大數(shù)據(jù)分析技術(shù)在油田生產(chǎn)中的應用研究

孫曉萍

[摘 要] 近幾年，隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，油田企業(yè)陸續(xù)開展智能油田建設(shè)工作，油田生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)等信息化、自動化數(shù)據(jù)采集工作也逐漸受到重視。在當前國際油價持續(xù)下跌的形勢下，油田企業(yè)如何借助大數(shù)據(jù)分析技術(shù)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)隱藏的價值，提高油田生產(chǎn)過程中各項數(shù)據(jù)的利用率，實現(xiàn)以數(shù)據(jù)找油，以數(shù)據(jù)指導油田生產(chǎn)的智能化發(fā)展目標，是當前油田企業(yè)降本增效的重要途徑，亟待思考。基于此，本文以油田大數(shù)據(jù)概念為切入點，立足企業(yè)實際構(gòu)建了大數(shù)據(jù)分析平臺及體系，接著詳細分析了大數(shù)據(jù)分析技術(shù)在油田生產(chǎn)中的應用研究，并闡述了大數(shù)據(jù)在石油行業(yè)的應用場景，最后對加強油田云大數(shù)據(jù)應用建設(shè)進行了暢想。以期能夠?qū)崿F(xiàn)開源節(jié)流，助力油田企業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)效，提高經(jīng)濟效益。

[關(guān)鍵詞] 大數(shù)據(jù)分析技術(shù)；油田生產(chǎn)；應用

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2019. 09. 077

[中圖分類號] TP315 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2019）09- 0171- 02

0 引 言

隨著油田智能化建設(shè)工作的持續(xù)推進，油田生產(chǎn)過程逐漸向數(shù)字化、信息化以及自動化方向發(fā)展。油田生產(chǎn)是一個極為復雜的過程，包括采油、油氣分離、注水、儲備、運輸?shù)榷鄠€環(huán)節(jié)，并產(chǎn)生了采油、地面工程的生產(chǎn)、作業(yè)等多種類型的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)涵蓋面廣，數(shù)量巨大。因此，探討大數(shù)據(jù)分析技術(shù)在油田生產(chǎn)中的具體應用，能夠推動油田生產(chǎn)智能化建設(shè)進程的加快，實現(xiàn)油田生產(chǎn)數(shù)字化診斷、預測與優(yōu)化，進而降低油田生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益，并為油田企業(yè)決策提供可靠依據(jù)。

1 油田大數(shù)據(jù)相關(guān)概述

1.1 油田數(shù)據(jù)特點

油田在生產(chǎn)過程中所積累和產(chǎn)生的數(shù)據(jù)具有如下特點：第一，產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)且數(shù)據(jù)之間具有較強的耦合性。油田生產(chǎn)過程中數(shù)據(jù)采集頻率大，數(shù)據(jù)重復冗余現(xiàn)象較為頻繁，系統(tǒng)參數(shù)之間相互影響性較大；第二，油田生產(chǎn)系統(tǒng)穩(wěn)定性較弱，油田生產(chǎn)過程中采集數(shù)據(jù)易受工業(yè)噪聲污染；第三，數(shù)據(jù)類型多樣，數(shù)據(jù)形態(tài)迥異。油田生產(chǎn)過程中油壓、溫度、產(chǎn)量、注水量以及機械設(shè)備等相關(guān)參數(shù)在不同時間段所呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)均不相同；第四，數(shù)據(jù)缺乏完整性。由于數(shù)據(jù)記錄的不及時易導致數(shù)據(jù)出現(xiàn)丟失；第五，油田生產(chǎn)作業(yè)的不確定性使得系統(tǒng)工作狀態(tài)存在變數(shù)，或呈正常工作狀態(tài)，或呈故障狀態(tài)。以上這些油田數(shù)據(jù)特點，若是采取以往傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫體系平臺難以獲得真實、全面、可靠的數(shù)據(jù)，也就無法最大化地發(fā)揮出這些數(shù)據(jù)所隱藏的價值信息。

1.2 油田大數(shù)據(jù)的處理流程

借助大數(shù)據(jù)技術(shù)對油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫的處理流程是：收集信息—提取數(shù)據(jù)—分析數(shù)據(jù)（找到數(shù)據(jù)價值規(guī)律）—建立預測模型—對模型結(jié)果進行可視化處理—驗證結(jié)果—數(shù)據(jù)評估[1]。

