局数据显示，陆上电网发电效率是海上自发电的1.6倍。引入岸电工程后，预计整个秦皇岛曹妃甸区域高峰年节约能源约8.59万吨标煤，减少二氧化碳排放18.6万吨。

抓住数智化契机

建设国际一流能源公司

秦皇岛32-6智能油田的建设是中国海油加快数字化转型、助力建设中国特色国际一流能源公司的生动探索，也是全球油气行业力求抓住新一轮科技革命数字化、智能化融合发展新契机的一个缩影。

能源电力、石油天然气行业具有天然的网络化、基础设施属性，生产、储运、消费等各个环节伴随大量数据产生，是数字化技术应用和发展的主要阵地。

早在50多年前，数字技术就被应用于地震勘探等领域，到20世纪90年代至21世纪初，BP、壳牌、雪佛龙等国际石油公司均开始将数字化转型作为重要战略举措，充分利用新技术，改造传统流程、创新生产模式和商业模式，降低油气生产成本，提高企业竞争力。

近年来，在全球能源变革、国际政治经济局势多变的格局下，随着物联网、大数据、人工智能等新一代技术的广泛开发应用，智能油田、未来油田等建设力度进一步加大，以期重塑未来发展优势。

例如，壳牌在数字孪生技术应用上动作频频，此前与Aveva公司签署合作协议，通过打造工程数据仓库，支持数字孪生技术在管理资产生命周期中的应用。

斯伦贝谢不断加强公司机器学习和云计算能力，曾与阿布扎比AIQ、G42两家公司就石油和天然气行业的人工智能、机器学习和数据解决方案的开发部署进行合作；还与IBM旗下红帽合作，希望将混合云计算技术与油气行业相结合，未来创建一个数字平台。

BP利用数字化技术实施IoT（物联网）和IT整合、数字孪生仿真，99%的油气井配备传感器，建立2000千米光缆，每分钟采集500万个数据，形成6PB储存分析能力，供BP世界各地工程师访问，设施可靠性由88%提升到95%，降低因设施停产造成的产量损失。自2014年以来，每年可节省10%-15%的勘探成本。

相比于国际领先石油公司，国内石油公司智能油田建设起步相对较晚，但近年来奋起直追，效果已在逐步显现。

2008年，中国海油开始数字油田建设，2014年开展智能生产（狭义智能油田）试点，2016年启动广义智能油田建设和各专业智能化顶层设计。2020年正式发布《中国海油数字化转型顶层设计纲要》和《智能油田顶层设计纲要》。

在中国海油科技信息部总经理周建良看来，这是积极响应国家智能化战略，在“两化融合”“产业数字化”“中国制造2025”“智能+”等国家战略部署上做出相应的举措。

2019年以来，党和国家高度重视数字化转型工作。2020年8月21日，国资委发布《关于加快推进国有企业数字化转型工作的通知》，明确引导国有企业加快改造提升传统动能、培育发展新动能。打造能源类企业数字化转型示范，加快建设推广智慧电网、智慧管网、智能电站、智能油田、智能矿山等智能现场。

按照“十四五”规划部署，我国将培育壮大人工智能、大数据、区块链、云计算、网络安全等新兴数字产业，赋能传统产业转型升级，催生新产业新业态新模式，壮大经济发展新引擎。

油气行业的发展趋势则让数智技术在该领域的战略地位陡升。近年来，世界经济处于深度调整期，能源行业转型提速，国际油价持续承压，油气勘探和开采难度加大，油气生产安全环保面临的挑战越来越大。而数智化带来的管理模式、生产模式和商业模式让变革充满“无限可能”，对于油气行业而言，意味着新契机。

“通过数字化转型实现降本增效已经成为行业共识。”周建良介绍说，众多油气企业希望从利润率低的重资产业务转向利润率高的技术密集型业务，在总体支出削减情况下依然增加数字化的投入。新冠肺炎疫情也在一定程度上加速了油气行业数字化转型的进程。

特雷斯数据显示：2019年，3000多家油气公司在油井及相关基础设施运营方面花费约1万亿美元，如果加速自动化和数字化进程，可减少约10%的开支。普华永道预测，到2025年，油气公司上游业务通过人工智能技术应用可节省1000亿美元至1万亿美元的资本和运营支出。

