油價暴跌摧毀了能源市場，許多石油公司或運營商的資產流動性被削弱，流動資金銳減，這讓以往可行的項目面臨關閉的困境。利潤的夢想遭到了擱置，因為項目經理們都在爭相尋找各種方法，讓他們的冒險和投機行為保持在黑暗中。當然，這其中的主要挑戰是以更少的資金和更少的員工做更多的事情。

隨著該行業鎖定資本支出，利益相關者必須充分利用他們的資源才能保持企業的活力。然而，由于運營商們迫于更精明和更快的工作，該答案就是技術。行業發現它正處于生產績效新閾值的尖端。
答案就是技術。但不是任何代價的技術。雖然石油天然氣行業擁有諸多快速而廣泛的接受技術的例子——想想過去十年非常規鉆完井技術的突破——該行業為采用新的創新技術仍在頑強而緩慢地抗爭。

 如果曾經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在。如果說曾經有一段時間可以接受突破性技術的話，那么這個時間段也是現在。擁抱工業4.0的潛在能力和數字化技術不再是一個簡單的效率問題，它是在經濟低迷甚至衰退時期能否保持經濟活力和生存下去的答案。這是我們作為一個行業能夠獲得盈利的唯一途徑，這將對今天和未來產生重要影響。

數字化為投資回報帶來了確定性
利用工業4.0的潛在能力，如今通過整合開放式體系架構，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4.0包括物聯網、云計算、邊緣連通性和先進的數據分析。物聯網由數字連接的物理設備組成，通過經驗數據和遠程控制提供系統支持和運作效率。

云計算允許這些設備通過互聯網托管的服務器實現網絡連接，這些服務器存取和管理數據，同時也減少了基礎設施和復雜性。然后，邊緣計算提升了智能設備的連通性，智能設備可根據動態數據和歷史模型做出實時、自主的決策。

作為一家領先的井筒生產解決方案的企業，威德福公司設立了一門在許多行業（如制造、物流和娛樂）得到驗證的采用工業4.0概念的課程，并將其運用于生產階段。擁抱數字化不再是一個簡單的效率問題，它是在經濟低迷甚至衰退時期保持經濟活力和生存下去的答案。威德福稱之為生產的4.0階段。它代表著近乎完美的資產效率，具有超快速的回報和豐厚的長期利潤。
 
生產4.0解決方案對運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4.0解決方案通過優化從井下到銷售點的資產設施的生產率，可立刻形成更多的現金流）。在平均僅有三個月的時間，運營商們正在收回他們的投資，同時還將增加數百萬的增量收益，即使在當前的市場低迷時期也能實現。

這些收益的基石是ForeSite生產優化平臺。這個軟件平臺利用設備每個角落的數據來共同提高一個儲層、相關油井和地表設施的績效水平。這個獨特的單一平臺集成了基于物理學模型和先進的數據分析，以增加設備的正常運行時間，并最終延長設備的使用壽命，見圖2（ForeSite生態系統利用物理學模型來提高生產力、降低成本和提高員工工作效率）。這個安全且易于維護的平臺為整個生產創建了一個生態系統，使石油公司擁有實現其最大化產量和降低運營成本的前瞻性手段。
 
 利用ForeSite生產優化的優勢，威德福公司現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金流，優化其設備的生產力和減少總的支出，見圖1。此外，經過驗證該平臺已具有降低設備故障率和嚴重度的功效，這將使現場工作人員需求減少，從而節省更多成本。就中期目標來看，這些戰略通過數字化方案保持和提升企業資產的價值，方法是建立基準數據集，實現精準操作，使精準控制關鍵業績指標向前發展。反過來，這些數據還能快速實現人們渴望的收益，增加現金流、平滑生產曲線、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將產量提高了6%，因疫情導致的封鎖期間，井的重新啟用率增加了36%。生產4.0解決方案提升了即時運營價值。在ForeSite第一階段推出后的幾周內，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量和效益。第一階段實施覆蓋了600多口井，這些井被確定為一個積極生產的電潛泵采油的子集，以供進一步分析。使用ForeSite平臺的油井趨勢布局，對每口井的生產歷史和運行狀況進行分析，以確定增產潛力。

