数字化油田建设课件.pptx
数字油田建设及发展趋势,二一二年七月,1,.,第二部分：胜利油田信息化建设情况,第一部分：数字油田理论及国内外发展现状,2,.,目 录,一、数字油田的内涵二、数字油田建设关键技术三、数字油田建设案例,3,.,1、数字油田由来,数字油田(Digital Oil Field)来源于“数字地球(Digital Earth)”,“数字地球”是美国前副总统戈尔先生于1998年1月在加利福尼亚科学中心的讲演中提出的创意。,一、数字油田的内涵,4,.,数字地球是我们星球的一种虚拟表示，使人们可以探察汇集有关地球的自然和人文信息，并与之互动。“数字地球”的提出有深刻的时代背景，包括政治背景、经济背景，甚至军事背景，但更重要的是技术背景，即高度发展的计算机技术。,一、数字油田的内涵,1、数字油田由来,5,.,数字城市,数字海洋,数字图书馆,数字建筑,数字生活,数字,数字地球,一、数字油田的内涵,1、数字油田由来,数字油田,数字油田是数字地球最重要的领域和分支,6,.,一、数字油田的内涵,2、数字油田的发展历程,7,.,一、数字油田的内涵,2、数字油田的发展历程,（1）概念提出阶段,1991年在(Oil& Gas Journa1)杂志上就出现了智能油田(Smart Field)词汇和论述。2000年2月，一家名为 “Digital Oil Field Inc”的公司被注册。提出了数字油田解决方案，其定位为：为公司内部各部门和外部供应商之间，提供提高知识管理能力、集成协同工作、优化业务流程和电子商务解决方案。,8,.,一、数字油田的内涵,2、数字油田的发展历程,（2）理论发展阶段,X-Field概念模型,Smart Field(SHELL),Shell：Smart FieldBP：eField或Field Of The FutureChevron：iFieldSchlumberger：Digital oil Field of the Future美国斯坦福大学计算地球与环境科学研究中心：X-Field,9,.,一、数字油田的内涵,2、数字油田的发展历程,（2）理论发展阶段,以数据集成应用为主毛锋,以现有虚拟现实专业软件搭建王宏林,10,.,一、数字油田的内涵,2、数字油田的发展历程,（3）探索起步阶段,1999年,2002年,2003年,大庆油田在国内首次提出数字油田的概念，并将数字油田作为企业发展的一个战略目标。,塔里木油田,胜利油田、塔河油田、克拉玛依油田,提出并实施数字油田规划,11,.,一、数字油田的内涵,2、数字油田的发展历程,（3）探索起步阶段,“十五”期间，国家科技部设立重大科技攻关课题“数字气田关键技术及应用示范研究”，主要研究了基于无线公网的气田采输生产过程中气井、管线等的数据实时采集、传输和控制技术，气田网络集成技术，气田采输生产数据的整合与交换技术，以及气井管理与辅助决策等技术。在中石化西南分公司的新场气田进行了示范应用。,12,.,一、数字油田的内涵,2、数字油田的发展历程,（4）全面发展阶段,为加快数字油田建设步伐，国家科技部设立863项目“数字油气田关键技术研究” ，重点攻关油气田多源、异构数据集成技术和多尺度三维表征等技术，初步建成数字油气田应用系统，为数字油气田理论完善和油气田信息化实践提供指导。,该项目由胜利油田和石油大学、北京科技大学联合承担。2009年9月14日，通过项目实施方案评审。,13,.,1、数字油田建设的本质,数据采集,数据处理,数据解释,地震,测井,录井,综合研究,盆地评价,圈闭描述,油藏描述,地震处理,地震反演,储层预测,测井处理,录井分析,地震解释,测井解释,成藏规律,储量,预测,探明,控制,勘探,风险评估,资料收集,基本研究,勘探成本分析,勘探风险评估,开发,经济评价,开发方案,地面建设,油田开发,油藏数值模拟,生产优化提高采收率,剩余油分析剩余储量,地质建模精细地质研究,管网设计,油气储运,泵站建设,规划设计,建设方案,开采方案,稳产方案,成本估算,风险分析,经营,物资采购,原油销售,生产,管理,计划,增储,上产,精细化管理,3、数字油田的定义,一、数字油田的内涵,14,.,对数字油田的理解各不相同,但是向统一发展。