來源:中國石化報 時間:2023-08-14 17:08
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為加快推動數(shù)字技術(shù)與石油石化行業(yè)的深度融合,推動云計算、大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字孿生、區(qū)塊鏈等數(shù)字技術(shù)在油氣行業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同優(yōu)化,助力石油石化行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展,7月27~28日,中國石油企業(yè)協(xié)會聯(lián)合全國信息化和工業(yè)化融合管理標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會等單位和部門共同舉辦第六屆石油石化數(shù)字化和智能化創(chuàng)新發(fā)展交流會。本次會議以數(shù)智化賦能高質(zhì)量發(fā)展為主題,聚焦石油石化企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型新理念新趨勢,分享交流數(shù)字化轉(zhuǎn)型新模式新經(jīng)驗,探討數(shù)字化轉(zhuǎn)型現(xiàn)狀難點、對策建議及相關(guān)解決方案,共同打造油氣全產(chǎn)業(yè)鏈一體化、智能化生產(chǎn)運營新模式。與會專家認(rèn)為,油氣勘探開發(fā)對象都在地下,是一種看不見摸不著的黑箱系統(tǒng),是一個驗證性較弱或不可驗證極強的行業(yè),數(shù)字技術(shù)、人工智能有望成為照亮油藏“黑箱”的一束“光”。
本版文字由本報記者 程強 整理 圖表由 李華 提供
無人機在西北油田TP-1計轉(zhuǎn)站20萬立方米天然氣處理站建設(shè)現(xiàn)場監(jiān)督施工作業(yè)。 石立斌 攝
數(shù)智化案例
智能運營:
中國石化建成投用總部智能運營中心,提升了資源優(yōu)化配置、業(yè)務(wù)協(xié)同、突發(fā)事件處理能力??偛可a(chǎn)營運指揮系統(tǒng)覆蓋100余家企業(yè),實現(xiàn)了總部對整個產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)運行的動態(tài)跟蹤、實時監(jiān)控、協(xié)同指揮,利用計劃優(yōu)化系統(tǒng)進行網(wǎng)絡(luò)排產(chǎn),支持煉化板塊整體計劃優(yōu)化,原油資源配置優(yōu)化效果顯著。
智能油田:
中國石化勝利油田探索大數(shù)據(jù)、人工智能等先進技術(shù)在地震解釋、地層對比、歷史擬合、固井質(zhì)量評價等業(yè)務(wù)領(lǐng)域應(yīng)用,在保障研究精度的前提下,效率提升3~10倍。建立“中心值守、區(qū)域應(yīng)急”的生產(chǎn)運行管理新模式,油田用工減少2.2萬人,勞動生產(chǎn)率提升63.9%,各項指標(biāo)穩(wěn)中向好。打造“全面感知、超前預(yù)警、智能聯(lián)控、分儲分輸”的中國石化首座數(shù)字孿生智能油庫,勞動用工由189人減少到20人。開展油田特色源網(wǎng)荷儲一體化智慧能源系統(tǒng)試點,構(gòu)建靈活潔凈能源供應(yīng)體系、多源互聯(lián)智能電網(wǎng)、柔性可調(diào)終端負(fù)荷、多元儲能調(diào)節(jié)系統(tǒng)及智慧能源管控平臺,實現(xiàn)多能平衡互濟、源荷高效匹配、新能源友好消納,2022年降低外購電280萬元,實現(xiàn)1.6億千瓦時綠電全消納,供電成本降低2300萬元。
中國石化西北油田實現(xiàn)單井、管道、站庫動靜態(tài)資料信息集成,地面設(shè)施全流程模擬可視化,方案設(shè)計時可在線調(diào)取相關(guān)資料,設(shè)計效率提升20%。利用無人機和視頻分析診斷技術(shù),巡檢速度大幅提升,2022年飛行巡檢60萬公里,相比傳統(tǒng)人工巡線,巡檢頻率提升3倍,誤報率和錯報率小于5%,人力成本降低30%,極大提升了油區(qū)綜合管理水平。
