1959 年 9 月 26 日 16 時許，松嫩平原上一個叫做大同的小鎮(zhèn)附近被命名為“松基三井”的油井里黑色的油流噴射而出，標志一個世界級特大型陸相砂巖油田的誕生。大慶油田開始生產后，我國甩掉了中國“貧油”的帽子。因為大慶油田，1961 年中國新增探明石油儲量達到 20 億噸。2021 年 8 月，中國石油大慶油田再次在大慶發(fā)現(xiàn) 12.68 億噸頁巖油田，我國石油儲量增加到 314 億噸。

早在 2020 年大慶油田就提出推進數(shù)字油田—智能油田—智慧油田的“三步走”戰(zhàn)略，把數(shù)據(jù)作為關鍵生產要素，構建數(shù)據(jù)采集、傳輸、分析、決策的全流程體系，通過數(shù)字化與勘探開發(fā)業(yè)務的深度融合，拉動技術變革、生產變革、管理變革，驅動油田高質量發(fā)展。

圖撲軟件的線上智慧油田采用 2.5D 的輕量化設計。以四川地圖為基，展示整個省的油田分布。運用 Hightopo 自主研發(fā)核心產品 HT for Web，實現(xiàn)可交互式的 Web 二維場景。通過 2D 組態(tài)了解石油勘探—石油開采—油氣集輸—井下作業(yè)—石油化學工業(yè)整個流程。利用 RFID、傳感器、GPS、攝像機等設備，結合 5G 和 AI 識別等技術，實現(xiàn)油田設施的智能化識別、感知、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。

圖撲軟件聚焦工業(yè)領域，提供完備流水線作業(yè)工具鏈，從 2D 設計、3D 設計到交互、動效皆有一站式的開發(fā)工具，設計師和程序員能實現(xiàn)協(xié)同作業(yè)開發(fā)，快速落地 2D、3D 可視化成果。

油氣勘探

利用各種勘探技術和設施設備進行數(shù)據(jù)采集，找到儲油氣的圈閉，并探明油氣田面積，油氣層情況和產出能力。許多油田或探區(qū)是在人跡罕至的地區(qū)，決策和管理層難以感性地了解油田的自然環(huán)境、地質、工程、建設、交通的真實情況。如果將數(shù)據(jù)接入圖撲的可視化大屏，管理者就能實時掌握油田的勘探進程和油藏開發(fā)的重要數(shù)據(jù)。

石油勘探可分為調查和勘探兩個階段。調查階段主要任務是通過地面地質調查或地球物理測量或地球化學探測調查油氣藏存在的條件，了解地質概況后可用反射波地震勘探法進行詳查。在詳查確定的可能含油的構造上，采用鉆探井的方法，通過取巖心和測試油氣層以證實油氣層是否存在。鉆探后需詳細研究油氣藏的地質特征（含油層變化規(guī)律，壓力系統(tǒng)和產量動態(tài)，油、氣、水情況），算準儲量，為油藏開發(fā)取得全部必要的數(shù)據(jù)。

當我們利用地質法、地球物理法、地球化學法和鉆探法獲得油氣田原始數(shù)據(jù)后，再經過數(shù)據(jù)融合、處理、轉換，形成日產量趨勢、油田資源分布、油田產量排名的可視化圖表。將油田的復雜性整體客觀地展示給管理者，讓他們在勘探、施工、建設的各個階段提前對工程進行合理的規(guī)劃，讓許多部署方案、開發(fā)方案在選址、選線、運行環(huán)節(jié)上更合理，降低風險，提高經濟效益。

環(huán)境保護

隨著國家“雙碳”政策的推行，低碳排放、保護環(huán)境與企業(yè)利益息息相關。石油天然氣開采是重污染產業(yè)，開采過程中大氣污染物主要包括天然氣凈化廠尾氣、油氣處理與集輸系統(tǒng)無組織逸散烴類廢氣，主要污染物為 SO2 和 VOCs。

在石油生產、貯運、煉制加工及使用過程中，因事故、不正常操作及檢修等原因，都會有石油烴類的溢出和排放，造成大氣環(huán)境、土壤、地下水的污染。如產生溫室效應、破壞臭氧層、土壤結構等，形成寸草不生的環(huán)境。通過圖撲可視化大屏的監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)問題。采用原位生物修復技術、異位生物修復技術、植物修復技術、生物處理法或者通過過濾設備等，凈化空氣和水源。

