油气田生产数字化转型理论与实践

李晨，肖逸军，杨云杰

(中国石油西南油气田公司通信与信息技术中心，四川 成都 610000)

0 引言

随着时代的进步和信息技术的发展，世界经济正从工业经济向数字经济转型。数字化转型通过打造敏捷组织、数据驱动、主动颠覆和数字化运营新模式，给各行各业带来巨大变革，持续释放数字经济红利，带动企业快速成长[1]。

国内外油气行业正不断提升对数字技术的重视程度，纷纷探索数字技术在油气领域的应用场景，通过数字化技术的落地应用创造巨大效益价值。目前，油气行业面临加速数字化、解决变革障碍、共享生态创新、IT 运营模式转变等亟待解决的形势，应积极扩大数字化转型规模，利用技术创新，引领业务变革，以适应企业内外变化[2]。

1 西南油气田数字化转型基础

1.1 西南油气田信息化建设历程

西南油气田公司(简称“西南油气田”或“公司”)隶属中国石油天然气集团有限公司，是我国西南地区最大的天然气生产和供应企业。西南油气田信息化建设经历了探索起步、单项应用、集中建设、集成应用4 个阶段，目前正由集中建设向集成应用、智能化应用迈进。

1.2 西南油气田物联网技术框架

石油工业是以石油、天然气等为对象，进行地质勘探、钻井、开采、炼制等以提供燃料油、润滑油、化工原料等的重要工业部门[3]。因此，需要适合西南油气田的物联网技术框架设计，对油气生产的各个环节进行有效管控。

根据业务需求及实现功能的不同，西南油气田油气生产物联网系统建设按四级架构进行设计(如图1所示)，即应用层、调度层、监控层和现场层。油气生产物联网实现油气田井站、阀室、净化厂等作业现场生产数据、设备状态信息在生产管理指挥系统的集中管理和控制。

2 油气田数字化转型理论研究

图1 西南油气田油气生产物联网系统建设技术框架业务示意图

数字化转型的核心是利用新一代信息技术，构建数据的采集、传输、存储、处理和反馈的闭环，打通不同层级与不同行业间的数据壁垒，提高行业整体的运行效率，构建全新的数字经济体系[4]。习近平总书记指出，要构建以数据为关键要素的数字经济，坚持以供给侧结构性改革为主线，加快发展数字经济，推动实体经济和数字经济融合发展，推动互联网、大数据、人工智能同实体经济深度融合，继续做好信息化和工业化深度融合这篇大文章，推动制造业加速向数字化、网络化、智能化发展[5]。

2.1 目标及实施路径

西南油气田以“油公司”模式下的信息化与主营业务深度融合为指导思想，提出SMART 数字转型方法路径。

S: strategy 代表西南油气业务发展战略。通过落实战略部署，抓住四川盆地天然气发展历史机遇，实施三步走发展战略，建设国内最大的现代化天然气工业基地。

M:merge 代表两化融合。西南油气田两化融合处于综合集成阶段，初步建立数据、技术、业务流程、组织结构四要素的互动循环，正在开展突破两化融合瓶颈，推动“油公司”模式下数字化转型。

A: agile 代表敏捷。使用快速迭代、敏捷创新的方式，以数据为决策准则，以最小成本找到问题的最优解。

R: reinvetion 代表重塑业务模式。以数字化建设为手段，突出主营业务，精简组织机构，压缩管理层级，优化资源配置，配套管理机制，强化激励约束，稳步推进“油公司”体制机制改革各项工作任务有效落实，实现高质量稳健发展提供有力支撑。

T: technology 代表技术。推进智能油气田，深化人工智能、大数据、区块链、云计算等技术应用，构建“全面感知、自动操控、智能预测、持续优化”特征的油气智能生态应用，建成智能油气田。

2.2 数字化转型模式逻辑

建立西南油气田数字转型模式逻辑(如图2 所示)，实施战略转型、体系转型、平台转型、生态转型。

图2 西南油气田数字转型模式逻辑

3 西南油气田数字化转型实践

3.1 战略转型模式构建

战略转型指企业长期经营方向、运营模式及其相应的核心业务与资源配置方式的整体性转变，是企业重新塑造竞争优势、提升社会价值，达到新的企业形态的过程。目前，国家能源改革为天然气产业发展大量巨大的机遇，四川盆地天然气资源丰富，勘探开发潜力巨大，天然气工业体系完整，以及西南油气田上中游业务链齐全等特点，为战略实施带来巨大的优势。

