付鎖堂 石玉江 丑世龍 馬建軍

（1.中國石油長慶油田公司；2.中國石油長慶油田公司數字化與信息管理部）

長慶油田是21世紀我國西部快速崛起的特大型油氣田生產基地，2013年油氣產量當量突破5000×104t，并連續(xù)7年保持高效穩(wěn)產上產，2019年突破5700×104t，其中天然氣產量突破400×108m3,承擔著向京津冀、周邊省區(qū)等40多個大中城市供氣任務；西氣東輸、陜京線等13條主干線在長慶油田交匯，是國家天然氣管網中心樞紐。為應對低油價、高成本、高風險，以及企業(yè)快速發(fā)展對勞動用工增長形成的挑戰(zhàn)，中國石油長慶油田公司積極探索傳統油氣田企業(yè)新型工業(yè)化發(fā)展模式，將先進的信息化技術與油田主營業(yè)務深度融合，走出了一條數字化轉型、智能化發(fā)展的有效路徑。

1 智能化油田規(guī)劃

1.1 長慶油田數字化轉型背景

長慶油田主營鄂爾多斯盆地油氣及伴生資源的勘探、開發(fā)、生產、儲運和銷售等業(yè)務，工作區(qū)域橫跨陜、甘、寧、晉、內蒙古5?。▍^(qū)）。油氣藏地質條件復雜，具有典型的低滲透、低壓、低產特征，勘探開發(fā)難度大。油氣生產區(qū)域點多、線長、面廣，自營區(qū)共有油氣水井8.7萬余口、場站2400余座，目前油田平均日產油1.3t、日產氣0.74×104m3。油氣區(qū)位于黃河流域，北部是荒原大漠，南部是黃土高原，生態(tài)脆弱、環(huán)境敏感，安全環(huán)保風險高。企業(yè)生產區(qū)域自然條件艱苦，社會依托條件差，交通不便，生產管理和現場組織難度大，綠色礦山建設成本高。

長慶油田積極踐行保障國家能源安全重大責任，制定了新時期“二次加快發(fā)展”戰(zhàn)略規(guī)劃，明確2025年實現油氣當量6300×104t發(fā)展目標。面對資源品位下降、水平井大型體積壓裂規(guī)?；瘧谩踩h(huán)保風險管控難度進一步加大、國際油價持續(xù)低位運行導致經營形勢空前嚴峻等一系列重大挑戰(zhàn)，需要探索系統化的應對策略[1]。但在傳統“科層制”模式下，信息不對稱、部門本位主義、流程與組織冗余、激勵飽和等是企業(yè)管理的難題，特別是大型國有企業(yè)，上述問題尤為突出。利用信息技術全面重塑企業(yè)經營管理模式，實現數據賦能，促進企業(yè)發(fā)展方式和管理模式變革創(chuàng)新，是企業(yè)從工業(yè)經濟時代邁向數字經濟時代的必然選擇。

近年來，新一代信息技術蓬勃發(fā)展，為油田企業(yè)數字化轉型、智能化發(fā)展帶來新的重大機遇。長慶油田積極跟進信息時代技術管理變革趨勢，把數字化、智能化作為重要配套工程，制定了智能化油田建設規(guī)劃和目標愿景。總體目標是以企業(yè)價值為驅動力，以用戶體驗為核心，通過物聯網、大數據、云計算、人工智能、移動應用等技術的創(chuàng)新應用，全面建成油田數字神經系統，大幅度提升油田各層級對勘探開發(fā)過程、管理對象及企業(yè)資源的全面感知能力、敏捷反饋能力、整合運營能力和全局優(yōu)化能力，推動生產自動化、運營集約化、分析智能化和組織扁平化，到“十四五”末全面建成行業(yè)領先的智能化油氣田，有效提高生產效率和油氣田開發(fā)效益。

1.2 智能化建設系統架構

長慶油田堅持勘探開發(fā)主營業(yè)務主導，重點圍繞基層用戶、基礎工作、過程管控，按照全域數據管理、全面一體化管理、全生命周期管理、全面閉環(huán)管理理念[2]，實施智能化“326”工程，配套“油公司”模式改革，打造數字時代現代化油氣田業(yè)務運營新模式，助推企業(yè)高質量發(fā)展。具體包括：構建大科研、大運營、大監(jiān)督三大支撐體系；筑牢統一數據湖、統一云平臺兩大基礎；深化場站無人值守、油氣井智能優(yōu)化生產、作業(yè)可視化監(jiān)控、四維油藏模型、智能裝備應用、人財物精準管理6項重點應用。

