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数字技术如何开启未来万亿桶石油?

2011-07-27 07:22:44 本文行家:百湖秋雨

从1895年美国宾夕法尼亚州钻成第一口油井算起,世界现代石油工业迄今已走过113年的历史。沙特阿美公司CEO朱马曾乐观地估计:现有1.2万亿桶探明储量,全球待发现油田储量和提高采收率可获得约2万亿桶,石油总资源量将超过3万亿桶。研究称,油气行业已经在宣传数字技术,并改变企业的管理和组织。

数据化开采数据化开采
如果从1895年美国宾夕法尼亚州钻成第一口油井算起,世界现代石油工业迄今已走过113年的历史。沙特阿美公司CEO朱马曾乐观地估计:现有1.2万亿桶探明储量,全球待发现油田储量和提高采收率可获得约2万亿桶(不算非常规资源1.5万亿桶),石油总资源量将超过3万亿桶。在过去的100多年中,人类已经开采了约1万亿桶石油,剩下的石油如何开采利用?最近,美国《石油工艺杂志》网络版发表署名特德·穆恩(TedMoon)的文章,提出“运用数字技术取得下一个万亿桶石油”。
  数字油田正在成为现实
  穆恩指出,为了满足全球能源需求,技术在勘探开发领域仍然扮演着至关重要的角色,而数字技术将带来最重要的影响。最近十年出现了“数字油田”这个术语,用来描述跨越地理条件限制,通过信息技术(IT),实时或接近实时地监控和管理油田所有的生产经营运行情况。
  今后几十年,数字油田将帮助人们勘探开采下一个万亿桶石油,油气行业将在较短时间内取得巨大进展。而几年前,人们还只是在探讨数字油田的概念,诸如如何安置更多的传感器来采集数据,如何使地下生产与地面经营计量一体化。现在,整个行业已经进入数字化实施阶段,很多公司根据数字信息流,重新设计自己的工作流程和组织结构。从现在起10年内,情况将发生巨大变化,业务过程中的技术力量越来越强,从而为真正的实时生产运作优化提供更多的数据和机会。
  根据摩尔定律(该理论创立于40年前,认为数字电子设备的性能将按指数速率大幅提升,每两年翻一番),未来30年的计算能力将是现在的215倍。而且,技术开发和实施呈周期性规律,雪佛龙公司前副总裁鲍尔说,新周期的技术效率将比现在提高10倍,10倍计算能力的提升足够改变技术基础及相关工作过程。运算能力大提升将从几个方面对能源系统产生重大影响并使之发生巨大变化。
  为了最后一万亿桶
  全球新近的大规模油气发现和开发把石油行业带到更深水域、极地环境、非常规油气藏和政治敏感地区。为了取得成功,石油业需要更加依赖数字技术,使员工可以远离不安全的实际环境,在远程完成决策制定和执行工作。另外,还将更多地利用机器人进行远程操作和自动控制。这一趋势将扩展到计量装置,也就是说要把测量装置送到储层中。
  自动化也将影响石油行业的传统大功率装备。随着技术的发展,施工人员将使用新一代地震采集设备,如可以储存大量信息的永久性记录仪。还有更好的物理算法,以更高的精度、更短的生产周期,模拟油藏的生产过程。
  斯伦贝谢公司负责信息解决方案的兰德格伦说,在生产中,需要迅速提取样本和过程数据来做决策并实施及时控制,使工作按照要求的工况运行。数据采集、分析、反馈的紧迫性日益增强,油田生产数据的采集频率已经从以前的每月一次,变成现在的每天一次,这样控制人员能更及时有效地把握油藏变化。
  数字化趋势将继续发展,自动化程度也将随之进一步提高。当数据采集实现自动化时,就可以利用软件设定一个预警值,当数据严重偏离5日动态平均水平时就会自动报警,进而采取自动诊断和干预程序。这项技术已经在炼油厂应用了很多年,现在开始在油气田推广应用。
  挤出每一滴油
  让走下坡路的老油田竭尽全力“发挥余热”,数字技术将起到越来越大的作用。这些老油田还有50%剩余可采油气,采取更复杂的选择性完井、根据用户需要设计压裂作业等,都是技术发展方向。
  BP集团在阿布扎比的一位经理罗伯特说,世界60%的探明储量在中东,超过7000亿桶,如果通过数字技术实现增储上产,将对产油国和世界石油市场具有重大意义。
  BP计划将其“先进协同环境”(ACE)方案应用到公司在世界各地的实时生产监控和钻井作业。ACE利用数字技术,实现高效作业、优质钻井和油藏量管理,达到增储上产的目标。如用光纤快速传送井下压力温度监测信息;用永久安装在海底的地震组合进行时间推移地震;还有对油井和设施进行监控、过程评估和生产优化软件。
  应对人才短缺
