油價暴跌摧毀了能源市場，許多石油公司或運(yùn)營商的資產(chǎn)流動性被削弱，流動資金銳減，這讓以往可行的項(xiàng)目面臨關(guān)閉的困境。利潤的夢想遭到了擱置，因?yàn)轫?xiàng)目經(jīng)理們都在爭相尋找各種方法，讓他們的冒險和投機(jī)行為保持在黑暗中。當(dāng)然，這其中的主要挑戰(zhàn)是以更少的資金和更少的員工做更多的事情。
隨著該行業(yè)鎖定資本支出，利益相關(guān)者必須充分利用他們的資源才能保持企業(yè)的活力。然而，由于運(yùn)營商們迫于更精明和更快的工作，該答案就是技術(shù)。行業(yè)發(fā)現(xiàn)它正處于生產(chǎn)績效新閾值的尖端。
答案就是技術(shù)。但不是任何代價的技術(shù)。雖然石油天然氣行業(yè)擁有諸多快速而廣泛的接受技術(shù)的例子——想想過去十年非常規(guī)鉆完井技術(shù)的突破——該行業(yè)為采用新的創(chuàng)新技術(shù)仍在頑強(qiáng)而緩慢地抗?fàn)帯?br />
如果曾經(jīng)有一段時間可以超越對投資的恐懼，那么這個時間段就是現(xiàn)在。如果說曾經(jīng)有一段時間可以接受突破性技術(shù)的話，那么這個時間段也是現(xiàn)在。擁抱工業(yè)4.0的潛在能力和數(shù)字化技術(shù)不再是一個簡單的效率問題，它是在經(jīng)濟(jì)低迷甚至衰退時期能否保持經(jīng)濟(jì)活力和生存下去的答案。這是我們作為一個行業(yè)能夠獲得盈利的唯一途徑，這將對今天和未來產(chǎn)生重要影響。
數(shù)字化為投資回報帶來了確定性
利用工業(yè)4.0的潛在能力，如今通過整合開放式體系架構(gòu)，幾乎任何人都能訪問以往無法想象的效率和控制的閾值。工業(yè)4.0包括物聯(lián)網(wǎng)、云計算、邊緣連通性和先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析。物聯(lián)網(wǎng)由數(shù)字連接的物理設(shè)備組成，通過經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和遠(yuǎn)程控制提供系統(tǒng)支持和運(yùn)作效率。
云計算允許這些設(shè)備通過互聯(lián)網(wǎng)托管的服務(wù)器實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接，這些服務(wù)器存取和管理數(shù)據(jù)，同時也減少了基礎(chǔ)設(shè)施和復(fù)雜性。然后，邊緣計算提升了智能設(shè)備的連通性，智能設(shè)備可根據(jù)動態(tài)數(shù)據(jù)和歷史模型做出實(shí)時、自主的決策。
作為一家領(lǐng)先的井筒生產(chǎn)解決方案的企業(yè)，威德福公司設(shè)立了一門在許多行業(yè)（如制造、物流和娛樂）得到驗(yàn)證的采用工業(yè)4.0概念的課程，并將其運(yùn)用于生產(chǎn)階段。擁抱數(shù)字化不再是一個簡單的效率問題，它是在經(jīng)濟(jì)低迷甚至衰退時期保持經(jīng)濟(jì)活力和生存下去的答案。威德福稱之為生產(chǎn)的4.0階段。它代表著近乎完美的資產(chǎn)效率，具有超快速的回報和豐厚的長期利潤。
生產(chǎn)4.0解決方案對運(yùn)營商投資的快速回報給予一種溢價形式，隨后是隨著時間推移的顯著值，見圖1（生產(chǎn)4.0解決方案通過優(yōu)化從井下到銷售點(diǎn)的資產(chǎn)設(shè)施的生產(chǎn)率，可立刻形成更多的現(xiàn)金流）。在平均僅有三個月的時間，運(yùn)營商們正在收回他們的投資，同時還將增加數(shù)百萬的增量收益，即使在當(dāng)前的市場低迷時期也能實(shí)現(xiàn)。
