原文發(fā)布于羅克韋爾自動化官網(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盈利能力構(gòu)成了威脅，同時氣候壓力也促生了可持續(xù)創(chuàng)新需求。油田運營商如何實現(xiàn)這一目標(biāo)？

萬億美元的升級措施勢在必行

在技術(shù)進步的推動下，石油和天然氣行業(yè)正在經(jīng)歷快速轉(zhuǎn)型。自動化、電力和數(shù)字系統(tǒng)處于此次升級的前沿，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，在陸上油田中實施這些關(guān)鍵任務(wù)系統(tǒng)會帶來一系列獨特的挑戰(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。許多運營設(shè)施的平均使用年限可能介于 30 年到 50 年之間。要對這些站點進行升級和產(chǎn)量優(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)施通常會在超過使用壽命的情況下繼續(xù)運營，致使性能下降，且更容易發(fā)生故障和遭到網(wǎng)絡(luò)攻擊。

維護負(fù)擔(dān)高：

分散的平臺和老化資產(chǎn)需要頻繁且成本高昂的維護干預(yù)，影響了正常運營時間和盈利能力。

大量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)：

站點積累了大量異構(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。

運營成本增加：

消耗品價格上漲、勞動力短缺和維護支出導(dǎo)致運營成本不斷增加。

安全和環(huán)境風(fēng)險：

基礎(chǔ)設(shè)施老化會加劇開采時的相關(guān)固有危險，從而加重安全和環(huán)境問題。

數(shù)字化油田

數(shù)字油田采用開放式控制系統(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)來增強運營，讓企業(yè)能夠?qū)崟r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。這有助于提升日常任務(wù)的自動化，并支持企業(yè)制定更好的決策來提高效率、降低成本，并盡可能減少停機時間。

雖然這些技術(shù)是實現(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營的不同領(lǐng)域擁有數(shù)字化項目，但“其中 70% 的項目仍未完成試點階段”。

實現(xiàn)油田升級：戰(zhàn)略框架

為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)并支持長期可持續(xù)發(fā)展，系統(tǒng)化的升級策略至關(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)代自動化技術(shù)，就務(wù)必要實施明確的遷移策略。這包括評估當(dāng)前的設(shè)備和流程、識別升級機會，以及制定無縫集成的路線圖。優(yōu)先改造或更換過時的系統(tǒng)，以及橋接既有系統(tǒng)與現(xiàn)代自動化平臺是兩大重點方向。利用價值驅(qū)動型遷移方法可實現(xiàn)分階段推進，有助于盡可能減少過渡期間的停產(chǎn)時間。

構(gòu)建可擴展性和靈活性

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

融入電氣化

該行業(yè)認(rèn)識到，當(dāng)下和未來開展業(yè)務(wù)都需要減排。從以燃?xì)廨啓C和柴油機發(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。評估設(shè)備可用性也至關(guān)重要?；旌?a href="http://www.brongaenegriffin.com/v/tag/4675/" target="_blank">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，評估現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施并確定實現(xiàn)升級的明確目標(biāo)非常重要。關(guān)鍵步驟包括評估儀表性能診斷和規(guī)劃數(shù)字系統(tǒng)兼容性。需要采用振動監(jiān)測傳感器和現(xiàn)代測量解決方案，以及基于狀態(tài)的前沿監(jiān)測解決方案以提供數(shù)據(jù)就緒能力。

利用遠(yuǎn)程操作和遙測技術(shù)

通過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)，助力實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。利用集成平臺進行監(jiān)控，并采用支持?jǐn)U展塢的遠(yuǎn)程終端(RTU)，可以提高運營效率。

實施高級分析

通過實施數(shù)字李生體和高級分析，可以深入了解過程指標(biāo)、優(yōu)化運營績效并預(yù)測資產(chǎn)故障。對邊緣的現(xiàn)代閉環(huán)控制和優(yōu)化以及AI驅(qū)動的監(jiān)督平臺正在成熟領(lǐng)域中推動新價值產(chǎn)生。

