文｜许亚辉 陈燕
在全球性数字化转型浪潮的冲击下，油气行业也在规划应用新技术，调整生产经营运行模式，积极探索数字化转型实践经验。通过建立应用平台、制定标准数据库以及大数据等辅助决策功能，实现生产经营管理全业务链条数据信息共享和深度应用，从组织架构、管理模式、业务流程等方面产生大的变革，挖掘勘探、开发、运行、安全等方面的跨平台、跨专业、多业务的协同化综合应用场景，高效整合有利资源，形成生产管理、科技攻关等方面的合力，提升生产管理效能和成本效益。
近年来，全球油价在30～50美元/桶长期波动，受国内勘探开发难度加大等因素的影响，国内各大油气生产商的整体利润均大幅缩水。在新常态下，各油气生产企业不得不压缩投资规模，进一步提升管理效能和生产效益，传统手段压缩空间有限，数字技术作为产业升级的支撑力量越来越受到重视。随着国内经济高速发展，能源需求量持续攀升，国家越来越重视国内油气资源的开采与利用，我国主要的石油与天然气生产基地是长庆油田、西南油气田、塔里木油田等。其中，西南油气田公司在2020年已建成了300亿立方米大气区，在油气开采、储存、输送等管理方面积极探索，广泛应用信息化+物联网+智慧工厂等先进技术，提出了更加精细的数字化建设标准及要求，进一步优化天然气生产过程管理流程，革新生产管理模式和方法，积极探索数字化转型实践经验，为油气田数字化转型提供参考。
油气生产企业通过业务需求陆续搭建了各种应用平台，信息化建设初见成效，基本实现了现场生产自动化控制与数据监测。但是，仍存在生产管理平台及数据集成分析未有效交互和融合，数据深度利用程度不够，已有应用系统分散、功能单一，各专业数据无法共享，生产实时数据采集质量和数据信息共享程度不高，无法支撑未来跨专业、跨板块协同的工作模式等问题。
油气行业作为传统工业产业，面对能源革命和能源转型加快推进的新形势新趋势，有效利用云计算、物联网、5G、大数据、人工智能等为代表的数字技术，驱动业务模式重构、管理模式变革等。持续发展油气田数字化转型要符合数字技术赋能应用、数据体系建设和管理模式变革三项基础功能需求，将数字技术与油气田业务充分融合，提升管理效能和生产效益，驱动油气田高质量发展。
（一）数字技术赋能应用
随着信息化、物联网等技术建设应用，油气田企业已经建立了相对完善的信息化基础设施和数百套应用系统，主要包括SCADA系统、无泄漏监测系统、光纤和次声波预警系统、腐蚀监测系统、生产运行管理平台、数字化管理平台等，覆盖了生产经营的各个方面，达到了油气田自动化生产和安全管控要求，为“中心井站+无人值守”提供良好条件，提高了生产管理和运营效率，节约了人力资源和管理成本。
油气勘探开发生产一线，每天都会产生大量的数据，面对油气田企业海量大数据，在工业互联网全业务链条建立信息化支撑体系的情况下，利用公司A4、地面数字化移交平台叠加实体对象数据构建虚拟生产系统，并接入A1、A5、作业区数字化管理平台、开发生产管理平台、生产运行平台、分公司完整性管理模块等，按照监测预警数据、岗位管理数据、关联叠加实体对象、业务管理数据、地理信息数据等人财物事数据归类，打通之前的信息孤岛，建立数据湖，制定数据标准、开展数据治理、数据共享与大数据分析，全息全景全要素构建虚拟气田，为油气勘探开发中地质、油藏、采油气工艺、地面建设、生产管理以及经济评价等多专业、多信息、多系统、多平台的综合研究智能化、协同化提供数据支撑。
图1 数据体系建设架构图
数字化、智能化已经成为全球生产力变革的关键基础，也是产业升级的支撑性力量。在这一背景下，很多油气田企业基于信息化、物联网等技术能力已构建数字化气田。面对油气田企业海量数据以及有限人力资源，辅助决策功能能实现以管道、站场、设备为对象，提供知识图谱功能，以结构化的形式将数据建设成果、系统建设成果、数据分析成果等按照地面工程数据标准进行统一整理和组合，展示各类数据之间的逻辑关系，并实现定位、图表、分析、报表及页面的关联，展示管理对象的全生命周期数据信息；
打造数据的二次组态功能，提供包括电子沙盘全景组态、工艺流程图仿真组态、大数据分析预警功能、综合监测预警功能、车辆GPS信息可视化展示功能、巡检GPS信息可视化展示功能等；