這一發現過程提出了對幾口井的增產策略進行細微修改的一些建議，這將促進增產，而無需額外資本支出。然后，該運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的頻率，以匹配ForeSite軟件提出的建議。在實施這一舉升策略后的頭幾周，該運營商取得了一項經認證的6%的產量增長，還預測了額外的收益。對舉升策略的這些修改使年收益額外增加了325萬美元。

ForeSite平臺使該運營商能夠推出他們企業范圍的數字化戰略。威德福公司提供平臺安裝、技術支持及應用培訓的全程服務，包括各種增產方式、地面設施及輸油管道的優化服務。隨著工作的繼續，據報道，未經認證的額外增產達8%，預計這些設備總的增產建議將使該運營商獲得更高的產量。

隨著哥倫比亞進入一年一度春季到來的雨季，該國石油公司的即時節約和收益仍在繼續。在ForeSite平臺安裝后，這家常規油藏的運營商在新冠病毒全球封城期間經歷了電力斷供。多日大雨造成的洪水導致了輪番停電，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，每天的石油產量損失高達14500桶。

ForeSite平臺讓控制室的操作人員能在不到一分鐘內就識別出斷電事件?；謴凸╇姾?，一位操作員利用ForeSite發出一條遠程重啟指令，該指令恢復所有油井正常工作的速度比以前快了36%。依從新冠病毒的規則，立刻重啟油井的過程僅耽擱了3分鐘的停機時間。由于停電持續到第二天，一位操作人員在70秒內就恢復了28口油井的作業。之后，到了第三天，三個油田的近850口油井也恢復了作業。此外，ForeSite平臺還能讓每個控制室的操作人員識別故障，并在恢復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%恢復了生產。

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造成的影響，以及以日產14500桶產油率累積帶來的損失。ForeSite平臺支持快速遠程管理，而不是人工重啟的做法，人工重啟油井會造成巨大的產量損失和停機時間，按每桶原油40美元計算，這會導致高達170萬美元的收入損失。再者，通過最大限度地減少停機時間和生產延誤，采用ForeSite平臺進行投資可讓投資者即刻獲得收益。

 范例二，二疊紀盆地的運營商創造出了1770萬美元的年度增量收益。一家財富500強的生產商在美國及世界各地擁有著廣泛的設備資產，成功地實施了ForeSite優化，推動了一項企業范圍的生產優化方案。該方案的授權要求為多種方式的增產提供便利，包括自噴、抽油桿舉升、氣舉、柱塞舉升和電潛泵采油。數據無關的優化平臺需具備整合多個系統的能力，包括第三方的軟件系統，以及利用歷史數據，同時整合來自現有物聯網平臺的實時數據源，以及其它現場分配和油井設計的軟件系統。
ForeSite生產優化團隊與該生產商合作，以評估4000多口井的生產戰略和數據需求。雙方團隊共同商定了一個分階段推出ForeSite平臺的方案，該方案從80口井開始先導性試點，以建立關鍵業績指標要求來管理整個企業采用的計劃。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據管理和規劃系統整合于一體，使操作人員能例外地管理這批試點井。

這種方法確定了許多增產機會，包括建議增加表現不佳的井的正常運行時間和產量。這次ForeSite平臺的試點井超出了所有的關鍵業績指標，而且立即得到了擴大，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范圍內推廣應用。

ForeSite平臺支持所有增產方式的生產優化，同時還能提高員工工作效率以及增加設備的正常運行時間。全面推出后，該運營商預計每年至少可節省1770萬美元。這些節省包括580萬美元員工的效率提高、650萬美元設備運行壽命的增加、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平臺提供了監控業績且具有識別所有儲層、油井、地面設備以及管道設施改進機會的能力。這是通過將現有的數據系統與實時數據源、基于物理學的建模引擎、以及指令和控制功能整合到一個單一的生產優化平臺中所實現的。試點井的成功促使了該運營商在整個企業范圍內推廣使用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，這讓該運營商能更積極地繼續走向未來，為生產收益和成本節省帶來更廣闊的前景。

