油气田自动化调研报告.docx

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油气田自动化调研报告

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

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

二、

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。

我们现场调研的九家油气田各具特色，均取得了试点成功，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。

新疆油田通过融合信息化、自动化系统，将现场生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1300人。

（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IatanEastHoward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（SupervisoryControlandDataAcquistion，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1—3%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。

三、油气田生产数字化建设效果

四、

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。

使员工的工作生活环境和生活质量得到大大改善；同时，员工有更多的时间学习和培训，提高了素质，促进了一岗多能、复合型员工队伍的建设。

油气田生产数字化建设也是响应国家发展战略的要求，节能降耗，清洁生产、保护环境的重要举措，通过井站合并，减少了耕地、草原等占用；通过采用太阳能或风能等环保型供电方式，减少了碳的排放量，保护了环境。

所有这些必将进一步提升企业形象，促进社会和谐发展。

五、油气田生产数字化建设的体会和认识

六、

通过这次调研，了解到不同油气田生产数字化建设的成果和做法，深刻认识到数字化建设工作在勘探开发生产管理中的重要作用，主要有以下几点体会和认识：

（一）油气田生产数字化建设十分必要、实施效果明显

面向生产操作过程的数字化建设，就是通过信息技术与工业生产的融合，紧紧围绕生产运行管理，提高生产操作每个单元的自动化程度，保证了生产持续、稳定、高效运行；为优化生产管理流程，实施精细化管理创造了条件，提供了保障，并根据生产管理特点，按流程建立劳动组织架构，优化一线员工布局，从而把人和机器的效率发挥到最佳水平。

长庆、新疆、塔里木等油田的实践充分证明数字化建设十分必要的、能够有力地支撑油田科学快速的发展。

（二）实施油气田生产数字化建设的技术是成熟的、经济可行的

各油气田地理特点、气候条件、社会环境各不相同，井网密度、开发历史和建设基础差别较大，在数字化建设过程中通过不断试点摸索，充分应用国内外的成熟技术和产品，逐步成功研发出适应当地生产实际和管理要求的技术和产品，并得到了实际的应用。

总体上看技术是成熟的，产品大多实现了国产化，价格在不断降低，并且形成了一些有效的建设模式。

如以新疆陆梁为代表的沙漠油田数字化模式和以长庆苏里格为代表的气田数字化模式，对于后续数字化建设推广具有十分重要的借鉴和学习意义。

（三）数字化生产管理融入到整个生产管理流程中，实用性强

数字化以油田或区块为单位，分析优化生产作业流程，从生产一线需求出发，与岗位相结合、与生产相结合、与安全相结合开展实施建设，解决生产过程中的实际问题，使生产操作的每个环节和过程都是基于数字化管理，成为日常工作的一部分，改变了以往的粗放型生产管理方式，管理更加科学和有效。

体现了业务主导，满足了实际应用需要。

（四）领导高度重视，员工积极参与、持续稳定投入是成功的关键

数字化是一场深刻的管理革命，必须与优化生产流程和组织结构相结合才能取得明显的成效。

实践表明，只有企业的主要领导充分认识到数字化的作用和意义，大力支持，动员企业全体员工共同参与，才能克服困难，取得成功。

七、存在问题

八、

数字化建设在一些油田取得了一定成效，但还存在着问题和不足，主要表现在以下几个方面：

（一）数字化建设没有统一规划，无企业统一标准，建设不平衡

（二）

集团公司层面尚未统一规划，统一设计，还处在各油气田公司自发组织建设，目前各油田采用的技术标准不统一，应用的产品设备不标准，数据开放性差，不同厂商的水平参差不齐。

同时各油田公司投入不足、实施范围和程度不同，建设不均衡。

（二）生产现场网络基础差

中转站、联合站、处理站与采油厂和油田的网络连接通常采用有线的方式。

而计量间和单井点多面广，大多数远离城市，地处偏僻的山区、戈壁或沙漠，可依托的公共通信资源稀缺，需要的投入较大，多数尚未接入公司企业网络，严重制约了数字化的发展。

（三）数字化建设投入有限，缺乏专项投资

数字化建设投入主要来自新区产能建设投资和老区配套改造投资。

由于成本控制，数字化建设的费用往往有限。

通常，百万吨产能的油田用于数字化建设的投入大约在2亿元左右，在整个投资中不足3%。

目前，往往还是通过挤占勘探开发的投资，直接影响了数字化的推进。

（四）认识理念的束缚

数字化建设是一场新的革命，是企业转变生产发展方式的有效途径，必将带来管理思想、认识理念、体制、流程、组织模式、工作习惯的改变，会面临机构固化、人员求稳等困惑，需要积极的引导和疏通。