三大支撐體系包括：（1）大科研體系，面向綜合地質研究，搭建開放式大科研平臺，實現油田所有科研生產單位、石油工程技術服務單位基于同一地質模型開展工作，大幅提高科研工作效率和方案部署符合率，主要包括地質綜合研究、勘探開發(fā)隨鉆分析和生產動態(tài)分析等內容；（2）大運營體系，面向資源優(yōu)化應用、人財物精準管理、能耗監(jiān)測，突出生產經營一體化、地質工程一體化、地上地下一體化、油氣一體化，整合運營、統一調度各類資源，降低運營成本，主要包括生產運行、應急指揮、經營決策等內容；（3）大監(jiān)督體系，面向油氣場站作業(yè)、井筒工程、油氣集輸、質量安全環(huán)保，通過全流程可視化監(jiān)控、標準作業(yè)程序、圖像化溯源、安全大數據分析，及時預警報警，提升一體化管控能力。

圖1為長慶智能化油田總體架構，分為物聯網層、基礎平臺層（IaaS）、數據湖層（DaaS）、技術平臺層（PaaS）和應用層（SaaS）5層架構。物聯網層包括生產現場數據采集、邊緣計算、運行監(jiān)控等；基礎平臺層采用云計算技術，為數據傳輸、存儲和分析提供軟硬件支撐環(huán)境，實現基礎設施集中共享和統一管理；數據湖層構建大數據技術平臺及數據管理體系，加快地質油藏、井筒工藝、地面工程和經營管理4類數據集成整合力度，以數據共享服務為核心，形成油田公司全域數據資源匯聚中心；技術平臺層通過建設駐地科學計算云，提供行業(yè)公共組件服務，專業(yè)軟件許可浮動調用，加大各類應用系統向“云端”遷移的力度；應用層以微服務方式，為用戶提供業(yè)務運行環(huán)境。

1.3 智能化油田實施策略與路徑

圖1 長慶智能化油田“326”工程總體架構

企業(yè)數字化、智能化轉型發(fā)展是一項系統工程[3]，企業(yè)“一把手”要親自部署、統籌推進，在實施過程中必須堅持“一張藍圖”理念，按照技術攻關與示范建設、規(guī)模推廣與優(yōu)化提升、流程再造與體系配套三步走有序推進。圍繞制度、標準、運維、人才、安全等開展配套建設，突出數據與運維保障，形成公司統一領導、業(yè)務部門需求導向、信息部門統一組織、各單位落實推進的智能化建設管理體系，促進油田智能化可持續(xù)發(fā)展。

（1）堅持“四統一、三結合”，即標準統一、技術統一、平臺統一、管理統一，與生產相結合、與安全相結合、與崗位相結合。處理好存量有序整合與增量高質發(fā)展的結合，老區(qū)在工藝流程優(yōu)化簡化的基礎上進行智能化升級，新區(qū)與產能建設工程同步配套實施。

（2）強化體系建設。堅持建設與管理并重、應用與維護并重，以支撐業(yè)務高效運行為目標，從建設、管理、應用、維護4個方面入手，加強制度建設，形成體系牽引、考評驅動的管理格局。

（3）建立新型崗位責任制。以基層采油采氣操作、技術崗位員工日常應用能力提升為核心，將數字化、智能化內容納入生產一線專業(yè)操作、技術崗位應知應會內容，著力打造一批既懂油氣生產、又懂數字化的“復合型、大工種”崗位人才，建立自主運維的激勵機制和人才梯隊。

（4）推行自主運維。合理劃分運維層級和界面，將日常保養(yǎng)維護、儀器儀表故障診斷納入“大工種”范疇，對維修、編程等專業(yè)性較強的崗位通過引進培養(yǎng)，形成專業(yè)化自主維護隊伍；探索“建設+運維”、“產品+服務”的一體化運維模式，確保數字化、智能化系統穩(wěn)定運行。