中國石油塔里木油田形成油氣藏生產(chǎn)指標(biāo)預(yù)測、產(chǎn)能計算等25種算法模型,鉆井提速5%,定向井中靶率提升8個百分點,研發(fā)效率提高20%;助力研究人員收集整理數(shù)據(jù)時間節(jié)省80%,決策指揮、緊急處理突發(fā)事件效率提高50%。
中國石油大港油田打造油水井?dāng)?shù)智化全系列產(chǎn)品,硬件產(chǎn)品集采價格平均下降30%。打造油井生產(chǎn)智能調(diào)控終端,使高泵效井產(chǎn)量提升8%,低泵效井泵效提升39個百分點、能耗下降15%;開展井站一體化智能調(diào)控先導(dǎo)試驗,示范井區(qū)人均管井?dāng)?shù)由5口增至16口。研發(fā)井口數(shù)據(jù)采集無RTU(遠程終端單元)模式,數(shù)字化投資較傳統(tǒng)模式下降55%。
中國石油川慶鉆探建設(shè)數(shù)字化鉆井隊,推廣司鉆領(lǐng)航儀、電子坐崗等數(shù)字化產(chǎn)品,鉆井隊員工由75人減少到40人;形成數(shù)字化鉆井模板,數(shù)字化鉆井隊與EISC (工程作業(yè)智能支持中心)協(xié)同聯(lián)動,平均機械鉆速提高34.2%,平均單只鉆頭進尺提高39.9%,完鉆周期縮短79天。
中國海油在秦皇島32-6油田建成國內(nèi)首個海上智能油田,核心業(yè)務(wù)數(shù)字化覆蓋率90%,海上操作人員精減20%,實現(xiàn)光纖全聯(lián)通、無線全覆蓋,入選2021年企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型十大成果。在恩平油田建成國內(nèi)首個海陸一體化協(xié)同運營平臺,實現(xiàn)臺風(fēng)模式生產(chǎn)超300小時,避免原油產(chǎn)量損失約33萬桶?!吧詈R惶枴背蔀槭澜缡讉€具有遙控生產(chǎn)能力的超大型深水半潛式生產(chǎn)儲油平臺,作業(yè)水深1500米,離岸150公里,年產(chǎn)天然氣超30億立方米。
延長油田在可可蓋煤礦開展斜井智能化建井實踐,具有5G+智能超表面無線傳輸、5G+設(shè)備組裝多維坐標(biāo)實時調(diào)姿、5G+邊端結(jié)合精準(zhǔn)時空定位等特色,井筒建設(shè)期由54個月減至17個月,節(jié)約投資20億元以上。預(yù)計未來3~5年,西部采用斜井智能建井的工程產(chǎn)值超百億元。
智能煉廠:
中國石化集成原料產(chǎn)品價格及企業(yè)裝置運行成本等基礎(chǔ)數(shù)據(jù),實現(xiàn)中間物料不同流向、成品油牌號、化工產(chǎn)品牌號、同類裝置內(nèi)單位邊際貢獻在不同價格體系下的在線測算,實現(xiàn)對不同加工方案、產(chǎn)品構(gòu)成的快速對比測評,在業(yè)內(nèi)率先實現(xiàn)流程工業(yè)實時生產(chǎn)的產(chǎn)品市場價格驅(qū)動,裝置增效顯著。
中國石油蘭州石化榆林乙烷制乙烯智能工廠項目建成了一套完整的三維數(shù)字化設(shè)計、移交及數(shù)字孿生一體化工廠,勞動生產(chǎn)率提高20%,萬元產(chǎn)值能耗下降5%,揮發(fā)性有機物總量降低15%。
中國海油惠州石化建成國內(nèi)首個“雙頻5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”智能煉廠,生產(chǎn)平穩(wěn)率99.9%,設(shè)備完好率99%,自動采集率超98%,儀表自控率達97%,運營成本降低20%,噸油能耗降低17%,生產(chǎn)效率提升20%,資源利用率提升15%。
智能研究院:
中國石化對分子篩實驗數(shù)據(jù)進行大數(shù)據(jù)分析,構(gòu)建了合成實驗數(shù)據(jù)庫,實現(xiàn)文獻數(shù)據(jù)的自動提取和人工校核,以及實驗數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)分析,極大提高了科研工作效率;構(gòu)建了X射線衍射標(biāo)準(zhǔn)譜圖庫,實現(xiàn)高通量譜圖數(shù)據(jù)的集成與自動解析,節(jié)省了大量人力投入;利用大數(shù)據(jù)技術(shù),有效挖掘設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)與性能參數(shù)間的復(fù)雜關(guān)聯(lián)關(guān)系,形成預(yù)測模型庫,每年可節(jié)省模擬時間約144天,通過模擬優(yōu)選方案可以減少90%的實際實驗。