基于建模和算法、综合专家知识、领域知识以及自动化的智能分析，形成大数据智能分析应用，为油气田生产管理提供辅助决策支持。
（二）管理模式变革
依托信息化、物联网等建设成果，生产管理模式逐渐由自上而下的“厂级+作业区级+中心井站+单井”四级调控方式向“厂级+中心井站”两级直线调控的扁平化模式转变；
单井站建设初期按照无人值守设计、实施，建成投运后，根据现场生产情况以及无人值守条件确认，由有人值守逐渐转为无人值守场站，区域按照“一个气田一个中心”设置了控制中心，气井生产调控和应急处置权限优先级授权给中心井站调控中心；
集（配）气站工艺流程较单井工艺复杂，兼顾安全运行和气量精准调配，目前已实现远程自动分输和远程应急关断等功能，在中心井站级、厂级都能实现远程调控功能，其他级调度中心只作监视；
数字化转型优化的人力资源，集中培训、考核，锻炼了一支“一专多能”的操巡队伍，形成“远程集中调控+中心站操作巡检+三级单位运维保障”生产管理模式。
中心井站巡检分场站巡检和管道巡检，场站巡检执行“1+1巡检模式”，即电子巡检和人工巡检；
中心井站控制中心仪控人员每小时对辖区内生产气井开展电子巡检，巡检标准参照审核下发的场站工艺参数卡片，主要观察油压、套压、分离器液位、闪蒸罐液位、出站压力等；
另外，中心井站配置了值班车辆，中心井站操作巡检人员负责无人值守井站开关井操作、异常情况现场处置、日常巡检与设备设施维护保养；
每次巡回检查时，现场人员都将与中心井站控制室仪控岗人员一一核对现场各类监测数据和设备状态，确保站控系统显示数据和状态真实可靠。管线巡检按照“3+1+1巡检模式”，主要分中心井站安排有专职管线巡检、外委人员巡检以及每季度三级单位领导及技术干部管线三类人员现场巡检；
其次，管线沿线安装有技防措施，包括光纤预警、次声波预警系统等，大大提升了全天候、全时段管道运行安全管理水平；
另外，中心井站设置了无人机巡检设备，按预定周期或者技防设备发出报警时，第一时间对管线进行沿线拍照和AI识别，将高风险管段或者存在第三方占压的视频及图片传回大数据平台，可远程喊话告知安全风险，实现管道安全风险有效管控。
利用数字化管理平台、开发生产数据整合平台以及设备管理系统等数据，充分运用生产数据中台大数据整合、分析的手段，结合数字化管理平台人工上报、设备管理属性驱动和工作质量标准（电子工单）驱动的三种方式实现设备设施运维保障工作流驱动，除数字化管理平台上报问题需受管理岗任务确认再分发，其余自动将任务以电子工单的方式下发至中心井站、运维保障班组以及外委维护队伍，并在数字化管理平台上实现管理闭环。通过数字化管理平台扫描设备身份证FRID，将设备设施维护保养及检修信息精准入数据湖，实现设备设施出厂信息、检修记录、维护保养等要素信息的可溯性，实现设备设施全生命周期管理。收集到的设备设施性能及检修信息，能有效掌握设备运行状况，提出预知性维修计划等，大大减少或者避免非计划停机时间，保障气井安全平稳生产。
天然气开发生产安全风险较高、危害程度大，给地区经济发展提供支撑，也对安全提出了新的挑战。结合突发事件类型、级别和响应时效等因素，根据天然气生产常见突发事件，区域中心成立了系统内上下游联合应急工作组和地企间应急联动工作组，并制定了区块联合应急预案和地企联合应急预案。为有效整合应急资源、周边居民分布、道路通行能力等信息，区域中心建设了应急指挥平台，在投运前，将场站管道测绘、人居调查、救援资源分布、地理遥感信息、风险评估报告和动态决策辅助等数据整合，建立了区域高风险、地灾敏感点等风险源分布、应急资源分布以及空间坐标信息的数据库。该平台作为突发事件应急指挥和辅助决策的重要依据和支撑，大大提升应急处置效率。
正常工况下，各专业按照职责要求开展场站、管线安全风险监控和预警，区域控制中心24小时连续作场站泄漏监测和管线预警平台监控，为突发事件作好预防准备。在突发事件状态下，按照谁先发现谁先处置的原则，第一时间进行就地或远程处置，根据影响程度划分启动对应应急预案，并立即转入区域应急工作组统一指挥，实现突发事件的快速处置、应急资源的调动、周边群众的疏散、突发事件的快速恢复等，确保应急处置及时有效，影响范围控制到最小。
