諸葛敏

[摘 要]油田的生產(chǎn)作業(yè)發(fā)展歷史先后經(jīng)歷了人工操作、機械作業(yè)、自動化和信息化的過程，目前油田的生產(chǎn)作業(yè)過程也正朝著智能化的方向發(fā)展。本文主要對油田的自動化、信息化、智能化之間的關聯(lián)以及區(qū)別進行了分析，闡述了油田智能化生產(chǎn)作業(yè)過程中大數(shù)據(jù)技術的應用，并提出了一些可行的建議，希望能夠為油田的生產(chǎn)作業(yè)提供借鑒。

[關鍵詞]油田;生產(chǎn)作業(yè);自動化;信息化;智能化

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2019.04.030

[中圖分類號]F270.7;F426.22[文獻標識碼]A[文章編號]1673-0194（2019）04-00-02

0 ? ? 引 言

世界工業(yè)的發(fā)展歷程主要經(jīng)歷了蒸汽機應用、電氣化改革、計算機革命、生命科學技術革命四次革命，在第四次工業(yè)革命進程中，我國首次提出了“兩化融合”的理念，而在工業(yè)的智能化發(fā)展過程中這種概念的體現(xiàn)較為具體。在工業(yè)技術變革以及科學技術不斷進步的前提下，石油工業(yè)生產(chǎn)過程也先后出現(xiàn)了機械化、自動化、數(shù)字化、信息化等幾個發(fā)展過程，而油田的生產(chǎn)過程也逐漸向智能化的方向轉(zhuǎn)變。在油田的生產(chǎn)作業(yè)過程中，計算機技術的應用使油田的生產(chǎn)方式發(fā)生了革命性的變化，如果油田的生產(chǎn)過程沒有實現(xiàn)信息技術的有效應用也就不能實現(xiàn)科學勘探和精細化開發(fā)，油田的數(shù)字化以及智能化更是無從談起。在油田不同的發(fā)展時期，工業(yè)與相關控制技術的結合產(chǎn)生了油田的自動化、信息化、智能化，而油田的自動化、信息化以及智能化技術之間存在一種依存關系。

1 ? ? 油田自動化的概念及應用

油田生產(chǎn)自動化主要指在油田生產(chǎn)過程中應用機器以及相關裝置，而且這些機器以及相關裝置運行過程完全是在無人干預的情況下，按照預先設定的程序以及相關的質(zhì)量實現(xiàn)自動控制以及操作的過程。油田生產(chǎn)的自動化囊括了機械、微電子、計算機等多個學科領域的技術，是一個動態(tài)發(fā)展的過程。在傳統(tǒng)的觀念中，自動化就是讓機器替代人工的操作職能，并自行完成相關的作業(yè)流程，而這種觀點僅僅是關于自動化取代人工勞動的理念。目前，在電子技術不斷發(fā)展的情況下，尤其是計算機技術的出現(xiàn)以及推廣使用，使自動化的概念逐漸發(fā)展成為機器可以替代人的腦力勞動并自動完成一定的作業(yè)以及操作過程的概念。由于油田生產(chǎn)作業(yè)方式地點分散、工作點之間的距離比較遠，使自動化技術能夠很好地適用于油田的生產(chǎn)過程。例如，針對油田的抽油機井應用自動控制技術后，能讓抽油機井的液位始終保持在抽油層的吸收口以下，從而有效調(diào)整了抽油機井的液位，優(yōu)化了開采過程，提升了抽油機井的產(chǎn)量，同時還可以有效避免抽油機井在運行過程中因為液位控制不合理而出現(xiàn)的沖擊現(xiàn)象，如抽油機井管、桿出現(xiàn)斷裂，甚至抽油泵出現(xiàn)故障等。油田自動化技術能夠有效提升抽油機井的泵效，達到節(jié)能降耗的目的。

