（中國石油西南油氣田公司川中油氣礦）

安岳氣田磨溪區(qū)塊龍王廟組氣藏位于四川盆地中部遂寧市、資陽市安岳縣及重慶市潼南區(qū)境內(nèi)，2011年獲得重大勘探突破，氣藏含氣面積805.26km2，探明天然氣地質(zhì)儲量4403.83×108m3，是國內(nèi)最大單體規(guī)模海相碳酸鹽巖整裝氣藏。建產(chǎn)初期生產(chǎn)場站主要以人工值守為主，一線員工的工作、生活環(huán)境較差，現(xiàn)場作業(yè)安全環(huán)保風險較高，新增業(yè)務和工作仍需大量人力、物力再投入來支撐[1-2]。近年來，通過技術(shù)和管理創(chuàng)新，油氣開采的自動化、信息化程度不斷提高，逐步實現(xiàn)了生產(chǎn)場站的無人值守，不僅可以避免員工暴露在高風險環(huán)境之中，還可以提高生產(chǎn)運行效率和可靠性。目前，油氣行業(yè)較為成熟的無人值守管理模式主要有3種，分別是以普光氣田和輸氣管道為代表的中心站場模式，以勝利油田“四化”、勝利埕島油田和元壩氣田為代表的集中管理模式，以海外部分無人值守平臺為代表的高水平無人值守模式[1]。

1 安岳氣田龍王廟組氣藏管理模式創(chuàng)新

安岳氣田龍王廟組氣藏開采作業(yè)場所主要在野外，井站星羅棋布，管道互聯(lián)成網(wǎng)，作業(yè)介質(zhì)易燃易爆、高溫高壓、有毒有害，管理范圍廣、依托條件差、管控難度大。由于井站自然環(huán)境惡劣、倒班輪換周期較長等原因，對場站值守人員產(chǎn)生較大生理及心理壓力。

2011年，磨溪區(qū)塊部署了磨溪8井、磨溪9井、磨溪10井、磨溪11井4口探井。2012年9月9日磨溪8井寒武系龍王廟組測試獲日產(chǎn)氣191×104m3，拉開了磨溪龍王廟組氣藏的勘探開發(fā)序幕。2012年12月啟動產(chǎn)能建設，經(jīng)歷試采階段、建產(chǎn)第一階段、建產(chǎn)第二階段，于2015年11月110×108m3開發(fā)地面工程建成。安岳氣田龍王廟組氣藏按照“一個氣田、一個中心”的原則，“高質(zhì)量、高效率、高標準”開展數(shù)字化氣田建設。在前端建成了自動化控制、視頻安防、網(wǎng)絡通信三大類基礎(chǔ)設施；中端實現(xiàn)了DCS/SIS（分布式控制系統(tǒng)/安全儀表系統(tǒng)）、視頻安防綜合管理、物聯(lián)網(wǎng)設備自診斷3個生產(chǎn)管控系統(tǒng)集成應用；后端實現(xiàn)了作業(yè)區(qū)數(shù)字化管理平臺、管道泄漏檢測系統(tǒng)、智能工作流等專家系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享及應用（圖1）。全面構(gòu)建起“單井無人值守+區(qū)域集中控制+調(diào)控中心遠程支持協(xié)作”的管理新模式，操作層面實現(xiàn)了崗位標準化、屬地規(guī)范化、管理數(shù)字化，管理層面實現(xiàn)了自動化生產(chǎn)、數(shù)字化辦公[3-4]。

1.1 依托信息化基礎(chǔ)設施建設，實現(xiàn)生產(chǎn)集中監(jiān)控

（1）建成自控、安防、通信三大基礎(chǔ)設施。充分運用先進成熟的信息技術(shù)，高水平設計、建成、投運數(shù)字化氣田基礎(chǔ)設施，實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動采集監(jiān)視、生產(chǎn)過程自動聯(lián)鎖截斷、工藝流程可視化監(jiān)控、生產(chǎn)區(qū)域自動布防。在自動化控制方面，站場數(shù)字化覆蓋率、關(guān)鍵數(shù)據(jù)自動采集、關(guān)鍵設備遠程控制、站場遠程聯(lián)鎖可控率等，均達到100%；視頻安防方面，在生產(chǎn)現(xiàn)場、管線高后果區(qū)域，實現(xiàn)全覆蓋24小時連續(xù)可視化監(jiān)控、遠程開門、非法闖入自動彈窗報警、主動喊話驅(qū)離；網(wǎng)絡通信方面，采用同溝敷設、同桿架設的方式，構(gòu)建“天地”互為冗余的光纖鏈路，實現(xiàn)生產(chǎn)全覆蓋，辦公延伸到中心站。

