3D智慧油氣田可視化大屏管理詳情

1959 年 9 月 26 日 16 時(shí)許，松嫩平原上一個(gè)叫做大同的小鎮(zhèn)附近被命名為“松基三井”的油井里黑色的油流噴射而出，標(biāo)志一個(gè)世界級(jí)特大型陸相砂巖油田的誕生。大慶油田開始生產(chǎn)后，我國甩掉了中國“貧油”的帽子。因?yàn)榇髴c油田，1961 年中國新增探明石油儲(chǔ)量達(dá)到 20 億噸。2021 年 8 月，中國石油大慶油田再次在大慶發(fā)現(xiàn) 12.68 億噸頁巖油田，我國石油儲(chǔ)量增加到 314 億噸。

早在 2020 年大慶油田就提出推進(jìn)數(shù)字油田—智能油田—智慧油田的“三步走”戰(zhàn)略，把數(shù)據(jù)作為關(guān)鍵生產(chǎn)要素，構(gòu)建數(shù)據(jù)采集、傳輸、分析、決策的全流程體系，通過數(shù)字化與勘探開發(fā)業(yè)務(wù)的深度融合，拉動(dòng)技術(shù)變革、生產(chǎn)變革、管理變革，驅(qū)動(dòng)油田高質(zhì)量發(fā)展。

圖撲軟件的線上智慧油田采用 2.5D 的輕量化設(shè)計(jì)。以四川地圖為基，展示整個(gè)省的油田分布。運(yùn)用 Hightopo 自主研發(fā)核心產(chǎn)品 HT for Web，實(shí)現(xiàn)可交互式的 Web 二維場景。通過 2D 組態(tài)了解石油勘探—石油開采—油氣集輸—井下作業(yè)—石油化學(xué)工業(yè)整個(gè)流程。利用 RFID、傳感器、GPS、攝像機(jī)等設(shè)備，結(jié)合 5G 和 AI 識(shí)別等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)油田設(shè)施的智能化識(shí)別、感知、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。

圖撲軟件聚焦工業(yè)領(lǐng)域，提供完備流水線作業(yè)工具鏈，從 2D 設(shè)計(jì)、3D 設(shè)計(jì)到交互、動(dòng)效皆有一站式的開發(fā)工具，設(shè)計(jì)師和程序員能實(shí)現(xiàn)協(xié)同作業(yè)開發(fā)，快速落地 2D、3D 可視化成果。

油氣勘探

利用各種勘探技術(shù)和設(shè)施設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，找到儲(chǔ)油氣的圈閉，并探明油氣田面積，油氣層情況和產(chǎn)出能力。許多油田或探區(qū)是在人跡罕至的地區(qū)，決策和管理層難以感性地了解油田的自然環(huán)境、地質(zhì)、工程、建設(shè)、交通的真實(shí)情況。如果將數(shù)據(jù)接入圖撲的可視化大屏，管理者就能實(shí)時(shí)掌握油田的勘探進(jìn)程和油藏開發(fā)的重要數(shù)據(jù)。

石油勘探可分為調(diào)查和勘探兩個(gè)階段。調(diào)查階段主要任務(wù)是通過地面地質(zhì)調(diào)查或地球物理測量或地球化學(xué)探測調(diào)查油氣藏存在的條件，了解地質(zhì)概況后可用反射波地震勘探法進(jìn)行詳查。在詳查確定的可能含油的構(gòu)造上，采用鉆探井的方法，通過取巖心和測試油氣層以證實(shí)油氣層是否存在。鉆探后需詳細(xì)研究油氣藏的地質(zhì)特征（含油層變化規(guī)律，壓力系統(tǒng)和產(chǎn)量動(dòng)態(tài)，油、氣、水情況），算準(zhǔn)儲(chǔ)量，為油藏開發(fā)取得全部必要的數(shù)據(jù)。

當(dāng)我們利用地質(zhì)法、地球物理法、地球化學(xué)法和鉆探法獲得油氣田原始數(shù)據(jù)后，再經(jīng)過數(shù)據(jù)融合、處理、轉(zhuǎn)換，形成日產(chǎn)量趨勢、油田資源分布、油田產(chǎn)量排名的可視化圖表。將油田的復(fù)雜性整體客觀地展示給管理者，讓他們在勘探、施工、建設(shè)的各個(gè)階段提前對(duì)工程進(jìn)行合理的規(guī)劃，讓許多部署方案、開發(fā)方案在選址、選線、運(yùn)行環(huán)節(jié)上更合理，降低風(fēng)險(xiǎn)，提高經(jīng)濟(jì)效益。