在油田自動化技術的發(fā)展過程中，先后出現(xiàn)了PLC以及DLC技術發(fā)展時期，目前SCADA系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)了在油田的普遍應用，SCADA系統(tǒng)實現(xiàn)了對油田信息的自動采集以及生產(chǎn)作業(yè)過程中的實時監(jiān)控，實現(xiàn)了與其他系統(tǒng)的有效集成。此外，SCADA系統(tǒng)在油田生產(chǎn)中的應用完全發(fā)揮了數(shù)據(jù)庫的作用，能夠為油田各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)提供實時的數(shù)據(jù)支持。

2 ? ? 油田信息化及應用

信息化技術在油田生產(chǎn)中的應用主要是指在油田的各項生產(chǎn)活動中以現(xiàn)代的通信、網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)技術為基礎，對油田生產(chǎn)過程中各種信息、數(shù)據(jù)進行整合并形成數(shù)據(jù)庫?；诖耍吞锏牟僮魅藛T不僅能夠及時查詢各項生產(chǎn)數(shù)據(jù)，還能通過數(shù)據(jù)庫進行操作管理。信息技術的推廣應用有效提升了油田的生產(chǎn)效率，能夠穩(wěn)步提升油田的生產(chǎn)以及管理水平。例如，油田針對自身的生產(chǎn)指揮、開發(fā)決策、經(jīng)營管理等環(huán)節(jié)建立起有效的數(shù)據(jù)管理中心，從而實施一體化的管理模式，有效提升了油田的生產(chǎn)管理水平。

3 ? ? 油田智能化及應用

油田智能化主要指在現(xiàn)有行業(yè)的基礎上，綜合利用現(xiàn)代通信技術、計算機網(wǎng)絡技術、智能控制技術等實現(xiàn)了對油田生產(chǎn)過程的智能化運行。油田生產(chǎn)智能化最為突出的優(yōu)勢是在油田的生產(chǎn)過程中引入了智能算法，例如，現(xiàn)在在油田各個智能化系統(tǒng)中應用的遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡、灰色理論、貝葉斯網(wǎng)絡等算法都屬于智能算法的范疇，而上述幾種智能算法對數(shù)據(jù)、計算機以及學習等方面都擁有較大的優(yōu)勢，而智能算法與傳統(tǒng)的邏輯判斷、決策樹等計算方式有本質(zhì)的區(qū)別。同時，在智能化技術中大量應用了諸如Random Forest、SVM、深度學習等大數(shù)據(jù)分析技術，在此基礎上將信息技術進行有效集成，并將流程優(yōu)化以及組織結構調(diào)整等方法進行適當應用，實現(xiàn)了油田的智能化勘探開發(fā)、智能化生產(chǎn)管理，打造出了全新的兩化融合模式，逐步完成油田的智能化建設，極大促進了油田的可持續(xù)發(fā)展。在油田智能化發(fā)展過程中，盡管數(shù)據(jù)平臺的支持非常重要，但具備一定智能化知識的專業(yè)人員同樣是油田生產(chǎn)智能化不可或缺的一個環(huán)節(jié)。

例如，在油田的生產(chǎn)過程中，在充分了解單井數(shù)據(jù)的基礎上發(fā)現(xiàn)抽油機及系統(tǒng)皮帶存在打滑的現(xiàn)象，這就是大數(shù)據(jù)以及智能化技術在油田生產(chǎn)過程中應用的一個比較典型的案例。在智能化以及大數(shù)據(jù)技術的基礎上，通過采集電表數(shù)據(jù)、油井實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)、功率因數(shù)等相關數(shù)據(jù)后能夠分析出皮帶出現(xiàn)打滑的現(xiàn)象，而在油田對生產(chǎn)現(xiàn)象實施視頻監(jiān)控后，就能通過視頻信息判斷皮帶的松緊狀況。在傳統(tǒng)的故障分析模式下，油田與油井的具體情況存下很大差異，導致企業(yè)判斷實際故障的形式比較困難。同時，在大數(shù)據(jù)技術的支持下，通過自動的數(shù)據(jù)采集以及分析能夠輕易判斷出故障的具體類型，通過在進行皮帶打滑故障分析時充分考慮環(huán)境的溫度、老化、天氣等數(shù)據(jù)，可以在智能預警技術支持下實現(xiàn)故障的提前預警，從而針對故障進行提前預防。