圖1 數(shù)字化集成與共享架構(gòu)

（2）實現(xiàn)數(shù)據(jù)集中監(jiān)視與遠程控制。以生產(chǎn)調(diào)控中心為核心，高度集成DCS/SIS、視頻安防管理、生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)三大生產(chǎn)現(xiàn)場管控系統(tǒng)，實現(xiàn)了生產(chǎn)動態(tài)集中監(jiān)控、現(xiàn)場生產(chǎn)畫面集中監(jiān)視、儀表設備工作狀態(tài)自診斷。全面實時掌控整個氣藏的生產(chǎn)運行狀況，生產(chǎn)調(diào)度指揮有序，應急處置及時有效。

通過DCS/SIS系統(tǒng)接入超過2萬點實時數(shù)據(jù)（壓力、溫度、流量、液位、狀態(tài)等），實現(xiàn)生產(chǎn)異常自動報警，集中遠程控制；分片區(qū)一鍵關(guān)井，全氣藏一鍵關(guān)井；與凈化廠控制系統(tǒng)無縫融合，上下游一體化聯(lián)動（圖2）。

圖2 DCS/SIS系統(tǒng)架構(gòu)

以高清工業(yè)電視為核心，集成接入所有場站的攝像機、語音對講、闖入報警、可視化門禁等前端設備，實現(xiàn)立體式一體化動態(tài)監(jiān)管（圖3）。

生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)以智能網(wǎng)關(guān)為核心，進一步完善智能儀表、RTU（遠程終端單元）、網(wǎng)絡通信等智能設備的狀態(tài)數(shù)據(jù)采集和接入，并與DCS、視頻安防管理系統(tǒng)進行融合對接，實現(xiàn)設備健康狀態(tài)自動診斷分析、自動電子巡檢等功能（圖4）。

圖3 視頻安防一體化動態(tài)監(jiān)管

圖4 物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集及控制[5]

1.2 突出數(shù)據(jù)資源開發(fā)利用，建成一批數(shù)字化系統(tǒng)

以完善的信息化設施為基礎(chǔ)，應用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，集成整合自建系統(tǒng)，建成一批數(shù)字化專家系統(tǒng)，對一線現(xiàn)場工作進行計劃性管理，對采集的數(shù)據(jù)進行監(jiān)視判斷、自動分析、預測預警，為氣藏科學管理、高效開發(fā)提供全面的應用支撐。

（1）建成一批面向生產(chǎn)一線的作業(yè)管理系統(tǒng)。在無人值守井站操作層面，建成作業(yè)區(qū)數(shù)字化管理平臺（圖5），通過移動手持終端實現(xiàn)一線班組常規(guī)操作、巡回檢查、受控管理、作業(yè)許可管理、屬地監(jiān)督、準入管理等關(guān)鍵業(yè)務流程的全過程數(shù)字化管理[6]；建成機器巡檢系統(tǒng)，通過巡檢機器人、無人機等手段，實現(xiàn)場站、管道的自動巡檢。