2025年完成“七年行动计划”，2035年进入全球石油公司第一阵营，2050年成为中国特色国际一流能源公司——对于有着这样发展目标的中国海油而言，数智化转型更是意义重大。

“面对增储上产任务艰巨、降本难度增大、作业难度与日俱增等内外部诸多挑战，数字化、智能化技术是实现企业目标的重要推动力。”周建良认为，在企业管理方面，通过流程的数字化和智能化可变革传统管控模式、优化岗位配置，推进企业管理层从重复性低价值的管理工作向应急性高价值的运营分析方向转变；在生产运营方面，数智化技术可有效推进生产现场无人化、少人化，将生产操控由现场转向后端指挥中心进行集中化、专业化管理转变，推动生产方式变革、降低现场生产成本，提高企业生产效率。

绘就智慧蓝图

2025年底初步建成全集团智能油田

2035年公司智能化水平居于国际一流的目标，推动公司数字化转型，向智慧海油迈进，使新一代信息技术成为公司高质量发展的重要生产力……中国海油未来的智慧蓝图已经绘就。

汪东进表示，要积极顺应全球能源行业发展新趋势，加快推动公司发展转型，实现从传统管理模式向现代化、数字化、智能化跨越；要高度重视数字化技术对降本增效的作用，加快推进智能油田和工业互联网建设、深化“互联网+”模式创新，推动公司提质增效再上新台阶。

中国海油《智能油田顶层设计纲要》提出，将通过云计算、物联网、大数据、人工智能等数字技术与勘探开发核心业务深度融合，推动生产方式转变和管理流程优化，实现“现场作业无人化、油藏研究可视化、生产运营协同化和战略决策科学化”四个典型应用场景建设，助力中国特色国际一流能源公司的建设。

按照规划部署，中国海油计划在2020年至2025年预计投入24亿元开展智能油田建设。其中，2020-2021年，标杆试点探索；2022-2023年，持续运营优化；2024-2025年，全面推广建设，预计2025年底初步完成全集团智能油田建设。

根据摩根大通预测，大型石油公司推动数字化转型带来的成本节约潜在空间约3000亿美元。周建良预计，中国海油通过智能油田建设可取得全方位成效：提高新发现可采储量10%，增加油气产量6%，减少设备设施维修费用15%，降低钻井作业成本15%，降低作业费与建造成本16%，未来五年将累计获得超过142亿元的直接效益。同时，通过推动智能油田建设，将在提高公司管控能力、防范安全风险、提高工程项目质量、减少和控制用工数量、提高劳动生产率、改善员工工作条件等方面带来显著间接效益。

目前，相关的探索已经取得阶段性的成效。据介绍，中国海油近年来通过采用无人平台开发模式降低操作成本，目前已完成11个无人平台改造，预计未来五年将陆续投产34座无人平台；加快推进生产操控中心和生产指挥中心建设，配合岸电项目，逐步推进海上平台无人化、台风生产模式常态化；建成勘探开发一体化数据中心，打造智能油田“一湖数据”，为数据集成统一共享打下坚实基础；建成国内首个海油工程数字化技术中心，大幅提升装备作业效率和安全水平。

“秦皇岛32-6智能油田是中国海油结合企业发展规划和业务自身需求有针对性智能化建设的探索，具有鲜明的企业特征，对于今后管理模式和生产方面转变具有重要借鉴意义。”周建良称。

在他看来，智能油田建设首先是业务变革，应由业务部门来主导，从业务需求出发、紧盯业务价值，提升生产运营效率，同时要有坚定的战略决心，制定企业级转型战略。其次，数据是核心，要开展数据治理、建设数据湖来实现数据资产化管理，实现数据采集源头唯一 、数据标准统一、数据质量可信、数据应用共享，全面支撑智能化应用。此外，将加强平台赋能，基于统一的智能油田云平台，实现业务经验有效沉淀、数据资产逐步积累、技术架构平滑演进，逐步提升企业的数字化能力。当然，组织保障也必不可少。“油田智能化建设是油田管理模式和生产方式的变革，需要一支具有强执行力、跨专业能力的队伍作保障，全面参与智能油田的设计、建设及运营。”周建良称。

桑田碧海须臾改。一场数智化的变革，正向油气行业奔涌而来，在万里大海上铺陈出新图景。

责任编辑：张亚楠