中国海油《智慧油田建设指南》

中国海油《智慧油田建设指南》前言石油天然气是国民经济的核心战略资源，油田开发是保障国家能源安全的关键环节。中国海油作为我国最大的海上油气生产运营商，深耕油气勘探开发领域数十年，业务覆盖海上及陆地油田勘探、开发、生产、储运、销售全产业链，在保障能源稳定供应、推动油气产业高质量发展中发挥着核心作用。截至目前，中国海油已建成多个大型海上油田，其中秦皇岛32-6油田作为我国首个大型海上智能油田，实现了全流程智能化运营，为智慧油田建设积累了宝贵实践经验。当前，全球能源革命深入推进，数字化、智能化成为油气产业转型发展的必然趋势，也是中国海油落实“双碳”目标、实现绿色低碳发展的重要路径。中国海油自2008年启动数字油田建设以来，逐步推进技术与业务深度融合，2020年发布《智能油田顶层设计纲要》，明确了智慧油田建设的核心方向，但在建设过程中仍面临着数据孤岛突出、系统协同不足、智能化技术应用不均衡、标准体系不统一、海上场景适配性不足等问题，制约了智慧油田建设的规模化、高质量推进。为深入贯彻落实《国家标准化发展纲要》《“十四五”数字经济发展规划》《“十四五”智能制造发展规划》及能源领域数字化转型相关政策要求，立足中国海油油气开发业务特点，整合秦皇岛32-6、曹妃甸6-4等油田智能化建设实践成果，规范智慧油田建设的目标、框架、内容和实施路径，破解建设过程中的痛点难点问题，推动智慧油田建设标准化、规范化、规模化发展，中国海油组织编制了本《智慧油田建设指南》（以下简称《指南》）。本《指南》是中国海油智慧油田建设的纲领性文件，适用于中国海油所属各类海上、陆地油田的智慧化建设、改造与运营管理，为各油田、各单位开展智慧油田建设提供系统性指导，助力中国海油实现油气产业数字化转型、智能化升级，筑牢国家能源安全屏障。一、总体要求（一）指导思想坚持以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，全面贯彻党的二十大及二十届二中全会精神，立足新发展阶段，完整、准确、全面贯彻新发展理念，构建新发展格局，以保障国家能源安全为核心，以推动油气产业高质量发展为主题，以数字化转型、智能化升级为主线，以技术创新为驱动，结合中国海油海上油田为主、高温高压高盐、作业环境复杂等产业特点，立足现有数字化建设基础，整合云计算、大数据、人工智能、物联网、数字孪生、5G等新一代信息技术，构建“感知全面化、数据一体化、决策智能化、运营协同化、管理精细化”的智慧油田体系，推动油田开发从“经验驱动”向“数据驱动”转变、从“人工操作”向“智能管控”转变、从“单点智能”向“全局智能”转变，实现油气增储上产、降本增效、绿色安全发展，助力“双碳”目标实现。（二）基本原则战略引领、统筹推进。立足中国海油整体发展战略，加强智慧油田建设顶层设计，统筹海上与陆地油田、勘探与开发、生产与管理等各环节、各领域的建设需求，明确建设优先级，避免重复建设，形成上下协同、左右联动、全域推进的建设格局，确保智慧油田建设与企业发展战略同频同步。需求导向、务实落地。紧密结合中国海油油田开发实际需求，聚焦油气增储上产、安全环保、降本增效等核心目标，针对海上平台无人化、油藏研究可视化、生产运营协同化等关键场景，优先推进急需、实用的建设内容，着力解决实际痛点难点问题，确保建设成果可落地、可推广、可复用，避免形式化建设。技术赋能、创新驱动。跟踪新一代信息技术发展动态，积极引入人工智能、数字孪生、工业互联网等先进技术，结合油田业务特点进行本土化适配创新，重点突破海上智能巡检、远程操控、油藏智能预测等核心技术瓶颈，推动技术与业务深度融合，以技术创新引领智慧油田建设提质增效。标准统一、安全可控。建立统一的智慧油田建设标准体系，规范数据采集、存储、传输、应用等全流程标准，打破数据孤岛，实现系统互联互通、数据共享共用。坚持安全优先，强化网络安全、数据安全、生产安全管控，构建全方位、多层次的安全防护体系，确保智慧油田系统稳定运行、数据安全可控，契合海上油田高危作业场景需求。