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工业4.0揭开“未来油田”的面纱

来源:互联网 发布时间:2020-07-10 09:56

工业4.0时代已然到来,海量的数据有助于提升工作效率,数据就是金钱。 尽管经营环境越发具有挑战性,经济周期持续波动,但如何以更低的成本投入来安全攫取更多的原油资源,是目前行业运营商普遍追求的目标。对于油井生命周期的各个阶段(勘探、钻井、完井和生产),行业都在努力推进技术创新,力求以高效、低成本的方式开发油气资源。例如,运营商在“甜点区”钻打更多探井,增加每口井的压裂段数,并在每段注入更多量的支撑剂以尽可能地提高产量。然而,这些解决方案在提高生产效率方面已然“心有余而力不足”。以智能完井为典例的创新型完井技术,虽说对美国油气生产复兴产生了显著的促进作用,但是除非技术再次产生重大变革,否则这些解决方案所产生的既得效益也会停滞不前。 随着云计算技术的不断进步——比如基于物联网和云计算的油气生产优化平台ForeSiteTM——使用户能够从随时随地便捷地访问数据,并减少了技术基础设施建设和相关成本投入。 油气生产阶段是实现效率显著提升与成本压降的下一个“前沿阵地”,但自从人工举升技术问世后,迄今暂未产生任何里程碑式的技术进步。国际油价近期持续下跌,并且人们对降低油气行业碳足迹的预期不断上升,这些客观地说明数字化技术创新势在必行,而引领这一趋势的是日益增多的采用包含工业4.0组件的技术。 了解工业4.0 此时此刻,世界正在经历第四次工业革命。在19世纪的第一次工业革命中,工厂利用水和蒸汽动力机械化代替手工劳动,在大型集中化的工厂内生产商品。在20世纪初的第二次革命中,电力使汽车等产品的大规模、流水线式生产成为可能。在20世纪下半叶,第三次工业革命引入了计算机、自动化和机器人技术,电脑和手机等智能电子产品在大众中逐步普及。前三次工业革命都在降低成本的同时,实现了生产率与效率的最大化。 数十年来,数字化技术越发地成为实现这些目标的工具,尤其是在油气行业。然而,工业4.0(第四次工业革命)已经改变了数字技术的使用方式,以及人们在更大范围内思考和操作的方式。工业4.0是将技术有机结合在一起,优化彼此的联通性,并能自主做出业务或运营决策。在其他技术驱动型产业已经开始转型之时,油气行业刚开始试水工业4.0技术。早期结果表明,该行业在可访问性和计算方面提高了效率,并允许运营商更好地利用自身的核心资产——数据。 工业4.0主要由四大部分构成。其一,物联网(IoT)将物理设备群组连接起来,使它们能够通信并允许远程监控。这增强了数据的可访问性,扩大了数据的可视范围,有助于提升系统效率。 其二,云计算——使用远程网络服务器在安全环境中存储和管理数据,使用户能够随时随地通过平板电脑或其他移动设备访问数据,同时减少了技术基础设施和相关的安装、维护和支持成本。公司可以选择使用公共云服务,也可以选择使用私有性的内部云,这有助于用户以一种快速、直接和有意义的方式连接数据。这对在几年时间内便会产生海量数据的油气行业而言,尤为重要。 其三,边缘计算(Edge computing)将智能设备与当前及历史数据联系在一起,这样就可以在核心的作业井场做出自主决策。在油气行业,这意味着较低级别的日常决策可以转移至自主化计算机上,解放人力资源,使他们专注于更高优先级的项目和任务,同时减少远程井场的整体人员需求。 其四,高级分析技术(Advanced Analytics)将物联网、云计算和边缘计算有机结合在一起,创造出一个互联的智能生态系统,让运营商能够从数据中获取有意义、可操作的见解。通过功能、资产、井场或其他方面的单个仪表盘,高级系统分析便能让操作员查看企业级相关动态,有助于识别异常和趋势,提高效率、预测未来性能、优化生产和实现利润最大化。 当把工业4.0技术应用于油气生产绩效管理时,威德福将其命名为生产4.0。

将工业4.0应用于油气生产 生产4.0技术的典例包括威德福的油气生产优化平台ForeSiteTM和CygNet物联网平台。截至目前,这些平台每天监测和优化全球46万口油井,监测12.5万英里的油气管道,每天的数据更新管理高达300亿次。 利用人工智能结合机器学习和基于物理的模型,油气生产优化平台ForeSiteTM通过lift组件可以预测故障,使运营商能够在需要减少停机时间和降低相关生产损失时提前主动派遣维修人员。将该软件平台与云计算、物联网支持的通信和下一代自动化技术相结合,可以在井场或边缘计算中提供生产4.0技术支持。“这种组合可以在井场获取和存储高频数据流,以基于物联网的即时通信方式提供安全通信,在边缘计算中提供优化模型,并实现自主控制。”它将工业4.0的所有组件整合到一个名为“ForeSite Edge”的产品中。 通过应用该项技术,运营商可以从设备和传感器获知历史变化趋势与实时生产数据。例如,当传感器检测到性能或趋势的变化、设备故障或生产不平衡、井中出现段塞流或运行参数超过临界极限等情况时,操作人员可以立即得到相应警报。警报可以发送到任何设备上,用户可以实时响应并采取纠正措施。 油气行业在上游生产领域采用下一代数字技术的速度通常会比较慢。这些技术提供了显著提高油田生产率的潜力——以更低的成本来安全生产出更多的油气,同时还有减少运营碳足迹的额外益处。 在油气行业的未来发展中,数字技术也将发挥出多样化的功用。例如,由于功能和权限不受生产阶段的制约,运营商可以利用这些技术来促进研发与制造升级。这是未来的趋势,它将协助运营商走向更加美好的未来。

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