原文發(fā)布于羅克韋爾自動(dòng)化官網(wǎng)博客

石油和天然氣行業(yè)正處于十字路口：基礎(chǔ)設(shè)施老化、產(chǎn)量下降和成本上漲對(duì)盈利能力構(gòu)成了威脅，同時(shí)氣候壓力也促生了可持續(xù)創(chuàng)新需求。油田運(yùn)營(yíng)商如何實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)？

萬(wàn)億美元的升級(jí)措施勢(shì)在必行

在技術(shù)進(jìn)步的推動(dòng)下，石油和天然氣行業(yè)正在經(jīng)歷快速轉(zhuǎn)型。自動(dòng)化、電力和數(shù)字系統(tǒng)處于此次升級(jí)的前沿，為提高效率、安全性和環(huán)境的可持續(xù)性創(chuàng)造了潛力。

然而，在陸上油田中實(shí)施這些關(guān)鍵任務(wù)系統(tǒng)會(huì)帶來(lái)一系列獨(dú)特的挑戰(zhàn)，并需參考相關(guān)建議。

研究顯示，全球陸上油田設(shè)施新舊不一，既有全新油廠，也有歷史逾 70 年的老舊基礎(chǔ)設(shè)施。許多運(yùn)營(yíng)設(shè)施的平均使用年限可能介于 30 年到 50 年之間。要對(duì)這些站點(diǎn)進(jìn)行升級(jí)和產(chǎn)量?jī)?yōu)化，必須解決的首要挑戰(zhàn)包括：

生產(chǎn)率下降：

油藏老化和固有的地質(zhì)復(fù)雜性導(dǎo)致開(kāi)采效率持續(xù)下降。

基礎(chǔ)設(shè)施老化：

既有基礎(chǔ)設(shè)施通常會(huì)在超過(guò)使用壽命的情況下繼續(xù)運(yùn)營(yíng)，致使性能下降，且更容易發(fā)生故障和遭到網(wǎng)絡(luò)攻擊。

維護(hù)負(fù)擔(dān)高：

分散的平臺(tái)和老化資產(chǎn)需要頻繁且成本高昂的維護(hù)干預(yù)，影響了正常運(yùn)營(yíng)時(shí)間和盈利能力。

大量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)：

站點(diǎn)積累了大量異構(gòu)數(shù)據(jù)集，且缺乏標(biāo)準(zhǔn)化格式，阻礙了有效分析和明智決策。

運(yùn)營(yíng)成本增加：

消耗品價(jià)格上漲、勞動(dòng)力短缺和維護(hù)支出導(dǎo)致運(yùn)營(yíng)成本不斷增加。

安全和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)：

基礎(chǔ)設(shè)施老化會(huì)加劇開(kāi)采時(shí)的相關(guān)固有危險(xiǎn)，從而加重安全和環(huán)境問(wèn)題。

數(shù)字化油田

數(shù)字油田采用開(kāi)放式控制系統(tǒng)、電氣化、人工智能 (AI) 以及本地和云物聯(lián)網(wǎng) (IoT)等現(xiàn)代技術(shù)來(lái)增強(qiáng)運(yùn)營(yíng)，讓企業(yè)能夠?qū)崟r(shí)了解和分析數(shù)據(jù)，從而更輕松地監(jiān)控和管理油田活動(dòng)。這有助于提升日常任務(wù)的自動(dòng)化，并支持企業(yè)制定更好的決策來(lái)提高效率、降低成本，并盡可能減少停機(jī)時(shí)間。

雖然這些技術(shù)是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)和可盈利生產(chǎn)的關(guān)鍵所在，但研究表明，盡管幾乎所有能源公司都在運(yùn)營(yíng)的不同領(lǐng)域擁有數(shù)字化項(xiàng)目，但“其中 70% 的項(xiàng)目仍未完成試點(diǎn)階段”。

實(shí)現(xiàn)油田升級(jí)：戰(zhàn)略框架

為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)并支持長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展，系統(tǒng)化的升級(jí)策略至關(guān)重要。這一策略包括以下關(guān)鍵要素：

考慮既有基礎(chǔ)設(shè)施和集成

要成功在老化的基礎(chǔ)設(shè)施中集成現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)，就務(wù)必要實(shí)施明確的遷移策略。這包括評(píng)估當(dāng)前的設(shè)備和流程、識(shí)別升級(jí)機(jī)會(huì)，以及制定無(wú)縫集成的路線(xiàn)圖。優(yōu)先改造或更換過(guò)時(shí)的系統(tǒng)，以及橋接既有系統(tǒng)與現(xiàn)代自動(dòng)化平臺(tái)是兩大重點(diǎn)方向。利用價(jià)值驅(qū)動(dòng)型遷移方法可實(shí)現(xiàn)分階段推進(jìn)，有助于盡可能減少過(guò)渡期間的停產(chǎn)時(shí)間。