//油田水處理過濾器

主要適用于處理廢水經反應后絮體比重接近于水的各類廢水。根據(jù)含油污水的水質特征及回注水水質要求，主要去除因子為懸浮物、石油類物質、硫化物及鐵，且保證處理后的回注水中顆粒物直徑 < 1.0 μm。過濾水可以再利用，以保護我國的淡水資源。

清水罐可用于儲存清水，和消防系統(tǒng)連結，不再另設消防用水池，減少占地面積，保護環(huán)境。

借助 HT 可視化技術還可以獲得油田信息以外的基礎信息，如地籍、氣象、水文、天然地震、植被和其他礦產等與空間系統(tǒng)有關的信息，有助于油田區(qū)域內的的管理、建設、環(huán)境保護和自然災難的預防。

石油開采

當完成油藏的勘探，確定了油藏類型和儲量，就會進行鉆井作業(yè)、固井。當射孔鉆開油氣層、地面設施建設完畢，安裝完井口裝置，標志著石油開采的基礎條件已經具備。

//油井開發(fā)

運用井架、操作平臺、柴油機、鉆機、鉆具、泥漿泵、發(fā)電機和測試裝備以及燃料油罐、鍋爐等從地面將地層鉆成孔眼。向井內下入套管，并向井眼和套管之間的環(huán)形空間注入水泥。用射孔彈射開目的層位的套管及水泥環(huán)，構成地層至井筒的連通孔道，以便于采油、采氣等作業(yè)。

鉆探設備的數(shù)字孿生體與實體設備共享數(shù)據(jù)信息，監(jiān)控設備功率、轉速變化、運作狀態(tài)等數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)字化管理。結合地震資料的實時采集以及與歷史地震數(shù)據(jù) 、勘探開發(fā)數(shù)據(jù)的綜合分析比較，實現(xiàn)油氣儲量的精準計算 、富集高產區(qū)的精確預測和地質風險的準確識別。

//采油方式

自噴采油和人工舉升采油是采油的兩種方式，自噴采油是由于地下含油層壓力較高,憑其自身壓力就可以使原油從井口噴出的采油方式。人工舉升采油則是利用各種類型的泵把原油從井中抽出，目前我國石油開采以人工舉升采油為主。運用 Hightopo 自主研發(fā)核心產品 HT for Web，實現(xiàn)可交互式的 Web 二維場景，點擊抽油機可下鉆到設備詳情頁。

按舉升方式，分氣舉采油和深井泵采油兩類。其中深井泵采油又有有桿泵采油、螺桿泵采油等。有桿泵采油依靠從地面注入井內的高壓氣體與油層產出流體在井筒中混合，利用氣體的膨脹使井筒中的混合液密度降低，將流到井內的原油舉升到地面。

//有桿泵

抽油機是有桿深井泵采油的主要地面設備，它將電能轉化為機械能，包括游梁式抽油機和無游梁式抽油機兩種。抽油桿工作時，動力設備將高速旋轉運動通過減速箱傳遞給曲柄，帶動曲柄作低速旋轉；曲柄通過連桿帶動游梁作上下擺動；掛在驢頭上的懸繩器通過抽油桿帶動井下深井泵作上下往復運動，把油抽到地面。抽油泵是將機械能轉化為流體壓能的設備，主要組成：工作筒(外筒和襯套)、柱塞、游動凡爾(排出閥)、固定凡爾(吸入閥)。

綜合運用各類傳感技術、有線/無線通信技術以及數(shù)據(jù)分析技術，以智能控制為手段，圍繞桿泵抽油系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)，如抽油機、抽油桿、抽油泵，對抽油工況及各種運行參數(shù)進行收集、處理和挖掘，優(yōu)化參數(shù)配置，提升采油效率，降低運行成本，保持安全穩(wěn)定高效生產。

//油氣水三相分離器

油田油水井中安裝于泵下的一種“固、液、氣”三相分離裝置。油氣水混合物高速進入預脫氣室，靠旋流分離及重力作用脫出大量的原油伴生氣，預脫氣后的油水混合物經導流管高速進入分配器與水洗室，在含有破乳劑的活性水層內洗滌破乳，進行穩(wěn)流，降低來液的雷諾系數(shù)，再經聚結整流后，流入沉降分離室進一步沉降分離，脫氣原油翻過隔板進入油室，并經流量計計量，控制后流出分離器，水相靠壓力平衡經導管進入水室，從而達到油氣水三相分離的目的。實現(xiàn)了原油脫水、原油脫天然氣和天然氣脫輕質油；還要做到污水回收、天然氣回收和輕質油回收。

