1、智慧油田解决方案,油田面临的挑战设备管理方面对设备、物资众多，种类繁杂，资源分散，进行有效的调度维护及时预警设备故障，发现问题解决问题，避免停工，减少经济损失管理方面有效调度油田消防站、检查点、安防设施等资源形成一个应急响应和决策有效机制，最大化的保障人员生产安全加强环境监控，避免有害物质泄漏、爆炸等事故发生，及时制定应急预案生产管理方面提高生产管理效率，解决油田现场人力投入有限的问题减少专家跑井、驻井进行现场技术支持问题，降低费用、提高效率减少人工巡检，降低劳动强度大和安全风险实现勘探开发生产数据规范统一记录运营支撑方面更好的利用数据分析决策，减少收集整理数据时间投入提供一个供决策层、管理层
2、和执行层共享的协同工作平台根据生产及设备状态及时作出科学、客观的生产决策,第 2页,1、绪论,1、绪论,第 3页,智慧油田的理解The vision for the Digital Oil Field is one where operators,partners,and service companies seek to take advantage of improved data and knowledge management,enhanced analytical tools,real-time systems,and more efficient business processe
3、s.数字油田的愿景是油公司、合作伙伴和服务公司共同寻求的对于优化的数 据和知识管理、强大的分析工具、实时系统和更加高效的业务流程的有效利 用。-CERA（剑桥能源研究协会）For us,a Smart Field is an asset that we can continually optimize 24 hours a day,7 days a week.智能油田是我们可以一周7天，一天24小时不断优化的 资产。-Malcolm Brinded 前壳牌勘探开发执行官关键词：数据、流程、实时,智能油田的目标,第 4页,1、绪论,智能油田的目标和作用,国外智能油田项目,2、国内外现状,第 5页
4、,BP实践BP的“未来油田”（Field Of the Future）始于2003年，运用传感器与自动化等技术，将现场 与地下的实时数据传送到远程中心进行分析，实现 了基于分析的快速决策。业界最大规模的一体化运营项目之一BP已经在其全球范围内实施了未来油田技术。,BP建立了遍布全球的“先进协作中心”（Advanced Collaboration Center）,BP未来油田愿景,通过实施“先进协作中心”，实现了多学科和多地点的 远程协同，并新建了支持队伍。远程协作的实际效果，促使大家转变了观念，反过来对协作提出了进一步的需 求。BP未来油田部署,第 6 页,2、国内外现状,Shell 实践,2
5、、国内外现状,Shell自行开发了一套“智能油田”技术，系统与 井下复杂油气藏环境中的传感器和控制阀相连（如层段控制阀和天然气生产控制阀），通过实时 监控实现油田生产达到最佳状态。业界成功的一体化运营项目（Integrated Operation）之一。已经在美国、加拿大、欧洲、中东和非洲等地区成功实施。制定了长期愿景以及10年实施与投资计划。,项目包括“智能井”、“先进协作环境”、“整 体油藏管理”等子项目，都获得了巨大的成功。,智能油田的层次,第 7 页,土库曼斯坦阿姆河气田实践阿姆河公司于2009年12月正式投产通气，信息化建设也在逐步展开。2010年启动“国家重大科技专项”2011年完
6、成了总体建设方案截止目前，已建成,已建成系统二三维一体化平台视频监控系统自控集成系统设备设施管理系统产能建设信息系统采气工程信息系统生产运行辅助决策系统,预期应用效果统一了数据模型构建了二三维一体化平台展示了视频监控、产能建设、采气工程等信息集成了自控、EAM等系统实现了生产运行辅助决策,第 8 页,2、国内外现状,新疆克拉玛依油田 实践建设实施信息化建设“三步 走”工程。第一步是“档案资料桌面化”，即基础数据进入数据库，在 计算机上可方便地查到；第二步是“业务工作桌面化”，即实现数据资源共享，报表、公文处理等在计算机上完成；第三步是“新疆油田桌面化”，就是利用遥感（RS）、地理 信息系统（G