圖5 作業(yè)區(qū)數(shù)字化管理平臺

（2）建成一批面向開發(fā)生產(chǎn)管理的專家系統(tǒng)。在中心井站與調(diào)控中心管理層面，建成視頻智能分析系統(tǒng)，實現(xiàn)井站下屬無人值守場站、氣田內(nèi)部集輸管道的危害行為智能分析與報警；建成管道泄漏檢測系統(tǒng)，利用振動光纖、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，實現(xiàn)管道泄漏預測預警；建成實時數(shù)據(jù)趨勢預警分析系統(tǒng)，實現(xiàn)現(xiàn)場設備故障自主排查和集輸系統(tǒng)關(guān)鍵節(jié)點參數(shù)異常趨勢預測，提供早期預警；建成智能配產(chǎn)工作流，利用數(shù)字孿生技術(shù)，將氣藏、單井、地面集輸模型進行一體化耦合，通過模型計算，形成系統(tǒng)最優(yōu)、開發(fā)最優(yōu)的配產(chǎn)與調(diào)產(chǎn)解決方案。

1.3 全面推進扁平化管理模式，重塑開發(fā)生產(chǎn)管理流程

充分利用數(shù)字化氣田的建設成果，全面推行“單井無人值守+區(qū)域集中控制+調(diào)控中心遠程支持協(xié)作”的中心井站管理新模式。將中心井站作為區(qū)域性控制中樞，實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)一體化管控，提高中心井站巡回檢查、操作維護、安全預警、現(xiàn)場受控、動態(tài)分析等核心管控能力，全面提升開發(fā)生產(chǎn)管理水平。一個油氣區(qū)域內(nèi)可設置一個或多個中心井站，一個中心井站為一個建制班組，其所轄井為非建制班組，非建制班組的員工全部納入中心井站統(tǒng)一管理。

以西眉清管中心站為例，作為“中心井站+巡井班”的一體化管理單元，建立“電子巡井+定期巡檢+周期維護”的運行新模式（圖6），主要從4個方面對傳統(tǒng)業(yè)務流程進行重構(gòu)：一是巡回檢查，由“巡井班+機器人+無人機+大數(shù)據(jù)”實現(xiàn)聯(lián)合巡檢；二是操作維護，由中心井站通過移動手持終端下達的標準任務清單開展日常指令式作業(yè)；三是安全管控，通過開發(fā)生產(chǎn)管理專家系統(tǒng)，對生產(chǎn)現(xiàn)場進行實時監(jiān)測與異常情況預測，由DCS/SIS系統(tǒng)實現(xiàn)安全聯(lián)鎖控制；四是生產(chǎn)動態(tài)分析與決策，中心井站作為最基礎(chǔ)層級，開展日跟蹤、周分析、月度分析，調(diào)控中心提供遠程支持協(xié)作，利用專家系統(tǒng)提供決策支持。

圖6 氣田數(shù)字化管理新模式

（1）重塑巡回檢查流程。實行“巡井班+機器人+無人機”聯(lián)合巡檢，合理分配巡井班人工巡檢、機器人巡檢、無人機巡線、自動電子巡檢的周期，實現(xiàn)定期巡檢與電子巡檢相結(jié)合（圖7），優(yōu)化中心井站所轄單井數(shù)量與人力資源配置。

圖7 巡回檢查業(yè)務模式

機器人巡檢通過部署在無人值守場站的防爆機器人，每4小時按照預定路線自動巡檢一次，巡檢完成后會自動返回充電房自主充電。機器人巡檢實現(xiàn)了設備、管線跑冒滴漏自動檢測，自動識別儀表讀數(shù)，自動判斷數(shù)據(jù)是否在正常范圍內(nèi)，出現(xiàn)異常情況實時告警等功能。

自動電子巡檢是定期對系統(tǒng)采集的片區(qū)內(nèi)實時數(shù)據(jù)開展巡檢，主要包括系統(tǒng)通信狀態(tài)、各節(jié)點生產(chǎn)參數(shù)、設備運行狀況等，確保片區(qū)內(nèi)生產(chǎn)系統(tǒng)處于正常運行狀態(tài)。另外，建立重要管網(wǎng)數(shù)字模型，從管線起點依次開展壓力、輸量等關(guān)鍵參數(shù)周期性系統(tǒng)巡檢。通過歷史大數(shù)據(jù)的分析比對，如發(fā)現(xiàn)異常情況將及時報警，改變了員工每兩小時逐站查看、逐點確認的工作方式，大幅減少了電子巡井工的工作量。