關(guān)鍵詞1:必由之路
當(dāng)前,全球新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革深入推進,新一代信息技術(shù)迅猛發(fā)展,數(shù)字經(jīng)濟成為全球經(jīng)濟增長的新動能,數(shù)據(jù)成為新的生產(chǎn)要素和戰(zhàn)略資源,數(shù)字治理成為全球治理的新領(lǐng)域。數(shù)字技術(shù)與能源交叉融合,不斷催生能源開發(fā)利用的新模式、新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè)。
黨的二十大報告強調(diào),加快發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟,促進數(shù)字經(jīng)濟和實體經(jīng)濟深度融合,打造具有國際競爭力的數(shù)字產(chǎn)業(yè)集群。
今年2月,中共中央、國務(wù)院印發(fā)《數(shù)字中國建設(shè)整體布局規(guī)劃》,指出建設(shè)數(shù)字中國是數(shù)字時代推進中國式現(xiàn)代化的重要引擎,是構(gòu)筑國家競爭新優(yōu)勢的有力支撐。
3月28日,國家能源局發(fā)布《關(guān)于加快推進能源數(shù)字化智能化發(fā)展的若干意見》,旨在釋放能源數(shù)據(jù)要素價值潛力,構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系。
中國石油企業(yè)協(xié)會會長王志剛說,加快數(shù)字化建設(shè),是石油石化企業(yè)貫徹落實黨中央加快建設(shè)網(wǎng)絡(luò)強國、數(shù)字中國戰(zhàn)略部署的實際行動,是加快建設(shè)世界一流企業(yè)的必由之路,是補長信息化短板、推進公司治理體系和治理能力現(xiàn)代化的緊迫任務(wù)。
國際歐亞科學(xué)院院士、中國海油研究總院副總經(jīng)理兼總工程師李中說,數(shù)字化、智能化是落實國家戰(zhàn)略、提升油田開發(fā)效益的必由之路。目前,國內(nèi)海域油氣開發(fā)日趨復(fù)雜,海洋油氣開發(fā)逐漸走向高含水、低品位邊際稠油田,產(chǎn)量難保障,鉆完井作業(yè)難度加大,提質(zhì)增效困難,降本空間收縮。中國海油在墾利16-1區(qū)塊實施新的優(yōu)快鉆完井項目,初步建立了參數(shù)實時共享、實時分析,陸地分析、海上指揮的海陸聯(lián)合作業(yè)模式,作業(yè)時效達99.7%,大幅縮短了作業(yè)工期,較基本設(shè)計提速58.33%,證明通過數(shù)智化鉆完井技術(shù)提升綜合效能,是未來發(fā)展的必由之路。
關(guān)鍵詞2:降本增效
國家能源局原副局長張玉清說,加快能源產(chǎn)業(yè)數(shù)字化升級,既能夠提升能源產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化水平,也是能源產(chǎn)業(yè)降本增效的重要措施。
據(jù)國際能源署研究報告,數(shù)字技術(shù)廣泛應(yīng)用,可以使油氣行業(yè)生產(chǎn)成本降低10%~20%,全球油氣技術(shù)可采儲量提高5%。
據(jù)報道,殼牌智能油田可全天候持續(xù)優(yōu)化資產(chǎn),采收率提高了10個百分點,產(chǎn)量提高了5%;挪威國油海上智能采油平臺采用全無人化設(shè)計,建造成本下降了20%。
馬來西亞國家石油公司一位高管在幾年前表示:曾經(jīng)在120美元/桶油價下還要虧損的項目,如今在60美元/桶下可以盈利。這其中,數(shù)字化扮演了重要角色。數(shù)字化技術(shù)讓項目成本降低、技術(shù)運用更加流暢、將分散的點串接成流暢的線條,使施工清晰透明。
