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| 建设智慧油田尚需厘清方向 选准路径 |
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□ 王琳琳
——专访中国石油勘探开发研究院首席技术专家龚仁彬
近年来，油气行业正面临勘探难度加大、开发成本上涨、油价不稳定、安全节能环保以及“双碳”目标等一系列挑战，国际石油公司纷纷加快智慧油田建设步伐，实现增储上产、降本增效和高质量发展。从目前行业发展现状来看，要建成智慧油田，尚需厘清方向，选准路径。为此，《石油商报》记者就以上话题，专访了中国石油勘探开发研究院首席技术专家龚仁彬。
企业的数字化转型与智能化发展
石油商报：什么是数字油田？什么是智慧油田？如何理解企业数字化转型、智能化发展？
龚仁彬：所谓数字油田(Digital Oif Field，DOF)，是指油气田公司全面进入数字化时代，充分利用云计算、大数据、物联网等新一代信息技术，实现从油气勘探、开发、生产、经营管理到决策各环节数据的适时获取、充分共享和深度应用，达到协同研发、优化生产、精细管理与高效决策的目的，从而显著提升运营效率和创新能力、增强企业综合竞争力。
智慧油田是一个全新的概念和理念，尚处于发展阶段，还没有权威和统一的定义和标准。智慧油田由数字油田发展而来，通过智能油田建设实现由量变到质变的演进。
近年来，国际石油公司纷纷推出了不同概念的智能油田建设方案，bp的e-field，壳牌的Smart Fields，雪佛龙公司的i-field，虽然建设方案不完全相同，但共同的特征都是通过大数据、人工智能、边缘计算等新技术应用，实现油气田的全面感知、智能操控、预测预警和优化决策。
数字油田的核心是数字化，强调感知、互联、协同和共享；智慧油田就是在数字油田的基础上融入更高级的智慧，强调的是数据和知识的融合、人工智能与人的智慧的结合。
企业数字化转型、智能化发展是以数据、技术为核心要素驱动价值体系重构的系统性变革过程，通过数字技术与企业全要素、全价值链的深度融合，变革技术模式、管理模式、业务模式和商业模式。
油气行业数字化发展阶段、未来方向及重点
石油商报：油气行业纷纷开展数字化、智能化建设，充分利用新一代信息技术推动业务的转型升级，目前油气行业数字化处于什么阶段？未来发展方向及重点是什么？
龚仁彬：从20世纪80年代开始，历经35年建设，中国石油上游信息化建设取得跨越式发展。遵照中国石油信息技术总体规划和上游“两统一、一通用”蓝图，建成应用了A1、A2、A5、A6、A8、A11、D2等7个统建系统，各油气田根据自身特点开发了一系列典型应用，建成了从作业区、采油气厂、油气田公司到中国石油股份公司的信息化支撑体系，基本覆盖了勘探开发核心业务和关键环节。
在油气生产领域，累计建成各类数字化井19.4万口、站2.02万座，约占中国石油井、站总数的68%和78%，其中长庆、塔里木、西南、大港、青海、吐哈、冀东等10个油气田基本实现全覆盖，初步实现了数字化、可视化、自动化。
中国石油信息化经历了从分散建设到集中建设、集成应用，目前整体迈入到共享智能新阶段。
油气田信息化建设优化了生产流程、优化了劳动组织架构，提高生产效率、提升管理水平、减少一线用工、降低安全风险，保障油田生产安全、环保、平稳运行，促进节能降耗，显著提升了企业发展质量和效益。
与国际领先油公司相比，中国石油上游领域数字化、智能化仍存在较大差距，主要体现在数字化覆盖率、数据共享及标准化程度、信息系统应用深度和广度、信息化与自动化集成能力、智能化应用水平以及信息化对生产作业一线的支撑能力等方面。油气行业数字化还远未达到改造整个行业、改变业务形态的程度，数字化转型还有很长的路要走。
中国石油高度重视企业数字化转型、智能化发展，把推进数字化转型、智能化发展与贯彻新发展理念、融入新发展格局、实现高质量发展相结合，为此制定了明确的未来发展目标。
