物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能，這些信息技術(shù)的熱詞人們已經(jīng)能夠耳熟能詳，但在工業(yè)領(lǐng)域，尤其是能源領(lǐng)域的應(yīng)用恐怕就不是每個人都能說清了。事實上，這些技術(shù)在許多能源領(lǐng)域已有應(yīng)用，甚至包括傳統(tǒng)的油氣領(lǐng)域，我國也有不錯的實踐。
這些前沿技術(shù)同工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用便誕生了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能等信息化技術(shù)與工業(yè)深度融合所形成的新興業(yè)態(tài)和應(yīng)用模式，它基于實時物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，通過大數(shù)據(jù)分析和人工智能等先進技術(shù)實現(xiàn)對資產(chǎn)工作狀態(tài)的分析、診斷和預(yù)測，實現(xiàn)性能的提升，進而提高生產(chǎn)的穩(wěn)定性、降低生產(chǎn)異常概率、提高運營效率，進而提升企業(yè)的經(jīng)營能力。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在油氣領(lǐng)域應(yīng)用場景如下：
● 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的逐步成熟，為工程作業(yè)現(xiàn)場(鉆井、修井、錄井、測井等)、生產(chǎn)井現(xiàn)場(注水、采油、采氣)高效、就地、實時監(jiān)控優(yōu)化處理(邊緣計算)、“物-物、物-平臺、物-人”隨時互聯(lián)交互創(chuàng)造了條件。
● 云計算、微服務(wù)、數(shù)據(jù)湖等技術(shù)的成熟，為建設(shè)針對不同工程場景的統(tǒng)一的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)規(guī)范、可全員參與快速迭代開發(fā)、可隨時隨地按需服務(wù)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺建設(shè)創(chuàng)造了條件。
● 以工業(yè)大數(shù)據(jù)分析為基礎(chǔ)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)逐步發(fā)展成熟，不僅可以實時處理、分析、優(yōu)化海量且具有復(fù)雜關(guān)聯(lián)的動靜態(tài)工程數(shù)據(jù)，為設(shè)備運行(鉆井設(shè)備、修井設(shè)備、注采設(shè)備、地面集輸處理設(shè)備)、工程技術(shù)作業(yè)、井生產(chǎn)等場景提供全生命周期、全流程、全系統(tǒng)高效實時動態(tài)管理，并通過DaaS實現(xiàn)跨專業(yè)的共享和安全訪問。
● 人工智能技術(shù)在工程分析上的應(yīng)用，可在現(xiàn)有工程理論的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)知識經(jīng)驗的準確沉淀和優(yōu)化，更能對設(shè)備運行狀態(tài)、工程技術(shù)作業(yè)過程、油氣生產(chǎn)關(guān)鍵性能等指標進行預(yù)測，真正實現(xiàn)智慧油氣田。
為進一步了解工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在油氣領(lǐng)域的應(yīng)用，我們來看一下工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在油氣行業(yè)的幾個應(yīng)用案例。
案例1、康菲利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)鉆井效率優(yōu)化
2014年，康菲公司將在EagleFord的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)存儲庫擴展為大數(shù)據(jù)項目，該擴展合并了所有的功能數(shù)據(jù)，顯著提高了從數(shù)據(jù)中獲取信息的效率。用戶可將不同項目中的業(yè)務(wù)和技術(shù)數(shù)據(jù)直接導(dǎo)入數(shù)據(jù)分析和可視化工具，從而最大限度地減少個人數(shù)據(jù)管理的時間和精力。
在EagleFord項目上的分析能力，使得康菲可以“鉆井天數(shù)降低50%，讓每個鉆頭多鉆80%的井，可以從每口井中多恢復(fù)20%的天然氣，進而提高8%的運營效率”
案例2、貝克休斯利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)石油管道檢測
石油管道檢測的挑戰(zhàn)：
● 動態(tài)監(jiān)測石油管道腐蝕的速度
● 需要根據(jù)不同的工藝來預(yù)測管道的壽命
● 在出現(xiàn)腐蝕速率突變的時候，如何進行管線的風險評估