數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能操作

實現(xiàn)有效的數(shù)據(jù)管理需要具備訪問相關(guān)場景化數(shù)據(jù)的能力和數(shù)據(jù)可訪問性，并實現(xiàn)多系統(tǒng)集成。在運營技術(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。通過企業(yè)級IloT平臺、生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和性能預(yù)測平臺建立強大的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)層并實現(xiàn)互聯(lián)運營，可以增強數(shù)據(jù)驅(qū)動型決策能力。

制定網(wǎng)絡(luò)安全策略

讓油田運營為應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)安全威脅做好準(zhǔn)備是關(guān)鍵要務(wù)。要實現(xiàn)該目標(biāo)，需要遵循NIST框架、維護全面的資產(chǎn)庫存，并實施可操作且優(yōu)先級別明確的風(fēng)險和漏洞管理。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器學(xué)習(xí)進行威脅檢測，可以強化安全措施。

團隊發(fā)展計劃

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期以來的工作“實踐”。為了有效培訓(xùn)現(xiàn)有團隊并吸引新的技術(shù)人才，要賦予現(xiàn)有員工權(quán)力，并通過全面的培訓(xùn)計劃吸引新員工。利用以用戶為中心的人機界面設(shè)計、增強現(xiàn)實(AR)技術(shù)和遠(yuǎn)程專家指導(dǎo)工具，可以提高學(xué)習(xí)和運營效率。

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，就需要有一個主動路線圖，來衡量績效、優(yōu)化流程和監(jiān)督運營。采用節(jié)能自動化解決方案、能源管理平臺、有效的碳計量和誤差測量系統(tǒng)以及碳核算平臺，將有助開展這些可持續(xù)發(fā)展工作。

支撐技術(shù)

利用羅克韋爾自動化和 Sensia 的技術(shù)及服務(wù)有助于實現(xiàn)卓越運營，推動油田升級。根據(jù)現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施或未來的井平臺要求安裝智能設(shè)備、AI 驅(qū)動模型和其他數(shù)字功能，有助于實現(xiàn)基于狀態(tài)的監(jiān)測、實時資產(chǎn)故障預(yù)測和更完善的資產(chǎn)監(jiān)控。

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

與此同時，羅克韋爾的FactoryTalk軟件套件能夠提供強大的數(shù)據(jù)管理解決方案，促進數(shù)據(jù)無縫集成并提升數(shù)據(jù)可訪問性，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)生前進行預(yù)測，并讓操作員有效利用 AI 來更好地管理數(shù)據(jù)。在邊緣啟用這些平臺需要合適的邊緣設(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)，也符合升級的理想實踐建議。

為什么是現(xiàn)在？

實現(xiàn)陸上油田升級是一場需要運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)率下降和運營成本上漲，需要創(chuàng)新和可操作的解決方案來支持油田達到現(xiàn)代標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)量水平。采用自動化、人工智能和物聯(lián)網(wǎng)等先進技術(shù)可以顯著提高效率和安全性。

優(yōu)先進行數(shù)據(jù)驅(qū)動的優(yōu)化對于支持明智決策而言至關(guān)重要，可助力實現(xiàn)實時監(jiān)控和開展預(yù)見性維護，從而降低成本并延長資產(chǎn)壽命。升級工作也必須以可持續(xù)發(fā)展為核心，因為該行業(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)實踐、過渡到電氣化以及實施節(jié)能解決方案將提高企業(yè)聲譽和利益相關(guān)者信任度。

成功實現(xiàn)升級離不開持續(xù)改進和創(chuàng)新、培養(yǎng)適應(yīng)能力以及投資團隊發(fā)展，從而在不斷變化的市場環(huán)境中長期生存。

依托羅克韋爾與 Sensia 的行業(yè)技術(shù)與經(jīng)驗，可助力油氣企業(yè)更快啟動商業(yè)生產(chǎn)，制定并執(zhí)行油田運營升級路線圖，從而取得成功。