由于各油田企业对数字油田的理解不尽相同,因此产生了各种流派,主要包括:,一、数字油田的内涵,3、数字油田的定义,15,.,一、数字油田的内涵,3、数字油田的定义,16,.,一、数字油田的内涵,3、数字油田的定义,数字油气田是以油气田资源的数字化为基础，以网络为依托，以信息技术为手段，以推动科研创新、优化生产运行和规范经营管理为目的的综合系统，是现实油气田的虚拟数字化。,17,.,建设数字油田，将油气资源的发现与开发工作从分类资料的顺序处理改变为实时资料的并行处理，建立快速反馈的动态油藏模型，对油田生产过程和经济活动进行动态的把握和快速的控制，是以信息集成、共享和工作协作为主要特征的综合管理系统。数字油田具有以下六个鲜明的特征 ：,资源数字化,技术一体化,信息集成化,业务协同化,管理集约化,决策科学化,一、数字油田的内涵,3、数字油田的定义,18,.,数字油田是油气生产企业信息化与工业化融合的产物,数字油田是“两化融合”的结晶,19,.,数字油田是“两化融合”的结晶,保证了储量的持续增长和油藏的有效开发,油田勘探开发是高度技术密集型的行业。可以说，在现阶段，离开以高强度计算和海量信息存储为代表的信息技术的支持，就不能找到油气，即使找到了也不能高效地开发。信息技术已经渗透到了油田勘探开发的全过程，而且成为了最关键的支撑技术，并与传统勘探开发技术融为一体。信息技术还促进了勘探开发一体化的实现。,信息技术和勘探开发技术融合,20,.,数字油田是“两化融合”的结晶,通过在现场设备上安装传感器等自动化部件，对井站库生产参数、输油管线、供水供电管网、油田道路、通信线路等，以及勘探开发各个现场的运行状态进行远程监控，既可以大大提高生产指挥水平，又能够有效降低人员劳动强度，减少用工数量，节约生产成本。特别是能够让后方的专家减少无效工作时间，并能快捷应用后方的数据中心和知识库等技术支持系统，让专家的集体智慧发挥出最大的作用。,信息技术和自动化技术融合,实现了生产过程实时监控和远程操作,21,.,数字油田是“两化融合”的结晶,信息技术和管理技术融合,提高了经营管理水平,MIS系统和ERP系统的建立，使油田企业的人财物管理得以更加有效地实施，特别是ERP系统实现了物流、资金流和信息流的“三流合一”，使油田管理业务更加规范透明、核算更加细化、决策中心上移。,22,.,目 录,一、数字油田的内涵二、数字油田建设关键技术三、数字油田建设案例,23,.,二、数字油田建设关键技术,数字油田建设涉及的关键技术,24,.,（一）数字化技术,二、数字油田建设关键技术,（二）信息主动服务技术,（三）可视化技术,（四）业务流程优化技术,（五）专业软件配置,（六）基于知识的决策技术,（七）基础配置优化技术,25,.,二、数字油田建设关键技术,数字化技术将物探、钻测录试等油田专业施工、采油生产等过程中的产生的数据经过标准化等处理，保存到油田数据中心，为建立数字油田模型建立提供最基本的数据支持。,物探,井场,采油生产,人工采集,油田数据中心,无线网或局域网,26,.,二、数字油田建设关键技术,各专业数据采集的发展趋势及特点,二、数字油田建设关键技术,井场数据采集体系架构,钻井参数仪,综合录井仪,测井仪,井场实时数据库,仪器接口及数据转换,井场监控系统,无线网,油田数据中心,钻井决策支持系统,主要技术：,1、异构数据转换技术,2、实时数据管理技术,3、基于WITSXML的数据传输,4、数据同步技术,28,.,二、数字油田建设关键技术,采油生产数据采集功能,生产过程可视化监测、控制及预警,实时采集,实时控制,2)设备运行分析预警,4)生产过程中的在线泄漏监测,3)压力管道系统腐蚀在线监测与预警,1)生产过程数据采集与监控,29,.,二、数字油田建设关键技术,源头数据采集体系建设关键,1、统一的数据采集标准2、完善的考核、管理办法3、统一部署数据采集软件4、一次采集，共享应用,30,.,（一）数字化技术,二、数字油田建设关键技术,（二）信息主动服务技术,（三）可视化技术,（四）业务流程优化技术,（五）专业软件配置,（六）基于知识的决策技术,（七）基础配置优化技术,31,.,二、数字油田建设关键技术,信息主动服务技术通过一体化数据模型，结合元数据技术对油田资产化数据实施统一管理，基于SOA架构建立数据综合服务平台，提供适应石油行业需求的专业搜索引擎。