基于油气田企业网络、数据库、管理软件平台等数字化建设要素环境，将生产业务流程、财务会计流程和管理流程有机融。通过业务数据、管理结果数据与财务数据对接，加强油气生产单位成本、人力资源使用效率和员工绩效量化考核的实时反馈和分析，将真实准确记录生产经营中的经营性数据，支撑生产经营管理决策。人力资源使用效率方面，中心井站车辆、员工、承包商人员通过便携式人员定位系统分类定位，结合执行工单的内容及执行时长、质量等，对车辆、人员安排合理性以及现场操作效率作动态跟踪分析，提升人力资源使用效率，也提高生产应急的处置效率。在员工量化考核方面，通过数字化管理平台员工完成工单数量、工单难度系数、井站类别系数等关键指标进行折算量化打分，量化结果应用到员工绩效考核，通过量化衡量员工工作的质与量，建立有效的激励竞争机制，最大限度调动员工积极性和主动性，营造良好的工作氛围。
（三）业务流程重塑
数字化转型非常注重油气生产整个系统的一体化协同，具有跨专业、系统性、效率高的优势。在生产上，采用数据远传、数据共享、智能分析、辅助决策等，对气田开发生产形成多专业、跨平台指挥作业。通过控制中心大屏、现场技安防设备及各项监控数据、应急资源等统一指挥、多专业协同配合，提高生产作业时效性和科学性。在管理上，按照闭环管理方式，形成勘探开发工程一体化协同研究、天然气生产过程一体化协同管控和天然气产运储销一体化协同运营，三个“一体化协同”重塑业务流程和企业价值，勘探、开发、运行、安全等专业紧密协作，成立一体化协同工作组，高效整合有利资源，形成油气田开发生产管理的强大合力，以实现生产管理效能和经济效益的最大化。
天然气生产过程中，传统模式按照既定要求开展各项业务工作，业务工作单一化、不具系统性，未形成专业间的有效交互和融合，按时开展过程质量管控监管难度也比较大。数字化转型后，天然气生产管理结合新型作业区打造以及风险特点变化，从组织架构、业务流程设置、业务工作重点、过程质量管控等方面作出了调整，以适应“油公司”模式下，生产现场和作业现场的安全风险管控。各项工作任务均以电子工单形式下发至责任人，在数字化管理平台上能实时观察工单进程、完成质量等。工作任务驱动也不再是单一方式，可通过设备属性、工作质量标准、受控管理的任务下发以及大数据平台分析预判等，不只管控常规工作完成质量，也能根据生产实情，作临时任务的安排及跟踪，大大提高了气田开发管理水平和效率。
推进油气田数字技术赋能应用，构建了新型“中心站＋无人值守站”运行管理模式，将新型组织流程与数字化、智能化管理相统一，减少管理层级，推行“厂处级—中心站”管理模式，将传统四级管理模式压缩为两级，缩短生产指挥链条，有效破解了快速发展、井数递增与管理难度加大、用工总量控制之间的矛盾。
数字化转型实现生产运行管理全过程闭环管理，实时监控油气生产，精准把控运行趋势，实时报警异常情况，实时推送信息指令，提升生产组织实时性、机动性，助推生产管理工作方式的变革，形成“远程集中调控+中心站操作巡检+三级单位运维保障”的生产运行模式。
数字化转型后，业务重心将由油气生产向油气生产与数字化管理并重发展，将数字化、智能化内容纳入生产一线专业操作、技术岗位应知应会内容，打造一批既懂油气生产、又懂数字化的复合型人才，建立自主运维的激励机制和人才梯队，形成专业化自主维护队伍。
通过数据流监控业务流，跟踪运行时效、提高管理效能，完善开发、生产、工程关键指标自动统计与趋势分析功能，实现数据互联共享，对气藏、气井、地面工程全生命周期数据应收尽收，并在实体对象上组织、挂接、分析、呈现，全面关联气田的人、财、物、事，打造数字化管理新型能力。
以全息全景全要素气田数据为基础，以业务应用为驱动，兼容、对接第三方大数据分析模型、算法和分析结果，形成大数据智能分析应用，赋能智慧气田。
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