環(huán)境保護(hù)

隨著國家“雙碳”政策的推行，低碳排放、保護(hù)環(huán)境與企業(yè)利益息息相關(guān)。石油天然氣開采是重污染產(chǎn)業(yè)，開采過程中大氣污染物主要包括天然氣凈化廠尾氣、油氣處理與集輸系統(tǒng)無組織逸散烴類廢氣，主要污染物為 SO2 和 VOCs。

在石油生產(chǎn)、貯運(yùn)、煉制加工及使用過程中，因事故、不正常操作及檢修等原因，都會(huì)有石油烴類的溢出和排放，造成大氣環(huán)境、土壤、地下水的污染。如產(chǎn)生溫室效應(yīng)、破壞臭氧層、土壤結(jié)構(gòu)等，形成寸草不生的環(huán)境。通過圖撲可視化大屏的監(jiān)測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。采用原位生物修復(fù)技術(shù)、異位生物修復(fù)技術(shù)、植物修復(fù)技術(shù)、生物處理法或者通過過濾設(shè)備等，凈化空氣和水源。

//油田水處理過濾器

主要適用于處理廢水經(jīng)反應(yīng)后絮體比重接近于水的各類廢水。根據(jù)含油污水的水質(zhì)特征及回注水水質(zhì)要求，主要去除因子為懸浮物、石油類物質(zhì)、硫化物及鐵，且保證處理后的回注水中顆粒物直徑 < 1.0 μm。過濾水可以再利用，以保護(hù)我國的淡水資源。

清水罐可用于儲(chǔ)存清水，和消防系統(tǒng)連結(jié)，不再另設(shè)消防用水池，減少占地面積，保護(hù)環(huán)境。

借助 HT 可視化技術(shù)還可以獲得油田信息以外的基礎(chǔ)信息，如地籍、氣象、水文、天然地震、植被和其他礦產(chǎn)等與空間系統(tǒng)有關(guān)的信息，有助于油田區(qū)域內(nèi)的的管理、建設(shè)、環(huán)境保護(hù)和自然災(zāi)難的預(yù)防。

石油開采

當(dāng)完成油藏的勘探，確定了油藏類型和儲(chǔ)量，就會(huì)進(jìn)行鉆井作業(yè)、固井。當(dāng)射孔鉆開油氣層、地面設(shè)施建設(shè)完畢，安裝完井口裝置，標(biāo)志著石油開采的基礎(chǔ)條件已經(jīng)具備。

//油井開發(fā)

運(yùn)用井架、操作平臺(tái)、柴油機(jī)、鉆機(jī)、鉆具、泥漿泵、發(fā)電機(jī)和測試裝備以及燃料油罐、鍋爐等從地面將地層鉆成孔眼。向井內(nèi)下入套管，并向井眼和套管之間的環(huán)形空間注入水泥。用射孔彈射開目的層位的套管及水泥環(huán)，構(gòu)成地層至井筒的連通孔道，以便于采油、采氣等作業(yè)。

鉆探設(shè)備的數(shù)字孿生體與實(shí)體設(shè)備共享數(shù)據(jù)信息，監(jiān)控設(shè)備功率、轉(zhuǎn)速變化、運(yùn)作狀態(tài)等數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理。結(jié)合地震資料的實(shí)時(shí)采集以及與歷史地震數(shù)據(jù) 、勘探開發(fā)數(shù)據(jù)的綜合分析比較，實(shí)現(xiàn)油氣儲(chǔ)量的精準(zhǔn)計(jì)算 、富集高產(chǎn)區(qū)的精確預(yù)測和地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)的準(zhǔn)確識(shí)別。

//采油方式

自噴采油和人工舉升采油是采油的兩種方式，自噴采油是由于地下含油層壓力較高,憑其自身壓力就可以使原油從井口噴出的采油方式。人工舉升采油則是利用各種類型的泵把原油從井中抽出，目前我國石油開采以人工舉升采油為主。運(yùn)用 Hightopo 自主研發(fā)核心產(chǎn)品 HT for Web，實(shí)現(xiàn)可交互式的 Web 二維場景，點(diǎn)擊抽油機(jī)可下鉆到設(shè)備詳情頁。

按舉升方式，分氣舉采油和深井泵采油兩類。其中深井泵采油又有有桿泵采油、螺桿泵采油等。有桿泵采油依靠從地面注入井內(nèi)的高壓氣體與油層產(chǎn)出流體在井筒中混合，利用氣體的膨脹使井筒中的混合液密度降低，將流到井內(nèi)的原油舉升到地面。

