Weatherford將工業4.0概念與生產系統相結合，創建了ForeSite優化生產軟件平臺。
來自 | E&P
編譯 | TOM
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隨著油氣行業適應了“新常態”的油價環境，它必須面臨在資源有限的情況下管理大型油田資產的挑戰。
一些大型油田擁有成百上千口人工舉升採油井，卻只有較少的工程師來監查這些井。目前擁有數十年有杆泵抽油經驗的工程師人數比五年前還要少，這是專業知識的損失，又無法迅速得到補充的原因。那些還在現場作業的人員只能“能者多勞”，但也無法有效地管理數千口井。由於井況條件也會不斷改變，捉襟見肘的作業人員更是無法對每口井的舉升系統做出快速、明智的更改。
連接採油系統
製造業正處於由物聯網，智能傳感器，雲計算與機器學習概念所驅動的轉型期。這種發展趨勢表現為，製造業將實現更大程度的自動化與數據交換，通常被稱為工業4.0，這為作業效率、安全與生產優化帶來了巨大的進步。
油氣行業已經開始引入工業4.0的概念，在價值鏈的各個部分更有效地利用其資源。在這個基礎上，Weatherford公司將工業4.0概念與生產系統相結合，創建了ForeSite優化生產軟件平臺。開發該平臺的目的在於幫助油氣行業利用工業4.0概念，將現場作業效率提升至新的高度。該平臺將物理學模型、歷史趨勢以及機器學習數據分析相結合，幫助作業者提高開採不同類型油氣藏的作業效率，包括非常規、常規、陸地與海上的油氣藏。
圖1. ForeSite平臺利用物理學模型與先進的分析方法，分析油田資產各方面的數據，從而加強決策制定。
ForeSite平臺於2017年推出，旨在成為業內首個往復式抽油杆舉升系統的優化支持與預測分析系統。最近該平臺業務範圍已擴展，可為氣舉、電潛泵（ESP）系統以及自噴井提供支持。
在過去15年中，工程計算與建模軟件已經對全世界15萬口油井進行了精確的性能調整。
ForeSite平臺將這些技術與工業4.0原理相結合，可提供優化各油井性能的方法。利用從油藏到地面設施的整個生產系統的數據，作業者可以做出更明智的決策，以最大限度地提高採收率，降低桶油成本。
遠程優化
ForeSite平臺可實現生產數據的實時訪問，並能夠做出詳細的分析，以幫助作業者針對多樣化的人工舉升類型，做出更明智的優化決策。該平臺通過直觀、可視化的界面以及實時診斷功能，可在線跟蹤油井產量，以識別出任何影響產量的反常工況。例如，該平臺可以根據大範圍的示功圖庫，對比單井抽油杆舉升示功圖的特徵，以幫助作業者診斷影響油井產量的因素。
當它檢測到產量趨勢或作業參數偏離設定值時，平臺會向用戶的電腦桌面或移動設備端發送智能警報。此外，由於所有的ForeSite軟件都可與Weatherford公司的CygNet SCADA平臺相集成，因此作業者可以創建一個閉環的端對端優化循環。比如，如果數據分析表明需要改變現場作業參數（例如：節流器位置，壓縮機設置或泵速）以改善井的性能，那麼利用SCADA平臺則可以遠程發出指令並安全的實施作業。
由於人工舉升需要隨時間進行調整，因此該平臺還可幫助作業者，為油井的每個階段選擇合適的舉升方式。利用當前與預計的數據，該平臺能夠預測問題並提供見解，這些數據包括流入井中的油氣流建模、完井建模、流體性質、壓力分析、體積分析、溫度分析以及流體動力學。
降低故障頻率
為了在更長的時間範圍內確保資產的優化與可靠性，該平臺的預測分析功能可以主動識別出較小的性能問題，防止其逐漸發展為更嚴重、更昂貴的問題。該功能將現場數據與高級分析工具相結合，以評估每口井的性能。
該平臺以設備故障的歷史記錄為指導，結合舉升組件，利用人工智能來預測地下故障。通過定期跟蹤設備各個組件的性能，作業者能夠實施主動的矯正措施，以降低發生故障的頻率。作業者可以調整作業設置，以延長設備的運行壽命。還可以根據預測情況，提前派出修井機與維修人員，以減少停機時間與相關的產量損失。
圖2. 故障預測與預警功能管理
當需要進行修井作業時，該平臺的現場服務管理模塊可以使不同業務領域的用戶，包括第三方鑽井隊、工程師、生產計劃制定者以及管理人員，就修井計劃進行協作。該模塊包括一個經濟分析應用程序，使工程師能夠評估隊列中的所有作業，並能根據哪些作業將獲得最高的投資回報，來確定鑽機計劃的優先順序。它還可以將歷史數據進行可視化，以幫助用戶分析作業問題，瞭解成本動因並確定最佳作業方式。
ForeSite平臺的故障預測與早期預警功能使作業者能夠通過監測異常來管理他們的油井。這讓已經開展的現場作業與工作人員能夠將更多的時間用於優化油井性能，而不是花費在尋找問題上。該平臺的一項關鍵優勢，就是將預測故障分析嵌入到生產作業流程中，使用戶能夠在同一平臺上執行物理學分析與先進的數據分析。
未來發展
除了該平臺目前的能力之外，Weatherford公司正在進一步開發新的應用程序。目前正在研發的一項功能為：電潛泵的故障管理預測分析。眾所周知，電潛泵可以提高產量，但其修理費用極其昂貴。電潛泵的高級分析模型旨在最大限度地減少因高修井率以及延期生產，而導致作業者耗費的停機時間。
該平臺的建模與預測分析功能會進一步轉向雲端，從而簡化安裝並最大限度地減少維護問題。對於經濟低迷時期出現的小型探勘開發公司而言，這是一個很好的選擇，因為這些公司只擁有有限的內部IT基礎架構，並缺乏優化生產所需的現場專業知識。這些公司需要軟件平臺提供的優化功能，可他們又沒有人力或IT預算來自行管理它。
通過基於雲計算的解決方案，公司可以從Weatherford的官網上訪問該平臺。然後，他們就能分析現場所有的生產與人工舉升系統數據，以便自行決定如何提高每口井或整個油田的性能。對於同時需要軟件與工程諮詢的作業者，Weatherford公司的生產顧問團隊會與他們一起審核數據，並提供見解與建議，使他們更深入的瞭解每口井的狀況，幫助他們做出最佳的優化決策。
隨著油氣行業走出低谷，它將會進入一個自動化與數字化的新時代。諸如ForeSite平臺之類的技術可以幫助作業者利用其現場數據，提高他們的分析與預測能力，維持長期生產，並且也大大降低了運營成本。
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