這些收益的基石是ForeSite生產(chǎn)優(yōu)化平臺。這個軟件平臺利用設(shè)備每個角落的數(shù)據(jù)來共同提高一個儲層、相關(guān)油井和地表設(shè)施的績效水平。這個獨(dú)特的單一平臺集成了基于物理學(xué)模型和先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析，以增加設(shè)備的正常運(yùn)行時間，并最終延長設(shè)備的使用壽命，見圖2（ForeSite生態(tài)系統(tǒng)利用物理學(xué)模型來提高生產(chǎn)力、降低成本和提高員工工作效率）。這個安全且易于維護(hù)的平臺為整個生產(chǎn)創(chuàng)建了一個生態(tài)系統(tǒng)，使石油公司擁有實(shí)現(xiàn)其最大化產(chǎn)量和降低運(yùn)營成本的前瞻性手段。
利用ForeSite生產(chǎn)優(yōu)化的優(yōu)勢，威德福公司現(xiàn)在提出了一種無資本支出的方法，通過使用這種方法，投資者可以立刻形成更多的現(xiàn)金流，優(yōu)化其設(shè)備的生產(chǎn)力和減少總的支出，見圖1。此外，經(jīng)過驗(yàn)證該平臺已具有降低設(shè)備故障率和嚴(yán)重度的功效，這將使現(xiàn)場工作人員需求減少，從而節(jié)省更多成本。就中期目標(biāo)來看，這些戰(zhàn)略通過數(shù)字化方案保持和提升企業(yè)資產(chǎn)的價值，方法是建立基準(zhǔn)數(shù)據(jù)集，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)操作，使精準(zhǔn)控制關(guān)鍵業(yè)績指標(biāo)向前發(fā)展。反過來，這些數(shù)據(jù)還能快速實(shí)現(xiàn)人們渴望的收益，增加現(xiàn)金流、平滑生產(chǎn)曲線、以及減少失誤或失敗。
即時投資收益率
范例一，哥倫比亞石油公司在幾個月內(nèi)將產(chǎn)量提高了6%，因疫情導(dǎo)致的封鎖期間，井的重新啟用率增加了36%。生產(chǎn)4.0解決方案提升了即時運(yùn)營價值。在ForeSite第一階段推出后的幾周內(nèi)，管理著近3000口油井的一家大的哥倫比亞石油公司提高了產(chǎn)量和效益。第一階段實(shí)施覆蓋了600多口井，這些井被確定為一個積極生產(chǎn)的電潛泵采油的子集，以供進(jìn)一步分析。使用ForeSite平臺的油井趨勢布局，對每口井的生產(chǎn)歷史和運(yùn)行狀況進(jìn)行分析，以確定增產(chǎn)潛力。
這一發(fā)現(xiàn)過程提出了對幾口井的增產(chǎn)策略進(jìn)行細(xì)微修改的一些建議，這將促進(jìn)增產(chǎn)，而無需額外資本支出。然后，該運(yùn)營商選擇了這些井中的一口作為樣本井來測試舉升策略，并修改了每口井的電潛泵電機(jī)的頻率，以匹配ForeSite軟件提出的建議。在實(shí)施這一舉升策略后的頭幾周，該運(yùn)營商取得了一項(xiàng)經(jīng)認(rèn)證的6%的產(chǎn)量增長，還預(yù)測了額外的收益。對舉升策略的這些修改使年收益額外增加了325萬美元。
ForeSite平臺使該運(yùn)營商能夠推出他們企業(yè)范圍的數(shù)字化戰(zhàn)略。威德福公司提供平臺安裝、技術(shù)支持及應(yīng)用培訓(xùn)的全程服務(wù)，包括各種增產(chǎn)方式、地面設(shè)施及輸油管道的優(yōu)化服務(wù)。隨著工作的繼續(xù)，據(jù)報道，未經(jīng)認(rèn)證的額外增產(chǎn)達(dá)8%，預(yù)計這些設(shè)備總的增產(chǎn)建議將使該運(yùn)營商獲得更高的產(chǎn)量。
隨著哥倫比亞進(jìn)入一年一度春季到來的雨季，該國石油公司的即時節(jié)約和收益仍在繼續(xù)。在ForeSite平臺安裝后，這家常規(guī)油藏的運(yùn)營商在新冠病毒全球封城期間經(jīng)歷了電力斷供。多日大雨造成的洪水導(dǎo)致了輪番停電，影響了其中的三個油田，其中包括1000多口采用電潛泵舉升采油的井。經(jīng)歷了三天的降雨，該石油公司面臨近850口電潛泵采油的井失去電力供給，每天的石油產(chǎn)量損失高達(dá)14500桶。
