油气田自动化调研报告

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1、油气田生产数字化建设与应用情况调研报告信息管理部2010 年 6 月1油气田生产数字化建设与应用情况调研报告“十一五”以来，随着集团公司信息化建设的深入，各油气田企业陆续加大了生产操作过程的数字化建设与应用，把面向生产前端的数字化管理作为转变生产发展方式的重要抓手和举措，实现信息系统和自动化设备的充分结合，在优化生产作业流程、精简组织机构、提高企业管理水平、减少员工劳动强度、降低操作成本、提高安全生产等方面发挥了显著作用，同时也极大地丰富了集团公司统一部署的信息系统的建设和应用。为进一步了解和推动油气田生产数字化建设，深化“十一五” 统一建设信息系统的应用，做好“十二五”信息技术总体规划，按照

2、集团公司领导的指示精神，信息管理部和勘探与生产分公司共同组织油田专家，于 3 月下旬至 5 月末深入到 9 个油气田（大庆、辽河、长庆、塔里木、新疆、西南、吉林、大港、华北）的井场、站库、作 业区、采油厂等生产一线开展了专题调研（详见附件 1），并通过调研问卷方式收集了其他油气田数字化建设情况。同时，邀请多家国外公司进行了交流研讨（详见附件 2）。现将 调研情况和主要收获汇报如下：一、 油气田生产数字化建设与应用情况油气田的信息化建设总体上可以划分为三个层面：一是面向生产操作过程的数字化；二是面向生产管理、科学研究的信息化；三是面向企业经营管理的智能化。“ 十五”和“ 十一五” 期间，按照信息

3、技术总体规划，集团公司 统一组织实施的勘探与生产技术数据管理系统、油气水井2生产数据管理系统、ERP 系统等，在很大程度上是集中在后两个 层面的信息化建设。近些年，随着技术的进步，围绕油气田生产的自动控制、通讯、视频监控、信息 应用等技术日趋成熟；各油气田企业按照集团公司战略发展的要求，结合生产管理需要，对一些生产地域分散、自然条件较差、人工作业较难的生产现场实施了第一个层面的数字化建设。面向生产操作过程的数字化建设主要由数据自动采集系统、数据传输网络系统、生产管理系统、自动化控制系统、井站配套支持系统等部分组成。通过在井场、站 库等现场安装数据自动采集、监控装置及自动化控制设备，实时采集各项

4、生产数据和工业视频信号，并通过无线或有线网络将这些数据、信号传输到后方的生产指挥调度中心或中央控制室进行集中管控，借助生产管理系统对收集的信息进行汇总、综合处理与应用分析，提供生产指挥决策支持，初步实现了生产操作自动化、生产运行可视化，管理决策系统化。本次调研主要就是针对第一个层次，即面向生产操作过程的数字化建设。（一）各油气田企业都围绕井站开展了数字化建设工作，取得了初步成效。目前，大多数油气田都开展了以井、站库为核心的面向生产前端操作过程的数字化建设试点工作，实现了井口温度、压力、载荷、流量等生产数据的实时自动采集和站库生产流程运行状态的实时监控。我3们现场调研的九家油气田各具特色，均取得

5、了试点成功，有些油田正在组织力量推广。大庆油田积极探索，取得初步成效，已经完成 1296 口井、628 座站的数字化试点建设。采油二厂通过实施工业视频监控，实现全厂中转站、联合站的 视频监测、安全报警，保 证了一 线生产设备的安全运行及女工人身安全。天然气分公司则通过实施的生产自动监控与指挥系统实现 172 条、 总计 1220 公里长的油气输运管道的集中管控，大屏可视化展示。辽河油田充分发挥钻采院技术力量，将信息技术与自动控制设备相结合，已 经完成 2291 口井、45 座站的试点建设。在曙光采油厂实现了产液量的自动计量和汽窜报警停抽；在特油公司实现了井口、井下实时动态数据采集。长庆油田成功