  数字技术在油田应用最多的还是虚拟团队和协同工作。和全球少数专家飞来飞去地处理项目相比,现在大部分管理者和大型服务公司选择实时操作中心召开虚拟会议,进行经验交流并远程控制世界各地的很多设施。
  人才是公司真正的财富,要让他们在较短的时间内做出更好的决策。在人力资源有限的情况下,公司怎样才能有效地管理那么多数据呢?IT提供商在可预见的将来还将继续扮演关键角色。IT公司将提供革命性的数据管理和传输方案,给予用户高分辨率的体验、改善所用的设备富裕程度、使用户和设备之间的接口语言更加自然,从而使工作人员有更多的方法传输和共享数据,更轻松地解决问题。
  微软Surface是一套桌面触摸控制系统,比传统的鼠标键盘方式,更能使用户在与数据内容交互时感到自然。自然用户界面和灵活的数据中心一个更大的作用,是有利于应对知识管理的挑战。
  工厂化管理油田
  由于数字技术提供了更好的协作平台和更高效的决策过程,策略者在油田生产的地位也随之发生了转变。鲍尔说,人将在战略决策方面发挥作用。数据和系统的复杂性在未来10年还会进一步提高,以后的生产系统会更像现代炼油厂的控制室,由最新一代的计算系统控制所有日常运行操作。生产系统越来越复杂,人们很难离开IT技术的介入而独立操作。
  数字化工作流还将改善整体操作系统的效率,IT将为构建和管理更长更复杂的供应链提供基本结构。在油气勘探开发部门,需要考虑能源效率和排放控制(如二氧化碳),这些都需要更加深谋远虑的工厂化管理。
  兰德格伦说,想做到工厂化管理油田,必须解决通讯和高速运算问题。期望有一个系统,可以通过无线设备将所有油井连接起来,以便轻松的传输数据和从运行中心收发指令。这需要宽带频率,加强全球的无线连接,这个成本会高得的让人不敢问津。
  更好的整合还需要在软件上作出努力。公司需要构建自己的软件系统来运行多种流程,有时甚至需要工程师按自己喜欢的方式编写代码,所有这些都需要将数据和决策整合到一起。现在有一种新标准称作ProdML,其利用XML格式来交换数据和指令,由于尚处在起步阶段,还需要不断进行开发。要让油田成为一个闭环系统,需要更高的运算处理能力。很多技术公司采取不同的方法提高自己的计算模拟器速度。微软及其伙伴利用聚合伺服技术来提高运算能力,从而实现并行计算,为地质科学家和工程师提供所需的高性能运算。
  成本与防火墙
  为了拓宽数字技术应用范围,还有成本和安全问题需要解决。石油行业的分布范围很广,从临近枯竭的老井到海上钻井平台,不同领域的经济账相差很多,不可能用一个解决方案来处理所有问题。资本运作的保守天性是增加开支的阻碍,直到数字技术更加为人们所认知,技术成为标准,投资回报变得可靠时,投资人才会关注并给予投入。
  随着更多的公司开放光纤远程通讯系统,以适应协作工作环境,在安全方面的顾虑也随之而生。由于所有通讯线路都连接到互联网上,不得不担心数据损坏和系统感染病毒宕机的问题。在一些关键的操作部门,需要专人从事IT监控系统来保证不出故障。
  IT提供商在安全方面扮演了至关重要的角色,确保公司的保密数据永远置于防火墙的保护之下。但在合作环境当中,公司防火墙的过份保护可能会阻止沟通的顺利进行。基于互联网的私人共享网站也许是个可行的解决方案,互联网提供的5GB虚拟空间的SkyDrive,可以将资料储存在私人文件夹里,只有指定的人才能访问和使用。
  改变管理是关键
  阻止数字技术在油田推广的最大障碍不在技术,而是人们接受新技术和新工作方式的态度。有些公司的学习速度较快,斯伦贝谢公司在这项变革方面已经走在了前面,他们的一些资深经理已经试着通过新方法利用社会网络进行合作。
  虽然油田运作的微小改进可以让人们乐于尝试更广泛的技术升级,但管理变革面临的挑战依然存在。最近的一项研究显示,油气行业距离推行新技术还有多远的距离,这项研究被称作“高性能计算行动”,由美国竞争委员会实施。这项研究对石油天然气、医药、航空航天以及汽车四个行业在接受和推广数字技术情况进行了评估。
  研究称,油气行业已经在宣传数字技术,并改变企业的管理和组织。与其他行业相比,石油行业传输数据的距离要远得多,虽然推行数字技术的表现比其他行业好许多,但在适应技术变化和商业需求方面还有很多挑战。
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参考资料:
[1] 石油商报
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