绿色协同、持续优化。践行绿色低碳发展理念，将绿色低碳要求融入智慧油田建设全过程，通过智能化技术推动节能降耗、减排降碳，推广岸电改造、CCUS等绿色技术应用，助力“双碳”目标实现。建立动态优化机制，跟踪技术发展和业务需求变化，持续完善智慧油田建设内容，推动智慧油田建设迭代升级。（三）建设目标结合中国海油发展战略，分阶段明确智慧油田建设目标，稳步推进智能化转型，实现从数字油田向智慧油田的跨越：短期目标（2025年前）：完成智慧油田整体框架搭建，建立统一的数据标准和技术规范，实现核心业务数据互联互通。重点完成秦皇岛32-6、曹妃甸6-4等标杆油田智慧化升级，建成一批智能平台、智能油井、智能场站，实现海上平台无人化、少人化运营常态化，生产效率提升30%以上，综合减员20%以上，原油采收率提升1-2个百分点，初步实现油藏研究可视化、生产运营协同化。中期目标（2030年前）：完善智慧油田标准体系和技术体系，实现所有主力油田智慧化改造全覆盖，智能化技术深度融入勘探、开发、生产、储运、管理全流程。建成一体化智慧运营平台，实现生产决策智能化、设备管理精细化、安全环保协同化、供应链一体化，油气开发成本较当前下降15%以上，节能减排成效显著，CCUS等绿色技术实现规模化应用，成为国内领先的智慧油田建设标杆。长期目标（2035年前）：建成全球领先的智慧油田体系，实现上游主要业务全面智能化，形成“数据驱动、智能协同、绿色安全”的油气开发新模式。实现油藏智能预测、生产智能调度、风险智能预警、应急智能处置的全流程闭环管理，全面提升油气开发的智能化、绿色化、安全化水平，为国家能源安全保障和油气产业高质量发展提供有力支撑。二、建设思路（一）智慧油田建设体系结构结合中国海油油田业务特点和智慧化建设需求，构建“一个核心、五大支撑、全流程覆盖”的智慧油田建设体系结构，即“以数据为核心，以感知层、网络层、平台层、应用层、安全层为支撑，覆盖勘探开发、生产运营、安全环保、经营管理、供应链协同全流程”，各部分相互支撑、有机衔接，形成完整的智慧油田建设架构，区别于化工行业智能制造体系，突出油田行业特色和中国海油海上作业优势。一个核心：以数据为核心，构建统一的数据资源体系，整合油田勘探、开发、生产、管理等全流程数据，实现数据标准化、集中化管理，打破数据孤岛，发挥数据要素的核心驱动作用，为智能化决策和应用提供数据支撑，打造中国海油统一云平台和数据湖平台。五大支撑：感知层负责实现油田全场景数据全面采集，涵盖油藏、井筒、地面设施、海上平台、环境等各类对象；网络层负责构建稳定、高效、安全的通信网络，支撑数据实时传输和系统互联互通，重点适配海上复杂作业环境；平台层负责构建一体化智慧运营平台，整合技术支撑能力，为各类应用提供基础支撑；应用层聚焦各业务领域，打造智能化应用场景，推动业务流程优化；安全层负责构建全方位安全防护体系，保障网络、数据、生产安全，筑牢智慧油田建设安全防线。全流程覆盖：涵盖油田勘探、开发、生产、储运、安全环保、经营管理、供应链协同等全业务流程，实现各环节智能化升级，推动业务协同高效，形成“感知-传输-分析-决策-执行”的全流程闭环管理，覆盖海上、陆地各类油田场景。（二）智慧油田建设框架智慧油田建设框架基于上述体系结构，进一步细化各层级建设内容，形成“感知全面化、网络一体化、平台集约化、应用智能化、安全立体化”的建设框架，清晰界定各层级的核心功能、建设要求和相互关系，确保智慧油田建设有序推进、落地见效。框架构建充分兼顾中国海油海上油田作业环境复杂、偏远分散、安全要求高的特点，重点强化海上平台无人化、远程操控、智能巡检等场景的建设布局，整合秦皇岛32-6智能油田建设的成功经验，融入5G、无人机、智能机器人等先进技术应用。同时，兼顾陆地油田建设需求，实现海上与陆地油田智慧化建设协同推进，预留技术扩展空间，可根据技术发展和业务需求，持续补充完善新场景、新应用，确保框架的前瞻性和适用性。