在战略发展中，抓住四川盆地天然气发展历史机遇，建设国内最大的现代化天然气工业基地，建成全国最大的天然气生产基地和最大的页岩气田，并长期稳产。

在战略重点上，实现以常规天然气资源自营开发为主，向常规天然气、非常规天然气资源并举转变，突出基础理论和工艺技术创新，加强科技成果转化应用，构建协同高效的科研体系，全面提升自主创新能力和天然气行业核心竞争力，实现天然气技术整体行业领先，支撑公司发展质量效益全面提升，为公司带来业务价值跨越式增长。

3.2 体系转型模式构建

体系转型定义为数字化条件下“油公司”业务归核化发展的生产组织体系与生产运行管理体系的转变，夯实天然气上中下游一体化业务运行机制。其中，体系指泛指一定范围内或同类的事物按照一定的秩序和内部联系组合而成的整体，是不同系统组成的系统。而一体化管理指两个或三个管理体系并存，将公共要素整合在一起，两个或三个体系在统一的管理构架下运行的模式。

生产组织模式：在生产管理上，采用“无人值守、远程监控、定期巡检”方式，生产现场管控模式由现有的“气矿—作业区—中心站—井站及阀室”管理模式简化为“作业区—井站及阀室”管理模式；在运行模式上，油气生产实施“中心站+无人值守井站”组织模式。

全业务链一体化协同发展模式：以天然气勘探、开发、输送、储存、销售、利用等产输销主要环节为对象进行的多环节要素组合协调，利用数字技术，建立一体化工作环境，通过流程优化和管理转型，推进勘探开发工程技术一体化协同、天然气生产过程管控一体化协同、天然气产运储销一体化协同，重塑业务体系模式，实现产业链整体价值的最大化和功能的最优化。

勘探开发工程技术一体化协同：聚焦勘探高效突破，开发效益建产，以勘探开发协同、地质工程协同、地面工程协同为主线，打造“多专业、跨部门、前后方”的线上一体化协同新模式，解决研究过程的成果实时共享，研究成果与生产、决策的实时互动。

天然气生产过程管控一体化协同：聚焦天然气生产全过程管控协同，以生产计划、生产调控、生产维护及安全环保为主线，创建跨领域、跨区域、跨环节的生产联动机制，重点解决生产状态的全面感知与实时分析优化、生产运行机制的自动协调、生产过程安全环保的全面受控，建立天然气生产从气藏—井筒—集输—净化—储输全过程业务协同的管控新模式。

天然气产运储销一体化协同：增储上产过程中，为缓解效益发展与成本的矛盾，通过建立上—中—下游联动共享机制，优化全局资源配置；在应急情况下，联动产能、资源、市场实现精准调度，提升敏捷响应能力，优化产能布局，进一步提高生产精益管控水平。

3.3 平台转型模式构建

数字平台是融合技术、聚合数据、赋能应用的机构数字服务中枢，以智能数字技术为部件、以数据为生产资源、以标准数字服务为产出物。数字平台能够使机构业务创新和高效运营，助力机构数据管理和价值挖掘，降低机构技术运营和技术管理复杂度。数字平台能够对外提供可调用、松耦合、弹性的标准化数字服务，通过数字服务横向链接产业链上下游，纵向链接企业各机构部门，为其提供快速、灵活的数字化能力。

西南油气田数字平台通过云、网络、应用、终端和边缘的一体化协同，联接企业所有应用、数据，构建数据联接和价值挖掘能力，消除数据孤岛，形成企业全量数据，实现数据分享和价值挖掘，为企业业务和决策提供智能支撑，赋能方面支撑企业的数字化能力建设。

3.4 生态转型模式构建

西南油气田生态转型围绕建立企业内外部协同，带动产业链生态发展目标，坚持开发合作，绿色生态的发展思路，加强安全生产管控，以天然工业基地为核心，带动天然气产业链持续提升生态发展。

充分利用西南油气田产运储销一体化、批零一体化优势，统筹协调产运储销环节，积极稳固和拓展区域天然气市场，持续优化上中下游一体化管理，不断提升资源组织能力、市场开发能力和营销创效能力。

充分利用内外部资源，深化“校企合作”和“院企合作”，将企业的优势与高校及研究机构的优势有机结合，打造“五高校六大研发中心”和“三大技术支持中心”协同创新联合体，建立全方位、互利共赢、长期稳定的合作关系，为西南油气田上产提供理论和技术支撑。

