建设背景

数字油田发展的四个层次

数字油田技术是一套联接地面与井下的、覆盖所有主要价值循环过程的一个闭环信息采集、双向传输和处理应用系统，它能够伴随作业过程实时地指导勘探开发方案的执行和相关技术的应用。数字油田技术涉及勘探、评估、开发和开采领域的各项新兴技术，而其中遥测、虚拟现实、智能完井、自动控制和数据集成是组建数字油田的关键技术。

数字油田的升级换代在完善油田信息化建设的基础上经历了四个层次，即实时监测、实时分析、实时优化和经营模式变革等，迄今为止，世界上大多数数字油田远未达到第四个层次。

数字孪生技术介绍

数字孪生是指通过对物理世界的人、物、事件等所有要素数字 化，在网络空间再造一个与之对应的“虚拟世界”，形成物理维度 上的实体世界和信息维度上的数字世界同生共存、虚实交融的格局。

新技术的加速突破驱动数字孪生在油田领域开始广泛使用

形势已随日新月异的技术演进悄然变化，物联网、5G、人工智能、无人驾驶、虚拟现实、深度学习等技术研发和产业化加速突破， 掀起数字化网络化智能化新一轮浪潮，深刻影响着数字油田的规划建设与运行发展。

信息通信技术与 3D 建模、高精度地图、全球定位系统、模拟仿真、 虚拟现实、智能控制等技术有机耦合，集成应用驱动创新出现拐点， 数字油田面临的技术瓶颈很大程度上得以破解。

数字孪生油田：数字油田与物理油田虚实融合孪生并行，虚拟服务现实，数据驱动治理，一种全新的数字油田建设路径和实践模式呼之欲出，将引发油田治理规则的重大变革，为非技术瓶颈的破解也带来了曙光，油田信息化或从量变迎来质变。

数字孪生油田的核心特征和价值

数据驱动：数字孪生技术应用于油田，是油田行业数字化转型的必然趋势，它将会推动油田的管理从传统的粗放型管理进化到以数据为核心驱动力的精细化管理。

模型支撑：数字孪生油田的核心是面向物理实体和逻辑对象建立机理模型或数据驱动模型， 形成物理空间在赛博空间的虚实交互。

软件定义：数字孪生油田的关键是将模型代码化、标准化，以软件的形式动态模拟或监测物理空间的真实状态、行为和规则。

精准映射：通过感知、建模、软件等技术，实现数字孪生油田物理空间在数字空间的全面呈现、精准表达和动态监测。

智能决策：数字孪生油田还可以融合人工智能等技术，实现物理空间和数字空间的虚实互动、 辅助决策和持续优化，从而极大提升油田运营和管理的效率。

解决方案

解决方案总体架构

数字孪生油田应急管理解决方案

1、三维可视化应急数字预案管理和仿真培训

根据预案内容自动，将文字描述信息合成语音并拨打给相关组织机构，通过IVR模块实现与组织机构进行交互，并记录组织机构响应的结果。

灾情观察人员通过便携的移动设备标绘灾情面积、蔓延方向等并实时发送回中心；根据灾情现场变化情况动态修改上报更新的灾情情况，并把变化情况发回中心。

根据受灾区域内的资源信息划分不同的预案分类。实现组织机构管理、预案制定、预案审核、预案演练、预案模型管理、预案分类管理、预案等级管理等功能。

灾情情况预览、预案预览、预案确认启动等组成。

油田资源管理、防火资源管理、火场情况预览、周边资源分析、预案模型估算及方案匹配、扑救队伍工具分析及分配规划、预案提取确认、扑救队伍分配规划标绘输出、预案执行情况查看等组成。

实现个子系统数据的接收、分发、记录，起到通讯调度服务功能。

2、重大危险源风险监控与告警

通过建设重大危险源预警监控系统，实现监控区域内全天候无间断图像精准动态监控，既能兼顾广角度大范围监控观察，又能实现目标具体化精确监控的综合视频监控技术。特别是在天气条件恶劣环境下，如雾天、雨天、夜晚等情况能见度低的情况下，系统够能够正常工作，实现完全意义上的 24 小时不间断、全天候、多角度、无阻挡、大范围、精确化的动态视频监控。并且系统具备多级联动、远距离指挥功能。

3、无人机巡检监测系统

油田无人巡检综合信息管理平台，采用无人机巡检方式，采集关键设备或者子系统的相关参数，结合无人机传输的视频、语音等信息，对现场进行日常巡检、紧急状态出动巡检、执行预案等，同时，对于采集的数据、图像等信息进行综合信息管理，进行数据统计分析、故障报警、预警、数据的各种上传发布，以及数据与其他系统进行交互。

打造一个真正的高度智能化和信息化的无人巡检综合信息平台，实现真正的场站和管道的无人巡检，提升设备维护效率、降低维护成本和事故风险，同时，综合系统采集到的实时数据和实时视频图像信息，实现系统联动，全面提升系统的自动化程度和智能化程度。

4、安全生产应急救援指挥系统

重大危险源监管系统

通过建设重大危险源预警监控系统，实现监控区域内全天候无间断图像精准动态监控，既能兼顾广角度大范围监控观察，又能实现目标具体化精确监控的综合视频监控技术。

监管监察系统

对系统内的信息流进行实时的监管，并且通过语义分析技术，提前发现异常信息，并且实现提前的预警。

应急预案管理平台

根据受灾区域内的资源信息划分不同的预案分类。实现组织机构管理、预案制定、预案审核、预案演练、预案模型管理、预案分类管理、预案等级管理等功能。

应急救援指挥系统

主要包含了应急物资、应急人员、应急车辆的实时定位，根据灾情发生的地点，通过最短路径规划技术，实现对应急资源的最优化策略推荐和应急路径的自动规划。

"一张图"综合指挥信息系统

通过GIS一张图，整合融合通信，关键资源定位，路径规划技术，实现基于一张图的图上综合指挥，大大提升了应急调度和指挥的整体效率。

公众信息服务系统

安全应急生产的门户系统，提供公开的安全生产应急公众信息，避免在出现灾情的时候，由于缺乏权威的信息渠道而带来的公众恐慌。系统支持多种方式，包括桌面门户网站、移动网站、短消息通知等。

数字孪生油田APM解决方案

APM通过大量内部信息（比如设备运行记录、历史维修记录）以及外部数据（比如天气）通过FMEA/RCM等模型，为设备设置评估模型，结合AI等手段提前预支设备可能的故障和失效风险。基于该认知制定维保策略（比如点巡检的安排、保养项的设计、以及其他专项检查等）。该策略将被执行和记录，通过执行策略之后的反馈，持续得评估和优化策略模型的一套体系。

增强可用性和可靠性

通过关键资产和生产系统的检测，提前预防可能的失效风险，减少非计划停机，增加设备的可用性和可靠性。

保障设备安全

避免设备运行风险，提高安全性，保证合规。

降低维护成本

过制定更合理的维护策略，减少不必要的周期性保养，降低设备总拥有成本。

数据驱动设备优化

设备获的失效模式，劣化倾向获得更全面的认识，对于设备制造厂家可以进行设计和工程方面的改善。

数字孪生油田APM总体架构：

主要功能：