7、IS）、全球定位系统（GPS）、虚拟现实等先进的信息技术，把物理的油田放在计算机 上进行研究和管理。,2、国内外现状,第 9 页,第 10 页,长庆油田 实践建设涵盖三端、五系统、三辅助，实现同一平台、信息共享、多级 监视、分散控制，达到发展方式的转变、生产组织方式的转变、生产方 式的转变和劳动组织架构的转变。,2、国内外现状,Halliburton的智能油田的特点Halliburton提倡的智能油田理念是“一体化运营”（Integrated Operation），产品名称为Decision Space Production.其智能油田的特点：,第11 页,1.,集成现有各系统的数据，并通过数
8、据模型建立数据内部关联，供各,业务应用使用；,2.,油藏分析做的比较深入，包括注水分析、压力维持、降低含水率等。,能够在系统中调整井的生产参数，通过仿真计算实时预测出相应的产量。,2、国内外现状,Halliburton观点：一体化运营,2、国内外现状,第12 页,概念验证不同的设计实施阶段干系人参与增加信心创新能力,2、国内外现状Halliburton观点：工作流为中心,Page,工作过程工作流,Page,数据连接器,集成已有核心业务应用和数据源大规划;基础设施和架构可裁剪、易扩展,2、国内外现状Halliburton 观点：智能油田架构,Schlumberger 智能油田特点斯伦贝谢的智能油
9、田侧重作业方面，包括钻完井、试井、人工举升等方面。其实施方法论包括需求评估-设计-系统建设-推广实施-不断优化：首先选取小的工程范围和重点解决的业务困境，在小范围内实施成功后，推广到整个油田。同时在实施的整个过程中，加强用户的参与和培训，减少系统上线后用户使用的 阻力。,第15 页,2、国内外现状,2、国内外现状Schlumberger 观点：智能油田架构,第16 页,分配模型,第17 页,Schlumberger 观点：生产运营一体化ESP模型网络模型油藏模型,多相流量计,ESP测量,表面流量计,分布式温度传感器,2、国内外现状,2、国内外现状,第18 页,小结智能油田建设与业务流程高度融合
10、，实现了业务全流程的 自动化、智能化通过信息资源整合，集成提升企业信息化应用水平通过数据深度挖掘和专家知识的加工积累，实现智能化决 策支持利用“虚拟现实”技术，在三维可视化环境中进行研究和 决策利用“资产管理”提高操作效率、持续性和遵从性以“一体化运营”为核心，业务协同向外部协同、全球化 协同发展“智慧油田”是油田企业发展的一个重要方向,第 19 页,管理 决策,操作,一 体 化 运 营 平 台,通过开放式的数据交换技术实现各系统之间的资源共享,3、我们对智能油田的理解,智能油田的实质,智能油田是油田信息化的通用模式,智能地下构造、圈闭、油气藏,智能井筒钻井、完井、试井、录井,智能地面设施、地
11、貌、植被、河流、公路,智能经营ERP、SCM、电子商务,智能生产运营全油田一体化,3、我们对智能油田的理解,第20 页,智能油田的特征,能够预测优化的油田,能够自动操控的油田,2,能够全面感知的油田,1,3,能够整合运营的油田,4,实时获取数据数据间实现集成提供共享服务,第21 页,操作自动处理流程自动执行数据自动分析,勘探开发一体化管控一体化地上地下一体化,分析现状预测趋势优化决策,3、我们对智能油田的理解,总,体,框,架,4、总体框架,中心数 据库,物探,开发生产,净化空间数据集输三维模型,开发 规范,规范,数据 字典,转换 规范,标准 体系,安全 体系,服务 安全,物理 安全,安全,2管