,32,.,数据资产化管理对模型的需求,二、数字油田建设关键技术,（Oracle公司）,33,.,石油数据模型发展历程进程,二、数字油田建设关键技术,PPDM 公共石油数据模型，为石油工业上游定义标准的数据模型，与POSC相比，涉及的上游专业领域较窄。POSC的Epicentre一套面向石油勘探开发的一个统一的具有面向对象特征的逻辑数据模型。,34,.,二、数字油田建设关键技术,Oracle数字油田方案建议使用PPDM模型,35,.,二、数字油田建设关键技术,基于POSC的数据模型的作用,适应业务的变化,36,.,实现一体化管理 至上而下面向对象对数据的逐级继承和分类，包含了勘探开发所有的业务和数据。,二、数字油田建设关键技术,基于POSC的数据模型的作用,37,.,二、数字油田建设关键技术,SOA(Service-Oriented Architecture)面向服务的体系结构，是一个组件模型，它将应用程序的不同功能单元（称为服务）通过这些服务之间定义良好的接口和契约联系起来。,基本特征：服务之间的松耦合,Complexity,SOA,重要组成部分：主数据和企业服务总线,38,.,ESB是一种消息传送总线及服务平台，有了它，连接旧系统、管理及编制服务就会比较简单，ESB也负责转换及发送消息。,二、数字油田建设关键技术,39,.,石油行业仓库及主数据管理（IBM）,勘探开发技术协同,主数据管理及 企业数据模型,公共服务容器,系统开发工具,模型引擎,门户服务,系统管理及安全,工作流程模型,服务,企业服务总线（ESB）,协同引擎,遵循POSC Epicenter,基于MDA的开发,知识管理,动态工作流程管理,安全管理,用户定制视图,服务,二、数字油田建设关键技术,40,.,二、数字油田建设关键技术,Oracle提供的主数据及SOA解决方案,41,.,基于油田知识挖掘的垂直搜索引擎,二、数字油田建设关键技术,查全率,查准率,搜索引擎衡量指标的变化:,垂直搜索引擎，即专业化搜索引擎，专为查询某一学科或主题的信息而产生的查询工具，对解决实际查询问题要比搜索引擎门户有效得多。,42,.,搜索引擎懂专业,二、数字油田建设关键技术,搜出有“关键词”的成果。这条结果表明霍玛吐背斜带天然气区带评价这个研究项目，针对霍玛吐背斜带进行研究，在天然气储量研究上产生了知识。,43,.,（一）数字化技术,二、数字油田建设关键技术,（二）信息主动服务技术,（三）可视化技术,（四）业务流程优化技术,（五）专业软件配置,（六）基于知识的决策技术,（七）基础配置优化技术,44,.,一、数字油田的内涵,数字油田要描述的对象（即油田）是多尺度的，需要海量的专业化数据描述地下地质体，而且油藏动态变化。,地震(米级),测井(厘米级),岩心(毫米级),孔隙结构(微米级),信息融合技术,45,.,研究建立多尺度地表导航数据表征规则,研究建立主要业务需求的信息空间模型的组织表征规则,形成多尺度三维地质体空间形态和属性的表征模型,地下地质信息：地层、构造、储层、油层、物性、含油性、流体性质、测井、试油、录井等信息,研究不同精度信息的融合表征技术,地表地质信息：矿权、构造单元、油气田、地震工区、井位等,研究制定业务需求的尺度分级规则,核心：多尺度三维信息数据融合表征建模技术,一、数字油田的内涵,46,.,二、数字油田建设关键技术,插值、粗化等技术研究,插值：对基于主题的查询得到的结果进行可视化表达。粗化：精细地质模型在粗尺度下的高效展示。顶点聚类法区域合并法 重新布点法几何元素删除法小波分解法,47,.,三维可视化表征技术,二、数字油田建设关键技术,构造、古地貌,地震解释,成熟：单一专业（领域）技术缺乏：辅助决策需要关键信息综合展示：,数值模拟,交互性：理解主题简单 多维性：同一地质体属性可对比 可视性：透明、融合关键属性可见,数字油田三维可视化与现有可视化软件的区别,48,.,抽油机及平台参数,井型及参数,层位,Ng,Ed,密闭取心,热采井,常规井,三采井,油田,Es,行政单位,道路,管网,二、数字油田建设关键技术,数字油田三维表征模式,49,.,二、数字油田建设关键技术,GIS技术研究,GIS可以对空间数据按地理坐标或空间位置进行各种处理、对数据的有效管理、研究各种空间实体及相互关系。