数字平台构建下传统能源的业务转型升级

曲晓慧，郑 毅，李明江

（中海油能源发展工程技术公司，天津 300457）

0 引言

近几年，随着数字技术的快速发展，国内外开始尝试将数字技术应用到能源产业当中，为此需要深入分析数字技术在传统能源业务中的应用特征，通过合理创建数字平台支持传统能源业务全面转型升级，提升传统能源业务的发展效率和水平，为传统能源的发展指明方向，开拓前进路径。

1 研究背景

人工智能和大数据等新兴数字技术的发展为各个行业领域的业务优化和技术创新提供了有效的技术支持，大部分企业开始借助各种新型技术为企业的发展全面赋能。相关技术发展的同时也为海上油田开采提供了全新解决思路，推动数字技术合理应用到油气开采的整个过程。数字技术的应用可以为油田智能开发提供有效解决方案，在进一步提高油田采收率的同时，改进石油采收技术，增强企业核心竞争力。针对相关行业的数字平台应用调研发现，数字技术的有效应用可以使油田产量提升5%～40%，钻井效率提升10%，人工成本降低50%。由此能够看出数字平台对于传统能源业务转型发展的重要作用，为此需要采取有效措施，全面提升传统能源生产效率[1]。

2 数字平台构建下传统能源的发展现状

本文针对目前海上石油产业发展状况和数字与信息化技术应用状况进行系统调研分析。在渤海油田相关注采方案执行中，涵盖3个业务领域，分别是注水业务、采油业务和将注水采油进行关联的油藏研究业务。采油业务以合采为主，分采方面缺少合理控制措施，通过多层合采模式，各层由机械滑套实施分层控制。进入双高期后，层内、层间以及平面这3种开发矛盾越加突出，使油田呈现迅速递减趋势。在油田开发持续深入发展中，加快见水速度，分采配产控水相关技术要求持续提升，并对开采过程实施合理控制。为了解决上述问题，可以积极研发新型井筒技术，改善分层产量和分层数据采集等方面的控制效果；应用电泵监测技术，确保电泵井可以维持最优状态运行，延长设备应用寿命；建设生产优化支持和数据实时传输系统，促进井筒控制和电泵控制全面融合，提高稳油控水质量[2]。

配产配注生产方面，需要油藏技术人员主动实施人工干预，借助人工技术手段以及数值模拟手段，科学预测采油指数和注入指数。配产配注也是连接注入和采油的基础桥梁，为此需要综合考虑不同指标参数的影响。由于方案形成时间久，且主要依靠个人经验，无法准确评估，需要结合地质油藏风险和特征，以单井产量以及井间连通关系为基础，结合边底水能量补充、剩余油分布、储层污染、注采井型等发展状况，在合理调节油藏指标以及单井设备技术控制下，合理利用各种智能算法帮助解决水井配注以及油井配产问题，设计智能化的注采方案，实施注采诊断评价和跟踪预警，实现延缓产量减少、控制含水扩大，提升油藏综合管理质量的目标。

3 数字平台构建下传统能源业务现存问题分析

结合上述调研成果进行深入分析，整理成数字化转型发展中所需解决问题：①缺少数据信息实时采集措施。尽管当前所用数据采集方式十分多样化，但其中大量信息数据以人工录入方式为主，并传输至陆地，数据实时性较差，增加了数据分析与应用的难度。②采集的各种数据质量较差。除了手工录入之外，还存在多样业务数据库，普遍为独立设置模式，数据信息之间缺少联系，降低了数据信息的一致性，影响数据质量。③不同专业协作缺少联动性，各个专业业务以独立运行模式为主，针对数个专业模块协同运行场景，当前以线下沟通模式为主，影响整体效率，导致沟通成本扩大。④缺少科学的处理机制和报警反馈制度，当前业务中的报警反馈主要通过现场工作人员进行系统采集，借助文档、邮件等形式定期将信息传输到陆地上的维护部门，由陆地上的专业工程师实施处理分析，提供有针对性的解决方案，并交付现场执行，全部以线下信息传输方式为主，影响问题的及时发现和处理时效性。⑤各种方案信息以及历史资料无法实现一站式采集。当前工程师在对不同现场故障的处理，形成的专业资料信息普遍存储于个人电脑中，最终构成一种知识孤岛，而工程现场产生问题后需要及时查询历史方案和类似问题，这增加了信息资料采集难度，且缺少统一历史方案，无法合理管理各项业务资料，影响相关知识的全面共享[3]。

4 数字平台构建下传统能源业务的转型思路

4.1 搭建数字平台框架

数字技术应用于海上石油开采产业，支持业务转型发展需要以处理实际业务需求为核心，重点实施技术攻关，借助人工智能以及大数据等技术，打造统一数字平台。同时以此数字平台基础深入探索数字技术的实践应用策略，实时监控分层注采过程，针对注采设备实施全生命周期控制，发挥注采智能辅助决策等功能，构建全海域智能注采数字决策中心。

基于业务流程贯通、数据实时传输、模型智能优化、平台多源整合、应用主题定制等建设原则对数字平台进行总体架构设计。数字平台总体架构设计（图1）主要由数据来源层、数据存储层、应用服务层、访问层、性能保障、设计原则、安全认证、技术支撑组成。