2 大數(shù)據(jù)分析平臺體系構(gòu)架研究

油田企業(yè)要想滿足實際的生產(chǎn)應用，就必須要構(gòu)建一個高效的大數(shù)據(jù)分析平臺，該平臺可以包括數(shù)據(jù)收集平臺、數(shù)據(jù)分布存儲平臺、大數(shù)據(jù)分析平臺以及大數(shù)據(jù)展示平臺四個體系結(jié)構(gòu)。第一板塊是數(shù)據(jù)收集平臺，主要是對油田生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)進行收集，實現(xiàn)數(shù)據(jù)整合，然后將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為適合模型分析的數(shù)據(jù)形式，進而收取可靠的數(shù)據(jù)樣本。第二板塊是數(shù)據(jù)分布存儲平臺，主要是對第一板塊轉(zhuǎn)化的數(shù)據(jù)樣本進行匯總、建模、分析，并對數(shù)據(jù)進行存儲。該板塊的功能類似于現(xiàn)實生活中的貨物倉庫，也稱之為數(shù)據(jù)倉庫。第三板塊是大數(shù)據(jù)分析平臺。利用大數(shù)據(jù)建模工具以及算法，對數(shù)據(jù)進行分析，挖掘其隱藏的價值功能，同時利用大數(shù)據(jù)分析軟件對數(shù)據(jù)進行分類處理，最后生成預測結(jié)果，為油田企業(yè)生產(chǎn)提供決策性依據(jù)。第四板塊是數(shù)據(jù)展示平臺，主要是借助建模方法將數(shù)據(jù)進行可視化處理，并生成具體的數(shù)據(jù)報告，以此來實現(xiàn)人機交互。

3 大數(shù)據(jù)分析技術(shù)在油田生產(chǎn)中的應用研究

3.1 對異常井進行自動識別

在油田企業(yè)生產(chǎn)過程中，異常井是影響油田產(chǎn)量的重要因素之一，隨著時代的不斷進步，越來越多的油田企業(yè)開始重視異常井的管理工作。以往，主要采用人工排除方法來識別異常井，需要翻閱大量的油田生產(chǎn)資料，經(jīng)過復雜的認定環(huán)節(jié)，方可判定異常井的存在。這種人工方式需要消耗大量的人力和物力，且發(fā)現(xiàn)周期較長，對油田產(chǎn)量的影響較為持久，無法及時制定應對措施。借助大數(shù)據(jù)挖掘和聚類分析技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)自動識別異常井，主要判斷指標是：油井當天產(chǎn)量與上月同期產(chǎn)量相比出現(xiàn)較大波動，且波動趨勢超出正常范圍就可判定為異常井，同時排除作業(yè)井、調(diào)開井、停電井等，通過ASP.NET技術(shù)進行算法編譯，采用系統(tǒng)構(gòu)架B/S模式進行發(fā)布[2]。該種大數(shù)據(jù)分析技術(shù)已經(jīng)在油田生產(chǎn)中應用較為廣泛，能夠快速識別出異常井，提高了油田生產(chǎn)管理工作效率，為進一步診斷和制定措施爭取了更多的時間。

3.2 對異常井進行智能診斷

在油田日常生產(chǎn)工作中，異常井診斷是其中一項極為重要的工作內(nèi)容，對油田生產(chǎn)和管理人員造成了強烈的困擾。當前，很多油田在異常井診斷上依舊采用的是人工診斷的方式，這種方式以油田業(yè)務人員的經(jīng)驗為主，診斷率和診斷效果得不到有效保障，與實際情況相差甚遠，可能會導致措施制定偏差情況的出現(xiàn)，最終對單井生產(chǎn)量產(chǎn)生較大的影響。而利用灰度圖像處理技術(shù)能夠結(jié)合油田實際情況，建立油井特征工圖庫，通過將當前實際功圖與油田本身的特征工圖進行對比分析，系統(tǒng)就會對油井的工作情況進行自動判斷。工況的表現(xiàn)形式多樣，因此會導致油井工圖出現(xiàn)多種情況，此時就可以借助因子分析法來分析因子的變動情況，同時建立和完善參數(shù)因子診斷數(shù)據(jù)庫，并從數(shù)據(jù)庫中搜索相關(guān)的因子指標進行對比分析，從而確定具體的異常原因。

3.3 科學制定間抽井開關(guān)計劃

隨著油田生產(chǎn)、開發(fā)作業(yè)進入油田產(chǎn)量遞減階段，在這個階段由于油田開發(fā)時間的延長，地下剩余油量不斷減少，油藏能量被不斷消耗，導致出現(xiàn)油井出現(xiàn)供液不足的情況，對這類井我們就稱之為間抽井，即間歇性出油的井。目前，在油田開發(fā)后期階段，對于下月間抽井開關(guān)井計劃的制定多是由人為定制，其合理性還有待進一步考證和完善。因此，油田企業(yè)當務之急是如何實現(xiàn)間抽井開關(guān)時間的自動化控制，以此來實現(xiàn)開源節(jié)流，節(jié)能減排的目的[3]。對此，就可以采取大數(shù)據(jù)因子分析和回歸分析法，對間抽井開關(guān)時間的影響因素進行收集和分析，通過建立分析預測模型對動液面、沉沒度、液面上升速度等因素進行分析，從而得出模型曲線，為相關(guān)人員制定開關(guān)時間提供決策依據(jù)。