構(gòu)建可擴(kuò)展性和靈活性

為了適應(yīng)未來(lái)的擴(kuò)展以及不斷發(fā)展的技術(shù)，采用模塊化的開(kāi)放式系統(tǒng)方法十分關(guān)鍵。需要制定一種能夠縮短部署時(shí)間并使用標(biāo)準(zhǔn)組件來(lái)解鎖未來(lái)增長(zhǎng)的策略。自動(dòng)化解決方案可以利用開(kāi)放式、可擴(kuò)展的安全架構(gòu)來(lái)集成現(xiàn)有的成熟資產(chǎn)與升級(jí)叢式井平臺(tái)，包括用于各種強(qiáng)化采油技術(shù)的系統(tǒng)和設(shè)備。

融入電氣化

該行業(yè)認(rèn)識(shí)到，當(dāng)下和未來(lái)開(kāi)展業(yè)務(wù)都需要減排。從以燃?xì)廨啓C(jī)和柴油機(jī)發(fā)電為主轉(zhuǎn)變?yōu)橹С蛛娋W(wǎng)的電氣化需要資本投資，并以管道基礎(chǔ)設(shè)施的形式提高氣體回收能力。評(píng)估設(shè)備可用性也至關(guān)重要。混合電力系統(tǒng)、微電網(wǎng)、預(yù)制電氣房和變頻器(VFD)的發(fā)展可以有效支持這一轉(zhuǎn)變。

使用智能儀表和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

要克服模擬式儀表的局限性并改用智能數(shù)字傳感器，評(píng)估現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施并確定實(shí)現(xiàn)升級(jí)的明確目標(biāo)非常重要。關(guān)鍵步驟包括評(píng)估儀表性能診斷和規(guī)劃數(shù)字系統(tǒng)兼容性。需要采用振動(dòng)監(jiān)測(cè)傳感器和現(xiàn)代測(cè)量解決方案，以及基于狀態(tài)的前沿監(jiān)測(cè)解決方案以提供數(shù)據(jù)就緒能力。

利用遠(yuǎn)程操作和遙測(cè)技術(shù)

通過(guò)采用邊緣和邊緣到云系統(tǒng)，可以解決既有系統(tǒng)集成、連接不良和儀表受限的挑戰(zhàn)，助力實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。利用集成平臺(tái)進(jìn)行監(jiān)控，并采用支持?jǐn)U展塢的遠(yuǎn)程終端(RTU)，可以提高運(yùn)營(yíng)效率。

實(shí)施高級(jí)分析

通過(guò)實(shí)施數(shù)字李生體和高級(jí)分析，可以深入了解過(guò)程指標(biāo)、優(yōu)化運(yùn)營(yíng)績(jī)效并預(yù)測(cè)資產(chǎn)故障。對(duì)邊緣的現(xiàn)代閉環(huán)控制和優(yōu)化以及AI驅(qū)動(dòng)的監(jiān)督平臺(tái)正在成熟領(lǐng)域中推動(dòng)新價(jià)值產(chǎn)生。

數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能操作

實(shí)現(xiàn)有效的數(shù)據(jù)管理需要具備訪問(wèn)相關(guān)場(chǎng)景化數(shù)據(jù)的能力和數(shù)據(jù)可訪問(wèn)性，并實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)集成。在運(yùn)營(yíng)技術(shù)(OT)與信息技術(shù)(IT)之間建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)流是重中之重。通過(guò)企業(yè)級(jí)IloT平臺(tái)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和性能預(yù)測(cè)平臺(tái)建立強(qiáng)大的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)層并實(shí)現(xiàn)互聯(lián)運(yùn)營(yíng)，可以增強(qiáng)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)型決策能力。

制定網(wǎng)絡(luò)安全策略

讓油田運(yùn)營(yíng)為應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全威脅做好準(zhǔn)備是關(guān)鍵要?jiǎng)?wù)。要實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，需要遵循NIST框架、維護(hù)全面的資產(chǎn)庫(kù)存，并實(shí)施可操作且優(yōu)先級(jí)別明確的風(fēng)險(xiǎn)和漏洞管理。利用內(nèi)嵌網(wǎng)絡(luò)安全功能的OT系統(tǒng)并采用行為分析和機(jī)器學(xué)習(xí)進(jìn)行威脅檢測(cè)，可以強(qiáng)化安全措施。

團(tuán)隊(duì)發(fā)展計(jì)劃

麥肯錫調(diào)研顯示“新技術(shù)要求員工培養(yǎng)新技能、采用新流程并改變長(zhǎng)期以來(lái)的工作“實(shí)踐”。為了有效培訓(xùn)現(xiàn)有團(tuán)隊(duì)并吸引新的技術(shù)人才，要賦予現(xiàn)有員工權(quán)力，并通過(guò)全面的培訓(xùn)計(jì)劃吸引新員工。利用以用戶(hù)為中心的人機(jī)界面設(shè)計(jì)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)技術(shù)和遠(yuǎn)程專(zhuān)家指導(dǎo)工具，可以提高學(xué)習(xí)和運(yùn)營(yíng)效率。