//有桿泵

抽油機(jī)是有桿深井泵采油的主要地面設(shè)備，它將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，包括游梁式抽油機(jī)和無游梁式抽油機(jī)兩種。抽油桿工作時(shí)，動(dòng)力設(shè)備將高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過減速箱傳遞給曲柄，帶動(dòng)曲柄作低速旋轉(zhuǎn)；曲柄通過連桿帶動(dòng)游梁作上下擺動(dòng)；掛在驢頭上的懸繩器通過抽油桿帶動(dòng)井下深井泵作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，把油抽到地面。抽油泵是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為流體壓能的設(shè)備，主要組成：工作筒(外筒和襯套)、柱塞、游動(dòng)凡爾(排出閥)、固定凡爾(吸入閥)。

綜合運(yùn)用各類傳感技術(shù)、有線/無線通信技術(shù)以及數(shù)據(jù)分析技術(shù)，以智能控制為手段，圍繞桿泵抽油系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，如抽油機(jī)、抽油桿、抽油泵，對(duì)抽油工況及各種運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行收集、處理和挖掘，優(yōu)化參數(shù)配置，提升采油效率，降低運(yùn)行成本，保持安全穩(wěn)定高效生產(chǎn)。

//油氣水三相分離器

油田油水井中安裝于泵下的一種“固、液、氣”三相分離裝置。油氣水混合物高速進(jìn)入預(yù)脫氣室，靠旋流分離及重力作用脫出大量的原油伴生氣，預(yù)脫氣后的油水混合物經(jīng)導(dǎo)流管高速進(jìn)入分配器與水洗室，在含有破乳劑的活性水層內(nèi)洗滌破乳，進(jìn)行穩(wěn)流，降低來液的雷諾系數(shù)，再經(jīng)聚結(jié)整流后，流入沉降分離室進(jìn)一步沉降分離，脫氣原油翻過隔板進(jìn)入油室，并經(jīng)流量計(jì)計(jì)量，控制后流出分離器，水相靠壓力平衡經(jīng)導(dǎo)管進(jìn)入水室，從而達(dá)到油氣水三相分離的目的。實(shí)現(xiàn)了原油脫水、原油脫天然氣和天然氣脫輕質(zhì)油；還要做到污水回收、天然氣回收和輕質(zhì)油回收。

通過 HT 可視化監(jiān)控三相分離器的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，將油田生產(chǎn)的自動(dòng)化與信息化相結(jié)合，將物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用到油氣生產(chǎn)流程中，已經(jīng)成為國內(nèi)數(shù)字油田建設(shè)的主流方向。

//注水電動(dòng)增壓泵

注水是一種二次采油方法。通過注水井向地層注水，將地下原油驅(qū)替到生產(chǎn)井，增加一次采油后原油的采收率。

//注水井

用來向油層注水的井。在油田開發(fā)過程中，通過專門的注水井將水注入油藏，保持或恢復(fù)油層壓力，使油藏有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)力，以提高油藏的開采速度和采收率。利用注水設(shè)備把質(zhì)量合乎要求的水從注水井注入油層，以保持油層壓力，這個(gè)過程稱為油田注水。油田注水是油田開發(fā)過程中向地層補(bǔ)充能量、提高油田采收率的重要手段之一。注水井管理技術(shù)水平的高低決定著油田開發(fā)效果的好壞，同時(shí)也決定著油田開發(fā)壽命的長短。

油氣集輸

油氣正式開采后需要將分散的油井所生產(chǎn)的石油、伴生天然氣和其他產(chǎn)品集中起來，經(jīng)過各項(xiàng)設(shè)備的處理、初加工，再將合格的油和天然氣分別外輸?shù)綗捰蛷S和天然氣用戶?？赏ㄟ^ HT 可視化平臺(tái)將油田的各種空間實(shí)體自然地組織在一起，將徹底打破油田各專業(yè)信息平臺(tái)橫向分割的局面，形成集勘探—開發(fā)—工程—集輸為一體的油田信息系統(tǒng)。