ForeSite平臺讓控制室的操作人員能在不到一分鐘內(nèi)就識別出斷電事件。恢復(fù)供電后，一位操作員利用ForeSite發(fā)出一條遠(yuǎn)程重啟指令，該指令恢復(fù)所有油井正常工作的速度比以前快了36%。依從新冠病毒的規(guī)則，立刻重啟油井的過程僅耽擱了3分鐘的停機(jī)時間。由于停電持續(xù)到第二天，一位操作人員在70秒內(nèi)就恢復(fù)了28口油井的作業(yè)。之后，到了第三天，三個油田的近850口油井也恢復(fù)了作業(yè)。此外，F(xiàn)oreSite平臺還能讓每個控制室的操作人員識別故障，并在恢復(fù)供電時立即使用重啟指令。三個控制室的操作人員僅用了56秒時間就使850口油井中的95%恢復(fù)了生產(chǎn)。
ForeSite平臺能讓操作人員最大限度地減少因多日輪番停電給油井生產(chǎn)造成的影響，以及以日產(chǎn)14500桶產(chǎn)油率累積帶來的損失。ForeSite平臺支持快速遠(yuǎn)程管理，而不是人工重啟的做法，人工重啟油井會造成巨大的產(chǎn)量損失和停機(jī)時間，按每桶原油40美元計算，這會導(dǎo)致高達(dá)170萬美元的收入損失。再者，通過最大限度地減少停機(jī)時間和生產(chǎn)延誤，采用ForeSite平臺進(jìn)行投資可讓投資者即刻獲得收益。
范例二，
二疊紀(jì)盆地的運(yùn)營商創(chuàng)造出了1770萬美元的年度增量收益。一家財富500強(qiáng)的生產(chǎn)商在美國及世界各地?fù)碛兄鴱V泛的設(shè)備資產(chǎn)，成功地實(shí)施了ForeSite優(yōu)化，推動了一項(xiàng)企業(yè)范圍的生產(chǎn)優(yōu)化方案。該方案的授權(quán)要求為多種方式的增產(chǎn)提供便利，包括自噴、抽油桿舉升、氣舉、柱塞舉升和電潛泵采油。數(shù)據(jù)無關(guān)的優(yōu)化平臺需具備整合多個系統(tǒng)的能力，包括第三方的軟件系統(tǒng)，以及利用歷史數(shù)據(jù)，同時整合來自現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)平臺的實(shí)時數(shù)據(jù)源，以及其它現(xiàn)場分配和油井設(shè)計的軟件系統(tǒng)。
ForeSite生產(chǎn)優(yōu)化團(tuán)隊(duì)與該生產(chǎn)商合作，以評估4000多口井的生產(chǎn)戰(zhàn)略和數(shù)據(jù)需求。雙方團(tuán)隊(duì)共同商定了一個分階段推出ForeSite平臺的方案，該方案從80口井開始先導(dǎo)性試點(diǎn)，以建立關(guān)鍵業(yè)績指標(biāo)要求來管理整個企業(yè)采用的計劃。ForeSite平臺被安裝在包括自噴、抽油桿舉升、氣舉、柱塞舉升和電潛泵采油的井上。該平臺無縫隙地將所有數(shù)據(jù)管理和規(guī)劃系統(tǒng)整合于一體，使操作人員能例外地管理這批試點(diǎn)井。
這種方法確定了許多增產(chǎn)機(jī)會，包括建議增加表現(xiàn)不佳的井的正常運(yùn)行時間和產(chǎn)量。這次ForeSite平臺的試點(diǎn)井超出了所有的關(guān)鍵業(yè)績指標(biāo)，而且立即得到了擴(kuò)大，包括第一階段期間推出的近1000口井，最終將在未來兩年全企業(yè)范圍內(nèi)推廣應(yīng)用。
ForeSite平臺支持所有增產(chǎn)方式的生產(chǎn)優(yōu)化，同時還能提高員工工作效率以及增加設(shè)備的正常運(yùn)行時間。全面推出后，該運(yùn)營商預(yù)計每年至少可節(jié)省1770萬美元。這些節(jié)省包括580萬美元員工的效率提高、650萬美元設(shè)備運(yùn)行壽命的增加、以及使用ForeSite平臺的這些井獲得的額外540萬美元的收益，這些井能夠更快地從自噴采油過渡到人工舉升采油。
