實現現代油田的策略

石油與天然氣產業正站在關鍵十字路口：老化的基礎設施、產量下滑與成本上升正威脅著獲利能力，同時氣候壓力也迫使產業必須推動永續創新。油田營運商如何實現此目標？

兆元現代化改革勢在必行

石油與天然氣產業正因技術進步而經歷快速轉型。自動化、電力與數位系統正處於這場現代化改革的核心，為提升效率、安全性與環境永續性帶來巨大潛力。

然而，在陸上油田導入這些攸關營運的關鍵系統，亦伴隨一系列獨特的挑戰與對應建議。

研究顯示，全球陸上油田設施涵蓋從全新廠區到超過70年歷史的老舊基礎設施，狀況差異極大。許多營運設施的平均年齡可能在30到50年之間。為了讓這些工廠現代化並優化產量，必須解決的首要挑戰是：

• 生產率下降：油藏日漸成熟及地質條件本身的複雜性，導致開採效率持續下滑。
• 老化的基礎設施：許多老舊基礎設施已超出原設計壽命，不僅效能下降，也更容易發生故障並暴露於網路攻擊風險之中。
• 高維護負擔：各式異質平台與老化資產使得維護工作頻繁且成本高昂，進而影響營運穩定性與獲利能力。
• 大量非結構化資料：大量異質且缺乏標準格式的資料累積，阻礙有效分析與明智決策的推動。
• 營運成本增加：耗材價格上漲、勞動力短缺和維護支出導致營運費用不斷上漲。
• 安全和環境風險：開採作業本身即具高度風險，若再加上老舊基礎設施，將進一步加劇安全與環境層面的隱憂。 

數位化油田

數位油田運用現代技術，如開放式控制系統、電氣化、人工智慧(AI)，以及現場與雲端物聯網(IoT)，以提升整體營運效能。這使企業能即時掌握與分析資料，更有效地監控與管理油田作業。透過自動化日常作業並強化決策能力，有助於提升效率、降低成本並減少停機時間。

儘管這些技術對實現永續且具獲利能力的生產至關重要，研究指出，幾乎所有能源公司皆已在不同業務領域展開數位化專案，但「其中有70%仍停留在試點階段，尚未全面推行。」 (McKinsey)

實現現代油田：策略框架

為因應這些挑戰並實現長期永續發展，建立一套有系統的現代化策略至關重要。該策略包括以下關鍵要素：

• 考量舊有基礎設施與整合：要順利將老舊基礎設施與現代自動化技術整合，制定明確的轉換策略至關重要。這包括評估現有設備與流程、找出現代化的機會，並制定一套順暢整合的藍圖。優先汰換或升級過時系統至關重要，同時亦需將舊有系統與現代自動化平台有效銜接。採用以價值為導向的轉換方法，可透過分階段執行的方式，有效降低轉型過程中的生產停機風險。

• 打造具擴展性與彈性的架構：為了適應未來的擴展和不斷發展的技術，採用模組化和開放系統的方法至關重要。需要一套策略，能縮短部署時間並採用標準化元件，以釋放未來成長潛力。透過採用開放、可擴展且安全的架構，自動化解決方案可整合既有成熟資產與現代多井墊設施，包括各類增進採油效率的方法所需的系統與設備。

• 導入電氣化：產業普遍認知，減排不僅是目前營運的一部分，更是未來持續經營的必要成本。從以燃氣渦輪與柴油發電作為「主要動力來源」轉型為可接軌電網的電氣化模式，需投入資本支出，並提升天然氣外運能力，例如強化管線基礎設施。評估設備可用性也很重要。混合電力系統、微電網、預製電力機房及變頻器(VFD)等技術的進展，能有效支援此轉型過程。

• 採用智慧型儀表與資料蒐集系統：為克服類比儀表的限制並導入智慧型數位感測器，須評估現有基礎設施，並明確訂定現代化轉型的目標。評估儀表的性能診斷能力並規劃與數位系統的相容性，是推動轉型的關鍵步驟。導入振動監測感測器與先進的條件式監控測量方案，有助於實現即時可用的資料能力。

• 利用遠端操作和遙測：為因應舊有系統整合困難、連線品質不佳與儀表設備不足等挑戰，導入邊緣運算與邊緣至雲端系統可實現遠端監控的目標。利用整合式平台進行監控和控制，以及支援docker的遠端終端機裝置(RTU)，可提高營運效率。