通過 HT 可視化監(jiān)控三相分離器的各項數(shù)據(jù)，將油田生產的自動化與信息化相結合，將物聯(lián)網、云計算技術應用到油氣生產流程中，已經成為國內數(shù)字油田建設的主流方向。

//注水電動增壓泵

注水是一種二次采油方法。通過注水井向地層注水，將地下原油驅替到生產井，增加一次采油后原油的采收率。

//注水井

用來向油層注水的井。在油田開發(fā)過程中，通過專門的注水井將水注入油藏，保持或恢復油層壓力，使油藏有較強的驅動力，以提高油藏的開采速度和采收率。利用注水設備把質量合乎要求的水從注水井注入油層，以保持油層壓力，這個過程稱為油田注水。油田注水是油田開發(fā)過程中向地層補充能量、提高油田采收率的重要手段之一。注水井管理技術水平的高低決定著油田開發(fā)效果的好壞，同時也決定著油田開發(fā)壽命的長短。

油氣集輸

油氣正式開采后需要將分散的油井所生產的石油、伴生天然氣和其他產品集中起來，經過各項設備的處理、初加工，再將合格的油和天然氣分別外輸?shù)綗捰蛷S和天然氣用戶。可通過 HT 可視化平臺將油田的各種空間實體自然地組織在一起，將徹底打破油田各專業(yè)信息平臺橫向分割的局面，形成集勘探—開發(fā)—工程—集輸為一體的油田信息系統(tǒng)。

//加熱爐

指用火焰加熱原油、天然氣、水及其混合物等介質的專用設備。它是油氣集輸系統(tǒng)中應用最多的一種油田專用設備，其作用是將原油、天然氣，油水混合物、油氣水混合物加熱至工藝所需要溫度，滿足油氣集輸工藝及加工工藝的要求。從采油井口至原油外輸整個集輸系統(tǒng)，各個環(huán)節(jié)都要使用加熱爐。加熱爐也是一種高耗能設備，正確地操作使用加熱爐，對提高熱效率、降低燃料消耗具有重要意義。

//儲油罐

是一種儲存油品的容器，油庫的主要設施，在管道運輸中是輸油管的油源接口。按材質可分為非金屬油罐和金屬油罐兩大類。金屬油罐因造價低、不易滲漏、施工方便、維護容易而得到廣泛使用。球形油罐具有耐壓、節(jié)約材料等特點，多用于石油液化氣系統(tǒng)。

可視化系統(tǒng)上可以方便地集合設備管網密集的油田信息、幾萬公里的油氣長輸管線和配套的幾萬座原油儲罐信息，形成數(shù)字規(guī)劃、管理、安全監(jiān)測、設計制圖的能力。

我國除了陸地石油資源外，海洋油氣資源也十分豐富。海上油氣勘探主要集中于渤海、黃海、東海及南海北部大陸架等地。海上油氣集輸圖撲軟件也有完成的可視化解決方案。

天然氣開采

對于和原油儲藏在同一層位的天然氣，會伴隨原油一起開采。對于只有單相氣存在的氣藏，其開采方法既與原油的開采方法十分相似，又有其特殊的地方。中國是世界上最早開發(fā)和利用天然氣的國家，宋代開始較大規(guī)模地開發(fā)和利用天然氣，位于四川自貢市、富順縣和榮縣境內的自流井氣田，是當時世界上最大的天然氣田。

Hightopo 天然氣開采智慧可視系統(tǒng)，開篇動畫展示氣田建設三個階段：鉆前工程、鉆進工程和完井作業(yè)。包括：定井位、道路勘測、基礎施工、安裝井架、搬家、安裝設備、一次開鉆、二次開鉆、鉆進、起鉆、換鉆頭、下鉆、完井、電測、下套管、固井作業(yè)等。

運用 Hightopo 自主研發(fā)核心產品 HT for Web，實現(xiàn)可交互式的 Web 三維場景，可進行縮放、平移、旋轉，展示天然氣田的設施設備信息。2D 面板接入實時數(shù)據(jù)，展示天然氣產量、設備故障信息、采氣純度、采氣效率、天然氣存量等信息。界面下方的實體線框切換可查看氣田的線框狀態(tài)。

由于天然氣密度小，為0.75～0.8千克/立方米；粘度小，在地層和管道中的流動阻力小；但膨脹系數(shù)大，彈性能量大。因此天然氣開采時一般采用自噴方式，同自噴采油方式基本一樣。