6、探索出适合“三低”油气藏有效益开发的数字化管理模式，将开 发生产前端的数字化与劳动组织结构和生产工艺流程优化相结合，已 经完成 8834 口井、294 座站的数字化建设，正在全面推广。长庆苏里格气田预计产能达到 200 亿立方米时，用工控制在 2000 人以内，有力支撑油田快速发展。塔里木油田数字化建设起点高，单井产量高，已经完成 212 口井、50 座站的数字化建设，目前正在研究全油田推广方案。英买力、克拉2、迪那气田自动化率达到 100%。其中克拉 2 气田通过对生产全过程监控，有效保证井口、处理厂内各装置安全运行，为西气东输管线提供稳定气源。4新疆油田通过融合信息化、自动化系统，将现场生

7、产管理由传统的经验管理、人工巡检，转变为智能管理、 电 子巡井；将前方分散、多级的管控方式，转变为后方生产指挥中心的集中管控，已经完成 3914 口井、609 座站的数字化建设，正着力推进改造进度。陆梁油田实现了市区外 240 公里范围生产现场的远程监控，大大改善了沙漠油田一线员工的生产生活条件。西南油气田积极试点高含硫天然气田的数字化建设，已经完成 233口井、251 座站的数字化建设。在利用信息技术、自动化技术提高安全生产、实施集中管控等方面正做着有力探索。吉林油田推进信息化和自动化集成应用试点，已经完成 111 口井、303 座站的数字化试点建设，长岭气田初步实现了单井、集气站、指挥中心

8、为生产控制单元的三级生产管理网络。大港油田依托地面简化优化工程的实施，经过近几年的大规模建设，成功实现 了油水井自动计量和诊断；实现了老油田撤销计量站、停运掺水系统、 缩短工艺流程，达到了优化工艺、节能降耗、高效管理的目的，已经 完成 2324 口井、25 座站的数字化建设，正总结经验，筹划推广。华北油田逐步形成了自我为主研发、建设、管理和维护的发展模式，已经完成 1779 口井、201 座站的数字化建设。通过采油五厂数字化示范建设试点，推动以区块、油田为单元整体建设和劳动组织形式转变。2009 年在沁水盆地建成国内第一个数字化的煤层气田。目前用工控制在 400 人，而 传统管理却需要 130

9、0 人。5（二）由于条件不同、重视程度不一，各油气田企业的数字化建设范围、 规模也不同 。通过综合分析各油气田面向生产操作过程的数字化建设，可以看出油井与气井建设的不均衡、井与站建设的不均衡、东部与西部建设的不均衡、新区与老区建设的不均衡。在单井方面，目前集团公司油气水井总计 22.8 万口，已经实现数字化自动采集和监控的约 2.36 万口，占总井数的比例为 10.3%。其中油水井 21.9 万口，实施数字化的比例为 9.0 %；气井 8996 口，实施的比例为 43.7 %。出于安全生产和管理的需要，数字化管理的气井数普遍高于油水井。在联合站、中转站、 处理站、 计量间等站的建设方面，据不完

10、全统计，目前集 团公司约 11007 座，实现数字化的站为 2640 座，约占 24%。其中：联合站已建 606 座，占总数的 50.8%；中 转站已建 472 座，占总数的 50.1%；处 理站已建 279，占总数的 63.1%；计量间已建 1283 座，占总数的 15.2%。在地域方面，西部油田由于生产地域相对分散、自然环境恶劣，需要技术创新，数字化建设及探索较之东部油田实施的程度和数量都比较高。从单 井角度统计数字化建设程度可知，新疆 15.1%、长庆 22.3%、塔里木 16.2%；而，大庆 1.5%、辽河 10.9%、吉林 0.4%。在试点建设进展方面，多数油田在新产能建设的同时，设

11、计数字化应用环节，取得经验和效益后，推广实施到老油田改造。在建设规模上，多以局部试点实施为主，长庆、新疆等部分油田经过这几年的快速6发展，具有一定规模，成效明显。如 长庆苏里格气田 3 个处理厂、62 座站点及 2800 余口气井全部纳入数字化管理，实现了自动采集、远程传输、电子巡井、视频监控、 远程开关控制等功能，从而对整个气田生产过程进行实时管控和决策指挥；新疆陆梁作业区 2 座处理站、62 座计量站及 1124 口油水井完成数字化后，中控室搬迁到克拉玛依市内，使油田生产步入了现代化的集中管理模式，大幅提高了生产管理效率。（三）国际油公司始终把面向生产操作过程的数字化建设作为油田开发的重要