通过对多因素的综合分析，迅速地获取满足应用需要的信息，并能以地图、图形或数据的形式表示处理的结果。在油气勘探、油气开发、地面工程和管线管网建设及油田自然灾害预报等方面取得广泛的应用。,50,.,二、数字油田建设关键技术,51,.,二、数字油田建设关键技术,GIS将从现有的以油田基础数据和成果图件的存储和管理为主的“管理型”，向以空间分析、辅助决策为主的“智能型”转变,并融入数字油田知识系统，为油田企业油气勘探开发提供辅助决策支持。,地面、地下一体的GIS系统,地下,地上,52,.,（一）数字化技术,二、数字油田建设关键技术,（二）信息主动服务技术,（三）可视化技术,（四）业务流程优化技术,（五）专业软件配置,（六）基于知识的决策技术,（七）基础配置优化技术,53,.,二、数字油田建设关键技术,业务流程建模是对业务流程进行表述的方式，它是过程分析与重组的重要基础。在跨组织业务流程重组的前提下，流程建模的主要目的就是提供一个有效的跨组织流程模型并辅助相关人员进行跨流程的分析与优化。,业务流程建模技术,业务域划分,业务流程分析,分业务域模型,业务活动描述,模型标准化,模型集成,54,.,二、数字油田建设关键技术,结构化数据,文档类数据,活动描述,图形数据,活动名称,业务活动单元,规范描述活动产生采集内容、数据项名称、录入方式、质量要求、审核要求等。,确定本活动产生重要报表、报告，并对文档的格式、内容、录入方式、质量要求、审核要求进行分析规范。,规范描述活动的操作者、活动地点、活动时间、活动对象、活动原因、活动结果方面对活动进行描述,对数据体内容、数据体格式、产生环境、采集单位、空间属性、质量要求、安全要求等内容进行分析规范。,对本活动中产生的图形、图元、格式、产生环境、空间属性、质量要求、安全要求等内容进行分析规范。,业务活动的名称要能准确表达业务活动的含义,业务活动数据分析思路：,体数据,55,.,目前业务协同一体化平台技术体系基本成熟，能够为一体化提供无缝的信息连接。,可视化业务流程建模自动化流程实现精细化业务考核,研究重点,业务协同一体化平台,二、数字油田建设关键技术,56,.,二、数字油田建设关键技术,工作流平台,建立统一的企业级工作流平台、能够快速地响应新的业务需求、保证系统高度的稳定性、方便系统维护和监控、保护已有的软件投资、使技术细节得到屏蔽业务需求得到专注。,57,.,工作流平台技术架构,开放性安全性灵活性继承性,58,.,应用工作流平台，借助专业的业务建模工具实现对油田所有业务流转管理，实现专业人员分析的业务管理过程全面计算机管理和网上运行，实现“人找事”到“事找人”的工作模式转变。,二、数字油田建设关键技术,59,.,（一）数字化技术,二、数字油田建设关键技术,（二）信息主动服务技术,（三）可视化技术,（四）业务流程优化技术,（五）专业软件配置,（六）基于知识的决策技术,（七）基础配置优化技术,60,.,二、数字油田建设关键技术,专业软件配置现状,61,.,二、数字油田建设关键技术,专业软件配置方面要采用企业版软件配置模式,软件集中统一配置数据资源集中管理软件许可浮动共享集中管理，统一提供服务,62,.,专业软件软件共享技术,二、数字油田建设关键技术,软件集中管理软件集中部署软件网上操作软件后台运行,63,.,二、数字油田建设关键技术,应用网上发布 专业软件网上统一发布 发布内容关联软件运行 应用人员发现所需,64,.,二、数字油田建设关键技术,专业软件共享技术带来应用模式的改变,65,.,（一）数字化技术,二、数字油田建设关键技术,（二）信息主动服务技术,（三）可视化技术,（四）业务流程优化技术,（五）专业软件配置,（六）基于知识的决策技术,（七）基础配置优化技术,66,.,战略价值,数据、信息、知识战略价值是不一样的,数据,信息,知识,结构化程度,高,中,低,二、数字油田建设关键技术,67,.,二、数字油田建设关键技术,勘探领域知识模型,68,.,构造图,剖面图,沉积相,砂岩对比,综合评价,勘探部署,多视角，多维度特点,二、数字油田建设关键技术,69,.,二、数字油田建设关键技术,知识模型表征技术探索,探索研究油气田勘探开发知识模型表征技术，为智能搜索、面向主题展示、勘探井位部署和开发方案制定的过程追踪和回溯提供知识模型。