12、2理,数据质量控制,网络,硬件设施,自控系统,视频监控,生产管理资产应用HSE管理二三维一体化,系统集成企业服务总线ESB,基础 设施,钻井 录井 测井,一体化 运营 平台,分析监测信息安全,接两口,大,制体图,规范系采集规范,信两息,安全大,网体络,安全系,应用与辅助决策中心一（个辅助中运心行、展示、应急、决策）门户（统一入口、单点登录）辅助决策,井三下 大工测试 程地质 作业化验油藏,一个中心构建智能油田系统的应用与辅助决策中心，实现对油田各类信息的高度集中展 示、运营调度与管控一体化，以及应急会商与综合决策的功能。,4、总体框架,第23 页,两大体系：1、标准体系通用基础标准：基础性、全
13、局性的标准和规范，包括本工程必须遵循的国际、国家以及行业规范，包括国际通用的WITSML、PRODML标准。数据层标准：数据模型标准，以及专业数据的采集和处理、质量控制、存储和 共享等规范。应用层标准：系统实施之前、实施过程中涉及的技术规范、产品标准，以及基 于该系统之上的系统配置、二次开发、系统测试、系统验收等相关方法和模板。本项目将制订统一技术规定，约束各个子系统的UI、功能、接口开发。基础设施层标准：支撑各个应用信息系统共享的基础设施相关的技术规范、产 品标准和管理规定。信息安全标准：信息和系统安全方面的技术、方法和规定。管理与服务规范：监控和运行管理，IT支持与服务的相关规定和方法。,
14、第24 页,4、总体框架,两大体系：2、安全体系信息安全：考虑信息获取、存储、传输的安全，本项目建设信息安全系统对数据 存储、传输进行控制，通过安全审计检查非法访问。服务安全：基于角色的服务分配，即必须具有相关权限的用户才能访问和获取到 该服务。网络安全：网络本身的防病毒、防攻击；生产网络与办公网络通讯的安全。物理安全：考虑机房、设备本身的安全管理。本项目采用集群容灾方式，在北京 建立应用和数据容灾中心。管理安全管理保障：配置相关管理团队，建立安全管理制度。控制保障：信息安全等级划分、安全运作控制与安全技术控制。技术保障：应用安全架构、信息安全服务架构及信息技术基础设施安全架构。,第25 页,
15、4、总体框架,三大工程：1、基础设施软硬件配置及选型优化：调研目前的软硬件配置情况，并密切切合未 来系统建设的软硬件支撑需求以及展示需求，配置并部署软硬件。网络集成：建设办公网络，以支撑未来智能油田的建设和运行；同时 确定办公网络与生产网络的安全连接方案。自控系统：腐蚀监控系统、以及数据采集、井场数据采集等自控系统 建设。视频监控系统：满足管道、场站、净化厂视频监控的需要。利用车牌识别和红外闯入报警技术实现电子执勤。采用射频卡跟踪保安工作区域和工作状态。,第26 页,4、总体框架,4、总体框架,三大工程：2、数据资源严格遵循Engergistics开放标准，兼容中石油EPDM勘探开发数据模型，
16、借鉴APDM管道数据模型设计思想，覆盖勘探开发业务、支持全生命周期管理。,第27 页,一体化平台（系统集成、数据校验、信息安全、二三维）,生产生管产辅理助决策,物探管理,动态 储量 跟踪,产能建设,HSE管理职业健康管理安全管理 环境管理生产应急指挥,可视化资产管理,动专态家分分析析系统 腐蚀监测,资产 管理,分析 监测 管理,生产综合,试油试采钻采工程录井管理 测井管理 钻井管理 井位信息开发综合,储量管理分析化验,生产 管理,油藏数值分析 油藏描述,泄漏监测 多相流模拟,管道完整性管理,生产预警,工程建设管理,第 28 页,三大工程：3、一体化运营平台一体化运营平台知识库,4、一体化运营平
17、台,解决方案数据模型面向业务对象，通过“开 发井”关联地层单元与技术系统，实现地面地下一体化数据对象的有 机联系通过自控集成，获取单井、区块的 生产信息、油质参数、单井温度压 力等信息，为开发动态分析提供数 据基础结合地质储量、目前产量、未开发 储量等开发、勘探信息，优化地面 管网系统,5、一体化运营平台,地上地下一体化关注的问题根据地下决定地上的观点，智能 油田从地上建设入手，必将走向 地下打破油田各专业横向分割的局面，建立面向决策、管理、操作的地 面地下一体化集成环境处理好智能油田与专业软件的关 系问题，将专业分析结果统一在 一个平台下，实现协同工作，使 之形成合力,第 29 页,勘探开发