第一阶段：到2025年，数字化转型取得实质进展，基本建成“数字中国石油”，完成集团公司统一的工业互联网体系建设，打造支撑集团公司和专业公司两级分工协作的云应用生态系统，在主要单位完成数字化转型重点业务场景推广，逐步建立支持集团公司高质量发展的新型业务模式、运营模式和组织模式，推进业务运行一体化、现场作业智能化，整体水平处于行业国际先进、国内领先。
到2035年，全面实现数字化转型，智能化发展取得显著成效，全面建成“数字中国石油”，搭建智能化生态平台，联接、协同、赋能生态合作伙伴，引领中国石油成为能源与化工行业生态系统领导者，建成世界一流企业的基本构成和重要支撑。
第二阶段：到本世纪中叶，全面实现智能化发展，建成“智慧中国石油”，搭建企业全感知、全联接、全分析、实时响应的智能孪生体，与物理实体交互融合，自适应迭代优化，全面形成基于知识创新和价值创造的能源智慧生态。这成为建成基业长青世界一流企业的重要标志。
中国石油数字化转型的主要方向是：坚持以新发展理念为指引，从智能技术和产品创新等关键方向发力，将数字技术融入到油气产业链的产品、服务和流程中，重构价值体系，调整生产关系，从产能驱动型发展模式转变为创新驱动型发展模式，着力以新要素、新动力、新能力为基础，形成符合“数字中国石油”特色的新产业、新业态、新模式。具体包括智能技术和产品创新、推进生产智能化、建设一体化运营管理体系、加强用户服务智能化创新、加快推进产业生态建设五个方向。
中国石油发布的《关于数字化转型、智能化发展的指导意见》，对下一步重点任务总结为以下4条：一是统一思想认识，围绕“数字中国石油”总体目标，做好数字化转型顶层设计和试点示范建设；二是以价值为导向，研究基于用户、数据、创新驱动的场景化应用，通过数字化转型推动业务高质量发展；三是通过数字化推动决策支持、经营管理、协同办公、协同研发和共享服务水平提升，推进公司治理体系和治理能力现代化变革；四是按照“一个整体、两个层次”总体要求，打造一流的能源和化工领域工业互联网体系，为数字化转型技术赋能。
中国石油上游领域加快数字化转型、智能化发展落地建设
石油商报：数字油田、智慧油田包含哪些重要的信息化系统，中国石油做了哪些方面的规划和探索？
龚仁彬：根据中国石油数字化转型、智能化发展总体规划，实现“数字中国石油”的重要标志是建设中国石油统一的工业互联网体系，实现“智慧中国石油”的重要标志是建设企业全感知、全联接、全分析、实时响应的智能孪生体。中国石油在“十四五”期间将以国家工业互联网技术架构为指引，以平台化、敏捷化、智能化为特征，打造中国石油工业互联网新体系。围绕逻辑“一张网、一朵云、一个湖、一个平台、统一基础应用”，形成中国石油统一的“网络+数据中心+云资源”云网融合资源服务；按照“厚平台、薄应用”的技术架构，构建数据、业务和通用技术的微服务池，形成基于中台的共享服务体系；打造“通用应用+专业应用”敏捷化软件即服务应用体系，全面构建新型基础设施。同时，规划设立了“ABCDE”五大数字底座，围绕人工智能平台（A）、大数据分析平台（B）、云技术平台（C)、数据湖（D）和边缘计算平台（E）的建设，打造中国石油统一的数字底座，为企业数字化转型、智能化发展提供支撑。
中国石油上游领域围绕勘探开发业务发展需求，遵循中国石油的统一规划，提出了“十四五”末初步建成智能油气田的7项具体规划：各类数据实现源头统一采集，规范数据治理，加强全业务领域数据共享与应用，基本形成高价值的勘探开发数据资产；基本建成具备全业务链的勘探开发云平台，业务中台、数据中台；基本实现物联网全覆盖，感知生产动态，自动操控生产行为，预测生产变化趋势，优化生产管理，科学辅助生产的决策；支持勘探、开发、工程、储量、矿权等全领域线上综合研究，基本实现多学科跨部门前后方异地智能协同，基本建成智能处理解释、实时自动模拟与智能预测等智能应用；基本实现项目、投资、物资、销售等一体化智能管控分析，基本实现油气田全生命周期智能管理、生产经营全过程智能预测和优化；基本实现高效经营和精益生产；以业务流驱动，实现勘探、开发、工程、经济等多领域综合精准科学决策；初步实现高危工作岗位由机器替代；事故警情基本实现全面感知和自动处置；初步实现风险隐患智能预测与智能处置；基本实现勘探开发安全环保受控。
