北京大學碩士學位論文--DMS油田鉆井生產(chǎn)信息化管理工程
碩士研究生學位論文 題目：DMS油田鉆井生產(chǎn)信息化管理工程 姓 名： 黃海 學 號： A0217066 系 別： 軟件學院 專 業(yè)： 軟件工程 研究方向： 企業(yè)信息化 導 師： 竇文章，任俊 2004年9月 版權聲明 任何收存和保管本論文各種版本的單位和個人，未經(jīng)本論文作者同意，不得將本論文 轉(zhuǎn)借他人，亦不得隨意復制、抄錄、拍照或以任何方式傳播。否則，引起有礙作者著作 權之問題，將可能承擔法律責任。 摘 要 DMS（Drilling Management Solution），即油田鉆井生產(chǎn)管理信息化工程。 隨著國際鉆井市場競爭的日趨激烈，借助信息科學技術提高管理運作水平和安全生產(chǎn) 效率已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)企業(yè)的首要任務。 本文論述中心是圍繞如何以信息化手段提高鉆井生產(chǎn)管理水平這一主題，通過對中原 油田鉆井公司建設鉆井生產(chǎn)實時監(jiān)控指揮調(diào)度系統(tǒng)進行工程策劃分析，來討論如何利用 先進的信息化管理經(jīng)驗和技術裝備來完善鉆井生產(chǎn)管理流程，以及如何結(jié)合企業(yè)的實際 情況來建立信息化管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對企業(yè)鉆井生產(chǎn)業(yè)務的高效率管理。 本文的主要內(nèi)容是：首先通過調(diào)研，對現(xiàn)有鉆井生產(chǎn)管理流程的各個環(huán)節(jié)進行梳理和 總結(jié)分析，找出其中的問題和不足之處；接下來再探討如何利用信息化工程，來逐一解 決那些傳統(tǒng)管理手段下存在的具體問題；然后研究如何利用信息工程技術的優(yōu)勢，在鉆 井專家系統(tǒng)的支撐下實現(xiàn)新的鉆井生產(chǎn)實時監(jiān)控指揮調(diào)度管理流程。按照BRP(企業(yè)流程 重建Business Process Reengineering)四個關鍵特征:“顯著的(dramatic)，根本的(Radical)，流程(Process) 和重新設計(Redesign)”的生產(chǎn)管理改良思路，實現(xiàn)傳統(tǒng)管理手段無法實現(xiàn)的高效管理。 在技術層面，針對信息化管理的基礎，即進行信息化監(jiān)控調(diào)度管理信息系統(tǒng)建設的核 心---- 鉆井管理專家系統(tǒng)對數(shù)據(jù)來源的基本要求：數(shù)據(jù)完整性和實時性，提出了一個數(shù)據(jù)交流 規(guī)劃模型及其數(shù)據(jù)接口的初步規(guī)劃。在附錄中，還對整個系統(tǒng)所涉及到的鉆井現(xiàn)場數(shù)據(jù) 采集、衛(wèi)星通信、數(shù)據(jù)處理等硬件設備進行大致討論。 本文以中原油田鉆井公司為背景，提出了一個現(xiàn)代石油鉆井企業(yè)信息化生產(chǎn)監(jiān)控管理 工程的規(guī)劃。在率先完成這一理論構想和實際建設后，整個工程將成為國內(nèi)鉆井行業(yè)的 一個信息化實施范例。這對于目前還處于傳統(tǒng)粗放型管理狀態(tài)的中國石油勘探鉆井行業(yè) 如何克服傳統(tǒng)管理手段下的種種困難，利用信息技術改善管理水平、提高安全生產(chǎn)效率 和市場競爭力，都有著重要的積極意義和推動作用。 關鍵詞：DMS，鉆井信息化管理，數(shù)字油田工程 Abstract DMS（Drilling Management Solution）,is what we discussed in this paper. Compete gradually vigorous in the development of international oil-field drilling engineering market, and seeking the help from information technique to promote the management level on drilling operation and enhance the produce efficiency with safety had been the all-important affair to any enterprise in oil-field drilling industry. Nowadays, a petroleum drilling company have or not it’s real time supervise and control ability in command of business operation by the modernize management in information means, not the light relate to the company’s management level to produce efficiency & safety, and is also to have already become a key indication that whether get the entrance qualifications of international oil-field drilling market. Thought the design and implementation of oil-field drilling real time supervise and control system of ZPEB (Sinopec CORP.), description in each part of this project detailed, we would get a means to discuss how to approach the standardization & modernize oil-drilling management pattern via the