中國石化首席專家、信息和數(shù)字化管理部副總經(jīng)理李劍峰說,石油石化企業(yè)受碳中和、電動革命、環(huán)保管控、經(jīng)濟形勢和市場博弈等外部因素影響,以及自身存在穩(wěn)產(chǎn)壓力大、運營成本高、安全環(huán)保管控難度大、勞動生產(chǎn)率不高等問題,亟待利用先進的智能化技術(shù),推動企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型,變革勞動組織形式、生產(chǎn)運營模式,優(yōu)化生產(chǎn)決策、精細(xì)運行管控,支撐企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。
中國石化積極開展數(shù)字新技術(shù)在石油石化業(yè)務(wù)中的融合應(yīng)用研究,于2013年率先提出石化智能工廠的框架體系,到目前形成20余項標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范、37個全生命周期建設(shè)模板,制定了10項國家石化行業(yè)智能工廠標(biāo)準(zhǔn)草案;研發(fā)涵蓋石化生產(chǎn)運營主要領(lǐng)域的工業(yè)套件29個、工業(yè)組件42個,實現(xiàn)了工業(yè)知識、模型和經(jīng)驗的承載和推廣,以及核心軟件的國產(chǎn)化。
經(jīng)過10年智能工廠試點建設(shè),成效顯著:普光氣田勞動生產(chǎn)率提升10%,鎮(zhèn)海煉化乙烯裝置績效多年位居全球第一群組,茂名石化勞動生產(chǎn)率比2013年提高近一倍,九江石化在同規(guī)模企業(yè)中效益名列前茅,上海石化多次獲市納稅百強前十。
關(guān)鍵詞3:數(shù)據(jù)治理
能源行業(yè)數(shù)據(jù)種類龐雜,能源央企無不以數(shù)據(jù)治理為先為要,筑牢數(shù)字化轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)。
李劍峰介紹,中國石化建立數(shù)據(jù)治理委員會、專家團隊、三級數(shù)據(jù)資源中心,實施集團級數(shù)據(jù)治理,在此基礎(chǔ)上建立了數(shù)據(jù)+平臺+應(yīng)用(數(shù)據(jù)湖+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺+APPs)的新模式。
勝利油田建成集成共享唯一的數(shù)據(jù)云服務(wù)體系,發(fā)布了數(shù)據(jù)服務(wù)商店,完成19個業(yè)務(wù)域的數(shù)據(jù)資源盤點,對近600億條記錄數(shù)據(jù)資源摸底,發(fā)布全業(yè)務(wù)域8萬個數(shù)據(jù)項的數(shù)據(jù)資源目錄,并以使用需求為驅(qū)動,形成多種數(shù)據(jù)服務(wù)方式,滿足不同應(yīng)用系統(tǒng)和業(yè)務(wù)人員使用數(shù)據(jù)的需求。
中國海油成立由董事長掛帥的集團公司數(shù)據(jù)治理委員會,建立數(shù)據(jù)治理責(zé)任人制度、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)源頭采集常態(tài)化機制等,消除數(shù)據(jù)孤島、系統(tǒng)煙囪,釋放數(shù)據(jù)要素價值。
智能油氣井是智能油田的核心。勝利油田推進井筒物聯(lián)化,攻關(guān)配套整體實現(xiàn)了對井下注采參數(shù)實時遠程測控,通過智能分注井?dāng)?shù)據(jù)分析處理功能,初步實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)實時獲取、預(yù)警及控制,在21個區(qū)塊實施分層注采,通過實時測控,層段合格率高出油田平均水平10.5個百分點。
中國海油以數(shù)據(jù)治理為基礎(chǔ),聚焦井筒全生命周期數(shù)據(jù)的“采、存、管、用”,成功實現(xiàn)1.5萬口井?dāng)?shù)據(jù)入湖,實現(xiàn)新建井源頭數(shù)據(jù)采集覆蓋100%,為智能油氣井奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
智能鉆井的核心在于井下數(shù)據(jù)的采集傳輸。中國海油堅持標(biāo)準(zhǔn)化、智能化采集,持續(xù)優(yōu)化升級鉆完井源頭采集工具,實現(xiàn)鉆井液、固井、定向數(shù)據(jù)自動采集、管柱數(shù)據(jù)自動錄入,建立數(shù)據(jù)質(zhì)檢輔助工具,不斷提升數(shù)據(jù)質(zhì)量。通過完善智能鉆井,預(yù)計“十四五”末可實現(xiàn)作業(yè)效率提高10%~15%,達到行業(yè)領(lǐng)先水平。