無人機巡線是傳統(tǒng)的管道人工巡線的補充，可減少人工巡檢頻次數(shù)。無人機定期沿既定管線坐標執(zhí)行巡線任務，AI技術(shù)自動識別管線周邊第三方施工等可能危害管道的不安全行為。

巡井班人工巡檢是對數(shù)字化巡檢方式的補充，通過作業(yè)區(qū)數(shù)字化管理平臺手持終端下達的計劃性任務與指導標準開展巡檢工作。巡檢由原來每小時1次調(diào)整為每天1次。

（2）重塑操作維護流程。以作業(yè)區(qū)數(shù)字化管理平臺為依托，實現(xiàn)任務制定、任務下發(fā)、任務執(zhí)行、結(jié)果反饋、統(tǒng)計考核一體化工作流程（圖8），通過表單化、指令化、圖片化，讓員工清楚“干什么、怎么干，以及干的質(zhì)量和標準”，轉(zhuǎn)變以往“手冊式”維護保養(yǎng)工作，推動崗位標準化和屬地規(guī)范化的實效運行，通過操作維護流程的重塑全面提升了中心井站轄區(qū)生產(chǎn)現(xiàn)場的受控管理水平。

圖8 操作維護業(yè)務流程

（3）重塑安全管控流程。充分發(fā)揮中心井站的集中監(jiān)控作用，利用開發(fā)生產(chǎn)管理專家系統(tǒng)，強化協(xié)同指揮功能，對無人值守井站和管道實行全方位視頻監(jiān)控，對實時數(shù)據(jù)進行監(jiān)控與預警，改變?nèi)斯けO(jiān)控視頻與數(shù)據(jù)的方式，使生產(chǎn)異常得到高效處置，輔助氣藏生產(chǎn)動態(tài)分析與決策，有效盤活人力資源，確保氣藏安全平穩(wěn)運行（圖9）。

圖9 安全管控業(yè)務模式

在無人值守井站方面，通過高清視頻監(jiān)控預警系統(tǒng)，實現(xiàn)中心井站所轄各井站的視頻畫面集中監(jiān)視與云臺控制。應用視覺檢測、機器深度學習等技術(shù)，實現(xiàn)自動識別井站明煙、明火、異常闖入等行為，并通過站內(nèi)特殊頻率聲波驅(qū)離外來闖入者，提升無人站場的安全管控水平。另外，利用大數(shù)據(jù)分析功能，在發(fā)現(xiàn)趨勢異常時立即預警（圖10）。

在集輸氣管道方面，一是通過視頻監(jiān)控第三方危害行為，與當?shù)剡\營商合作，在高后果區(qū)附近的運營商通信基站鐵塔上部署智能視頻監(jiān)控前端設備，智能識別可疑人員長期逗留、挖掘機等重型車輛作業(yè)等危害行為并自動預警，由事后報警向事前預警轉(zhuǎn)變，有效解決了人工無法全時段巡護的難題。二是運用振動光纖實時監(jiān)測技術(shù)，自動識別、定位對管道具有破壞性的震動信號，分析人工和機械挖掘等威脅行為，對視頻監(jiān)控未覆蓋區(qū)域，實現(xiàn)全時段預警，對管道第三方管理由人防向技防轉(zhuǎn)變。三是運用次聲波泄漏監(jiān)測技術(shù)，及時發(fā)現(xiàn)泄漏并精準定位，實現(xiàn)應急快速響應、及時處置，最大限度降低管道失效帶來的安全風險。

（4）重塑生產(chǎn)動態(tài)分析與輔助決策流程。以往生產(chǎn)動態(tài)分析主要依靠人工收集統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)，需要耗費大量時間，分析結(jié)果會受人為因素影響。建立一體化智能工作流，氣藏和地面集輸實時動態(tài)跟蹤，使部分或整體業(yè)務流程在IT環(huán)境下自動化運行，以連續(xù)數(shù)據(jù)流驅(qū)動系列專業(yè)模型，形成聯(lián)動工作鏈。根據(jù)自動運行分析的結(jié)果向不同業(yè)務層級管理者提供決策建議，各專業(yè)工程師可根據(jù)需求，在工作流各節(jié)點協(xié)同參與分析決策[7]。已建成的自動配產(chǎn)工作流（圖11），通過一體化模型耦合綜合運算，形成系統(tǒng)最優(yōu)、設備最優(yōu)、開發(fā)最優(yōu)的配產(chǎn)結(jié)果，對氣藏冬季保供調(diào)峰、檢修和應急調(diào)產(chǎn)等提供可靠的決策建議。