• 導入進階分析技術：透過導入數位分身與進階分析技術，能深入掌握流程指標、優化營運績效，並預測資產故障風險。現代化的邊緣閉環控制與優化技術，以及AI驅動的監控平台，正在為成熟油田帶來全新價值。

• 資料管理與資料驅動的智慧行動：有效的資料管理需具備取得相關背景資料、多系統整合能力，以及資料可取用性。在營運技術(OT)與資訊技術(IT)之間建立統一的資料流至關重要。透過建立堅實的資料基礎層，並藉由企業級IIoT平台、生產資料管理系統與績效預測平台實現連網營運，可大幅強化以資料為基礎的決策能力。

• 制定資安策略：為油田作業因應資安威脅做好準備，是當務之急。需依循NIST架構，維護完整的資產清單，並落實可執行的風險與弱點管理措施，依優先順序執行。利用嵌入資安職能的OT系統，並採用行為分析和機器學習進行威脅偵測，將能加強安全措施。

• 人力發展計畫：McKinsey指出，：「新技術要求員工培養新技能、採用新流程，並改變長期以來的工作模式。」為有效培訓現有員工並吸引具技術專長的新人才，須透過完善的培訓計畫，賦能現有人力並積極培育新進人員。運用以使用者為中心的HMI設計、擴增實境(AR)技術與遠端專家支援工具，可提升學習成效與作業效率。

• 以永續發展為優先：要將環境影響降至最低並優先考量永續發展，需制定一套前瞻性的藍圖，用以衡量績效、優化流程並監督營運。導入高效節能的自動化解決方案、能源管理平台、精準的碳排量監測與誤差量測系統，以及碳盤查平台，將有助於推動永續發展目標的實現。

賦能技術

要有效推動油田現代化，善用洛克威爾自動化與Sensia™的技術與服務，有助於實現卓越營運。根據現有基礎設施或未來井墊需求，導入智慧裝置、AI驅動模型及其他數位技術，可實現條件式監控、即時資產故障預測與更完善的資產監控。

透過採用Allen-Bradley®控制系統，企業可強化自動化能力，並升級或取代老舊系統。PlantPAx®分散式控制系統簡化操作並提高安全性，同時提供一個具有進階分析和改進網路基礎設施的平台。資安應用程式還可設計用來偵測和減輕網路威脅。

FactoryTalk®軟體套件提供強大的資料管理解決方案，能促進資料的無縫整合與存取，符合建立營運技術(OT)與資訊技術(IT)統一資料流的最佳實務建議。透過邊緣端的AI資料解決方案，例如FactoryTalk® LogixAI®與FactoryTalk® Guardian AI™，可在故障發生前即預測潛在問題，將AI的力量交到操作人員手中。要在邊緣端啟用這些平台，需搭配合適的邊緣設備。Sensia推出的QRATE HCC2超融合控制器可在全球最嚴苛的環境中，提供領先業界的邊緣運算效能。

這些技術不僅能解決產業當前面臨的挑戰，同時也符合現代化轉型的最佳實務建議。

為什麼是現在？

陸上油田現代化是一個需要整體策略的轉型過程。隨著石油和天然氣面臨基礎設施老化、生產率下降和營運成本上升等挑戰，企業需要創新和可行的解決方案，使油田達到現代標準和產量水準。採用自動化、人工智慧和物聯網等先進技術可顯著提高效率和安全性。

將資料驅動的優化列為優先事項，有助於做出明智決策，實現即時監控與預測性維護，從而降低成本並延長資產壽命。在現代化轉型中，永續性亦須成為核心考量，因為整個產業正面臨降低排放與減少環境衝擊的壓力。採用永續作業模式、推動電氣化轉型及導入高效節能解決方案，將有助於提升企業聲譽與利害關係人的信任。

最終，成功的現代化轉型仰賴持續精進與創新精神，培養組織的適應力，並投入人力培訓，以在不斷變動的市場環境中實現長期永續發展。

與洛克威爾自動化和Sensia攜手，開啟您的現代化轉型之旅。我們在技術與產業經驗方面的優勢，將協助您縮短「首次出油」與「首次供氣」的時間，並建立和引導通往成功的藍圖。