ForeSite平臺提供了監(jiān)控業(yè)績且具有識別所有儲層、油井、地面設(shè)備以及管道設(shè)施改進(jìn)機(jī)會的能力。這是通過將現(xiàn)有的數(shù)據(jù)系統(tǒng)與實(shí)時數(shù)據(jù)源、基于物理學(xué)的建模引擎、以及指令和控制功能整合到一個單一的生產(chǎn)優(yōu)化平臺中所實(shí)現(xiàn)的。試點(diǎn)井的成功促使了該運(yùn)營商在整個企業(yè)范圍內(nèi)推廣使用ForeSite平臺。最重要的是，最初的快速通道投資讓投資者能即刻獲得收益而再為自己付費(fèi)，這讓該運(yùn)營商能更積極地繼續(xù)走向未來，為生產(chǎn)收益和成本節(jié)省帶來更廣闊的前景。
這些數(shù)字化方案和策略的亮點(diǎn)是它們?yōu)檫\(yùn)營商們提供了即時的現(xiàn)金流和巨大的長期投資盈利的能力。作為一家生產(chǎn)解決方案的全球領(lǐng)導(dǎo)者，威德福公司的任務(wù)是降低所擁有設(shè)備資產(chǎn)的總成本（無論是30口還是30000口井），以及在全球范圍內(nèi)為各種規(guī)模的設(shè)備資產(chǎn)提供生產(chǎn)解決方案。這些策略已證明了自己是可靠的，并取得了令人驚訝的長期成果。
范例三，自主舉升策略可提高產(chǎn)量25%，減少25%的回購氣體。一家二疊紀(jì)盆地的運(yùn)營商通過采用ForeSite Edge（一種具有自主能力的下一代控制器），完美地維持了最佳的井底液流壓力。在采用這項(xiàng)技術(shù)之前，井上的設(shè)備依靠技術(shù)人員前往井場執(zhí)行手動壓力調(diào)整來控制采油生產(chǎn)。這種人工動手操作的過程通常需要一周八次單獨(dú)前往現(xiàn)場進(jìn)行操作，每口井這項(xiàng)費(fèi)用的支出就超過了1000美元。
安裝ForeSite Edge后，該運(yùn)營商在渴望獲得的井底液流壓力的設(shè)定點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)了100%的成功率，即使出現(xiàn)氣體注入中斷的問題時也不會有影響。該運(yùn)營商可遠(yuǎn)程調(diào)控井底液流壓力的范圍，其范圍由設(shè)備自主維護(hù)?？傊@種方法可顯著提高員工工作效率，以及新冠病毒疫情期間操作安全的合規(guī)性。
采用ForeSite Edge技術(shù)，每口井平均增產(chǎn)了25%，其中的5%歸因于自主控制技術(shù)。此外，持續(xù)優(yōu)化通過減少25%的回購氣體量，降低了運(yùn)營支出。
范例四，邊緣技術(shù)（Edge technology）為Power River盆地的石油公司減少了80%的井場巡查量。一家石油公司試圖延長其容易發(fā)生故障的往復(fù)式抽油桿舉升采油井的正常運(yùn)行時間，這些采油井只能通過目視檢查來發(fā)現(xiàn)故障。每口井都配備了一個變頻器，而且處于高速運(yùn)行狀態(tài)。每次往復(fù)抽吸還容易出現(xiàn)間歇性的低泵填充。
威德福公司的生產(chǎn)優(yōu)化團(tuán)隊(duì)為其在井場處理高頻率數(shù)據(jù)和獲取建模能力推薦使用ForeSite Edge控制器，控制器安裝在每口井變頻器的旁邊，以增強(qiáng)油井的可見距離和數(shù)據(jù)的可用性。這些設(shè)備使工程師們能夠遠(yuǎn)程監(jiān)控關(guān)鍵參數(shù)和性能指標(biāo)，包括：舉升次數(shù)/每分鐘、泵填充、有效運(yùn)行時間、舉升次數(shù)/每天、以及估算產(chǎn)量。這些數(shù)據(jù)和功率計記錄卡有助于發(fā)現(xiàn)每口井的優(yōu)化機(jī)會。
