基于油田生產(chǎn)信息化的預(yù)警系統(tǒng)研究

摘 要：近年來，油田開始部署實施油氣生產(chǎn)指揮系統(tǒng)，并結(jié)合生產(chǎn)信息化改造，改變了原來的生產(chǎn)運(yùn)行組織模式，突出以中控室為核心的生產(chǎn)指揮職能，要求中控室值守人員要強(qiáng)化數(shù)據(jù)分析，及時發(fā)現(xiàn)處理生產(chǎn)異常，但面對大量的數(shù)據(jù)信息，如何快速準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)異常，就需要一套準(zhǔn)確可靠的報警預(yù)警系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：油田;信息化;預(yù)警

隨著生產(chǎn)信息化深入應(yīng)用，以及建設(shè)新型采油管理區(qū)的總體部署。從生產(chǎn)組織模式優(yōu)化、人員結(jié)構(gòu)精簡等方面考慮，就必須要有一套生產(chǎn)數(shù)據(jù)預(yù)警系統(tǒng)，對生產(chǎn)過程進(jìn)行實時監(jiān)控，分析可能出現(xiàn)的各種問題，對異常情況及時發(fā)現(xiàn)，在初期進(jìn)行預(yù)警干預(yù)，提前采取預(yù)防措施，避免生產(chǎn)事故，實現(xiàn)區(qū)塊內(nèi)產(chǎn)量的穩(wěn)產(chǎn)、設(shè)備安全運(yùn)行。提前處置各種問題，從而將事后分析變?yōu)槭虑邦A(yù)防，有效降低生產(chǎn)事故的風(fēng)險，保證生產(chǎn)平穩(wěn)。

1 信息化系統(tǒng)生產(chǎn)預(yù)警現(xiàn)狀

油氣生產(chǎn)指揮系統(tǒng)（信息化）將管理區(qū)油水井的產(chǎn)液量、沖程沖次、示功圖、電參、壓力、注水量等生產(chǎn)數(shù)據(jù)實時采集，利用數(shù)據(jù)分析平臺，將大數(shù)據(jù)分析與現(xiàn)場管理有機(jī)結(jié)合，信息化系統(tǒng)體現(xiàn)了生產(chǎn)信息化條件下油水井管理中，發(fā)現(xiàn)問題的及時性、診斷問題的準(zhǔn)確性、處理問題的高效性。但面對大量的數(shù)據(jù)信息，如何快速準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)異常，就需要一套準(zhǔn)確可靠的報警預(yù)警系統(tǒng)。

1.1 問題一：數(shù)據(jù)報警點(diǎn)單一，報警處置流程繁瑣

從系統(tǒng)運(yùn)行情況來看，目前報警信息主要分為壓力閾值報警、功圖面積報警、載荷變化報警三種，對油井功圖診斷、異常停機(jī)、采集故障、網(wǎng)絡(luò)故障沒有綜合數(shù)據(jù)報警，并且由于指標(biāo)考核，導(dǎo)致對油井閾值每天都需要動態(tài)調(diào)整。

①閾值設(shè)置合格率要求閾值設(shè)置在系統(tǒng)給定的范圍內(nèi)，如果超出范圍，算不符合，但是在冬季隨著氣溫變化系統(tǒng)給定設(shè)置范圍會經(jīng)常性波動;

②如果將閾值范圍縮小，現(xiàn)場數(shù)據(jù)波動或者丟失，都會導(dǎo)致系統(tǒng)報警量增加，已現(xiàn)有系統(tǒng)為例，每天處理報警數(shù)超過700條，值班人員工作量大。并且重復(fù)報警、誤報較多。

1.2 問題二：報警預(yù)警界限不清，缺乏綜合性的預(yù)警模型

生產(chǎn)過程中的產(chǎn)量、壓力、功圖、電量等參數(shù)變化都是相互關(guān)聯(lián)的，其中一個參數(shù)的異常變化對其他參數(shù)都會有影響，但從信息化報警預(yù)警系統(tǒng)運(yùn)行來看，并沒有建立有效的預(yù)警診斷模型，特別是綜合關(guān)聯(lián)預(yù)警信息，導(dǎo)致診斷結(jié)果誤差較大。

信息化系統(tǒng)的功圖診斷功能只是功能模塊，沒有加入報警預(yù)警項目，并且診斷誤差較大，最簡單的功圖故障還需要人工對比診斷。較原南大系統(tǒng)功圖診斷還需要加強(qiáng)。

