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    數字油田正在成為現實

    2019年11月23日

            如果從1895年美國賓夕法尼亞州鉆成第一口油井算起,世界現代石油工業迄今已走過113年的歷史。沙特阿美公司CEO朱馬曾樂觀地估計:現有1.2萬億桶探明儲量,全球待發現油田儲量和提高采收率可獲得約2萬億桶(不算非常規資源1.5萬億桶),石油總資源量將超過3萬億桶。在過去的100多年中,人類已經開采了約1萬億桶石油,剩下的石油如何開采利用?最近,美國《石油工藝雜志》網絡版發表署名特德·穆恩(TedMoon)的文章,提出“運用數字技術取得下一個萬億桶石油”。

           數字油田正在成為現實

           穆恩指出,為了滿足全球能源需求,技術在勘探開發領域仍然扮演著至關重要的角色,而數字技術將帶來最重要的影響。最近十年出現了“數字油田”這個術語,用來描述跨越地理條件限制,通過信息技術(IT),實時或接近實時地監控和管理油田所有的生產經營運行情況。

           今后幾十年,數字油田將幫助人們勘探開采下一個萬億桶石油,油氣行業將在較短時間內取得巨大進展。而幾年前,人們還只是在探討數字油田的概念,諸如如何安置更多的傳感器來采集數據,如何使地下生產與地面經營計量一體化。現在,整個行業已經進入數字化實施階段,很多公司根據數字信息流,重新設計自己的工作流程和組織結構。從現在起10年內,情況將發生巨大變化,業務過程中的技術力量越來越強,從而為真正的實時生產運作優化提供更多的數據和機會。

           根據摩爾定律(該理論創立于40年前,認為數字電子設備的性能將按指數速率大幅提升,每兩年翻一番),未來30年的計算能力將是現在的215倍。而且,技術開發和實施呈周期性規律,雪佛龍公司前副總裁鮑爾說,新周期的技術效率將比現在提高10倍,10倍計算能力的提升足夠改變技術基礎及相關工作過程。運算能力大提升將從幾個方面對能源系統產生重大影響并使之發生巨大變化。

           為了最后一萬億桶

           全球新近的大規模油氣發現和開發把石油行業帶到更深水域、極地環境、非常規油氣藏和政治敏感地區。為了取得成功,石油業需要更加依賴數字技術,使員工可以遠離不安全的實際環境,在遠程完成決策制定和執行工作。另外,還將更多地利用機器人進行遠程操作和自動控制。這一趨勢將擴展到計量裝置,也就是說要把測量裝置送到儲層中。

           自動化也將影響石油行業的傳統大功率裝備。隨著技術的發展,施工人員將使用新一代地震采集設備,如可以儲存大量信息的永久性記錄儀。還有更好的物理算法,以更高的精度、更短的生產周期,模擬油藏的生產過程。

           斯倫貝謝公司負責信息解決方案的蘭德格倫說,在生產中,需要迅速提取樣本和過程數據來做決策并實施及時控制,使工作按照要求的工況運行。數據采集、分析、反饋的緊迫性日益增強,油田生產數據的采集頻率已經從以前的每月一次,變成現在的每天一次,這樣控制人員能更及時有效地把握油藏變化。

           數字化趨勢將繼續發展,自動化程度也將隨之進一步提高。當數據采集實現自動化時,就可以利用軟件設定一個預警值,當數據嚴重偏離5日動態平均水平時就會自動報警,進而采取自動診斷和干預程序。這項技術已經在煉油廠應用了很多年,現在開始在油氣田推廣應用。

           擠出每一滴油

           讓走下坡路的老油田竭盡全力“發揮余熱”,數字技術將起到越來越大的作用。這些老油田還有50%剩余可采油氣,采取更復雜的選擇性完井、根據用戶需要設計壓裂作業等,都是技術發展方向。

           BP集團在阿布扎比的一位經理羅伯特說,世界60%的探明儲量在中東,超過7000億桶,如果通過數字技術實現增儲上產,將對產油國和世界石油市場具有重大意義。

           BP計劃將其“先進協同環境”(ACE)方案應用到公司在世界各地的實時生產監控和鉆井作業。ACE利用數字技術,實現高效作業、優質鉆井和油藏量管理,達到增儲上產的目標。如用光纖快速傳送井下壓力溫度監測信息;用永久安裝在海底的地震組合進行時間推移地震;還有對油井和設施進行監控、過程評估和生產優化軟件。

           應對人才短缺

           數字技術在油田應用最多的還是虛擬團隊和協同工作。和全球少數專家飛來飛去地處理項目相比,現在大部分管理者和大型服務公司選擇實時操作中心召開虛擬會議,進行經驗交流并遠程控制世界各地的很多設施。