4 西南油气田数字化转型阶段成果与经验

4.1 数字化转型阶段成果

全面建成以两个“三化”为代表的数字化油气田。以两化融合为抓手，建成物联网系统和数据集成应用平台，完成油气生产物联网完善工程建设和作业区数字化管理平台建设及推广，全部作业区上线作业区数字化管理平台，一线员工日常操作流程电子化覆盖率达100%，优减14 个作业区，老区优化用工4 292 人。

建成以物联网为基础的“云网端”基础设施。建成中石油西南地区最大区域数据中心和云计算软件平台、稳定可靠的光通信网络和全覆盖的物联网系统，数字化井覆盖率95%，场站无人值守率67.8%。

集成4 类油气生产数据。利用SOA 基础工作平台，集成勘探开发成果数据、生产实时数据、地理信息数据，经营管理数据，完成了现场生产实时数据、工程作业动态数据、勘探开发成果数据等专业数据近20 万数据点汇交，实现了数据整合及自动交换、服务发布与系统集成、流程配置与运行控制。

形成8 大领域专业应用。依托总部统建系统和公司自建系统，形成了勘探生产、开发生产、工程技术、生产运行、管道运营、设备管理、科研协同、经营管理等8 大业务领域的应用支撑。

打造2 个智能气田示范雏形。初步建成龙王庙、页岩气两个智能气田示范工程，开发了一批专家系统，上线智能工作流，应用AR、VR、机器人、无人机、一体化模型等新一代智能技术，赋予气田“思想和智慧”。

4.2 数字化转型经验启示

高层驱动与矩阵推进相结合，确保数字化转型系统性。公司成立信息化工作领导小组，主要领导亲自挂帅，机关主要业务部门负责人全员参加，负责数字化转型相关工作的统一部署、组织和协调，统筹谋划数字化转型顶层设计，系统推进各个业务领域数字化转型工作，及时研究解决工作中的重大问题。机关业务部门、二级单位各司其职，负责规范本业务数字化管理体系、管控体系、支撑体系，明确建设目标、需求，并对建设质量、进度进行控制。

统一规划与分类施策相结合，确保数字化转型可行性。数字化转型充分整合“十四五”信息化专项规划及相关建设方案，统一了转型工作思路、目标、部署。

统筹兼顾与业务主导相结合，确保数字化转型针对性。认真贯彻落实总部信息化“六统一”原则，充分考虑各业务关联，统一部署有关工作，系统推进业务数字化转型。

管理重构与硬件完善相结合，确保数字化转型协同性。业务管理重构方面，主动适应实物资产管理到数据资产管理的变化，突出体制变革、制度调整、流程再造、管理创效。IT 技术赋能方面，坚持“规划定项、集中统一、分级管理、纵横协调、考核联动”工作思路，以实现里程碑式阶段性目标、解决业务领域突出问题安排工作、部署示范项目群，并充分考虑项目之间协同，与业务管理重构同步推进项目建设。

5 结语

数字化转型是一个持续并不断完善的过程，未来油气田生产数字化转型工作应围绕“全面感知、自动操控、趋势预测、持续优化”四个方面，高起点、高质量、高效率地开展智能化气田应用场景设计与应用实践，从数据资源、运行管理、风险管控、决策分析等方面推动公司数字化向智能化的转型升级。

能够全面感知的油气田。在数据、视频自动采集集中监视基础上，利用传感技术和全覆盖的传感网络，实现对人行为的自动记录、对设备的智能识别、对风险的实时提示和防范，前方实时感知，后方高效智能分析。

能够自动操控的油气田。利用先进的自动化及信息技术，实现气井生产的自动控制，电子/ 现场巡检自动执行，设备运行状态自动诊断，紧急状况自动联锁动作，数据自动分析、主动推送。

能够趋势预测的油气田。在对历史海量数据进行分析的基础上，通过数据挖掘、业务模型分析，根据生产系统各环节的运行趋势，实现对异常问题进行预测预警、分级报警、提前响应、及时处置。

能够持续优化的油气田。以实时数据驱动专业模型形成的智能分析、预测结论为依据，通过实时推送的可视化协同工作环境，结合行业专家经验的辅助决策系统，实现智能技术与人的经验智慧结合，全面提升优化决策能力。