combination of international advanced IT helped business innovation experience and the actual status of Chinese traditional state-owned oil- field drilling enterprise in this thesis. The kernel purpose of this thesis is how to improve the managing which helped by information technology towards the oil-field drilling, around this thematic, we discuss the technique details for each professional part of multi-realm and their mutually information exchange and integration mechanism. It involved the spot data collection, satellite correspondence, data center construction, software engineering, system integration, and information guarantee of petroleum chemical engineering special HSE system. As the BPR(Business Process Reengineering) project, ZPEB would be the background of our discussion, to establish a model, and put a series regulations and procedure in detailed into practice as it’s 4 principle(Dramatic，Radical，Process，Redesign).As a system of modern petroleum oil-well drilling business enterprise information engineering, in particular the supervise and control management on oil-drilling produce,it’s a main approach to make this DMS to be successful. After complete this theories speculation with actual developments successfully, whole process will become a practice example in Chinese oil-drilling industry. Use the information technique to promote production safety and efficiency in this way, it’s significative of the traditional Chinese petroleum drilling company overcome the difficulty they met then, and make a strong foundation for the all-around modernization management by information technique in the future. Key words：DMS ,Oil-well drilling management by IT, digital oil-field engineering 目 錄 1. 序言 1 1.1 國內(nèi)外鉆井工業(yè)信息化建設概況 1 1.2 中原油田鉆井DMS信息化工程項目的立項背景 2 1.3 論文工作說明 3 2. 鉆井公司當前的生產(chǎn)管理狀況及分析 5 2.1 井場生產(chǎn)管理現(xiàn)狀 5 2.2 公司總部鉆井生產(chǎn)管理工作 9 2.3 公司總部運作狀況 11 3. 利用信息技術對生產(chǎn)管理手段進行優(yōu)化 12 3.1 鉆井公司信息化生產(chǎn)管理的定位 12 3.2 井場信息化 13 3.3 公司總部信息化 17 3.4 鉆井生產(chǎn)監(jiān)控指揮調(diào)度信息化 17 4. 鉆井公司信息化生產(chǎn)管理流程再造 21 4.1 日常鉆井生產(chǎn)監(jiān)控指揮調(diào)度工作流程 21 4.2 BPR流程再造實施前后的生產(chǎn)管理效果比較 27 5. 鉆井生產(chǎn)監(jiān)控指揮調(diào)度系統(tǒng)的實施 29 5.1 對鉆井生產(chǎn)管理專家系統(tǒng)的功能要求 29 5.2 核心數(shù)據(jù)問題的解決 35 5.3 通信問題的解決 42 6. DMS項目總結(jié)評價及未來推廣應用的展望 45 6.1 總結(jié) 45 6.2 展望 45 附錄1 DMS項目工作日程記錄表 47 附錄2 鉆井生產(chǎn)管理部分調(diào)研及訪談記錄資料 48 附錄3 上報材料 48 附錄4 部分子系統(tǒng)供應商協(xié)作方案 48 附錄5 硬件設備系統(tǒng)討論資料 48 參考文獻 49 學位論文原創(chuàng)性聲明和授權使用說明 50 致謝 51 1. 序言 隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人類社會對能源的需求越來越大，更多的資本投入到了石油化工行 業(yè),導致石油勘探鉆井市場的競爭日趨激烈。現(xiàn)在，信息化對鉆井工業(yè)安全生產(chǎn)效率的推 動作用日漸明顯，傳統(tǒng)的石油化工產(chǎn)業(yè)借助信息科學技術提高管理運作水平和安全生產(chǎn) 效率已經(jīng)勢在必行。 