“油公司”模式下气田生产智能化大一体管控探究

粟鹏，侯甫，刘航，黄雪锋

(中石油西南油气田分公司 川中北部采气管理处，四川 遂宁 629000)

0 引言

为推进“十四五”规划建设，响应我国“双碳”目标，各大油气企业均开展“油公司”模式改革建设，有效应对政策调整和市场冲击，达到降本增效的目的。近年来，国外油气企业通过与互联网巨头的合作，快速推进企业智能化转型，根据数据推测，油气行业可通过智能化实现1/4的总量增长和1/3的成本削减。未来，油气公司将更多地通过信息化手段实现增储上产、降本增效。所以，加快信息技术创新、加快数字化与智能化结合，建设智慧油田，释放最大数字红利，是油气行业走出困境，向前发展的重要途径。为实现低成本高质量发展，通过生产管理智能化建设，在“数字气田”的基础上，借助业务模型和专家系统，全面感知油气田动态，自动操控油气田活动，预测油气田变化趋势，持续优化油气田管理，虚拟专家辅助油气田决策，用计算机系统智能地管理油气田，基本实现油气田生产过程自动化、业务管理协同化和全面信息共享，支持井位部署的可视化，油藏、钻采、地面工程等方案编制的全面优化。通过生产管控模式创新，实现生产现场运行组织模式转型，着力构建“一个气田、一个中心”的生产组织管理新模式，切实优化人力资源结构、提升生产现场的管控效率。

1 “油公司”模式下气田生产管理现状

随着气田开发智能化技术的运用，气田生产传统多层级管理模式已难以适应天然气生产管理的需要，传统多层级管理模式以职能型组织、科层级管理为主，导致系统分散，功能单一，容易出现信息孤岛，信息共享受阻。构建生产组织管理新模式即管理处直管各个井站，切实优化人力资源结构、提升生产现场管控效率。若要维持气田安全高效可持续生产，还需各种智能化技术进行支撑，生产系统点多面广，尚需更先进的技术手段实时发现异常、提升应急响应和处理时效；气藏生产动态尚不能实时掌控，长期稳产高产面临较大压力，需要更加先进、高效的科学分析、精准预测技术能力，指导及时调整开发生产决策；传统的工作模式在生产现场、调控中心、决策管理层等均存在大量基础、重复的工作，且对人的经验依赖还很大，需智能化工具推动工作模式转型。

2 气田生产智能化大一体管控的内涵及特征

生产智能化大一体管控模式是指以“一个气田、一个中心”为指导，以数字化气田“中心井站+无人值守”管理模式为依托，以智能化技术为手段，逐步推动生产管控模式转型，以管控核心开展生产现场运行管理，打造一体化管控模式。该模式具有如下特征：

智能化。从“物云网端”的智能基础设备更新，到新技术的投产使用，摆脱了以往依赖人工的业务活动，智能技术贯穿整个生产与日常业务活动。

高效性。由传统的多层级垂直管理模式转变为新型扁平化管理模式，缩短了管理链条，达到管理处直接管理到井站，避免了繁琐的流程。

实时性。依托完善的信息化系统，采用“电子巡井+视频监督+远程调节控制”的方式，高效精准完成区域内各井站的生产过程实时管控。

超前性。通过对生产现场的压力、温度、流量、阀门开关状态等实时数据集中采集监视、异常情况，系统自动预警提示。并且结合大数据技术，通过分析以往的生产数据，全面感知和预测气田未来的生产运行情况。

整体性。与传统管理模式相比较，新型扁平化管理模式的推广和运用，有效避免了传统模式下层级沟通出现的各种问题，通过对管理层级的缩减，各部门交流、协同工作更方便快捷，淡化层级意识，强调组织管理的整体性。

3 气田生产智能化大一体管控模式

“油公司”模式改革背景下，想要达到降本增效的目的，就需要对生产管理、管理架构以及工作协同平台进行改进和搭建，以智能化为手段管理现场作业，打破传统多层级管理架构，建立起简单高效的管理区直管各个井站模式，提升管理效率，部门设置更加精简，通过协同平台运作达到日常办公和生产管理活动灵活联动。

3.1 生产管理智能化

3.1.1 运用新型监测技术，实现安全风险感知

通过运用大量新型监测技术，提升现场管理安全水平。激光甲烷气体探测、次声波泄漏监测以及光纤振动预警监测技术等，加强安全风险感知能力，有效提升站场和管道的安全风险感知及预警能力。云台式激光气体监测仪，形成扇面或者圆面扫描区域，实现对区域范围内甲烷泄漏的24 h连续在线式主动监测，接入采气管理处调控中心SCADA系统，通过系统实现云台检测数据采集、气体报警和控制管理。在无遮挡情况下云台激光检测仪均能迅速准确检测到泄漏气体，检测到的气体泄漏值与气体标准值基本一致。

3.1.2 加快落地安眼工程，加强主动安防防御

安防系统主要由视频监控系统、周界防御系统、门禁系统和语音对讲系统构成。以HSE视频监控系统作为分公司安眼工程的基础，实现了采气管理处对“两个现场”HSE监督管理方式上的创新、突破，有效监管了现场违章行为，提高了监督效率和覆盖面范围，增强了现场人员安全意识。安眼系统为用户提供AI智能分析、智能监测、GIS管理、系统服务等功能模块，让用户可视化查看智能识别模块推送的告警信息，并提供告警信息审核、审核结果抽查、告警信息多维度统计分析。引入视频智能分析平台，实现对两个现场视频数据的智能分析，解决人工监控效率低下、问题易遗漏、发现不及时的困境。视频智能分析平台提供视频解析服务、告警存储服务、消息管理服务、地图服务等，支撑智慧安眼系统的运行(图1)。