//加熱爐

指用火焰加熱原油、天然氣、水及其混合物等介質(zhì)的專用設(shè)備。它是油氣集輸系統(tǒng)中應(yīng)用最多的一種油田專用設(shè)備，其作用是將原油、天然氣，油水混合物、油氣水混合物加熱至工藝所需要溫度，滿足油氣集輸工藝及加工工藝的要求。從采油井口至原油外輸整個(gè)集輸系統(tǒng)，各個(gè)環(huán)節(jié)都要使用加熱爐。加熱爐也是一種高耗能設(shè)備，正確地操作使用加熱爐，對(duì)提高熱效率、降低燃料消耗具有重要意義。

//儲(chǔ)油罐

是一種儲(chǔ)存油品的容器，油庫的主要設(shè)施，在管道運(yùn)輸中是輸油管的油源接口。按材質(zhì)可分為非金屬油罐和金屬油罐兩大類。金屬油罐因造價(jià)低、不易滲漏、施工方便、維護(hù)容易而得到廣泛使用。球形油罐具有耐壓、節(jié)約材料等特點(diǎn)，多用于石油液化氣系統(tǒng)。

可視化系統(tǒng)上可以方便地集合設(shè)備管網(wǎng)密集的油田信息、幾萬公里的油氣長輸管線和配套的幾萬座原油儲(chǔ)罐信息，形成數(shù)字規(guī)劃、管理、安全監(jiān)測、設(shè)計(jì)制圖的能力。

我國除了陸地石油資源外，海洋油氣資源也十分豐富。海上油氣勘探主要集中于渤海、黃海、東海及南海北部大陸架等地。海上油氣集輸圖撲軟件也有完成的可視化解決方案。

天然氣開采

對(duì)于和原油儲(chǔ)藏在同一層位的天然氣，會(huì)伴隨原油一起開采。對(duì)于只有單相氣存在的氣藏，其開采方法既與原油的開采方法十分相似，又有其特殊的地方。中國是世界上最早開發(fā)和利用天然氣的國家，宋代開始較大規(guī)模地開發(fā)和利用天然氣，位于四川自貢市、富順縣和榮縣境內(nèi)的自流井氣田，是當(dāng)時(shí)世界上最大的天然氣田。

Hightopo 天然氣開采智慧可視系統(tǒng)，開篇?jiǎng)赢嬚故練馓锝ㄔO(shè)三個(gè)階段：鉆前工程、鉆進(jìn)工程和完井作業(yè)。包括：定井位、道路勘測、基礎(chǔ)施工、安裝井架、搬家、安裝設(shè)備、一次開鉆、二次開鉆、鉆進(jìn)、起鉆、換鉆頭、下鉆、完井、電測、下套管、固井作業(yè)等。

運(yùn)用 Hightopo 自主研發(fā)核心產(chǎn)品 HT for Web，實(shí)現(xiàn)可交互式的 Web 三維場景，可進(jìn)行縮放、平移、旋轉(zhuǎn)，展示天然氣田的設(shè)施設(shè)備信息。2D 面板接入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，展示天然氣產(chǎn)量、設(shè)備故障信息、采氣純度、采氣效率、天然氣存量等信息。界面下方的實(shí)體線框切換可查看氣田的線框狀態(tài)。

由于天然氣密度小，為0.75～0.8千克/立方米；粘度小，在地層和管道中的流動(dòng)阻力小；但膨脹系數(shù)大，彈性能量大。因此天然氣開采時(shí)一般采用自噴方式，同自噴采油方式基本一樣。

//排水采氣

伴生氣通常含有雜質(zhì)，采用閃蒸分離方式能分離出較重的氣體。為了提高伴生氣輕烴回收率，可采用中壓淺冷冷油吸收工藝。它具有采收率高、經(jīng)濟(jì)效益好、工藝適應(yīng)范圍廣、操作靈活性大等特點(diǎn)。

其實(shí)，提高氣體采收率的關(guān)鍵還是水患治理。由于水體的彈性能量會(huì)驅(qū)使水沿高滲透帶竄入氣藏，巖石本身的親水性和毛細(xì)管壓力的作用，水的侵入會(huì)封閉縫洞或空隙中未排出的氣體，比重高達(dá)巖石孔隙體積的 30%～50%，大幅降低了氣體采收率。

氣井產(chǎn)水后，氣流入井底的滲流阻力會(huì)增加，向上總能量消耗增大。氣藏的采氣速度將下降，氣井的自噴能力將減弱，單井產(chǎn)量迅速遞減，直到停產(chǎn)。通過采氣效率、采氣純度、含水飽和度、泥質(zhì)含量、滲透率的數(shù)據(jù)變化，判斷滲水程度。通過排水采氣、化學(xué)封堵等方法，解決氣井井筒及井底附近地層積液過多或產(chǎn)水，使氣井恢復(fù)正常生產(chǎn)。