“十四五”开局两年来，中国石油上游领域加快了数字化转型、智能化发展的落地建设，有力支撑上游业务提质增效、改革创新和高质量发展。基于中国石油统一云平台，加快了新一代梦想云平台的建设，构建了面向勘探开发业务领域的业务服务和数据服务，充实完善了业务中台和数据中台的功能，加强了数据湖应用，实现了核心业务的协同研究，为快速赋能上游生产运营各类业务应用提供了强大的平台支撑；进一步扩大物联网覆盖范围，开展了数据源头统一采集和资产化管理，加强了网络安全建设，为进一步实现生产数字化、共享应用及智能分析提供了支撑；开展了一系列应用开发和提升建设，全面加强了对油气勘探、油气开发、新能源、协同研究、生产运行、工程技术、经营决策、安全环保和油气销售业务的信息化支撑。
对油气田公司数字化转型、智能化发展的几点建议
石油商报：基于中国石油的数字化转型实践，请您谈谈对公司未来的数字化转型、智能化发展有哪些具体建议？
龚仁彬：正确理解企业数字化转型、智能化发展的重要意义。数字化转型、智能化发展的目标是促进业务的高质量发展。世界一流企业通过持续不断的转型升级保持长久活力和竞争力，国际石油公司纷纷将数字化转型作为适应能源转型的重要手段，融入到企业的核心战略。企业加大推进数字化转型、智能化发展，可以加快构建实时、开放、高效、协同的创新体系，有效激发企业创新活力，降低创新门槛和成本，不断催生新产业新业态新模式，形成适应新时期数字经济发展需要的核心竞争力，为产业转型升级和企业高质量发展提供强大支撑。
加强与集团统建系统的结合，坚持统一平台原则。从2000年起，中国石油按照“六统一”原则开展信息化的统一规划和统一建设，实现了全集团信息化的统一标准和高水平应用，避免了低水平重复，大规模减少投资，为逐步实现大规模集成应用打下基础。
近年来，人工智能逐步成为智能油田建设不可缺少的关键技术，但人工智能应用具有技术门槛高、算力需求大的典型特点。中国石油按照“六统一”原则集中优势人才和资金，打造了高水平人工智能平台——认知计算平台（E8），对建设高配置算力、研发技术先进算法、提供高水平服务、制定统一技术规范、建立良性发展的应用生态、充分发挥投资效益具有重要意义。
上游领域按照“两统一、一通用”的蓝图，搭建了勘探开发“梦想云”，统一技术平台和数据湖框架，支持应用集成、敏捷开发，为治理”信息孤岛”、促进业务协同、数据共享奠定了基础。
遵循统一平台原则就是遵循标准统一、数据统一和资源统一，统一平台可以更大范围推动数据共享、资源共享、服务共享和人才共享，促进信息系统互联互通、集成应用和高水平发展，缩短建设周期，节约建设成本。
坚持业务主导，做好IT赋能。数字化转型将充分利用先进的数字技术，推动油气田公司发展理念、工作模式、运营管理、科技研发、信息化支撑等方面变革，打造智能化生产、网络化协同、个性化服务等新能力，开创基于用户、数据、创新驱动的新商业模式、新生产方式和新产业生态，实现价值创造能力提升和劳动生产效率提高。
数字化转型首先从业务发展理念的转变开始，要重构价值体系，调整生产关系，要从产能驱动型发展模式转变为数据驱动型的发展模式。数字化转型、智能化发展必须坚持业务主导，上游信息化系统（A1、A2、A5、A6、A11等）要加快业务应用与信息平台的解耦，业务应用应由业务人员牵头承担。
信息化工作也要转型，信息化人员工作的重点是实现IT赋能。要从信息化项目建设思维向产品思维转变，通过平台化、服务化，解决单体系统功能难以复用等问题，形成“平台+数据+应用”新的IT赋能体系。
加强油气生产物联网系统的智能化升级。油气生产物联网系统通过信息化与工业化的融合，紧紧围绕生产运行管理，提高生产操作单元的自动化，保证生产持续、稳定、高效的运行，通过优化生产管理流程，为精细化管理创造条件，提供手段，并能根据生产管理特点，优化劳动组织结构，优化一线用工布局，实现实时地把握生产动态、优化生产管理、辅助指导决策的目的，支撑了油气田数字化建设。
