原创《物联网、云计算、大数据对油田生产变革的促进作用》
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摘 要：物联网、云计算、大数据等技术是当前IT界最前沿的技术,也是发展最迅猛的技术.对国内来说,这些技术应用最广泛的恐怕还是在商业领域,在一二产业领域业方面,应用的还是不够深入.虽然我国目前也在积极推进“智能制造”、“人工智能”等新技术,力争实现“中国制造2025”,但在油气资源开发、特别是在油气田地质研究等方面还没有得到广泛应用和发展.
关键词：物联网；云计算；大数据
一、现状与问题
油田领域应用计算机技术起步比较早,早在上世纪七十年代,油田行业就在国内率先应用国内外大型计算机系统,主要用于地质研究,包括地震资料的处理与解释,油藏研究与分析等.从八十年始,随着PC 与工控机的发展,油田计算机应用又扩大到生产报表管理、原油处理站等生产过程监控及油气水井的生产动态数据采集等,同时还建立了各类数据库,实现了数据由分散式管理到集中管理、应用系统从专业应用到集成应用的发展,建成了数字油田,并向智能油田迈进.
但在国内石油行业,发展理念相对还是比较保守的、滞后的,信息技术只是一种辅助手段,没有上升到生产模式变革的阶段.而在金融商业等领域,淘宝、京东、支付宝、微信包等正逐步取代传统的实体店、银行等,带来了金融商业模式的革命.
这里以油田地质研究领域为例.我们知道,油田地质研究主要目的是要弄清地质构造、成藏分析、开采方法等,以便于油田高效开发.一般要通过地震等物理手段采集地层构造基础信息,再通过地震资料的处理、解释等方法进行地层构造分析,发现找到油藏.当前IT 技术在其中的主要应用方式是,对野外采集的地震原始资料（叠前数据）通过在大型计算机（当前已在PC 集群上）上运行的专业处理软件进行去噪、校正、叠加、偏移等处理,得到高质量、可靠的地震资料（叠后数据）,再通过专业的解释软件对地震数据进行解释,明确地层地质构造,再通过油藏分析等专业软件找到油藏.这里很关键的因素包括人、计算机系统和专业软件.作为油田研究的核心,要有专业的地质研究队伍,还要配备大量的计算存储资源以及地震处理、解释,油藏描述分析等专业应用软件,还要有相应的IT 支持队伍,人力财力投入都很大,资源利用的效率也不高.
二、新技术的应用
那么如何把物联网、云计算、大数据等技术应用于油田地质研究领域呢？这还需要从这几种技术的定义、特征和应用领域入手.
物联网（The Internet Of Things,英文简称IOT）的基本定义就是物与物相连的互联网,是新一代互联网,能够实现物与物之间的相互感知和通信.如果把物联网应用于油田地质研究,主要是用于地震数据资料的自动采集与传输等环节,包括野外地震作业（测量、放线、眼、触发、记录震波等) 的自动控制,以提高作业精度、降低人工作业的劳动强度和安全风险.另外也可在井筒部署一些传感器,通过采集一些实时数据来掌握油藏的动态变化.总之,物联网作为感知与控制层,主要用于数据的采集、施工作业的自动控制等领域.
云计算（cloud computing）是从虚拟化技术发展而来的,是借助互联网来按需提供动态的计算与存储资源,包括公有云与私有云等部署模式.对油田地质研究来说,计算存储资源是非常重要的.一个中等规模的油田的地震叠前、叠后等数据量高达PB 级,而且随着三维地震、四维地震等广泛应用,导致数据呈爆炸式增长,需要很大的存储资源.而在地震处理方面,对计算能力要求也很高,以前用过大型计算机、并行计算机,后来都在用成千上万个CPU 的PC 集群,在上面运行一些并行处理专业软件；而在地震解释等方面,重点是在图形显示方面,特别是对三维图形实时动态显示,对图形工作站的性能要求很高.这些技术要求,导致油田在软硬件资源上投入很大,受时间地理位置等限制,软硬件资源的利用效率也不高.目前我们在用企业私有云的模式来部署这些资源,实现了软硬件资源的动态调配,并不受时间和空间的限制,在提高资源利用率等方面取得了一定的成效.
大数据（big data,也叫巨量数据集合）技术是指用全新的处理方法对海量的、复杂多样化的数据集进行分析处理,从而挖掘出有价值的信息和规律.大数据具有体量巨大(Volume)、类型繁多(Variety)、价值密度低(Value)、处理速度要求快(Velocity) 四个特征（即4V）,这与油田目前的地质资料数据管理还是不一样的.油田数据目前还是以结构化为主,地震大数据体以文件或数据项等方式存放,一般来说,采集的数据都是有直接关联的、有价值的,无直接关系的数据很少.而在数据处理分析方面还是用传统模型算法的专业软件,还没有真正把大数据技术用于地质研究.油田现有的计算资源,包括企业私有云部署模式,也不适合全面推广大数据应用.
三、未来的变革
要把物联网、云计算、大数据等技术真正深入应用于油田开采全过程,不是一个简单的技术应用推广过程,而是一种全新的管理理念创新,也会带来一场变革,这就是未来有“油公司”的革命.
目前国内很多油田都把地质研究作为科研核心,不仅要培养一支石油地质专业队伍,还要配套一大批专业服务队伍和计算机软硬件资源,完成基础数据的采集、处理和分析,在这个基础上要根据专家的知识经验做出决策判断.主要的工作流程都集中在油田公司内部.如果真正按“油公司”的模式进行变革,很多业务都要进行“精简”,油田公司只需保留真正的管理决策和核心的地质专家.很多工作都可以采用外包方式,甚至直接借助“人工智能”等装备和系统来完成.按现有的工作模式来预测,未来油田可把野外地震数据、井筒数据、地面生产数据等都依托自动化地震作业、实时传感器等智能装备和物联网等相关技术把数据进行实时采集,这样采集的数据更精确、更及时、更规范、更全面,有效地保证数据质量；在数据的处理和解释、分析等方面,也可以转交给公有服务云或者专业私有云,这样油田公司也无须自己配备大量的专业化软硬件资源,有效降低投资和成本,同时还可以灵活地选择专业化云资源服务商,更好地适应油田自身的地质特征；此外,还可以通过大数据分析技术来预测油田生产变化的趋势,包括对油藏动态的分析跟踪、油田生产设备的工作状态的预测分析,一方面可以有效地提高油藏采收率,同时也能对设备的运行状态进行实时监测分析和预警,确保生产安全.此外,更进一步地把大数据分析技术运用于油田地质研究,包括地质构造分析、成藏预测分析、油藏开采评价等方面,将会大大提高油田勘探开采的准确率和效率,真正转变油田地质研究的工作模式.
四、结语
油公司勘探生产模式的变革是未来发展必然的趋势,也是新技术革命和新思路创新的必然结果.我们必须提前做好准备,迎接新时代的到来.
（作者单位：新疆油田公司勘探开发研究院）
云计算论文参考资料：
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