//排水采氣

伴生氣通常含有雜質，采用閃蒸分離方式能分離出較重的氣體。為了提高伴生氣輕烴回收率，可采用中壓淺冷冷油吸收工藝。它具有采收率高、經濟效益好、工藝適應范圍廣、操作靈活性大等特點。

其實，提高氣體采收率的關鍵還是水患治理。由于水體的彈性能量會驅使水沿高滲透帶竄入氣藏，巖石本身的親水性和毛細管壓力的作用，水的侵入會封閉縫洞或空隙中未排出的氣體，比重高達巖石孔隙體積的 30%～50%，大幅降低了氣體采收率。

氣井產水后，氣流入井底的滲流阻力會增加，向上總能量消耗增大。氣藏的采氣速度將下降，氣井的自噴能力將減弱，單井產量迅速遞減，直到停產。通過采氣效率、采氣純度、含水飽和度、泥質含量、滲透率的數(shù)據(jù)變化，判斷滲水程度。通過排水采氣、化學封堵等方法，解決氣井井筒及井底附近地層積液過多或產水，使氣井恢復正常生產。

統(tǒng)計信息

可通過當月耗電量和產氣量的比率判斷氣井內的滲水情況，及時采取補救措施。

報警信息

通過圖撲的可視化大屏在中控室就能實現(xiàn)設備故障監(jiān)控，及時通知工程人員進行維修。

副產品產量排行

可分析穩(wěn)定氣體凝析液（SGC）等副產品的產出量，科學進行資源分配。

井下作業(yè)

油、水井在長期的生產過程中，不停頓地受到地下油、氣、水的腐蝕，逐漸老化，出現(xiàn)各種不同類型的故障，導致油水井不能正常生產，甚至停產。因此，必須對出現(xiàn)問題與故障的油水井進行井下作業(yè)，使油水井恢復正常生產。井下作業(yè)是油田勘探開發(fā)過程中保證油水井正常生產的技術手段。主要有油水井維修、油水井大修、油層改造和試油。

井下作業(yè)危險重重，通過可視化巡檢，利用機器人檢修，將對工人健康增加一份保障。

石油天然氣化學工業(yè)

石油化工產品以煉油過程提供的原料油進一步化學加工獲得。生產石油化工產品的第一步是對原料油和氣（如丙烷、汽油、柴油等）進行裂解，生成以乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯為代表的基本化工原料。第二步是以基本化工原料生產多種有機化工原料（約200種）及合成材料 （塑料、合成纖維、合成橡膠）。大到太空的飛船，小到牙刷等，都跟石油化工有著密切的關系。可以說，我們日常生活中的“衣、食、住、行”樣樣都離不開石化產品。

高速發(fā)展的電子工業(yè)以及諸多的高新技術產業(yè)，對石化產品，尤其是以石化產品為原料生產的精細化工產品提出了新要求，這對發(fā)展石化工業(yè)是個巨大的促進。

以天然氣為原料加工的產品或初級產品主要有合成氨、甲醇、甲醛、乙烯、合成氣或氫氣、乙炔、氯甲烷、二硫化碳、氫氰酸、炭黑等。天然氣也是制造氮肥的最佳原料，具有投資少、成本低、污染少等特點。

油氣下游的智慧工廠已初具規(guī)模，油氣上游業(yè)務作為傳統(tǒng)工業(yè)產業(yè)，智慧化轉型絕非一朝一夕之功，必須從企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的高度上重視智慧化轉型，全面推進智慧油氣田建設。圖撲軟件基于局部刷新、批量聚合、圖像緩存、極少化 DOM 元素等，從底層設計就追求極致的性能，組件可承受萬級甚至十萬級別數(shù)據(jù)量。助力石油和天然氣行業(yè)突破應用極限，實現(xiàn)智慧化和綠色開發(fā)。

利用信息融合、云計算、模糊識別等技術，實現(xiàn)區(qū)域協(xié)同、數(shù)據(jù)共享，并通過對海量信息和數(shù)據(jù)的分析、處理，實現(xiàn)客觀、本質、全面的認知和判斷，從而實現(xiàn)對油田和氣田的可視化、可量測的智能化管理與控制。通過連點成面的方式來打破各單位、各專業(yè)部門各自建立“信息孤島”的不利局面，建立一套科學和行之有效的智慧油氣田信息共享機制。

為油氣田勘探開發(fā)、油氣生產、經營管理、礦區(qū)服務提供一種全新的管理手段，通過新方法的應用，提升各方面的泛在化、可視化、智能化水平，并最終推動油田的綠色環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展。

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