,分析关键领域显性知识和隐性知识。特别是构成“专家特质”的领域相关的隐性知识；分析设计结构化知识、非结构化知识和案例知识的存储模型、管理与应用模式；知识管理系统设计与实现：基本构架由信息层、应用层、服务层、门户层构成。,70,.,（一）数字化技术,二、数字油田建设关键技术,（二）信息主动服务技术,（三）可视化技术,（四）业务流程优化技术,（五）专业软件配置,（六）基于知识的决策技术,（七）基础配置优化技术,71,.,云计算(Cloud Computing),云计算是一种基于互联网的、通过虚拟方式共享硬件、软件和数据资源的计算模式和网络运行模式。在云计算模式下，计算和存储资源是动态、可伸缩的，可以按需进行动态部署、动态优化。云计算大大提高了各类资源的利用率，带来了信息化成本的降低和效率的提高。,72,.,云计算(Cloud Computing),通过云计算平台，用户不再需要单独购置计算机和应用软件；用户可以通过能上网的个人电脑、带浏览器的手机，而拥有远程操控超级计算的能力。用户只需要将数据、计算和存储等业务需求提交给云计算平台，平台就可完成指定任务。,73,.,“云计算”对数字油田的影响,“云计算”能集成所有软件、数据。“云计算”可以动态管理石油工业庞大的计算机资源，提供其超强的运算能力，所有数据处理都是远程，用户无须知道资料存储在哪里，也无须知道计算在哪里进行。,74,首届信息化创新克拉玛依国际学术论坛,74,.,物联网（Internet of thingsIOT),物联网概念最早出现于1999年在美国召开的移动计算和网络国际会议上，2005年国际电信联盟发布了ITU 互联网报告2005：物联网正式确认了物联网一词。物联网就是通过在各种物体上装上短距离的移动收发器，实现在任何时间、任何地点，人与物和物与物之间的联通。就物联网的应用而言，既可以应用于第一、二产业，也可应用于第三产业，农业以及文化、体育、社会防灾与安全等。,75,.,物联网（Internet of thingsIOT),物联网是把传感器、传感器网络及射频识别（RFID）等感知元器件及其网络与智能计算、通信网和互联网等融为一体，实现对客观世界的全面感知、信息传输、智能处理；它是连接物理世界的、具有感知功能的网络体系。先进的物联网应该是智能化、实时的。,感知层传感器、执行器、RFID等组成传感器网络,网络层物联网网关/互联网,应用层信息处理、集成、专业/行业应用,76,.,石油勘探、开发、炼油、石油化工及石油储备企业的物联网技术,企业生产流程监控。通过装在生产装备及重要部件上的电子标签和感知器件，实现生产过程的在线监测，参数采集，设备监控，材料消耗监督，从而实现生产全过程的智能监控、智能诊断、智能决策。企业厂区环境监管。通过人员佩戴、车辆和物品安装电子标签及GPS的定位跟踪，实现厂区的安全防范、人员管理、车辆管理、危险品监控、环境检测。,77,.,每个物体都是网络上的一个结点,正在研究使用Resbots（油藏机器人）用于油藏监控从一个井注入，另一个井回收使用电磁手段进行探测当油藏中油水层发生流动时采集信息,“Motes”与智能感应网络利用微型传感器和智能设备，广泛监控油区压力等敏感信息，提高了信息采样密度，改善了控制能力BP在130000吨级的油轮中对此技术进行了试点，以避免致命的机械损坏,勘探生产业务中的“物联网”,78,.,目 录,一、数字油田的内涵二、数字油田建设关键技术三、数字油田建设案例,79,.,雪佛龙的圣华金油田位于美国加利福尼亚州，有油井15000口，2007年油气日产量22万桶，其中重质原油占83%，轻质原油占10%，气占7%；重质油蒸汽驱，轻质油水驱。圣华金油田寻求业务变革，希望通过数字油田做到1）利用集中决策提升油田经营业绩2）油藏管理紧密结合日常生产操作3）采用人工智能进行例行决策,Chevron: “数字油田并不是一个地点而是一种运营理念，它转变了我们的工作方式”,圣华金油田的数字油田建设从2000年开始，已经实现了实时监控、实时分析和实时优化。,雪佛龙公司圣华金油田“iField”建设,80,.,谢谢观看！,