1.1 國內(nèi)外鉆井工業(yè)信息化建設概況 目前全球石油天然氣領域的企業(yè)重組此起彼伏，各種新技術的應用、新的管理理論的 提出和實踐層出不窮，反映了這個行業(yè)競爭的激烈性。效率、成本、安全性、組織指揮 管理水平等方面因素決定了一家企業(yè)能否獲得效益乃至能否生存和發(fā)展下去。 21世紀，石油產(chǎn)業(yè)將面臨著更多巨大的挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)主要集中在4個方面：技術的 更新、經(jīng)濟的全球化、競爭的加劇、如何更好地應對客戶的需求。在這種激烈競爭和變 化迅速的市場環(huán)境下，在信息技術方面的競爭成為了整個國際石化商業(yè)市場競爭的焦點 。跟其他行業(yè)一樣，信息技術的應用對于提高石油化工行業(yè)勘探開發(fā)、數(shù)據(jù)應用、經(jīng)營 管理水平都有著革命性意義。通過信息科學技術的幫助來提高管理運作水平和安全生產(chǎn) 效率，已經(jīng)成為各家企業(yè)生存和發(fā)展的必由之路。 近年來國外先進的大型跨國石油石化公司均已采用了企業(yè)資源信息化解決方案來提高 管理水平和市場競爭力，全球已有近90%的石油天然氣企業(yè)實施了具有行業(yè)針對性的ERP 系統(tǒng)，其中一些企業(yè)已經(jīng)初步實現(xiàn)了協(xié)同電子商務。比如?？松?、Shell、TotalFina埃 爾夫、Chevron、BP 阿莫科、德士古等業(yè)內(nèi)占主導地位的企業(yè)，他們的采油和鉆井平臺已經(jīng)實現(xiàn)高度自動化 監(jiān)控，其控制中心可以實時監(jiān)視控制指揮全球范圍內(nèi)的數(shù)百個鉆井作業(yè)現(xiàn)場和上萬口油 井的生產(chǎn)狀況。他們不光自己加強自身信息化管理建設，也要求他們的下級分包商也必 須具有相當?shù)你@井生產(chǎn)信息化管理手段，以適應他們業(yè)已經(jīng)形成的高速高效全面信息交 流和管理方式。 由于歷史的原因，國內(nèi)石油鉆井企業(yè)除了參加新發(fā)現(xiàn)油田的開發(fā)會戰(zhàn)外，其絕大部分 井隊都在各自所屬的油田內(nèi)部本土作戰(zhàn)。在采取粗放經(jīng)營的傳統(tǒng)行業(yè)運行體制習慣行有 經(jīng)年的情況下，他們無論從技術還是思想準備上講，對于資源統(tǒng)一調(diào)配、管理扁平化的 集約高效的現(xiàn)代管理體系還很難適應。因此國內(nèi)石油鉆井企業(yè)在信息化這一塊目前還遠 遠落后于已經(jīng)實現(xiàn)鉆井平臺全球集中監(jiān)控指揮的國際石油巨頭們。 加入WTO后，石油系統(tǒng)的國有企業(yè)全面參與國際競爭。在面對國際老牌石油巨頭利用 信息化優(yōu)勢占據(jù)了大部分國際石油鉆井市場的現(xiàn)狀下，國內(nèi)石油鉆井行業(yè)不甘示弱，正 奮起直追。國內(nèi)已經(jīng)有不少油田開始進行信息化管理的嘗試。比如新疆油田（準格爾） 已經(jīng)投入巨資利用衛(wèi)星通信，實現(xiàn)了錄井數(shù)據(jù)遠程實時傳輸?shù)墓ぷ?，目前已?jīng)有六個井 隊的實時鉆井數(shù)據(jù)通過衛(wèi)星傳輸?shù)狡淇偛浚粍倮吞镌谟吞锉静糠秶鷥?nèi)通過各種通信手 段也已經(jīng)開通了部分鉆機的實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)傳輸處理工作。石油鉆井企業(yè)都認識到了以信 息化為武器，加強管理提高效益的重要性，并開始積極行動；中國石油鉆井領域的管理 信息化建設由此駛上了快車道。雖然迄今為止國內(nèi)石化行業(yè)的信息化水平相對于國際同 行還有一段距離，但他們正通過不斷引進先進管理技術手段和管理思想，結(jié)合企業(yè)自身 實際情況進行信息化管理理論和實踐的探索，努力實現(xiàn)高效率油田鉆井生產(chǎn)信息化管理 體系DMS（Drilling Management Solution）。 1.2 中原油田DMS鉆井信息化工程項目的立項背景 在過去的傳統(tǒng)壟斷體制情況下，中原油田勘探局的絕大部分收入來自中原油田內(nèi)部的 鉆井生產(chǎn)。如今在中原油田自身石油儲量日漸枯竭，原油產(chǎn)量逐年下降的客觀現(xiàn)實情況 下，油田原有的依靠自身石油資源發(fā)展的策略已難以為繼。按照勘探局開拓外部市場（ 即國內(nèi)其他油田區(qū)域和國外油田區(qū)域的鉆井生產(chǎn)工程業(yè)務）的新的戰(zhàn)略發(fā)展思路，中原 油田石油天然氣勘探鉆井隊伍的足跡已開始遍布世界各地。至2004年年初，已有三十三 支鉆井隊在中原油田區(qū)域以外的外部鉆井市場（國內(nèi)陜北、塔中、川東北、遼河、江蘇 、冀東等地二十一支，國外東南亞、中非、中南美洲、中東、中亞等地十二支）作業(yè)， 占總井隊數(shù)量近一半左右。在外部市場特別是國際市場的競爭過程中，我們與國外鉆井 業(yè)同行在管理理念、方法和手段上，特別是信息化生產(chǎn)管理上表現(xiàn)出了明顯的差距。 為此，中原油田石油勘探局按照中國石油化工集團的統(tǒng)一規(guī)劃和安排，大力加強DMS （Drilling Management Solution），即油田鉆井生產(chǎn)管理信息化工程的建設工作，簡稱數(shù)字油田的建設。針對 鉆井生產(chǎn)這一部分，通過物探研究院(計算中心)、鉆井工程技術研究院、地質(zhì)錄井處、 采油工程技術研究院等多部門聯(lián)合技攻關會戰(zhàn)，提出了鉆井綜合信息系統(tǒng)的推廣應用大 綱，要求以鉆井參數(shù)儀、綜合錄井儀為數(shù)據(jù)采集源，以鉆井信息管理系統(tǒng)為核心，擴展 支持與輔助決策系統(tǒng)，推廣先進的鉆井生產(chǎn)技術；應用遠程傳輸技術，建立鉆井系統(tǒng)遠 程數(shù)據(jù)、圖像實時傳輸網(wǎng)...
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