2 智能化油田建設成果

2.1 生產自動化

長慶油田自2007年起開展井場數字化建設，利用工況自動診斷、示功圖計產、抽油機遠程啟停、注水量自動調節(jié)、管線運行監(jiān)控、視頻分析等技術，建立了“電子巡井、遠程監(jiān)控、預警報警、精準制導”的新型巡檢模式。近年來，通過油氣井智能間開、注水系統源供配注一體化、工況智能診斷、智能排水采氣等新技術的研發(fā)應用及不斷完善，井場生產自動化水平大幅度提高。81600余口井、2400余座站點實現在線管理，油氣水井覆蓋率達96.7%，站點覆蓋率達100%，作業(yè)區(qū)、各類站點SCADA系統全覆蓋。

2017年起開展站場無人值守建設。按照“頂層設計、示范引領、分步推進”的原則，通過變頻自動連續(xù)輸油、自動排液、加熱爐熄火保護與自動點火、流程遠程切換與集中控制、視頻監(jiān)控、預警報警等系列技術攻關應用和站內設備、工藝自動化改造，設立中心站，按照流程歸屬對上游無人值守站場遠程集中監(jiān)控，緊急情況“一鍵關?！?，建立了“無人值守、集中監(jiān)控、定期巡檢、應急聯動”的智能化生產組織方式。目前，油田中小型場站無人值守覆蓋率達到83%，氣田超過90%，累計盤活用工3000余人，有效補充了新建產能業(yè)務用工需求。

變革地面建設模式，創(chuàng)新研發(fā)系列一體化集成裝置。規(guī)模應用數字化增壓橇、數字化注水橇、數字化高/低壓集氣裝置等一體化集成裝置63類2100余臺，實現智能化自動運行、設備故障自動保護、緊急情況自動停車，并建成了以佳縣處理站、慶四聯、嶺二聯、梁四轉為代表的大型橇裝化站場。

2.2 運營集約化

長慶油田按照公司、廠處、作業(yè)區(qū)三級架構，建設數字化生產指揮/調控中心，推進生產經營一體化，實現區(qū)域整合運營、統一資源調度；實時監(jiān)控油氣生產，精準把控運行態(tài)勢，實時推送信息指令，實現全過程閉環(huán)管理；建立供水、供電、道路、通信在線監(jiān)控系統，推動重點生產區(qū)域、規(guī)模建產區(qū)域的保障措施落實。

面向油氣田井筒工程、場站作業(yè)、油氣集輸巡檢、管道泄漏檢測、交通運輸等場景，集成視頻監(jiān)控、GIS、系統業(yè)務數據等統一管理平臺，實現全流程可視化監(jiān)控、標準作業(yè)程序在線指導、圖像化溯源、安全大數據分析，提升質量安全環(huán)保一體化管控能力。建立流程化的應急管理體系，按照資源共享、重點突出、節(jié)約高效的原則，統籌優(yōu)化各類應急搶險資源，實現應急現場可視化、應急資源協同化、應急救援專業(yè)化、應急處置規(guī)范化。

搭建統一協同的ERP經營管理平臺，覆蓋了勘探與生產8個渠道的投資、10個類型的項目、60大類物資、24大類設備及6類油氣產品銷售等核心業(yè)務；區(qū)域共享、搶單用車，實現車輛使用共享化、業(yè)務監(jiān)督常態(tài)化，車輛運營效率大幅提升；倉儲管理及條碼系統，實現“工廠到現場”物流業(yè)務跟蹤，取消二級庫存，有效減少物資積壓；重大設備運行實現狀態(tài)監(jiān)測、全景可視化、故障診斷和預知性檢維修，長周期穩(wěn)定運行，降低了運行風險。

2.3 分析智能化

為克服傳統科研工作方式下數據資料收集整理費時費力、多學科協同難度大、成果轉化周期長、科研生產結合不緊密等問題[4-5]，構建企業(yè)級大科研平臺，成功研發(fā)了一體化、協同化、實時化、可視化的數字化油氣藏研究決策支持系統（RDMS）、地質工程一體化平臺（GEDS），促進資源整合、團隊協同、知識共享，以及研究、決策、管理與執(zhí)行的一體化，科研決策的質量和效率大幅提高。

按照“平臺統一、任務驅動、源頭采集、集中管理、全面正?；钡脑瓌t，建立盆地級數據資源池。對油田公司地震、鉆、錄、測、試、分析實驗、油氣生產、動態(tài)監(jiān)測、地質圖件、研究成果等各類動靜態(tài)數據進行整合集成，實現集中統一管理，數據涉及油氣井14萬余口、5億多條記錄、20TB容量。研發(fā)油氣藏數據鏈和專業(yè)軟件接口，面向研究崗位、地質單元、專業(yè)軟件、應用場景主動提供數據服務，實現了從“找數據”向“推送數據”的轉變，通過一站式服務，科研人員用于數據收集的效率提高了數十倍。

