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本文通過案例闡述，如何依托邊緣計算與工業物聯網平臺，在四大不同油氣區塊實現生產作業自動化與優化調控。

行業痛點
 
運營大量人工舉升設備與間歇生產井的油氣企業長期面臨難題：如何對地理分散的油氣資產實時完成設備異常識別、產量優化，并減少人工現場操作。
 
傳統巡檢、集中式數據采集監控（SCADA）輪詢、事后維修模式，無法實時掌握井下工況，造成可避免的產量損失、設備提前失效，同時增加人員現場作業安全風險。
 
本文介紹一套邊緣計算+工業物聯網（IIoT）落地方案，已在四大典型區塊完成部署：厄瓜多爾亞馬遜奧連特盆地、美國得州二疊紀盆地、巴肯威利斯頓盆地、路易斯安那海恩斯維爾盆地。各區塊分別適配不同人工舉升工藝與井型，驗證該邊緣智能方案具備廣泛通用性。
 
各區塊作業難點
 
厄瓜多爾亞馬遜奧連特盆地（電潛泵ESP老油田） 屬于成熟老油田，全部采用電潛泵生產，多重制約疊加：無常備修井機開展井下作業；井場地處偏遠雨林，距城市超100公里；現場人員縮減，單人需管護60余口井。
 
人工巡檢使人員長期暴露在高溫高壓、電氣危險環境；故障識別滯后頻繁引發電潛泵停機減產。
 
二疊紀盆地（非常規水平氣舉井） 氣舉注氣量優化難度大。傳統仿真模型依賴單井標定，無法適配非常規完井劇烈段塞流、工況快速波動的特點。
 
巴肯威利斯頓盆地（有桿泵SRP井） 抽油機頻繁啟停，部分井日均停機6次；缺少實時診斷手段，無法快速區分氣體干擾、液擊、碰泵三類工況。
 
海恩斯維爾盆地（間歇產氣井） 依靠人工 / 固定周期關井排液，排液效果差、關井時長過長，現場人工干預頻次高。
 
整體解決方案
 
四大區塊共用一套統一架構：井場部署加固型邊緣計算終端，本地高頻采集傳感器數據并就地完成智能分析，實現亞秒級閉環調控（圖1）。僅預處理匯總數據與報警信息上傳云端，相比原始數據流傳輸，數據傳輸量降低85%~95%（參考文獻 SPE 202252、SPE 201411）。
 
圖 1 工業物聯網邊緣 AI 平臺完整架構：現場設備數據經安全隔離、邊緣智能運算后，同步上傳物聯網云平臺與企業管理系統 來源：斯倫貝謝（SLB）
 
分區塊邊緣應用部署
 
亞馬遜盆地：自動井控終端（AWO）。 集成四大智能作業模塊：智能生產監控、智能化學藥劑加注、智能試井、地面設備智能管控。全部數據匯總至統一數字孿生界面，依托人工智能、機器學習穩定算法，遠程全自動管控電潛泵運行、藥劑加注、自動試井。
 
二疊紀盆地：數據驅動型氣舉優化程序。 直接部署在工業物聯網網關，迭代測算最優注氣設定值，閉環自動調節注氣量，無需人工校準油藏模型、無需現場人員操作。
巴肯盆地：邊緣一體化優化流程。網關本地同步運行機器學習示功圖識別、快速故障抑制、產量優化三套算法，全程自主聯動調控。
海恩斯維爾盆地：全自動排液控制程序。結合物理臨界攜液流速模型與機器學習關井時長預測算法，自動調節節流閥，無需人工操作。
 
現場實施效果
 
厄瓜多爾奧連特盆地  自動井控系統連續運行17個月，原油總產量提升6%，累計增油22300桶；電潛泵故障指數由0.5降至0.26，至少減少1次大型修井作業；單井試井時長由10小時壓縮至4小時，縮短60%，計量精度95%；現場人員作業效率提升80%；減少現場車輛出動，減排二氧化碳26噸。
 
得州二疊紀盆地  8口非常規水平氣舉井部署優化程序。單井獨立優化模式下，產量較人工調控井提升5%；三口井組協同優化，增產幅度5%~25%，一口低效井單次優化周期內產量提升約20%；數據采集、優化計算、參數下發全流程自主運行。
 
北達科他州巴肯盆地  8口有桿泵先導井驗證：機器學習工況識別、故障抑制、產量優化流程可低人工協同運行；折算平均產量提升15%，設備有效運行時長提升3%；通過維持合理泵充滿度，抽油機啟停頻次降低29%；單井日均停機由6次降至1次（依托變頻驅動VFD調速智能優化）。
 
路易斯安那州海恩斯維爾盆地  8座井場共9口間歇氣井部署全自動排液系統，優化周期63~83天，累計產氣量提升70%~139%（圖1、表1）；單日最高增產350千立方英尺；測算單井年新增天然氣超80百萬立方英尺。
 
 
圖2 基準累計產氣與優化后產氣對比曲線  來源：斯倫貝謝
 
表1 海恩斯維爾盆地單井全自動排液應用增產數據表來源：斯倫貝謝
 
結論
 
四大區塊工況差異顯著（電潛泵、氣舉、有桿泵、間歇產氣井；地理環境、網絡條件、企業數字化成熟度各不相同），但均取得穩定增產效果，證明邊緣工業物聯網架構具備通用適配能力，并非單一場景專用方案。
 
邊緣終端本地閉環調控是項目落地核心：巴肯區塊可分鐘級響應示功圖異常；海恩斯維爾區塊無云端網絡時仍可自主連續調控關井排液數周。
 
現場實踐證明，邊緣端融合物理機理模型與數據智能分析，可實現傳統純云端/人工模式無法達成的全自動優化流程。整套模塊化架構支持規模化復制：亞馬遜盆地自動井控框架僅需少量硬件擴容即可批量覆蓋更多井場；海恩斯維爾排液方案采用容器化部署，無需改造現有SCADA系統。