九、下一步工作建议

十、

（一）总体思路

数字化建设要总体规划，统一标准，因地制宜，稳步推进。

新区数字化建设要与产能建设同步进行；老区数字化建设要以井站工艺流程改造与数字化技术应用相结合为突破口，全面推进数字化应用。

“十二五”期间面向生产操作过程的数字化建设要作为重点工作来抓，力争基本完成油气田生产数字化建设任务。

建议开展三方面的工作：

一是，编制油气田生产数字化建设指导意见，开展数字化建设标准研究，跟踪国内外行业标准，建立中国石油油气田生产数字化建设标准体系。

二是，编制油气田生产数字化建设总体方案，开展可行性研究，引入物联网技术，设立信息化专门项目，建成油气田生产物联网系统。

三是，加强国际合作交流，吸收国内外先进技术和建设经验，提高技术和产品的国产化率；培育拥有自主知识产权、高素质专业化的技术队伍。

（二）“十二五”油气田生产数字化建设的主要内容

近年来，基于井场、站库等油田生产现场的数据采集、智能识别、数据融合、过程控制、参数优化等油气田物联网建设凸现重要。

将油气田生产数字化建设和物联网技术结合起来，统筹考虑，是油气田信息化建设发展的必然趋势。

油气田生产数字化建设主要包括数据自动采集系统、数据传输网络系统、生产管理系统、自动化控制系统和井站配套支持系统，共五个部分。

其中，数据自动采集系统、数据传输网络系统和生产管理系统与信息化的关系更为紧密，建议在“十二五”期间，以“油气生产物联网系统”为项目名称，完成老油田数字化改造。

自动化控制系统、井站配套支持系统按油田配套项目组织实施。

（三）组织方式

数字化建设要继续坚持“业务主导，部门协调”的原则，在各油气田同步开展，全面推进。

（1）在集团公司层面设立项目建设指导委员会，负责项目的总体协调。

下设项目经理部和由生产工艺、自动化、信息等方面人员组成的技术专家组，负责项目的组织和技术把关。

各油气田建立相应的组织机构，负责项目的具体实施。

（2）由信息管理部和勘探与生产分公司在集团公司层面明确建设的目标范围、技术标准，确定产品选型，统一组织入围招标，并做好项目实施的全过程监督与控制。

（3）由于项目具有实施范围广、资金投入大等特点，为充分调动各油气田的积极性，建议根据各油气田的工作量情况按年度直接下拨建设资金，各油气田在集团公司的总体框架下，按照信息管理部和勘探与生产分公司审定的方案组织实施。

（4）项目实施过程中要注重技术人才的培训工作，总部技术专家组与各油气田技术人员定期开展技术交流，把握项目技术方向，指导项目实施。

（四）投资估算

长庆苏里格气田数字化生产管理系统3年总投资2.8亿元，平均每口气井的自动化和信息化投资10万元，其中信息化约为2.5万元/井，集气站（计量站）55万元/站，处理厂496万元/厂。

新疆陆梁油田数字化建设5年总投资1.2亿元，平均油井5.5万元/井，计量站40万元/站，处理站500万元/站。

根据长庆苏里格气田和新疆陆梁油田数字化建设的模式和经验，结合其他油气田的实施情况，初步测算油、气、水井单井数字化建设费用分别为2.9万元，2.6万元和2.1万元，井场网络建设的单井费用为2.5万元。

考虑各油气田建设方式的不同，老系统整合、接口开发和生产管理系统建设等因素，依据由集团公司统一投资建设规模为60%，初步估算油气生产物联网系统建设总投资约为172亿元。

其中，油气水井数字化建设费用为56亿元，井场及站库网络建设为97亿元，系统整合、接口开发及生产管理系统建设费用为19亿元。

油田配套项目建设投资估算为96亿元，其中，自动化控制系统10亿元、井站配套支持系统86亿元。

同时，由于建设投资较大，建议分别由总部信息化投资、勘探与生产分公司信息化配套专项投资和各油气田配套投资分别投入。

信息化与自动化紧密结合是石油行业信息化建设的一个重要方向，有着广阔的应用前景。

通过长庆、新疆、塔里木等油气田生产数字化建设的不断实践和积累，“十二五”期间应积极推进物联网技术应用，搭建油气田生产物联网系统平台，从集团公司层面建设数据自动采集、数据传输网络、生产运行管理三个系统，配套自动化控制、井站配套支持两个项目，全面实现生产操作过程的数字化，为集团公司持续调整优化结构，加快转变生产发展方式，实现科学发展，着力推进综合性国际能源公司建设发挥巨大作用。