優(yōu)先考慮可持續(xù)發(fā)展

要盡可能減少環(huán)境影響并優(yōu)先考慮可持續(xù)發(fā)展，就需要有一個(gè)主動(dòng)路線(xiàn)圖，來(lái)衡量績(jī)效、優(yōu)化流程和監(jiān)督運(yùn)營(yíng)。采用節(jié)能自動(dòng)化解決方案、能源管理平臺(tái)、有效的碳計(jì)量和誤差測(cè)量系統(tǒng)以及碳核算平臺(tái)，將有助開(kāi)展這些可持續(xù)發(fā)展工作。

支撐技術(shù)

利用羅克韋爾自動(dòng)化和 Sensia 的技術(shù)及服務(wù)有助于實(shí)現(xiàn)卓越運(yùn)營(yíng)，推動(dòng)油田升級(jí)。根據(jù)現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施或未來(lái)的井平臺(tái)要求安裝智能設(shè)備、AI 驅(qū)動(dòng)模型和其他數(shù)字功能，有助于實(shí)現(xiàn)基于狀態(tài)的監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)資產(chǎn)故障預(yù)測(cè)和更完善的資產(chǎn)監(jiān)控。

用戶(hù)可以使用羅克韋爾的 Allen Bradley控制系統(tǒng)來(lái)增強(qiáng)自動(dòng)化功能，并強(qiáng)化既有系統(tǒng)或從中遷移。此外，羅克韋爾的 PlantPAx分布式控制系統(tǒng)可簡(jiǎn)化操作并提高安全性，同時(shí)提供支持高級(jí)分析和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施優(yōu)化的平臺(tái)。網(wǎng)絡(luò)安全應(yīng)用程序還可用于檢測(cè)和減輕網(wǎng)絡(luò)威脅。

與此同時(shí)，羅克韋爾的FactoryTalk軟件套件能夠提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)管理解決方案，促進(jìn)數(shù)據(jù)無(wú)縫集成并提升數(shù)據(jù)可訪問(wèn)性，在OT與IT之間建立了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)流。在邊緣使用FactoryTalkLogixAI和FactoryTalkGuardianAI等 AI 數(shù)據(jù)解決方案，可在故障發(fā)生前進(jìn)行預(yù)測(cè)，并讓操作員有效利用 AI 來(lái)更好地管理數(shù)據(jù)。在邊緣啟用這些平臺(tái)需要合適的邊緣設(shè)備。Sensia的QRATE HCC2超融合控制器可在極為嚴(yán)苛的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)杰出的邊緣性能。

這些技術(shù)不僅可以解決行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)，也符合升級(jí)的理想實(shí)踐建議。

為什么是現(xiàn)在？

實(shí)現(xiàn)陸上油田升級(jí)是一場(chǎng)需要運(yùn)用全方位策略的變革之旅。鑒于石油和天然氣行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)，例如基礎(chǔ)設(shè)施老化、生產(chǎn)率下降和運(yùn)營(yíng)成本上漲，需要?jiǎng)?chuàng)新和可操作的解決方案來(lái)支持油田達(dá)到現(xiàn)代標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)量水平。采用自動(dòng)化、人工智能和物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)可以顯著提高效率和安全性。

優(yōu)先進(jìn)行數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)化對(duì)于支持明智決策而言至關(guān)重要，可助力實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控和開(kāi)展預(yù)見(jiàn)性維護(hù)，從而降低成本并延長(zhǎng)資產(chǎn)壽命。升級(jí)工作也必須以可持續(xù)發(fā)展為核心，因?yàn)樵撔袠I(yè)面臨著降低排放水平和減少環(huán)境影響的壓力。采用可持續(xù)實(shí)踐、過(guò)渡到電氣化以及實(shí)施節(jié)能解決方案將提高企業(yè)聲譽(yù)和利益相關(guān)者信任度。

成功實(shí)現(xiàn)升級(jí)離不開(kāi)持續(xù)改進(jìn)和創(chuàng)新、培養(yǎng)適應(yīng)能力以及投資團(tuán)隊(duì)發(fā)展，從而在不斷變化的市場(chǎng)環(huán)境中長(zhǎng)期生存。

依托羅克韋爾與 Sensia 的行業(yè)技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)，可助力油氣企業(yè)更快啟動(dòng)商業(yè)生產(chǎn)，制定并執(zhí)行油田運(yùn)營(yíng)升級(jí)路線(xiàn)圖，從而取得成功。