統(tǒng)計(jì)信息

可通過當(dāng)月耗電量和產(chǎn)氣量的比率判斷氣井內(nèi)的滲水情況，及時(shí)采取補(bǔ)救措施。

報(bào)警信息

通過圖撲的可視化大屏在中控室就能實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障監(jiān)控，及時(shí)通知工程人員進(jìn)行維修。

副產(chǎn)品產(chǎn)量排行

可分析穩(wěn)定氣體凝析液（SGC）等副產(chǎn)品的產(chǎn)出量，科學(xué)進(jìn)行資源分配。

井下作業(yè)

油、水井在長期的生產(chǎn)過程中，不停頓地受到地下油、氣、水的腐蝕，逐漸老化，出現(xiàn)各種不同類型的故障，導(dǎo)致油水井不能正常生產(chǎn)，甚至停產(chǎn)。因此，必須對(duì)出現(xiàn)問題與故障的油水井進(jìn)行井下作業(yè)，使油水井恢復(fù)正常生產(chǎn)。井下作業(yè)是油田勘探開發(fā)過程中保證油水井正常生產(chǎn)的技術(shù)手段。主要有油水井維修、油水井大修、油層改造和試油。

井下作業(yè)危險(xiǎn)重重，通過可視化巡檢，利用機(jī)器人檢修，將對(duì)工人健康增加一份保障。

石油天然氣化學(xué)工業(yè)

石油化工產(chǎn)品以煉油過程提供的原料油進(jìn)一步化學(xué)加工獲得。生產(chǎn)石油化工產(chǎn)品的第一步是對(duì)原料油和氣（如丙烷、汽油、柴油等）進(jìn)行裂解，生成以乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯為代表的基本化工原料。第二步是以基本化工原料生產(chǎn)多種有機(jī)化工原料（約200種）及合成材料 （塑料、合成纖維、合成橡膠）。大到太空的飛船，小到牙刷等，都跟石油化工有著密切的關(guān)系。可以說，我們?nèi)粘Ｉ钪械摹耙?、食、住、行”樣樣都離不開石化產(chǎn)品。

高速發(fā)展的電子工業(yè)以及諸多的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，對(duì)石化產(chǎn)品，尤其是以石化產(chǎn)品為原料生產(chǎn)的精細(xì)化工產(chǎn)品提出了新要求，這對(duì)發(fā)展石化工業(yè)是個(gè)巨大的促進(jìn)。

以天然氣為原料加工的產(chǎn)品或初級(jí)產(chǎn)品主要有合成氨、甲醇、甲醛、乙烯、合成氣或氫氣、乙炔、氯甲烷、二硫化碳、氫氰酸、炭黑等。天然氣也是制造氮肥的最佳原料，具有投資少、成本低、污染少等特點(diǎn)。

油氣下游的智慧工廠已初具規(guī)模，油氣上游業(yè)務(wù)作為傳統(tǒng)工業(yè)產(chǎn)業(yè)，智慧化轉(zhuǎn)型絕非一朝一夕之功，必須從企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的高度上重視智慧化轉(zhuǎn)型，全面推進(jìn)智慧油氣田建設(shè)。圖撲軟件基于局部刷新、批量聚合、圖像緩存、極少化 DOM 元素等，從底層設(shè)計(jì)就追求極致的性能，組件可承受萬級(jí)甚至十萬級(jí)別數(shù)據(jù)量。助力石油和天然氣行業(yè)突破應(yīng)用極限，實(shí)現(xiàn)智慧化和綠色開發(fā)。

利用信息融合、云計(jì)算、模糊識(shí)別等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)區(qū)域協(xié)同、數(shù)據(jù)共享，并通過對(duì)海量信息和數(shù)據(jù)的分析、處理，實(shí)現(xiàn)客觀、本質(zhì)、全面的認(rèn)知和判斷，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)油田和氣田的可視化、可量測的智能化管理與控制。通過連點(diǎn)成面的方式來打破各單位、各專業(yè)部門各自建立“信息孤島”的不利局面，建立一套科學(xué)和行之有效的智慧油氣田信息共享機(jī)制。

為油氣田勘探開發(fā)、油氣生產(chǎn)、經(jīng)營管理、礦區(qū)服務(wù)提供一種全新的管理手段，通過新方法的應(yīng)用，提升各方面的泛在化、可視化、智能化水平，并最終推動(dòng)油田的綠色環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展。

ymf