18、一体化、地面地下一体化、管控一体化,打破油田各专业横向分割的局面，建立面向决策、管理、操作的地面地 下一体化集成环境。,第,一体化运营,30 页,5、一体化运营平台,第,一体化平台是一个承上启下的平台，是连通基础设施和数字化应用的桥梁。,31 页,集成GIS、三维可视化 和虚拟现实技术为数字化油田应用提 供基础的油田场景、设备设施、工艺流程 的三维可视化及空间 分析能力。,工作流程，建立流,程关系。,各子系统各模块各 型统一发布自控 功能之间以及与外 系统实时数据、部系统之间，根据 人工录入数据、实际的业务流程和 历史数据,提供统一的系统,入口和身份验证。,数字油田系统内部 按照统一数据模 利
19、用IT安全技术，对,系统使用的数据和系 统本身提供安全保障；并对可能出现的安全 攻击或隐患具备一定 的防范能力。,5.1、一体化平台,地面三维 场景,装置细部,设施,采油井设备设备部件,地质构造,油气藏分析,5.1、一体化平台,第32 页,二三维一体化,3,3,对场景进行了精细建模，达到仪表、阀门级别,精细建模、精细管理,5、一体化运营平台,第,特点功能丰富相互独立，数据冗余专有的编程架构不灵活，对变革反应慢数据真实性受到怀疑审计难度大较高的总所有成本TCO,以ERP为中心,特点重大的转变，围绕ERP软件设计 使用业务流程遗失很多关键需求传统的封闭架构不灵活，对变革反应慢是否达到了当初降低TC
20、O的承诺 呢？,Database,特点可配置的应用，支持所需的业务流 程功能丰富，符合行业标准开放式架构，即插即用可扩展的应用不需要专门的 客户化开发平台非常灵活被证明是可以有效降低TCO,开放式架构,Enterprise Service Bus,App,App,App,时间,灵活的开放式架构传统,34 页,5.1、一体化平台,第,与其他系统集成财务管理空间地理信息GIS管理文档管理系统办公自动化系统等。,一体化 平台,卓越的集成能力SCADA/DCS/实时数据 库管理资产状态跟踪设备启停机情况管理设备运行情况与实时数据库集成,35 页,5.1、一体化平台,第,条件数量,观察的 复杂性,Hig
21、h,High,Low,Low,数据 历史,振动 热成像 声学,专业应 用程序,Aker GEKongsburg SKFNOV,DOF,数据,事件,一个可靠的DOF系统的关键需求 是：能够高效地与其它一系列的系统 进行集成，在任何时候只提供唯一版 本的油田相关信息。通过数据适配器（Adapter）和面 向服务的架构（SOA）组建，提供集 成其它外部系统的标准的集成方案。,外部系统,集成框架,ERP,项目管理,工程系统,GIS,流程控制系统,文件管理,JASAdapters,JASSpatial,Filenet,Oracle/SAP Adapters,MS Project/Primavera,36
22、 页,完善的标准集成适配器,5.1、一体化平台,全面的业务流程管理BPM是各种业务环节整合的全面管理，实现了横跨多个过程复杂的流程整合，提供清楚的可 见的业务流程，能够根据业务环境的变化，推进人与人之间、人与系统之间以及系统与系统之间 的整合及调整，快速处理业务规则或流程变动以适应瞬息万变的外部环境。目标及时响应业务环境变化，使企业能够及时获取业务良机、节省资源，节约成本；优化绩效管理，均衡工作量分配，提高生产率；改变传统的手工流程和大量的纸张作业模式，提高企业效率，减少人为操作的风险性；使专业人员与 IT 技术人员能进行有效的沟通，及时地更新和修改业务规则；避免手动流程的混乱可能会造成的业务