李中期望,未來要打造海上油氣井“測、傳、控”一體化智能調(diào)控系統(tǒng)。建立基于DAS(分布式光纖聲波傳感系統(tǒng))的井中地震技術(shù),為井間儲層的巖性、流體及連通性精細(xì)研究提供技術(shù)支持。以井筒為核心,構(gòu)建海上叢式井網(wǎng)井筒—近井地帶—井間數(shù)據(jù)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)體系,實現(xiàn)井筒與地層多維度全面感知,推動對油田全生命周期的認(rèn)識和模型迭代,最終實現(xiàn)對油田的整體高效開發(fā)。
關(guān)鍵詞4:大模型
OpenAI發(fā)布的ChatGPT以開放兩個月注冊用戶突破1億的業(yè)績震驚世界,由此掀起了生成式預(yù)訓(xùn)練GPT(Generative Pre-Training Transformer)大模型的火爆熱潮,開啟了AI(人工智能)發(fā)展的新階段。
李劍峰說,GPT大模型改變了AI小樣本數(shù)據(jù)、小模型的模式,走向了大數(shù)據(jù)量、大模型、多應(yīng)用場景時代。
同時,GPT大模型意味著新的生產(chǎn)力。前不久,咨詢機構(gòu)麥肯錫發(fā)布《生成式人工智能的經(jīng)濟潛力:下一波生產(chǎn)力浪潮》指出:生成式AI取代人類工作的時間被提前了10年,在2030年至2060年間(中點為2045年)50%的職業(yè)將逐步被AI取代;到2040年,生成式AI可以使勞動生產(chǎn)率每年增長0.1~0.6個百分點。
現(xiàn)在,通用大模型如雨后春筍般涌現(xiàn),如百度文心大模型、阿里云通義大模型、華為盤古大模型、騰訊混元大模型等,也有很多垂直領(lǐng)域大模型。勝利油田圍繞打造油氣行業(yè)的chatGPT,攻關(guān)“勝小利”工業(yè)大腦油田運營虛擬專家,在預(yù)訓(xùn)練學(xué)習(xí)海量知識的基礎(chǔ)上,強化學(xué)習(xí)了10萬余組勘探開發(fā)專業(yè)語料,并接入油田數(shù)據(jù)湖,目前已初步具備專業(yè)問答、快速查詢等能力,未來將打造為“百問不倒”的油田專家、數(shù)字助理。
李劍峰說,可以借用大模型成熟技術(shù),發(fā)揮自有數(shù)據(jù)優(yōu)勢,構(gòu)建石油石化行業(yè)預(yù)訓(xùn)練大模型。基于海量無標(biāo)注的通用語料及油氣行業(yè)專業(yè)數(shù)據(jù)和知識,通過“通用模型訓(xùn)練+專業(yè)數(shù)據(jù)微調(diào)+強化學(xué)習(xí)反饋”等途徑,訓(xùn)練出多模態(tài)油氣行業(yè)大語言模型,并不斷迭代演進;在油氣行業(yè)大模型的基礎(chǔ)上,構(gòu)建自然語言處理、智能對話、文檔生成、知識抽取等基本服務(wù),并根據(jù)油氣業(yè)務(wù)需求逐步形成基于大模型的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。
也有專家指出,油氣行業(yè)大多數(shù)要解決和處理的問題都看不到規(guī)則和解決問題的對象,具有超強的不確定性,要解決好油氣行業(yè)的人工智能應(yīng)用問題,專業(yè)知識和行業(yè)經(jīng)驗非常重要,需要打破算法工程師與業(yè)務(wù)人員間存在的壁壘,只有雙方深度融合,才能促進人工智能應(yīng)用落地。
展望未來,李劍峰說,智能制造系統(tǒng)的演進呈現(xiàn)兩個規(guī)律:一是人力在制造系統(tǒng)中的參與比重逐漸降低,二是將人積累的知識和經(jīng)驗逐步固化到制造系統(tǒng)中。智能制造的愿景是實現(xiàn)高度無人化自主運行。
李劍峰說,從分散智能應(yīng)用場景到油田企業(yè)整體的數(shù)字孿生,通過生成式預(yù)訓(xùn)練AI行業(yè)大模型技術(shù)的加持,將構(gòu)建豐富多彩的油氣工業(yè)元宇宙——這就是未來!
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