随着中国石油智能油田建设的推进，油气生产领域正在逐步扩大数字化覆盖范围。同时，还应加强平台能力提升、加强智能化应用、为实现油气生产的全面优化提供支撑，具体包括：
第一，加强生产装置的智能化应用。根据有关报道，中国石油上游领域共有油气水井30多万口，计量间、配水间、集输站、联合站、处理厂等各类站厂2万多座，管线数十万公里。仅抽油机井每年的耗电就达到油田生产总能耗的43%，中国石油股份公司投入采油人员近10万，能耗成本和人工成本居高不下。如何有效提升生产质量，实现增产、节能、降本、增效，是追求目标。认知计算平台项目组充分利用抽油机井示功图数据、生产动态、井身轨迹、油藏特性、维修日志等综合信息，采用深度学习与知识图谱相结合的新一代人工智能技术，建立了多参数油井工况智能诊断与趋势分析模型。成果在新疆油田应用，取得了较好的应用效果。异常工况诊断准确率达到93%以上，油田管理实现了从事后诊断升级为事前预警，延长检泵周期80余天，提高生产时率5.6%，1000口井的作业区每年节省作业施工费用489万元，节省用电390万度。有效降低了油田生产成本，显著提高了油田的管理水平。加大重要生产装置的智能化应用，对实现油气生产降本节能、提质增效具有非常重要的意义。
第二，加强油气生产的无人化建设。长庆油田在油气生产物联网系统建设过程中，大力推行单井和中小站场的无人值守，部分站场采用数字化撬装设备，极大简化了工艺流程，减少了一线用工和土地占用，较低了生产成本和安全风险，为油气生产数字化向2.0发展提供了可参考的示范模板。油气生产的无人化，并不是简单地把人员撤走，而是需要从生产装置的全面感知、生产流程的智能操控、安全环保低碳节能全方位的技术保障，是油气田数字化转型、智能化发展的全面应用。
第三，加强边缘平台建设，支持油气生产实现集中化管理。青海油田通过油气生产物联网建设，分别在花土沟、冷湖建立了“大集中”模式的生产管理中心，打破了传统的采油厂—作业区各自独立的管理模式，实现了组织机构的扁平化。通过物联网建设将管理重心逐步后移，实现了1000多人从一线岗位向生产管理中心和敦煌基地的转移，每年节省了大量的交通费、野外津贴和保障费用，实现了油气田的高效管理。新疆油田数据公司大胆提出了“大生产、大调度、大指挥”的油气生产新型管理模式，为进一步推进油公司模式改革，实现油气生产的数字化转型指明了方向。
实现“大集中”模式管理，需要更加强大的物联网平台作为支撑。基于云平台的SCADA系统和DCS系统、大数据处理能力、人工智能推理能力等，都是下一代油气生产物联网平台必须具备的，因此，加强边缘计算平台部署、加强油气生产物联网平台升级是支撑“大集中”管理模式的重要举措。
第四，加强数字孪生技术应用，促进油气生产智能工厂建设。数字孪生是在新一代信息技术和制造技术驱动下，通过物理工厂与虚拟工厂的双向真实映射与实时交互，实现物理工厂、虚拟工厂、工厂服务系统的全要素、全流程、全业务数据的集成和融合，在工厂孪生数据的驱动下，实现工厂生产要素管理、生产活动计划、生产过程控制等在物理工厂、虚拟工厂、工厂服务系统间的迭代运行，从而在满足特定目标和约束的前提下，达到工厂生产和管控最优的一种工厂运行新模式。
GE公司通过数字孪生技术的应用，实现了产品的健康管理、远程诊断、智能维护和共享服务。通过结合传感器数据和仿真技术，帮助客户分析特定的工作条件并预测故障，从而节约运维成本。挪威国家石油公司在北海某大型油田建立了基于数字孪生的油气生产系统，实现了海上平台的无人化作业，资本支出降低30%，运营成本降低50%。
数字孪生技术可以助力油气生产全面迈向数字化、智能化、可视化管理服务新形态。通过数字孪生系统，可以实现油气生产的可视化安全生产，为地面工程设计、地面工程施工、油气生产创新、生产工艺优化、生产流程再造、员工上岗培训、生产优化决策等提供模拟仿真和低成本验证，可以显著降低生产成本、提高生产效率。
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