           人才是公司真正的財富,要讓他們在較短的時間內做出更好的決策。在人力資源有限的情況下,公司怎樣才能有效地管理那么多數據呢?IT提供商在可預見的將來還將繼續扮演關鍵角色。IT公司將提供革命性的數據管理和傳輸方案,給予用戶高分辨率的體驗、改善所用的設備富裕程度、使用戶和設備之間的接口語言更加自然,從而使工作人員有更多的方法傳輸和共享數據,更輕松地解決問題。

           微軟Surface是一套桌面觸摸控制系統,比傳統的鼠標鍵盤方式,更能使用戶在與數據內容交互時感到自然。自然用戶界面和靈活的數據中心一個更大的作用,是有利于應對知識管理的挑戰。

           工廠化管理油田

           由于數字技術提供了更好的協作平臺和更高效的決策過程,策略者在油田生產的地位也隨之發生了轉變。鮑爾說,人將在戰略決策方面發揮作用。數據和系統的復雜性在未來10年還會進一步提高,以后的生產系統會更像現代煉油廠的控制室,由最新一代的計算系統控制所有日常運行操作。生產系統越來越復雜,人們很難離開IT技術的介入而獨立操作。

           數字化工作流還將改善整體操作系統的效率,IT將為構建和管理更長更復雜的供應鏈提供基本結構。在油氣勘探開發部門,需要考慮能源效率和排放控制(如二氧化碳),這些都需要更加深謀遠慮的工廠化管理。

           蘭德格倫說,想做到工廠化管理油田,必須解決通訊和高速運算問題。期望有一個系統,可以通過無線設備將所有油井連接起來,以便輕松的傳輸數據和從運行中心收發指令。這需要寬帶頻率,加強全球的無線連接,這個成本會高得的讓人不敢問津。

           更好的整合還需要在軟件上作出努力。公司需要構建自己的軟件系統來運行多種流程,有時甚至需要工程師按自己喜歡的方式編寫代碼,所有這些都需要將數據和決策整合到一起。現在有一種新標準稱作ProdML,其利用XML格式來交換數據和指令,由于尚處在起步階段,還需要不斷進行開發。要讓油田成為一個閉環系統,需要更高的運算處理能力。很多技術公司采取不同的方法提高自己的計算模擬器速度。微軟及其伙伴利用聚合伺服技術來提高運算能力,從而實現并行計算,為地質科學家和工程師提供所需的高性能運算。

           成本與防火墻

           為了拓寬數字技術應用范圍,還有成本和安全問題需要解決。石油行業的分布范圍很廣,從臨近枯竭的老井到海上鉆井平臺,不同領域的經濟賬相差很多,不可能用一個解決方案來處理所有問題。資本運作的保守天性是增加開支的阻礙,直到數字技術更加為人們所認知,技術成為標準,投資回報變得可靠時,投資人才會關注并給予投入。

           隨著更多的公司開放光纖遠程通訊系統,以適應協作工作環境,在安全方面的顧慮也隨之而生。由于所有通訊線路都連接到互聯網上,不得不擔心數據損壞和系統感染病毒宕機的問題。在一些關鍵的操作部門,需要專人從事IT監控系統來保證不出故障。

           IT提供商在安全方面扮演了至關重要的角色,確保公司的保密數據永遠置于防火墻的保護之下。但在合作環境當中,公司防火墻的過份保護可能會阻止溝通的順利進行。基于互聯網的私人共享網站也許是個可行的解決方案,互聯網提供的5GB虛擬空間的SkyDrive,可以將資料儲存在私人文件夾里,只有指定的人才能訪問和使用。

           改變管理是關鍵

           阻止數字技術在油田推廣的最大障礙不在技術,而是人們接受新技術和新工作方式的態度。有些公司的學習速度較快,斯倫貝謝公司在這項變革方面已經走在了前面,他們的一些資深經理已經試著通過新方法利用社會網絡進行合作。

           雖然油田運作的微小改進可以讓人們樂于嘗試更廣泛的技術升級,但管理變革面臨的挑戰依然存在。最近的一項研究顯示,油氣行業距離推行新技術還有多遠的距離,這項研究被稱作“高性能計算行動”,由美國競爭委員會實施。這項研究對石油天然氣、醫藥、航空航天以及汽車四個行業在接受和推廣數字技術情況進行了評估。

           研究稱,油氣行業已經在宣傳數字技術,并改變企業的管理和組織。與其他行業相比,石油行業傳輸數據的距離要遠得多,雖然推行數字技術的表現比其他行業好許多,但在適應技術變化和商業需求方面還有很多挑戰。

    來源:杭州飛科電氣有限公司

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