大港油田研制“基于人工智能與云邊協(xié)同的油井智能調(diào)控技術(shù)
來源：
中國青年報
日期：2024-07-15
責(zé)編：
殷緒江
給油井安裝一個“黑匣子”，后臺即可實時查看數(shù)據(jù)，并自動完成各項操作。對一直以來依靠人力巡檢的石油工人而言，這是可望而不可即的事。如今人工智能(AI)讓夢想照進(jìn)現(xiàn)實。
不久前，位于渤海畔的大港油田研制“基于人工智能與云邊協(xié)同的油井智能調(diào)控技術(shù)”，實現(xiàn)了“人工查井”向“智能巡檢”的變革，獲評“2023年度中國石油和化工行業(yè)人工智能技術(shù)十大科技進(jìn)展”。數(shù)字化轉(zhuǎn)型智能化發(fā)展，是石油石化行業(yè)面臨的一個時代課題，作為行業(yè)的核心要素，油井如何變得更“聰明”至關(guān)重要。
目前，國內(nèi)油田主要靠石油工人在油井生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行人工巡檢。無論嚴(yán)寒酷暑，油井必須保證平均每8小時1次例行檢查，石油工人需要根據(jù)生產(chǎn)計劃進(jìn)行開井、停井等現(xiàn)場操作，工作耗時費力且效率較低。
近年來，數(shù)字化手段已經(jīng)開始為巡井工人減負(fù)，實現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)測與調(diào)控，但由于缺少成熟的人工智能算法及工業(yè)級邊緣人工智能終端作支撐，使得調(diào)控策略的制定與執(zhí)行仍高度依賴于人工經(jīng)驗，依然不能有效緩解員工勞動強度、降低噸油耗能，難以真正實現(xiàn)精益生產(chǎn)。
與此同時，過去多年，油田逐步向信息化轉(zhuǎn)型，然而引進(jìn)的軟件系統(tǒng)和硬件產(chǎn)品廠商多、產(chǎn)品雜、協(xié)議不互通、設(shè)備難兼容等弊端開始逐步顯現(xiàn)。
針對這些現(xiàn)實困境，大港油田組建起“軟件工廠”和“硬件工廠”兩個技術(shù)團(tuán)隊開始持續(xù)研究與實踐。一支由年輕石油技術(shù)人員組成的“港信智聯(lián)”團(tuán)隊，針對油井生產(chǎn)過程中，井況變化跟蹤分析依賴人工經(jīng)驗、巡檢及制度調(diào)整依賴人工操作、遠(yuǎn)程調(diào)控因安全風(fēng)險大難以進(jìn)行等難題，經(jīng)過5年持續(xù)攻關(guān)，研發(fā)出了基于人工智能與云邊協(xié)同的油井生產(chǎn)過程智控調(diào)控終端。
這套部署在油井口的裝備長得像一個“黑匣子”，擁有自感知、自學(xué)習(xí)、自決策、自執(zhí)行、自適應(yīng)的超強能力，還耐寒抗熱，在零下30℃-70℃的環(huán)境下都可以穩(wěn)定運行。
它有超強兼容能力，可以“讀懂”無線載荷、無線電參、無線含水率檢測儀、產(chǎn)油量檢測儀、多功能電表等井口設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。實時采集監(jiān)測數(shù)據(jù)后，“聰明的大腦”開始自主學(xué)習(xí)這些來自各個油井的大量數(shù)據(jù)。它掌握30余種算法及程序，可以同步分析調(diào)控5口油井。因為對每口井的實時產(chǎn)油量及噸油能耗一清二楚，它實時結(jié)合階梯電價及生產(chǎn)計劃，精準(zhǔn)降低能耗。
井下的各種故障隱患，也逃不過它的眼睛。項目總監(jiān)王震說，技術(shù)人員把10多年積累的百億組油井的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和百萬級油井工況診斷數(shù)據(jù)，訓(xùn)練形成20多種定制化卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，讓它可以實時精準(zhǔn)識別“供液不足”“活塞脫出”等14種常見的井下故障，以及“減速箱故障”“齒輪故障”等多種常見機械故障，給出最佳作業(yè)制度優(yōu)化策略，實現(xiàn)自主智能決策。
以往，收到設(shè)備故障等信息后，工人需要趕到現(xiàn)場后才能確認(rèn)并采取措施，現(xiàn)在系統(tǒng)可以自動對異常工況下的油井作業(yè)制度進(jìn)行調(diào)整，實現(xiàn)一井一策自動執(zhí)行，即便設(shè)備脫網(wǎng)運行也能避免生產(chǎn)事故的發(fā)生。
團(tuán)隊負(fù)責(zé)人柴公權(quán)說，油井智能調(diào)控技術(shù)及產(chǎn)品從2018年開始研發(fā)，先后迭代了10多個版本，從核心版設(shè)計、擴展版設(shè)計、AI算法訓(xùn)練等多個維度持續(xù)精進(jìn)。截至目前，已在大港油田累計投產(chǎn)110余口井，工況變化識別有效率大于95%，產(chǎn)液量計算準(zhǔn)確率超過90%，成為國內(nèi)唯一通過CNAS認(rèn)證(中國合格評定國家認(rèn)可委員會)的油井智能調(diào)控類產(chǎn)品。
據(jù)統(tǒng)計，因為油井智能調(diào)控技術(shù)及產(chǎn)品的規(guī)模應(yīng)用，大港油田累計發(fā)現(xiàn)并及時處置卡泵、桿斷、停井等異常工況100余次，增產(chǎn)降耗效果顯著，累計創(chuàng)效600余萬元。
石油石化行業(yè)與以人工智能為代表的數(shù)字技術(shù)融合發(fā)展，是新時代推動我國石油和化工產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)高級化、產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化的重要動力。作為中國石油集團(tuán)公司數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化發(fā)展試點單位，大港油田正在將人工智能技術(shù)與油氣勘探領(lǐng)域深度融合，通過智能優(yōu)化生產(chǎn)方案，實現(xiàn)了資源的最優(yōu)化利用和成本的最低化控制。目前已完成中小場站無人值守率76%、大站少人值守覆蓋率32%。
記者了解到，大港油田還將在今年9月啟用“數(shù)智油藏(IRMS)2.0實施方案”，深度推進(jìn)人工智能應(yīng)用，進(jìn)一步打通油藏研究、方案設(shè)計與跟蹤、油藏管理、工程工藝等方面堵點，在智能設(shè)計、智能采油、智能場站及智能問答方面打造人工智能應(yīng)用示范新場景。
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