3.4 合理預測油井清結(jié)蠟時間

當前，油田企業(yè)在油井清蠟上大多采取的是每口油井一月清洗一次的方式，嚴格按照人工制定技術(shù)進行，這種方式存在很多問題，比如一些油井尚未結(jié)蠟卻已經(jīng)被清洗，而有的油井已經(jīng)結(jié)蠟卻清洗不及時，這樣不僅事倍功半，造成人力物力資源的浪費，同時還會對油田的產(chǎn)量以及生產(chǎn)效率產(chǎn)生負面影響。對油井結(jié)蠟周期、清蠟方式、清蠟用量以及油井實際情況等數(shù)據(jù)進行收集，并利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)進行分析，從而構(gòu)建出相對科學合理的油井結(jié)蠟清蠟模型，接著利用回歸分析法對建立模型曲線方程并進行結(jié)果預測，從而得出油井結(jié)蠟的具體時間，并推算出油井結(jié)蠟周期[4]。為油井清結(jié)蠟工作的有序開展提供了可靠的數(shù)據(jù)支撐，有利于油田生產(chǎn)精細化管理的進一步落實和發(fā)展。

4 大數(shù)據(jù)技術(shù)在石油行業(yè)的應用前景分析

隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)與我國石油行業(yè)的不斷發(fā)展，在油田開發(fā)生產(chǎn)過程中應用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)具有十分深遠的意義。通過對油田開采時累積的數(shù)據(jù)進行多維度的分析，能夠幫助油田企業(yè)更加精準、快速地開發(fā)油田，降低油田生產(chǎn)成本，增強油田鉆井的安全性，提高油井產(chǎn)量。可見，大數(shù)據(jù)在油田生產(chǎn)領(lǐng)域發(fā)揮著巨大功效。

4.1 大數(shù)據(jù)在油田勘探中的應用

借助大數(shù)據(jù)模式識別技術(shù)在油田探測中能夠獲得更加全面的數(shù)據(jù)庫。

4.2 大數(shù)據(jù)在油田開發(fā)中的應用

借助大數(shù)據(jù)分析技術(shù)能夠幫助油田企業(yè)對油田開發(fā)生產(chǎn)過程進行可行性分析，包括地理空間信息、周圍環(huán)境信息、油田相關(guān)信息等，這些信息數(shù)據(jù)能夠為油田企業(yè)智能開發(fā)油田提供科學的數(shù)據(jù)支撐，從而提高企業(yè)在行業(yè)中的競爭力。

4.3 大數(shù)據(jù)在油田鉆井中的應用

除了根據(jù)當前現(xiàn)有的數(shù)據(jù)對油田鉆井工作進行監(jiān)測和發(fā)出告警外，借助大數(shù)據(jù)分析技術(shù)能夠獲得基于多個條件異?；蝾A測鉆井的可行性分析，真正實現(xiàn)“油田鉆井大數(shù)據(jù)”[5]。

4.4 大數(shù)據(jù)在油田生產(chǎn)作業(yè)中的應用

對于油田企業(yè)而言，提高油田開采量是其重要目標，借助大數(shù)據(jù)可以同時對地震、鉆井以及生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行整合分析，同時將地層油氣的儲存情況真實快速地反饋給相關(guān)工程師，從而為后續(xù)油田生產(chǎn)作業(yè)計劃的實施提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

4.5 大數(shù)據(jù)在油田維護中的應用

預測性維護理念對于油田企業(yè)而言并不陌生，但是在實際的工作開展過程中卻并沒有將這一理念落到實處。通過大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠?qū)τ吞锷a(chǎn)過程中涉及的壓力、體積以及溫度等因素進行分析，并與之前存在的異常數(shù)據(jù)進行對比分析，實現(xiàn)自動化預測，從而確保油田維護工作精準、快速、有序開展。

5 結(jié) 語

總而言之，油田生產(chǎn)是一個極為復雜的過程，包括采油、油氣分離、注水、儲備、運輸?shù)榷鄠€環(huán)節(jié)，并產(chǎn)生了采油、地面工程的生產(chǎn)、作業(yè)等多種類型的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)涵蓋面廣，數(shù)量巨大?；谟吞锷a(chǎn)過程中復雜的數(shù)據(jù)特點，對油田大數(shù)據(jù)分析平臺體系構(gòu)架進行了研究，同時分析了大數(shù)據(jù)分析技術(shù)在油田生產(chǎn)中的具體應用，可以看出在油田生產(chǎn)作業(yè)進行過程中，應用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)能夠?qū)Ξ惓＞M行自動識別、對異常井進行智能診斷，同時能科學制定間抽井開關(guān)計劃、合理預測油井清結(jié)蠟時間，以期能夠?qū)崿F(xiàn)開源節(jié)流，助力油田企業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)效。

主要參考文獻

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[2]王學軍，李莎，楊利霞.基于大數(shù)據(jù)平臺的石油數(shù)據(jù)分析模型的研究與應用[J].承德石油高等?？茖W校學報，2018（3）：32-34，38.

[3]韓宇，李俊峰，韓佳晟.數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在石油工程的應用[J].信息記錄材料，2018，19（1）：5-6.

[4]范曉松，尹俊，于濤.大數(shù)據(jù)在華北油田智慧礦區(qū)建設(shè)中的探索與演進[J].信息系統(tǒng)工程，2018（3）：131.

[5]胡軍.淺談大數(shù)據(jù)在油田開發(fā)中的應用及策略[J].信息系統(tǒng)工程，2015（6）：41.