融合ArcGis圖元定位、數據導航、空間分析與智能成圖等技術，自主研發(fā)地質信息與圖面作業(yè)系統（CQGIS）。將點、線、面、體數據有機結合，實現平面、剖面、柱狀地質圖件快速可視化集成展現與在線交互分析。面向油氣預探、油藏評價、地震測井、油氣田開發(fā)、鉆采工藝等專業(yè)領域，提供數據關聯分析、在線分析工具、專題圖快速繪制、三維可視化等技術服務，有效提升了油藏研究分析的自動化、智能化水平。

圍繞水平井監(jiān)控與導向、油氣藏動態(tài)分析、礦權儲量管理等業(yè)務場景，開發(fā)了16個決策主題系統，實現多專業(yè)協同決策。通過自組織項目團隊創(chuàng)建、成果授權共享等方式，克服了傳統職能管理模式和項目管理模式的不足，構建了新型數字化科研管理模式，打破部門、地域、學科壁壘，促進甲乙方、前后方、地面地下、油氣的協同對接，改變了過去“單兵作戰(zhàn)、小項目團隊”工作方式，促進了科研生產良性互動與成果快速轉化。RDMS日訪問量超3000人次，已成為科研人員離不開的日常工作平臺。

以三維數字盆地、四維油藏模型為核心，建設油藏數字孿生體。油氣藏動態(tài)建模、數模技術取得重要突破，改變了大型建模數模軟件依賴國外的現狀?；诖髷祿臏y井智能化解釋成功落地，開發(fā)解釋樣本庫、智能算法庫和解釋模型庫，嵌入多井分析環(huán)境，使測井解釋擺脫對技術人員地區(qū)經驗和專家知識的依賴，有效提高解釋精度和符合率。采用H5新一代互聯網技術標準，研發(fā)三維地震成果數據智能化應用系統，通過云計算提供瞬時地震屬性分析功能，實現了地震信息的云存儲、數據共享、網頁瀏覽和在線智能化應用[6]。

2.4 組織扁平化

企業(yè)組織變革是更深層次的變革，必須與技術變革、流程變革相適配才稱得上轉型[7-8]。數字化、網絡化、智能化為企業(yè)組織扁平化提供了技術支撐。組織扁平化意味著消減中間層，轉變傳統的科層制、金字塔型組織結構，使組織從過去的層級關系走向網絡化協同關系。

立足長慶油田特點和現狀，結合“油公司”模式改革，推動“大部制、扁平化、大工種”的組織模式改革，建立適應數字化、智能化發(fā)展的新型勞動組織架構。以場站無人值守為基礎，優(yōu)化完善中心站模式下的采油氣作業(yè)區(qū)組織架構，推行“作業(yè)區(qū)（中心站）—無人值守站/井場”管理模式，將傳統四級管理模式壓縮為兩級，形成集中監(jiān)控+區(qū)域巡護的井站運行模式，壓縮了管理單元，有效盤活用工，減少基層崗位用工，支撐長慶油田油氣當量從2007年2089×104t上升到2019年5703×104t，用工總量始終控制在7萬人左右。

3 油田智能化建設成效

3.1 經濟效益

長慶油田數字化、智能化建設，在生產優(yōu)化、高效運營、創(chuàng)新創(chuàng)效和社會價值方面取得顯著成效。一是節(jié)約用工成本。通過智能井、場站無人值守、智能化巡檢、全流程可視化、協同研究等建設應用，勞動效率大幅提高。自2007年油田數字化建設以來，單井綜合用工從1.2人/井降至0.7人/井以下，勞動生產率從300t/人提高到770t/人以上，百萬噸綜合用人從3300人降至1800人，年盤活用工4200余人，累計節(jié)約用工成本40余億元。

二是節(jié)約土地資源。一體化集成裝置應用，推進地面建設模式變革。平均減少占地面積60%，縮短設計施工周期50%，降低投資20%，累計節(jié)約用地1600余畝。