針對抽油機井示功圖的智能化診斷是目前油田智能化技術應用的主要方向。在計算機技術的基礎上，企業(yè)可以詳細制作示功圖，根據(jù)示功圖的具體特征來判斷出油井漏失、結蠟、卡阻、管桿斷脫等故障，同時結合智能化技術以及變頻技術能夠?qū)崿F(xiàn)有效調(diào)節(jié)抽油機的供液情況。在傳統(tǒng)的模式下，示功圖的識別、判斷主要是通過人工模式進行的，對技術人員的專業(yè)技能以及經(jīng)驗都有非常高的要求，而在現(xiàn)代智能化技術的基礎上，首先需要利用計算機進行基本識別，然后利用計算機技術模擬生產(chǎn)工況以及相鄰井位的歷史數(shù)據(jù)，從而使故障的判斷準確率遠遠超過人工操作模式。

4 ? ? 自動化、信息化以及智能化的區(qū)別與聯(lián)系

自動化與信息化的基本區(qū)別是信息化技術擁有強大的數(shù)據(jù)庫，而且具備一定的人機交互功能，而智能化技術在信息技術的基礎上進一步提升了計算能力、存儲能力，并具備了實時數(shù)據(jù)庫，人機交互的能力也得到進一步提升。

油田在生產(chǎn)過程中通過設置閾值以及相關參數(shù)實現(xiàn)了操作人員對相關操作設備進行自動控制，而自動控制必須建立在提前設置參數(shù)的基礎上，這就是油田的預設邏輯自控系統(tǒng)，也是油田自動化的主要體現(xiàn)。油田信息化則是在大量生產(chǎn)信息以及數(shù)據(jù)的基礎上建立的以計算機程序為主要輔助系統(tǒng)的遠程控制系統(tǒng)。

油田智能化的未來發(fā)展趨勢是利用生產(chǎn)現(xiàn)象的傳感器建立專家?guī)?，并通過風險識別、價值判斷等方法實現(xiàn)自動控制。智能化技術主要是信息技術以及專業(yè)技術的有機結合，且系統(tǒng)具備了自主的學習能力，在長期的訓練以及學習過程中會逐步完善自身。油田智能化主要以計算機的專家系統(tǒng)為主，并在人工的基本輔助下形成的一種具備超級智能的自動化系統(tǒng)。

5 ? ? 油田生產(chǎn)智能化發(fā)展趨勢以及展望

從目前油田生產(chǎn)智能化的發(fā)展趨勢來看，油田企業(yè)還需要攻克以下幾點難關。第一，要加強對油田非結構化數(shù)據(jù)的分析利用，并將音頻、視頻等劃入油田大數(shù)據(jù)平臺建設的范疇中。第二，加強油田信息平臺智能化建設，為實現(xiàn)油田生產(chǎn)工作的協(xié)同以及智能化的決策奠定堅實的基礎。第三，加強油田生產(chǎn)作業(yè)各個環(huán)節(jié)的預警體系建設，逐步建立起覆蓋整個油田生產(chǎn)作業(yè)環(huán)節(jié)的預警數(shù)據(jù)指標庫。第四，加強油田專用專家信息庫建設，逐步實現(xiàn)油田決策建立在智能算法的基礎上。第五，加強油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)的挖掘以及相關數(shù)據(jù)集成的研究，要對油田的實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)以及非實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行有效集成。

6 ? ? 結 語

油田企業(yè)利用智能化計算方法能夠?qū)崿F(xiàn)油田生產(chǎn)多渠道判斷，能夠有效提升油田智能化的系統(tǒng)處理能力，進而在自主學習的基礎上，不斷實現(xiàn)企業(yè)的自我成長，不斷提升油田生產(chǎn)效率，并對油田生產(chǎn)實施科學管理的預測。

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