23、链的错 误，停顿和中断；大度幅度地节约了时间和成 本；,加快决策过程，提高了油田企业的反应能力。,第37 页,5.1、一体化平台,整个油田场景,全油田信息汇聚到一个三维油田场景中展示整个油田的总 体基本情况，显示地上 地下一体化整体模型。地面部分显示为地形影 像。可粗略的看到地上 道路、油田、行政单位、地面建设等的分布，地 下部分能够看到整个区 块的构造模型。,5.1、一体化平台,5.2、可视化资产管理,第39 页,基于可视化平台，直观、形象展示设备、设施及周边环境，实现设备的可 视化管理；设备维护工作的标准化和规范化，实现维修工作的移动化，提高设 备资产利用率,有效地降低设备维护成本。特点：
24、集成GIS和三维技术，直观、形象展示了设备、设施及周边环境，实现 了设备的可视化管理；与ERP系统的采购、库存集成，实现主要设备资产台帐的电子化，设备 维护工作的标准化和规范化；与自控系统集成，实现基于状态的预防性维护，提高设备资产利用率，有效地降低设备维护成本。,资产全生命周期管理,设备设施及备品备 件全生命周期管理 以设备资产台账为 基础，工单的提交、审批和执行为主 线 优化业务流程，综 合安全管理、采购 管理、库存管理 建立预防性维修机 制 实现设备平稳、高 效的运行,周期结束,第40 页,设计、施工,健康、安全、环保 维护运行,协同,聚合,标准化,智能 资产,全生命周期,5.2、可视化
25、资产管理,设备,仪表,台账,库存,位置,位置：生成位置记录，跟踪位置上的设备。也用来建立层 次型或网络型系统。仪表：定义跟踪设备和位置性能的仪表。,状态监测：定义设备或位置的监测点，指定报警上下限及超限 时要执行的相关工作。故障代码：定义故障代码，定义问题，原因，解决方案的层次 结构。,全面掌握设备台账、位置、仪表及库存信息设备：建立和存储设备编号和相关信息，例如：父子关系，位置，供应商，起停机状态，维护成本等。,第41 页,5.2、可视化资产管理,第42 页,在三维场景下直接查询设备信息,5.2、可视化资产管理,设创设收备建备件统检与信箱计修图息（检工纸展工索单挂示单接处理）,第 43 页,
26、工单管理包括设备检索和统计、设备信息展示、设备图纸挂接、创建检修工单、工单处理 等功能。,5.2、可视化资产管理,典型应用：操作培训 按照企业操作 规程 真实模拟石油 装备的操作流 程和使用方法 可作为石油设 备操作培训的 课件 节省培训成本，提高教学培训的可视化程 度，以便更好 更熟练的培训 操作人员,5.2、可视化资产管理,系统全面、直观、快速的反映生产运行状况，监控油田生产全过程，提供各 类生产信息的查询、数据预警服务。实现日生产动态以及作业动态显示，本年 度油气日生产趋势、年累计生产趋势并能够和日计划趋势与年累计划趋势的对 比分析，累计数据以及日对比分析和与去年同期对比分析。,5.3、
27、生产运行管理,第45 页,集成自控系统,集成视频监控系统,5.3、生产运行管理,生产情况数字监测在三维场景中直观展示油田生产动态信息，监视各个关键环节的生产情况，展示各个站场工艺以及关键设备属性，重点井实时数据、实时曲线。,第46 页,第 47 页第,全面了解油田生产总况展示汇总的生产数据，可查看计划/实际产油量、日产油量、日产液量、生产曲线、原油动态（最大、安全、实际库容）、产销动态。,47 页,5.3、生产运行管理,智能移动巡检与传统方式的工作流程比较,物联网技术：无线射频技术及无线 传输技术相结合，实时性强；智能终端技术：文字、图像、视频 信息采集上报；支持脱机工作，断 点续传；3S技术
28、：可实时掌握巡检轨迹；以 电子地图、三维场景呈现轨迹；智能预警技术：紧急情况和重大隐 患报警，自动邮件、短信通知,智能移动巡检，提高工作效率基于智能移动终端，辅助工作人员制定计划、实时跟踪、反馈，减少作业点与办公室之间 的往返，实现作业流程化、标准化、智能化，摆脱在办公室填报作业信息的束缚，时刻在现场 进行有效监控，发现问题及时上报。智能巡检的优势,第48 页,5.3、生产运行管理,智能化巡检：与物联网、移动技术融合对于要巡检的设备，固定RFID标签；RFID可以提供精确地时间标签，保证巡检时间记录准确，数据同步。,第49 页,5.3、生产运行管理,第50 页,智能化巡检：同时利用RFID和G