這些數字化方案和策略的亮點是它們為運營商們提供了即時的現金流和巨大的長期投資盈利的能力。作為一家生產解決方案的全球領導者，威德福公司的任務是降低所擁有設備資產的總成本（無論是30口還是30000口井），以及在全球范圍內為各種規模的設備資產提供生產解決方案。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量25%，減少25%的回購氣體。一家二疊紀盆地的運營商通過采用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。在采用這項技術之前，井上的設備依靠技術人員前往井場執行手動壓力調整來控制采油生產。這種人工動手操作的過程通常需要一周八次單獨前往現場進行操作，每口井這項費用的支出就超過了1000美元。
安裝ForeSite Edge后，該運營商在渴望獲得的井底液流壓力的設定點上實現了100%的成功率，即使出現氣體注入中斷的問題時也不會有影響。該運營商可遠程調控井底液流壓力的范圍，其范圍由設備自主維護?？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性。

采用ForeSite Edge技術，每口井平均增產了25%，其中的5%歸因于自主控制技術。此外，持續優化通過減少25%的回購氣體量，降低了運營支出。

范例四，邊緣技術（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生故障的往復式抽油桿舉升采油井的正常運行時間，這些采油井只能通過目視檢查來發現故障。每口井都配備了一個變頻器，而且處于高速運行狀態。每次往復抽吸還容易出現間歇性的低泵填充。

威德福公司的生產優化團隊為其在井場處理高頻率數據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，以增強油井的可見距離和數據的可用性。這些設備使工程師們能夠遠程監控關鍵參數和性能指標，包括：舉升次數/每分鐘、泵填充、有效運行時間、舉升次數/每天、以及估算產量。這些數據和功率計記錄卡有助于發現每口井的優化機會。

高頻率數據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，檢測是否存有循環氣體，這種循環氣體可導致氣體沖擊、增加設備磨損、甚至使設備停止運轉。利用系統推薦，該運營商使用ForeSite Edge遠程管理功能更改變頻器參數，將每分鐘舉升行程數減至最小、泵關閉行程數減至最小、以及每分鐘舉升行程縮減設置。這些參數的調整使產量平均提高了2%，井場巡查次數減少了80%，每年每口井設備的舉升次數減少了50多萬次，從而使設備的故障率降低了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。遠程管理功能提高了員工的工作效率，減少了現場巡查次數80%。ForeSite Edge還揭示了一些增產機會，這些機會就是產量增加了2%。基于初始安裝的成功，該客戶現在計劃將ForeSite Edge解決方案推廣應用于其它油井設備。

可觀的長期收益

中東石油公司在三年內增加了1.56億美元的收益。威德福公司的生產優化平臺使中東石油公司能主動管控設備故障，實時發現新的增產機會，從而在一個三年期以及更長時間實現增產。該石油公司需要對1500多口采用電潛泵采油的井進行自動產量監測、分析和資產范圍的優化，以及未來適應其它增產方式的選擇。該方案還需要進行模式識別，以實現預測故障的管理，以及整合來自六個不同系統和數十個自定義模型的數據，其中90%具有潛在的數據質量問題。

作為有能力管理所有增產方式的唯一系統，威德福公司的方法建立并實現了這一生產優化平臺。該生產優化平臺使1500多口電潛泵采油的井實現了自動產量監測、分析與優化。這一方法可推廣應用于更多的油井和各種方式的增產，從而能實時、主動地管控故障和把握增產機會。這種無資本支出的方法使原油日產增加了5000多桶，這意味著增產收入平均每年增加5200萬美元，三年可增加1.53億美元。
目前，油氣行業最大的挑戰就是用更少的資源做更多的工作。為了實現這一目標，運營商們現在大都關注短期收益。生產4.0解決方案通過優化設備資產的生產力，能讓運營商立刻形成更多的現金流。通過減輕設備故障的數量和嚴重度，支出會即刻得到減少，現場巡查人員也能相應地減少。通過維持和提高設備資產的可用性，這些方法還能為企業的中長期發展提供更高價值。（文獻作者：Manoj Nimbalkar，威德福公司。2020年11月發布在世界石油網站）