图1 气田生产智能化大一体管控模式图

3.1.3 建立工业数据平台，提升趋势预测预警

完善自身数据收集处理能力，建立工业大数据平台，通过实时数据趋势分析预测、智能电子巡检，减少大量重复人工电子巡检工作量，提前报警时间，提升生产过程中异常情况应急处置能力。以实时数据为依据，通过数学模型的分析，来感知气田生产未来时间阶段可能会出现的情况，达到提前预警、及时处理效果，能够全面感知气田动态，预测气田变化趋势，持续优化气田管理，虚拟专家辅助气田决策，用计算机系统智能地管理气田，基本实现气田生产过程自动化、业务管理协同化和全面信息共享。

3.1.4 投入智能巡检辅助，改善现场生产环境

智能机器人的投入使用，替代重复单调工作内容，人工巡检工作存在内容重复性高，员工危险环境的暴露时间长，不同工作人员巡检质量不同等问题，智能机器人的投入使用在改善当前问题的同时，还可通过网络实现对现场机器人的远程在线管理、远程操控同时展示机器人巡检的过程记录、巡检采集的数据、报警事件记录、机器人巡检工作状态等，自动生成相应日报、月报以及异常问题汇总。投入视觉空间定位、混合现实等前沿的信息技术，研发智能巡检辅助系统，为员工提供日常巡检作业智能化辅助手段，提升巡检作业的效率及质量，保障生产安全，提高场站受控水平，实现巡检线路可视化指引、巡检内容可视化拟合展示、关键设备信息及3D结构拟合展示等功能，解放员工双手，提高员工工作质量与效率。

3.2 管控架构扁平化

为了适应生产管控模式的转变，首先需要对生产业务进行梳理。明确各部门生产管理工作职责，对生产现场业务管理与生产现场运行管理进行责任划分。生产现场业务管理以项目建设与运维中心为管理中枢，负责机关业务部门与应急巡维点的沟通协调，对生产现场业务及应急巡维点班组统一管理。生产现场运行管理以调控中心为中枢，负责生产调度指令的上传下达及生产运行监控，由分公司下达指令(如生产组织调整等)或应急处置指令由调控中心调度室直接传达至应急巡维点实施，同时将信息发送至项目建设与运维中心。

其次转变为“处管控中心直管井站+多气藏无人值守”的新模式。开展试点两级调控中心建设工作，开展直管井站模式下的运行管理模式建设工作，对直管井站生产业务梳理，明确各部门生产管理工作职责。在进行生产运作模式改进之后，新型采气管理区可以直管到各个井站，负责自动采集、实时监控、远程控制、异常处理等，现场操作人员负责巡检、运维、应急初期处置等工作。

最后建立起“一个中心直管多个气藏”的新型扁平化管控模式。以工业控制系统和物联网系统为基础，实现生产运行管理线下“集中会诊”与线上“精准协同”的一体化调控指挥，支撑气田科学、高效生产管控，最后实现地面生产运行的全方位决策支撑。通过建立一体化的协同管控中心，负责自动采集、实时监视、远程控制、异常处置等，井站主要负责现场巡检维护与初期应急处置等，同步重塑一体化调控模式下的标准化工作流程和工作制度，实现传统多层级垂直管理模式向新型扁平化管理转变。

3.3 协同平台一体化

各项数字化、智能化技术不断融合应用，实现生产运行多元数据采集、汇聚及智能分析和应用，生产调整、应急处置等高时效性业务在调控中心开展线下集中“会诊”，动态分析、配产等业务在专业平台上顺畅流转，成果数据高效共享，缩短跨专业、跨部门交互业务办理周期和线下审批时长，实现线下协同会诊与线上精准协同有效结合，逐步形成“生产过程管控一体化协同”新型能力。

构造一体化协同工作环境，实现信息共享。一体化协同平台基于气藏、井筒、地面数字孪生体模型以及一体化耦合应用模型，打造透明气藏—井筒—地面，以公司各专业统建技术平台、数据湖等为支撑和保障，构建跨专业、跨层级、跨单位，面向业务工作、研究决策的一体化协同工作环境，最终实现全生命周期数据共享、全系统跟踪平衡、智能动态优化。围绕智能工作流的建设，构建智能协同管理体系。技术平台通过IT赋能、调控指挥通过业务集成共享的办法达到生产网智能管控。

4 结语

实现气田生产智能化大一体管控模式具有以下优势。

4.1 缩短管理层级

由传统的四级管理层级缩短为两级。取消作业区、中心站两个层级，建立“管理处→井站(中心站)”模式，缩短管理链条。重构现有生产管理模式，管理处直接管理到井站，缩短管理链条，区域应急维修点采取有人值守、无人操作，集气站和单井站全面无人值守，采取集中监控、定期巡检。打破传统的层级模式，促进生产现场的高效统筹管理和综合资源分配。

4.2 优化人员结构

生产智能化大一体管控模式。一线员工数量较传统模式优化51%，智能化大一体管控模式下，一线员工人数更精简，“大部制+大岗位”的设置下，人员数量要求不多，但员工掌握的技能与工作内容更加复杂多变。

4.3 提升管理效率

突破传统业务管理模式瓶颈，大幅提升管理效率。业务实现全链条管理，减少传统模式下大量的沟通环节，日常工作沟通效率提升75%，信息技术项目管理效率提升30%。

4.4 实现智能管控

重点围绕生产经营、安全环保、科研协同等核心业务，优选业务场景、精选实施智能化项目，同步调整相匹配的管理制度和工作流程，有序推动智能气田建设。加大新技术应用，加快成熟应用推广、抓好新技术试点、着力前沿科技探索应用，多措并举，助推勘探开发转型升级和提质增效，不断提升生产经营效率、效益，实现低成本高质量发展。