三、建设内容（一）数据资源体系建设数据资源体系是智慧油田建设的核心，重点围绕数据采集、数据治理、数据存储、数据应用四个环节，构建统一、规范、高效的数据资源体系，打破数据孤岛，发挥数据驱动作用，为智能化应用提供坚实支撑，打造中国海油统一数据湖平台。数据采集：构建全场景、全要素数据采集体系，覆盖油藏、井筒、地面生产设施、海上平台、储运系统、安全环保、经营管理等各个环节。针对海上油田特点，部署智能传感器、智能仪表、无人机、智能机器人等采集设备，实现油藏压力、温度、产量，井筒工况，海上平台设备运行状态，海管海缆状态，环境参数等数据的24小时不间断采集，确保数据实时、准确、完整；同时，整合现有系统数据，实现历史数据与实时数据的全面汇聚，如秦皇岛32-6油田部署的数以万计传感、数据采集设备，时刻感知油田“呼吸脉搏”。数据治理：建立统一的数据标准体系，规范数据编码、数据格式、数据接口等要求，明确各类数据的采集范围、质量标准和更新频率。开展数据清洗、脱敏、整合、关联等治理工作，剔除无效数据、纠正错误数据，提升数据质量；建立数据血缘管理体系，实现数据来源可追溯、去向可追踪、责任可落实，确保数据的真实性、完整性和可用性，为数据共享和应用奠定基础。数据存储：构建集中化数据存储体系，结合油田数据量大、类型多、实时性要求高的特点，采用“分布式存储+集中式存储”相结合的方式，搭建统一的数据湖平台，实现结构化数据、非结构化数据、实时数据的集中存储和管理。强化数据存储安全，建立数据备份、恢复机制，确保数据不丢失、不泄露，支撑数据长期存储和高效调用。数据应用：构建数据应用服务体系，建立数据共享机制，实现各业务系统、各单位之间的数据共享共用。开发数据可视化、数据挖掘、智能分析等工具，挖掘数据价值，为油藏预测、生产优化、安全预警、决策支持等提供数据支撑，如通过大数据、人工智能算法对地下油藏、生产井筒、地面流程进行系统性研究，实现问题预警诊断、主动优化和辅助决策，秦皇岛32-6油田J12H井通过数据对比分析实现日增油超200%就是典型实践。（二）感知层建设感知层是智慧油田的数据入口，重点构建“空天地海一体化”感知网络，实现油田全场景、全要素的精准感知，为智慧油田建设提供基础数据支撑，重点适配海上油田复杂作业环境。油藏感知：部署油藏监测设备，实现油藏压力、温度、渗透率、饱和度等参数的实时监测，构建油藏动态监测体系，精准掌握油藏变化规律，为油藏开发优化、产量预测提供数据支撑；引入油藏监测新技术，提升油藏感知精度和范围，实现油藏研究可视化。井筒感知：在油井、气井、水井等井筒部署智能监测设备，实时采集井筒温度、压力、流量、含水率等参数，监测井筒工况，及时发现井筒异常（如结蜡、卡泵、泄漏等），为井筒维护、生产优化提供支撑，实现井筒状态的精准管控。地面及海上平台感知：在地面场站、海上平台部署智能传感器、智能仪表、视频监控、智能机器人等设备，实时监测生产设备运行状态、工艺流程参数、现场环境安全等情况；推广无人机巡检应用，用于海管海缆巡检、低空运输、监控船舶抛锚、喊话驱离等场景；部署智能机器人，实现配电盘仪表状态自动识别、局部放电信息实时采集、有毒有害气体监测、人工开关替代操作等功能，减少人工干预，提升海上平台无人化运营水平。环境与安全感知：部署环境监测设备，实时监测油田区域内的大气、水体、土壤等环境参数，以及风速、海浪、台风等气象海洋参数，为环保治理和安全生产提供支撑；部署安全监测设备，监测可燃气体、有毒有害气体泄漏、火灾、爆炸等安全隐患，实现安全风险的实时感知和预警。（三）网络层建设网络层是智慧油田的数据传输通道，重点构建“海上-陆地一体化”通信网络，实现数据实时、稳定、安全传输，支撑各系统、各设备之间的互联互通，破解海上平台通信难题。海上通信网络：针对海上平台偏远、环境复杂的特点，构建以5G、卫星通信、微波通信为主的海上通信网络，实现海上平台与陆地指挥中心的数据实时传输；优化海上通信网络覆盖，提升网络带宽、稳定性和抗干扰能力，支撑无人机、智能机器人、高清视频监控等设备的高效运行，同步推进海底光纤与海底电缆铺设，实现通信与供电协同保障。