高頻率數(shù)據(jù)和自動功率計記錄卡模式匹配一旦到位，可幫助工程師們確定泵填充趨勢，檢測是否存有循環(huán)氣體，這種循環(huán)氣體可導(dǎo)致氣體沖擊、增加設(shè)備磨損、甚至使設(shè)備停止運(yùn)轉(zhuǎn)。利用系統(tǒng)推薦，該運(yùn)營商使用ForeSite Edge遠(yuǎn)程管理功能更改變頻器參數(shù)，將每分鐘舉升行程數(shù)減至最小、泵關(guān)閉行程數(shù)減至最小、以及每分鐘舉升行程縮減設(shè)置。這些參數(shù)的調(diào)整使產(chǎn)量平均提高了2%，井場巡查次數(shù)減少了80%，每年每口井設(shè)備的舉升次數(shù)減少了50多萬次，從而使設(shè)備的故障率降低了15%。
通過提出推薦的ForeSite Edge的變化值，故障減少了15%，折合每年1.5個泵損壞，每個泵損壞的成本為2.5萬美元。遠(yuǎn)程管理功能提高了員工的工作效率，減少了現(xiàn)場巡查次數(shù)80%。ForeSite Edge還揭示了一些增產(chǎn)機(jī)會，這些機(jī)會就是產(chǎn)量增加了2%?；诔跏及惭b的成功，該客戶現(xiàn)在計劃將ForeSite Edge解決方案推廣應(yīng)用于其它油井設(shè)備。
可觀的長期收益
中東石油公司在三年內(nèi)增加了1.56億美元的收益。威德福公司的生產(chǎn)優(yōu)化平臺使中東石油公司能主動管控設(shè)備故障，實(shí)時發(fā)現(xiàn)新的增產(chǎn)機(jī)會，從而在一個三年期以及更長時間實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)。該石油公司需要對1500多口采用電潛泵采油的井進(jìn)行自動產(chǎn)量監(jiān)測、分析和資產(chǎn)范圍的優(yōu)化，以及未來適應(yīng)其它增產(chǎn)方式的選擇。該方案還需要進(jìn)行模式識別，以實(shí)現(xiàn)預(yù)測故障的管理，以及整合來自六個不同系統(tǒng)和數(shù)十個自定義模型的數(shù)據(jù)，其中90%具有潛在的數(shù)據(jù)質(zhì)量問題。
作為有能力管理所有增產(chǎn)方式的唯一系統(tǒng)，威德福公司的方法建立并實(shí)現(xiàn)了這一生產(chǎn)優(yōu)化平臺。該生產(chǎn)優(yōu)化平臺使1500多口電潛泵采油的井實(shí)現(xiàn)了自動產(chǎn)量監(jiān)測、分析與優(yōu)化。這一方法可推廣應(yīng)用于更多的油井和各種方式的增產(chǎn)，從而能實(shí)時、主動地管控故障和把握增產(chǎn)機(jī)會。這種無資本支出的方法使原油日產(chǎn)增加了5000多桶，這意味著增產(chǎn)收入平均每年增加5200萬美元，三年可增加1.53億美元。
目前，油氣行業(yè)最大的挑戰(zhàn)就是用更少的資源做更多的工作。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，運(yùn)營商們現(xiàn)在大都關(guān)注短期收益。生產(chǎn)4.0解決方案通過優(yōu)化設(shè)備資產(chǎn)的生產(chǎn)力，能讓運(yùn)營商立刻形成更多的現(xiàn)金流。通過減輕設(shè)備故障的數(shù)量和嚴(yán)重度，支出會即刻得到減少，現(xiàn)場巡查人員也能相應(yīng)地減少。通過維持和提高設(shè)備資產(chǎn)的可用性，這些方法還能為企業(yè)的中長期發(fā)展提供更高價值。（文獻(xiàn)作者：Manoj Nimbalkar，威德福公司。2020年11月發(fā)布在世界石油網(wǎng)站）
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