三是節(jié)約管理成本。運輸區(qū)域共享管理平臺實現運任務搶單、網上簽認、審批、統計、結算一體化流程，減少管理人員和用車數量，車輛使用效率從60%提升到80%以上；協同辦公、無紙化會議、視頻會議等促使日常辦公、差旅費用大幅降低。

3.2 社會效益

長慶油田智能化建設從根本上改變了傳統的管理方式。一是簡單性、重復性、危險性工作通過自動化、智能化，實現技術密集替代勞動力密集，大幅度提高了管理效率。通過壓縮管理層級，勞動組織架構持續(xù)優(yōu)化，支撐區(qū)域共享、大集體、集約型運行方式，組織架構更加扁平高效。

二是提升本質安全水平。通過多級監(jiān)視、遠程截斷、統一應急調度，員工遠離高溫、高壓、有毒有害等風險區(qū)域；通過遠程集中監(jiān)控實時掌握生產狀況，開展生產優(yōu)化與管理；對生產作業(yè)、管線運行、環(huán)境敏感區(qū)、設備狀態(tài)實時監(jiān)控，確保安全環(huán)保受控運行。

三是智能化催生了油田工種和崗位的深刻變革。作業(yè)區(qū)資料員、經管員、材料員變?yōu)閺秃闲蛵徫?。井站員工從枯燥、重復性的操作崗位解放出來，科研人員從繁雜的資料收集、整理和數據處理中解放出來，將更多的精力投入到分析工作中，大幅提高研究質量和效率?；鶎訂T工幸福指數得到提升，采油工告別“晴天一身土、雨天一身泥”，集中辦公、集體生活、正常輪休，有效改善了員工的生產生活條件。

4 結論與認識

長慶油田開展的數字化轉型實踐與探索取得了良好成效。實現中小型油氣場站無人值守、自動運行，生產運行業(yè)務全流程閉環(huán)管理；首創(chuàng)黃土塬集約、綠色、標準化地面建設模式，規(guī)模應用一體化智能集成裝置。自主研發(fā)企業(yè)級大科研、大運營、大監(jiān)督集成應用平臺，實現業(yè)務線上運營。推動“大部制、扁平化、大工種”的組織模式改革，建立了適應數字化轉型、智能化發(fā)展的新型勞動組織架構。

企業(yè)數字化轉型是數字技術促進企業(yè)發(fā)展理念、組織方式、業(yè)務模式、經營手段從量變到質變，全方位融合、連接、改造、優(yōu)化與重構的過程，是一個在實踐中不斷探索、完善的過程，不可能一蹴而就，要堅持統籌推進、久久為功。特別是要從思維理念、技術架構、崗位責任制和人才建設等方面加強配套，促進數字化轉型成功并取得實效[9-10]。

一是要從管理思維轉向用戶思維。 數字化轉型成功與否的一個重要標志就是能否實現由領導理念驅動轉變?yōu)橛脩魞r值驅動。數字化主要為操作層、技術層服務，解決量大面廣的問題，同時為管理疏通信息堵點、壁壘，實現高效協同。要面向基層廣大用戶，深入開展用戶調查分析，開發(fā)的數字化產品要好用、耐用、易用，用戶體驗好，能夠解決工作中的痛點，帶來工作效率和質量的提升。

二是要構建新型IT架構，實施平臺化戰(zhàn)略。數字化轉型強調企業(yè)信息流的集成共享，要加強工業(yè)互聯網、云計算、人工智能等新一代信息技術研發(fā)應用，構建集約高效的新型IT基礎架構，建設企業(yè)級統一數據湖和云平臺，利用微服務技術，加強數據中臺、業(yè)務中臺、技術中臺研發(fā)與共享集成，為業(yè)務數字化創(chuàng)新提供高效數據和一體化服務支撐。

三是要健全數字化崗位責任制。崗位責任制必須體現新的技術要求，變傳統工作模式為數字化模式，實現單軌運行。企業(yè)管理人員、技術人員、操作人員都要把數字化作為基本勞動工具，推動數字技術與各類業(yè)務的融合，特別是與油氣工藝流程、設備設施的深度融合，提升崗位數字化技能。

四是要加強數字化復合型人才培養(yǎng)。企業(yè)數字化轉型必須充分調動各方面人才的積極性、主動性和創(chuàng)造性。特別要重視兼具生產業(yè)務能力與數字化技術的復合型人才的引進和培養(yǎng)，形成吸引人才、培養(yǎng)人才、留住人才、凝聚人才的發(fā)展體系。