陆地通信网络：整合现有陆地油田通信资源，构建工业以太网、5G虚拟专网等通信网络，实现陆地场站、指挥中心、各业务单位之间的高速互联互通；优化网络架构，提升网络传输效率和安全性，支撑大数据、人工智能等技术的规模化应用。网络安全建设：强化网络安全防护，构建“边界防护+终端防护+传输防护+应用防护”的全方位网络安全体系；部署防火墙、入侵检测、数据加密等安全设备，防范网络攻击、数据泄露等安全风险；建立网络安全监测和应急处置机制，及时发现和处置网络安全隐患，确保通信网络稳定安全运行。（四）平台层建设平台层是智慧油田的核心支撑，构建一体化智慧运营平台，整合技术支撑能力，为各类智能化应用提供基础支撑，实现系统协同、资源共享，打造中国海油统一云平台。云平台建设：搭建统一的工业云平台，整合计算、存储、网络等资源，实现资源集约化管理和高效利用；为各业务系统、各应用场景提供云服务，支撑大数据、人工智能、数字孪生等技术的应用部署，降低系统建设和运维成本，实现资源按需分配。数字孪生平台建设：构建油田数字孪生体系，打造油藏、井筒、地面设施、海上平台、场站等全场景的数字孪生模型，实现物理油田与数字油田的实时映射；通过数字孪生模型，模拟油田生产过程、设备运行状态、安全风险等，为生产优化、设备维护、应急处置等提供模拟仿真支撑，如构建海上平台数字孪生模型，实现远程操控和故障预判。技术支撑平台建设：搭建人工智能平台、大数据分析平台、物联网平台等技术支撑平台，整合先进技术能力，为各类应用提供算法、模型、工具等支撑；开发通用化、模块化的技术组件，实现技术能力的复用，提升智慧油田建设效率，如开发油藏预测、设备故障诊断等通用算法模型。（五）应用层建设应用层是智慧油田建设的落地载体，聚焦油田勘探开发、生产运营、安全环保、经营管理、供应链协同等核心业务领域，打造智能化应用场景，推动业务流程优化和效率提升，突出中国海油业务特色。智慧勘探开发：构建智能勘探系统，整合地质、地震、测井等数据，利用人工智能、大数据技术进行油气资源预测、勘探目标优选，提升勘探成功率；打造智能开发系统，基于油藏数字孪生模型和实时监测数据，实现油藏开发方案智能优化、井网部署智能调整、产量智能预测，提升原油采收率；开发智能钻井系统，实现钻井过程的实时监测、智能控制和优化，降低钻井成本，提高钻井效率和安全性。智慧生产运营：构建智能生产调度系统，实现油田生产全流程的实时监控、智能调度和协同管理，优化生产方案，提升生产效率；打造智能设备管理系统，实现设备全生命周期管理，通过实时监测设备运行状态，进行故障预警、预测性维护，减少设备故障停机时间，降低维护成本，如海上平台设备远程运维；推广海上平台无人化运营，实现台风生产模式常态化，通过远程操控系统实现平台生产全流程无人干预，如番禺10-2平台无人化改造实践。智慧安全环保：构建智能安全预警系统，整合安全监测数据，利用人工智能技术进行安全风险识别、预警和分级管控，实现安全隐患早发现、早处置；打造智能应急处置系统，制定应急处置预案，实现应急资源的智能调度、应急流程的智能指引，提升应急处置能力，如“平战结合”应急管理模式；建立智能环保管理系统，实时监测环保参数，实现环保数据的实时上报、分析和管控，推动节能降耗、减排降碳，推广岸电改造、再生水回收利用等绿色技术，实现海上油田钻完井废弃物、生活污水等“零”排放，如曹妃甸6-4油田岸电接入后，大幅减少二氧化碳排放。智慧经营管理：构建智能经营分析系统，整合生产、成本、销售等数据，实现经营数据的实时分析、预测和决策支持，优化经营策略，降低经营成本；打造智能人力资源管理系统，实现人员招聘、培训、考核、调度的智能化管理，提升人力资源管理效率；建立智能财务管理系统，实现财务核算、资金管理、成本控制的智能化，提升财务管理水平。