圖10 數(shù)據(jù)趨勢分析預警

圖11 自動配產(chǎn)工作流數(shù)據(jù)體系流程

2 數(shù)字化管理轉(zhuǎn)型成效

安岳氣田龍王廟組氣藏數(shù)字化建設，改變了傳統(tǒng)管理模式，實現(xiàn)組織結(jié)構(gòu)扁平化，優(yōu)化了業(yè)務流程，收到了降本節(jié)能、提質(zhì)增效的效果。

2.1 創(chuàng)新發(fā)展開發(fā)生產(chǎn)管理

轉(zhuǎn)變管理模式。通過作業(yè)系統(tǒng)與專家系統(tǒng)的應用，將作業(yè)區(qū)、氣藏調(diào)控中心、中心站、單井等分散在現(xiàn)場的工作動態(tài)、生產(chǎn)變化與決策，集成到統(tǒng)一的應用平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，使傳統(tǒng)的井站獨立管理轉(zhuǎn)變?yōu)橐惑w化協(xié)同運行管理模式。

變革組織結(jié)構(gòu)。信息化賦予了一線井站“千里眼、順風耳”的強大功能。龍王廟組氣藏自2014年投產(chǎn)以來，通過信息化建設、數(shù)字化管理，穩(wěn)步推進單井無人值守管理，單井站無人值守率逐年提升。目前已全部實現(xiàn)單井無人值守，組織機構(gòu)實現(xiàn)了扁平化變革。

優(yōu)化業(yè)務流程。建立以電子巡檢崗為核心的業(yè)務流程，全天候監(jiān)控各站計量、視頻、生產(chǎn)數(shù)據(jù)等信息，及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)預警并調(diào)度處置，由事后處置向事前預防轉(zhuǎn)變，徹底改變過去依靠守井員工現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)問題再上報的生產(chǎn)狀態(tài)，各管理環(huán)節(jié)應急反應時間有效縮短，應急搶險能力與生產(chǎn)效率大幅提高，實現(xiàn)了業(yè)務流程一體化管控。

2.2 助力企業(yè)降本節(jié)能、提質(zhì)增效

節(jié)省人力資源成本。例如，西眉清管站管轄10口單井，集輸氣管道近百公里，通過“中心井站+單井無人值守”模式運行，人員減少近40%。按照人工成本效益計算，每年人力成本節(jié)約產(chǎn)生的效益近300萬元。

降低生產(chǎn)維護成本。通過數(shù)字化管理減少了信息傳遞環(huán)節(jié)，每個問題的平均處置時間由6小時縮短至3小時。例如，西眉清管站年均處理問題約400個，按照時間效益計算，每年減少生產(chǎn)維護成本約10萬元。

降低應急處置成本。一是依托數(shù)據(jù)監(jiān)控預警，實現(xiàn)問題預防性處置，減少問題發(fā)生概率。二是依托生產(chǎn)動態(tài)實時監(jiān)控，實現(xiàn)異常狀態(tài)快速反應。三是提高應急處置能力，減少問題處置時間。例如，西眉清管站實現(xiàn)年均減少故障關(guān)井停產(chǎn)30小時左右，按照產(chǎn)量效益計算，10口單井減小產(chǎn)量損失，每年可產(chǎn)生效益近80萬元。

2.3 員工數(shù)字化能力和幸福指數(shù)大幅提升

中心站成立后，班組人員相對集中，促進了員工間的相互學習和交流，形成良好的工作氛圍。員工涉及的操作項目和技術(shù)性工作增多，運用信息化手段管理氣田生產(chǎn)和動態(tài)分析的能力明顯增強。崗位分工更加合理，解決了作業(yè)區(qū)距離遠、管理“反應慢”的難題，工作效率明顯提高。