● 無法直接使用傳感器數(shù)據(jù)進行基于風險的檢測
通過結(jié)合超聲波傳感器，并采用機器學(xué)習(xí)的算法模型，貝克休斯幫助客戶實現(xiàn)了基于Predix平臺的石油管道檢測方案，并實現(xiàn)了提高15%設(shè)備生命、降低25%運維費用的目標。
案例3、寄云科技利用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)幫助用戶解決原油乳化問題
背景：在石油開發(fā)生產(chǎn)過程中，原油乳化現(xiàn)象日趨嚴重，容易造成黏度升高，嚴重影響油井產(chǎn)量、原油質(zhì)量、采收設(shè)備(如電潛泵)的性能與運行壽命，增加采油和集輸成本。
現(xiàn)有解決辦法：增加破乳劑，實施破乳降黏措施，使油水兩相分離，改善其流動性
挑戰(zhàn)：目前乳化的監(jiān)控、預(yù)測和預(yù)防難度較大。
(1)監(jiān)控：影響原油乳化和乳狀液穩(wěn)定性的外部因素很多、很復(fù)雜(原油產(chǎn)地、性質(zhì)、開采方式、溫度)，并且大部分因素不易在線實時測量和監(jiān)控(如原油組分、固體顆粒、采油助劑、含水及水中電解質(zhì)PH值等)，在實際生產(chǎn)中僅依靠不定期的離線化驗的結(jié)果，導(dǎo)致采取破乳措施的嚴重滯后。
(2)預(yù)測和預(yù)防：目前對發(fā)生原油乳化的典型井的生產(chǎn)動態(tài)特征規(guī)律的把握不充分，乳化程度與可觀測的現(xiàn)象之間的暫時沒有建立明確的對應(yīng)關(guān)系。
寄云科技通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)給出的解決方案如下：
● 數(shù)據(jù)采集：采集產(chǎn)量指標(產(chǎn)液、含水)、ESP實時指標：(電流、揚程、振動、溫度等)、破乳劑相關(guān)指標(gpd、ppm)以及操作調(diào)整相關(guān)指標(頻率、油嘴、套嘴等)
● 分析建模：構(gòu)建變點檢測模型，檢測到了人工觀察都容易忽略的細微的趨勢變化；實時計算能準確反映乳化嚴重程度的自定義特征；
● 破乳效果評價：使用相關(guān)數(shù)據(jù)對模型的結(jié)果進行驗證，確認模型的準確性；對采取添加破乳劑等措施的井的破乳效果進行評價。給出相應(yīng)建議。
除解決原油乳化問題，寄云科技還利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在油氣裝備生產(chǎn)、鉆完井實時分析等領(lǐng)域也積累了豐富的經(jīng)驗。
從整體來看，我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在油氣領(lǐng)域的應(yīng)用還處于初期階段，在國外往往是斯倫貝謝等油服公司提供相關(guān)服務(wù)，而在我國相關(guān)技術(shù)服務(wù)處于追趕期，但目前已有一些專業(yè)的服務(wù)公司展露頭角，如上面案例中的寄云科技。
寄云科技創(chuàng)始人兼CEO時培昕博士認為，現(xiàn)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在油氣領(lǐng)域應(yīng)用關(guān)鍵和難點在于二者的有機結(jié)合——海量數(shù)據(jù)采集、算法都不是問題，關(guān)鍵怎么結(jié)合工業(yè)的知識解決工業(yè)問題。
二者的結(jié)合需要油氣專家和數(shù)據(jù)專家的通力配合，然而一些國產(chǎn)設(shè)備在設(shè)計方面的不足增加了二者結(jié)合的難度。比如設(shè)計階段時，國外的裝備廠商設(shè)計階段就有非常清楚的FMEA(失效模式與影響分析)表格，會說明可能出現(xiàn)什么類型的故障，出現(xiàn)這一類故障有可能是什么原因?qū)е碌摹Ｋ泻苎永m(xù)性的設(shè)計理念，會給出很清晰的表格。拿到這個表格，放到現(xiàn)在監(jiān)測系統(tǒng)里，就可以和真正采到的油溫、震動信號結(jié)合起來做全面診斷。但現(xiàn)在的實際情況是廠商給不出這個表格，更多是給一些故障記錄，有些甚至連故障記錄都提供不了。這都是目前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在我國油氣領(lǐng)域應(yīng)用存在的一些挑戰(zhàn)。
千里之行，始于足下。未來隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進一步發(fā)展和各行業(yè)對工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重視，油氣領(lǐng)域從裝備設(shè)計、制造到生產(chǎn)作業(yè)的全產(chǎn)業(yè)鏈也必然通過應(yīng)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提高效率，轉(zhuǎn)化為新的動能，為我國油氣領(lǐng)域的勘探開發(fā)做出積極貢獻。
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