智慧供应链协同：构建智能供应链管理平台，整合采购、仓储、运输、配送等供应链各环节数据，实现供应链全流程的实时监控、智能调度和协同优化；优化采购流程，实现供应商智能筛选、采购计划智能制定；打造智能仓储系统，实现物资的智能入库、出库、盘点和管理；优化运输路线，实现油气产品和物资的智能运输调度，提升供应链效率，降低供应链成本。（六）安全层建设安全层是智慧油田建设的保障，构建“网络安全、数据安全、生产安全”三位一体的安全防护体系，确保智慧油田系统稳定运行、数据安全可控、生产安全有序，契合油田高危作业特性。网络安全防护：进一步完善网络安全防护体系，强化边界防护、终端防护、传输防护、应用防护，部署先进的网络安全设备和软件，防范网络攻击、病毒入侵等安全风险；建立网络安全监测、预警和应急处置机制，定期开展网络安全检测和演练，及时发现和处置网络安全隐患，确保网络安全稳定运行。数据安全防护：建立数据分级分类管理体系，明确不同级别数据的安全防护要求；部署数据加密、数据脱敏、访问控制等安全措施，防范数据泄露、篡改、滥用等风险；建立数据安全审计机制，对数据采集、存储、传输、应用等全流程进行审计，确保数据安全合规；制定数据安全应急处置预案，及时应对数据安全事件。生产安全防护：整合安全监测、预警、应急处置等功能，构建全方位生产安全防护体系；强化海上平台、油井、场站等关键场所的安全防护，部署安全监测设备和应急处置设备，实现安全风险的实时预警和快速处置；建立生产安全责任制，明确各岗位安全职责，加强安全培训和演练，提升从业人员安全意识和应急处置能力，筑牢安全生产防线。（七）标准体系建设标准体系是智慧油田建设标准化、规范化推进的重要保障，构建覆盖智慧油田建设全流程、全领域的标准体系，明确建设、运营、管理等各环节的标准要求，确保智慧油田建设有序推进、互联互通。基础标准：制定智慧油田术语、定义、参考模型等基础标准，统一行业认知和技术基准；制定数据编码、数据格式、接口协议等标准，确保数据共享和系统互联互通；制定安全标准、可靠性标准等基础标准，为智慧油田建设提供通用技术支撑。技术标准：制定感知设备、通信网络、云平台、数字孪生、人工智能等技术标准，规范技术选型、部署、应用等要求；制定数据采集、数据治理、数据存储、数据应用等数据标准，确保数据质量和数据安全；制定智能化应用场景技术标准，规范各应用系统的功能、性能和实施要求，如海上智能巡检、远程操控等场景标准。管理标准：制定智慧油田建设管理、运营管理、维护管理、安全管理等管理标准，明确各环节的管理要求和流程；制定数据管理、设备管理、人员管理等管理标准，规范管理行为，提升管理效率；制定标准实施评价标准，对标准实施情况进行评估，确保标准落地见效。四、组织实施（一）加强统筹协调建立中国海油牵头，各所属油田、科研机构、合作单位参与的协同工作机制，明确各单位的职责分工，凝聚工作合力。成立智慧油田建设专项工作组，统筹推进智慧油田建设各项工作，制定年度建设计划，明确建设任务和时间节点，加强对建设过程的统筹协调和监督管理。加强各单位之间的协同配合，推动技术、数据、资源共享，避免重复建设，确保智慧油田建设有序推进，整合产学研用各方力量，共同推动技术创新和成果转化。（二）加快技术研发与应用加大技术研发投入，建立产学研协同创新机制，联合高校、科研机构、企业等，重点研发海上智能巡检、油藏智能预测、数字孪生、海上无人平台运营等核心技术，突破技术瓶颈，形成一批具有自主知识产权的核心技术和产品。加强先进技术的引进、消化、吸收和再创新，结合中国海油油田特点进行本土化适配，提升技术的适用性和可靠性。加快技术应用推广，以秦皇岛32-6、曹妃甸6-4等标杆油田为试点，总结成功经验，逐步在全公司范围内推广应用，推动技术与业务深度融合。（三）强化项目管理与质量管控建立健全智慧油田建设项目管理制度，规范项目立项、招标、建设、验收等各环节的管理流程，加强项目进度管理、成本管理、质量管理和安全管理。严格按照建设标准和技术要求开展项目建设，建立质量管控体系，加强对项目建设全过程的