图1 数字平台总体架构设计

4.2 搭建数据处理平台

在数字平台中构建数据处理平台，合理引入数据管理观念，创建开发数据库，全面优化数据信息质量，构建业务数据采集、应用、管理全过程统一管理系统，为业务单元提供合理的产业数据服务、数据方案和数据工具，确保全面覆盖所有数据信息，满足智能油田建设中的各种数据需求。从烟囱式业务模式朝着数据流程一体化控制方向转型发展，打造统一的信息数据采集、存储和服务标准，融合数据服务、智能分析以及数据处理等功能，进一步减少数据信息应用成本。对不同形式业务信息实施全面整合，优化处理，方便后续针对各种信息数据实施深入挖掘和综合分析，突出数据价值。在数字平台内针对各项业务信息实施合理存储，为业务端提供有效的数据服务和数据处理方案。

4.3 打造业务板块协同渠道

利用数字技术打造各个业务模块协同操作机制，改变不同业务独立运行模式，提供跨专业协同操作机制，实施全生命周期管理。尝试在智能化和数字化的数字智能注采平台中创建各个模块协同运行模式，以改变原有的不同业务独立操作模式，致力于提供跨注水、采油、油藏多专业协同操作平台，并针对整个生产过程实施全过程管理。同时引用数字技术，改变传统线下处理模式，全面跟踪各种问题处理活动，在数字平台内实施全面记录和沉淀。借助海量信息沉淀，为顺利引入人工智能技术实施有效回馈，构成数据信息的智能化处理方案，提供有效信息参考和数据支持。

4.4 借助实时数据训练核心模型算法

数字平台的创建中，可以留出专门的单独模块针对不同业务线索实施专家经验记录和积累，充分利用泵工况、注水工作筒等设备产生的实时数据信息，结合各种历史性人工操作元素顺利转化为数据模型，于模型实践应用中开展模型训练，为数据信息的业务化发展奠定良好基础。借助数字模型和数据实时引入，开展全面连通，可以进一步提升数据信息处理效率和预警回馈效率，优化整体管理质量[4]。

实时数据质量是影响模型效果的最关键因素，因此需要在实时数据甄别结果基础上进行实时数据质量关键绩效指标（KPI）评价，按照不同对象维度、不同评价周期对设计的多维度指标进行计算，并把计算结果存储到分析成果库，同时按照横向对比及排名发布到系统前端，让用户快速便捷地掌握实时数据质量的整体情况。指标评价流程如图2所示。

图2 指标评价流程

指标设计可以从数据的完整性、准确性、及时性3个方面考虑，指标设计分类如表1所示。

表1 指标设计分类

4.5 设置油田智能专家知识库

构建智能化的油田知识数据库，优化历史数据综合价值，在数字智能注采平台内打造一套能够有效捕捉、转化和分享信息的海量知识库和信息数据库，构建帮助业务人员增强自身创新能力和学习能力的信息共享机制和知识管理机制，涵盖海上石油业务的相关知识分类、信息检索、知识推送等服务，有助于陆地、平台多作业场景的专业人员实施横向知识共同和技术交流，优化历史知识应用效果，提高知识应用频率，提升整体工作效率。

5 案例分析

结合中国海洋石油集团有限公司的整体规划和未来支持海上应用推广的需求，数字平台按照智能油田系统建设技术要求，基于统一数字智能注采平台和系统开发框架实施油藏、机采、注水等生产业务的应用系统开发，目前相继部署在海油云对应的平台即服务（PAAS）平台中。

数字智能注采平台将人工举升、增产增注、地质油藏当成基础应用场景，在全面引入智能化和数字化技术实施全面攻关中，构成数字智能注采技术，涵盖注水、油藏以及机采这3种业务板块，在实施专家诊断评估、效果跟踪、个人工作台流转、单井方案生产、注采方案制定、动态生产监测等功能基础上，顺利串联3种业务板块，为油田开发和数字化注采提供有效的处理方案。

结合项目要求，完成注采系统建设框架，完成前端组件和微服务开发工作，并应用在海油云平台，逐步将注采系统的业务范围进行进一步扩展，力争打造更广泛的业务平台。数字智能注采平台利用效果跟踪、个人工作台流转、单井方案生产、注采方案设计、专家诊断评估、生产动态监测等功能，串联三大业务板块，为整体开发油田提供有效的数字注采解决方案。结合业务应用层面分析，数字平台主要利用油藏注采方案推送配注结果、配产结果，充当注水、机采制度调整参考依据，不同业务模块通过动态展示生产过程，监测生产异常状况，处理异常事件，合理制定方案执行跟踪机制，构成机采、注水、油藏等业务串联和单独业务闭环管理。各项业务信息全面存储到数据库内，实现业务知识高效利用和全面共享。

6 结语

综上所述，数字平台在能源业务中的应用发展逐渐成为重点研究内容，但结合当前实际发展状况分析，依然存在一些不足。为此需要结合数字平台在传统能源业务中的应用阻碍和问题，提出有效的解决思路和发展措施，促进数字平台合理应用到能源勘探、开发、生产、消费等各个环节当中，并在未来发展中实现能源生态共建和数据信息全面共享。