員工從邊遠、生活配套條件較差的環(huán)境，轉(zhuǎn)移到條件較好的中心站工作，日常通過生產(chǎn)信息化系統(tǒng)對下轄井站進行集中管控，使員工每年在艱苦、危險環(huán)境下的工作時間減少一半以上，每年減少巡井里程超6×104km，員工幸福指數(shù)大幅提升。

3 對油氣田數(shù)字化建設建議

數(shù)字化時代的到來，給傳統(tǒng)行業(yè)帶來了機遇及挑戰(zhàn)，迎難而上，抓住機遇，是各行各業(yè)目前的重要任務和難得契機。在數(shù)字化氣田背景下，生產(chǎn)開發(fā)管理轉(zhuǎn)型升級是企業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

3.1 以思想解放為先導，革新管理體制和模式

推行中心站管理模式，建立“電子巡檢+定期巡查+周期維護”的生產(chǎn)組織方式，為作業(yè)區(qū)和員工們搭建全新平臺，改變員工多年來守單井的思維定式，有利于集約管理、節(jié)約成本和員工成長。中心站作為氣田管理單元，應當構(gòu)建一套與全新組織架構(gòu)相適應的管理組織流程，優(yōu)化匹配勞動組織結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)開發(fā)生產(chǎn)數(shù)字化管理。

3.2 技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動，推進綜合集成共享

智能油氣田建設是油氣工業(yè)發(fā)展的大趨勢，油氣企業(yè)智能化轉(zhuǎn)型是實現(xiàn)企業(yè)提質(zhì)、降本、增效這一本質(zhì)目標的有效途徑[8]。中心井站管理新模式的核心是集約化、一體化。通過技術(shù)創(chuàng)新，夯實中心站硬件基礎(chǔ)，對無人值守井站和管道實現(xiàn)全方位監(jiān)控與預警，輔以一體化智能工作流，將作業(yè)區(qū)、中心站、單井等工作動態(tài)、生產(chǎn)變化、決策集成到統(tǒng)一平臺實時共享，推動生產(chǎn)管理由井站獨立管理向一體化協(xié)同運行模式轉(zhuǎn)變。

建議在油氣田數(shù)字化發(fā)展達到無人值守、自動巡檢的控制水平基礎(chǔ)上，深入開展新型技術(shù)的應用與研究，將人工智能、大數(shù)據(jù)、增強現(xiàn)實等技術(shù)與井站生產(chǎn)實際結(jié)合，建立覆蓋全業(yè)務的共享、協(xié)同信息化工作環(huán)境，實現(xiàn)以機器輔助甚至替代人工勞動，虛擬專家輔助決策智能管理油田，打造具備全面感知、自動操控、預測趨勢、優(yōu)化決策4項基本能力的智能油氣田。

3.3 提升全員對數(shù)字化轉(zhuǎn)型的認識，以業(yè)務為主導不斷演進和優(yōu)化

持續(xù)提升全員對數(shù)字化轉(zhuǎn)型的思想認識。業(yè)務與信息化需要互相融合，油氣田的快速發(fā)展需要信息化的匹配和適應，信息化要引領(lǐng)企業(yè)變革、支持業(yè)務創(chuàng)新。信息化的建設和應用要逐漸從“一把手工程”轉(zhuǎn)變?yōu)椤叭珕T工程”，要深入到油氣田各個層面，唯有全員正確認識數(shù)字化并將其作為本職工作的一部分，企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型才會全面實現(xiàn)。

堅持業(yè)務驅(qū)動，信息引領(lǐng)。一方面，業(yè)務部門要積極推動信息化建設和應用，使信息化與業(yè)務結(jié)合更加緊密，讓信息化承載更多的業(yè)務需求；另一方面，要充分理解業(yè)務需求，采用成熟先進適用的信息技術(shù)手段，使業(yè)務流程最大限度地在信息系統(tǒng)中被固化，并不斷演進和優(yōu)化，支撐油氣田企業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化發(fā)展。