29、IS技术，就可以巡检路线设计和监 管；若采用Active RFID 和无线AP通讯，还可以实现人员定位。,5.3、生产运行管理,第 51 页,扫描,智能化巡检：与物联网、移动技术融合通过可视化技术、物联网技术的充分结合，实现了设备设施的可视化管理和设备 运行数据的实时查询，为下一步实现移动可视办公和智能化管理提供了技术准备。,5.3、生产运行管理,4、智能油田解决方案第52 页,移动办公,第 53 页,5.3、生产运行管理,远程实时监控 现场视频数 据、监控数 据、日报数 据、现场资 料及岩心图 片的实时回 传 远程实时查 看生产曲线、报表 实现了远程 指挥、监控 作业,油水井动态监测与诊断
30、在线对油水井状 况的实时描述 根据油水井的动 态监测数据和测 试信息，运用三 维可视化技术，可以实现对任一 油水井在地下的 状况进行模拟 根据智能化的故 障诊断手段，实 时地对油水井故 障情况作出判断，指导工作人员 进行维修,井封套斜隔管器,5.3、生产运行管理,第54 页,生产预警面向油田公司主抓生产高管及调控中心，辅助进行油田开发生产 过程中异常情况的调度处理，促进油田开发高产、稳产，运行正常。,5.4、生产预警,第55 页,油井生产状态分析预警动态控制图分析预警模型,5.4、生产预警,油井综合工况分析预警电泵井综合工况分析预警模型,5.4、生产预警,油井泄露监测预警,有毒有害气体预警,井
31、口泄露检测预警,5.4、生产预警,油井综合指标分析预警单井生产综合曲线分析预警单井产能分析预警单井水驱特征分析预警,单井递减分析预警油井含水率分析预警模型,5.4、生产预警,油井分析预警详查可以从不同维度进行查询分析，可以追溯浏览任意油井、任何时刻、任何预警指标的实时以及历史预警信息。,电泵井预警 详查,采油树详查,预警历史查询,5.4、生产预警,处理厂运行分析预警 处理厂指标预警主要关注联合站各生产工艺参数与重要机泵设备的运行状态，实现了处理厂生产 过程安全监控，及时进行生产故障预报和相关预案管理。,油处理预警,气处理预警,水处理预警,站内工艺流程,机泵设备运行状态预警,5.4、生产预警,处
32、理厂装置及设备状态预警基于处理厂的装置、单元等设备档案信息，收集各类设备的检维修及故障历史数据，建立设备运行状 态预警系统。实现设备状态检测、预防性维护、主动性维护。满足生产设备的可靠性、安全性、环保 以及经济性的要求。机泵设备运行状态预警设备装置故障检修预警,5.4、生产预警,作业区产量预警,区块产量预警,区块产量预警,产液量,含水率,5.4、生产预警,作业区自动注水分析预警 从自动调配注水系统采集到的注水泵、配水阀组、注水井的压力和流量的变化，分析判别作业区 自动注水系统的运行状况，对异常情况进行分析预警。,配水阀组,注水系统关键节点指标监控,注水效果综合指标分析场 景,流量、干压、油压、
33、回压预警,注水系统历史资料查询分析,5.4、生产预警,各节点压力分析曲线,油井2油井1,计量站管汇,井口、计量间、联合站管输预警,配水阀组,作业区计量集输预警 根据井、计量站、处理厂各关键入口/出口的泵压和流量的变化，根据历史拟合曲线与实际平均值 的变化，对关键管输节点的压力、温度、液量等异常值进行预警。集输管线关键节点压力预警,5.4、生产预警,第,运用系统分析的 方法，对经营活动全 过程中存在的职业健 康、安全生产、环境 保护风险进行分析，确定可能发生的危害 及产生的后果，并通 过系统化的预防机制 消除各类事故的隐患，从而有效地减少可能 引起的人员伤害、财 产损失和环境污染。,5.5、HSE管理,66 页,第,基于三维的企,管理,67 页,应急指挥,5.5、HSE管理,现 场 勘 查 上 报,应急指挥规范化应急响应流程中控室 协调,物资 准备,现场 指挥,现场 抢修,现场 恢复,事故