12、基础。国外油公司开展数字化建设的时间比较早，持续进行了一系列的数字化技术的探索与应用。20 世纪 60 年代， Arco 油气公司在 Iatan East Howard 油田将自动化技术用于注水控制，并很快发展到报警、泵控、撬装试 井装置等领域。20 世纪 90 年代，DCS 的功能越来越强，工作效率越来越可靠。随着通信技术的发展，SCADA（Supervisory Control and Data Acquistion，即监控与数据采集系 统）越来越多地用于油田的生产控制与管理。进入 21 世纪后，各油公司的应用越来越普及，目前国际油公司基本上都实现了生产数据的自动收集、处理、计量；并在此基

13、础上进一步发展形成生产自动预警、生产装置自动监控、支持生产指挥决策。比如，英国石油公司的工程师可以通过测量井下压力和温度等参数的传感器获得实时数据，对生产进行监控和优化，保证地层油气达到最大采收率。壳牌石油公司对中东阿曼的 3000 多口油井通过数字化7改造，实现了油田无人值守，所有员工可以在任何地点，实时获得油井及其设备的实时数据，通过监视持续的信息流，进行快速响应，实施远程操作。BP 公司已经在 20 个油田使用了油井 监测技术，获得了 13%的产量效益。近些年，国际石油公司非常重视油田生产信息化和自动化建设，已经充分认识到在提高工作效率、降低生产和管理成本上的巨大作用，并不断加大在这方面

14、的投入，进一步实现企业流程再造，变革企业生产发展方式，提高企业经济效益和增强竞争力。二、 油气田生产数字化建设效果油气田生产数字化建设一开始就是从企业的战略发展出发，从实际的生产管理需要出发，通过反复研究与实践，实现了信息系统和自动化设备的充分结合，在优化生产作业流程、精简组织机构、提高企业管理水平、减少员工劳动强度、降低操作成本、提高安全生产等方面发挥了显著作用， 实现了生产发展方式的转变，在一线生产管理中发挥了实际作用，取得了很好的效果，真正体现了为企业创效、为员工谋福。具体表现在：（一）改变了传统的生产管理方式，提高了工作效率和管理水平数字化建设使生产管理方式转变成为可能，使现场生产管理

15、由传统的经验管理、人工巡检、大海捞针、守株待兔的被动方式，转变为智能管理、电子巡井、精确制导的主动方式。将前方分散、多级的管控方式，转变为后方生产指挥中心的集中管控，这些方式的转变有助8于围绕生产运行管理，优化工艺参数、简化工艺设施，优化生产过程，从而大大提高生产效率。例如巡井由平均 3 天一次，提高到 5-10 分钟一次，效率提高了 800 倍。（二）优化了生产管理流程，减少了一线用工总量，节约了成本将数字化与劳动组织结构和生产管理流程优化相结合，使作业区与联合站共建、井站结合、多站合建成为可能，从而减少了管理层级，控制了一线用工总量，构建了与数字化管理相配套的新型劳动组织架构。例如长庆西峰

16、油田由原来的五级流程转变为三级流程后，用工总量由 1700 人下降到 1000 人以内，新疆陆梁油田优化流程后用工总量控制在 500 人以内，用工仅为新疆油田同等规模采油厂的 20，实现了市区外 240 公里生产现场的远程监控，改善了沙漠油田一线员工的生产生活条件。（三）提供了更好的技术手段，保证人员、设备的安全和生产持续稳定运行电子巡井、实时跟踪、过程监控、智能预警等数字化技术的应用，能够及时、准确、连续地掌握一线生产动态，保证了生产持续稳定运行；实现了生产现场的自动连续监控，一旦发生生产异常等情况可以及时采取措施，避免现场设备启停带来的风险；减少了员工和车辆的出行，降低了高压、高温装置的巡检、有毒有害环境下的操作风险。(四 )改善了员工的工作生活环境，提高了素质，体现了以人为本9的理念油田生产现场往往远离城市，地域分散，环境恶劣，传统的管理主要依靠现场人员值班，耗费大量的人力和物力。通过油气田生产数字化，将员工从驻井看护、油区巡护、资料录入等简单、重复性劳动中解脱出来，员工集中居住。使员工