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| 为油气安全生产保驾护航 |
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□ 张向阳 付占宝
——中国石油集团物联网重点实验室助力油企数字化转型、智能化发展纪实
中国石油勘探开发研究院西北分院牵头承担的油气生产物联网系统（A11）在“十二五”“十三五”期间取得了一系列建设成果，极大地提升了中国石油油气生产数字化水平，夯实了智能化应用的基础，“十四五”期间将助力实现数字化全覆盖建设和智能化示范应用。
中国石油集团为提升在物联网相关方面应用理论研究，增强科技成果中间试验及向工业应用的转化能力，批复由勘探院西北分院牵头建立物联网重点实验室。物联网重点实验室作为国内油气行业首个信息方向的重点实验室，以油气物联网、智能油气田前沿为导向，围绕应用基础理论领先、关键技术突破、学科发展引领3个重点，开展油气特色的物联网应用基础和前瞻性技术研究与成果应用，推动产学研结合。
三年建设、五年发展、十年积累，勘探院西北分院逐步形成了一系列物联网、智能化成果，支撑了中国石油集团数字化转型和智能化建设。
智能物联网平台助力油气一体化协同生产
勘探院西北分院以A11的数据采集与控制系统为基础，构建云边端协同框架，形成基于IT和OT融合的井、间、管网、站库一体化协同，提升油气生产运行的智能化能力。结合油气生产现场需求，研发了井场工况智能诊断、软件量液、视频识别、智能间抽、排水采气、工况诊断等智能化应用。
勘探院西北分院研发的智能物联网平台支撑了中国石油集团“油气生产物联网系统”研究应用，2020~2021年共建成数字化井4万多口，站场4000多座，井、站数字化覆盖率分别达到68%、78%；中、小型站场无人值守率分别达35%、87%；实现长庆油田等12家油气田公司数字化全覆盖；累计减少油田一线用工6.86万人，支撑了油气田公司新型采油采气管理区建设。
数字孪生研究支撑油气生产流程智能决策优化
在油气生产业务中，由于工艺流程复杂，现场安全等级高，针对油气生产的数据采集与控制、生产工艺优化以及需要停产、甚至需要动火的各项施工均较难开展。因此，物联网技术的研发、测试、工艺仿真等研究急需实验室平台的支撑。勘探院西北分院油气生产数字孪生研究平台作为物联网实验室的标志性平台，是实验室前沿技术研究和应用的核心装备。
针对油气生产现场工艺流程，勘探院西北分院研发物理仿真装置和软件仿真平台。通过建立的油气生产地面、井下模型，与实际的油气生产工艺环节紧密结合起来，通过数据和模型驱动，可以对油气举升系统、供排关系、工况预警、机采能耗、软件计量等进行研究，最终用仿真研究指导生产优化，完成对采油工艺的提升，实现油气生产运行的数字孪生及工艺优化。该技术成果支撑了国家能源局项目“智能分层注采工程技术研究”，研发的仪器仪表机理建模分析支撑了国家工信部2020年试点示范项目“面向油气生产的大规模仪器仪表智能运维平台”研究。
大数据协同安全分析为油气生产保驾护航
工业场景在数字化、智能化推进过程中，传统工业领域相对封闭的运行环境变得互通多变，互联网范畴的安全威胁垂直渗透到工业生产场景，甚至可直达生产一线，造成不可估量的数据泄密、设备失控等事故。石油石化作为关系国家能源安全的重要行业，汇聚了大量的高价值、高保密的工业数据资源，成为众多攻击者的目标，一旦信息泄露将给企业、行业乃至国家造成重大损失。因此，能源企业对数据安全具有强烈的需求。
物联网实验室结合石油石化行业特点，依托既有的技术研究基础设施，针对物联网等基建开展大数据安全核心技术研究工作，构建了大数据安全平台。该平台重点开展物联网大数据安全分析、风险识别、威胁溯源、测试验证等研究，从而应对样本投毒攻击、后门攻击、对抗攻击、模型窃取等新型攻击方式，避免因此造成人工智能算法模型失效等问题，以更好地支撑大数据协同安全技术国家工程研究中心油气行业分中心的建设。
物联网重点实验室历经2年多的正式运行，不断夯实技术研发工作，紧密结合行业应用特点，对油气生产数字化、智能化过程中的前沿技术、数据安全等难题，形成全面发力、多点开花的研究，锻造了一支在中国石油集团数字化转型、智能化发展进程中，能啃硬骨头、敢打攻坚战的坚强队伍。
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