1.3 問題三：缺乏對應(yīng)管理制度，報警值設(shè)置權(quán)限不明確

生產(chǎn)信息化系統(tǒng)運(yùn)行以后，制定了一部分相應(yīng)的管理制度，但是對報警值的設(shè)置并未明確規(guī)定如何管理考核，以及調(diào)整報警值的權(quán)限歸口部門并未制度明確，導(dǎo)致目前報警值設(shè)置未制度化管理，在實際運(yùn)行中還存在設(shè)置值隨意更改、設(shè)置不合理、未設(shè)置報警值等情況。

2 生產(chǎn)預(yù)警系統(tǒng)建立

生產(chǎn)預(yù)警是為了防止指標(biāo)超預(yù)警范圍給出的警示，縮短發(fā)現(xiàn)問題的時滯性。但由于目前所使用油氣生產(chǎn)指揮系統(tǒng)還屬于1.0版本階段，所包含的功能以及模塊無法實現(xiàn)預(yù)警模型的建立使用，導(dǎo)致在實際運(yùn)用當(dāng)中，生產(chǎn)指揮中心僅使用了系統(tǒng)中的報警功能，對異常數(shù)據(jù)進(jìn)行實施報警。

建立的預(yù)警系統(tǒng)要在眾多的井中找到產(chǎn)量等預(yù)警指標(biāo)發(fā)生變化的井，通過進(jìn)一步分析找出變化的原因，將監(jiān)測值與預(yù)設(shè)的平均值、合理界限對比，判斷是否超出預(yù)設(shè)的界限，若超出則提示報警，完成預(yù)警。

信息化建設(shè)后，通過前段采集設(shè)備，采集了生產(chǎn)現(xiàn)場大量的實時數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，而油井在生產(chǎn)過程中，產(chǎn)量、壓力、溫度、電量、載荷等參數(shù)的變化與異常情況都是相互關(guān)聯(lián)的。

2.1 建立報警預(yù)警系統(tǒng)，重點(diǎn)對信息化系統(tǒng)功能進(jìn)行完善升級

通過前期的需求調(diào)研，軟件設(shè)計廠家也將逐步對信息化系統(tǒng)進(jìn)行升級改造，信息化2.0版本中，針對以自動化報警和單參數(shù)波動預(yù)警的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了多參數(shù)組合預(yù)警功能并實現(xiàn)預(yù)報警閉環(huán)管理。

①組合預(yù)警功能：研發(fā)了組合預(yù)警工具，實現(xiàn)了自設(shè)模型、模型復(fù)用、歷史數(shù)據(jù)反演、預(yù)警分析、預(yù)警記錄查詢等功能;

②報警督導(dǎo)功能：實現(xiàn)管理區(qū)未及時簽收、處置時間超時、重點(diǎn)要害部位的定義監(jiān)督，實現(xiàn)與報警處置的督導(dǎo)互動。

2.2 依托大數(shù)據(jù)資源，建立報警預(yù)警體系

生產(chǎn)指標(biāo)預(yù)警體系可以將大數(shù)據(jù)與預(yù)警模型以及相關(guān)算法相結(jié)合，對生產(chǎn)理中的存在的問題和偏差提前預(yù)警，超前或及時的做出各項應(yīng)對措施，縮短發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的時間，為油田開發(fā)及運(yùn)維提供輔助決策，保障油田生產(chǎn)平穩(wěn)高效，提高生產(chǎn)效益。

自生產(chǎn)信息化建設(shè)以來，存儲了大量數(shù)據(jù)信息，我們可以利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)資源，建立一套符合油田生產(chǎn)實際的生產(chǎn)指標(biāo)預(yù)警體系，構(gòu)建一個系統(tǒng)化、綜合化的生產(chǎn)指標(biāo)預(yù)警系統(tǒng)。

2.3 緊貼生產(chǎn)實際，搭建生產(chǎn)預(yù)警模型

通過對生產(chǎn)數(shù)據(jù)的分析可知，影響油水井生產(chǎn)的因素主要有以下幾種：油井的日產(chǎn)液量、日產(chǎn)油量、含水率等，水井的日注水量、注入壓力等等這幾大方面。

在遵循預(yù)警體系構(gòu)建的原則基礎(chǔ)上，確定生產(chǎn)指標(biāo)預(yù)警的模型建立主要有以下幾個原則：預(yù)警模型應(yīng)具有完整性和全面性，可以以單井為研究對象，但要整體考慮突出適用性，保證其系統(tǒng)性與全面性。預(yù)警模型的構(gòu)建過程中，應(yīng)以實際的數(shù)據(jù)資料為支撐。在前期的生產(chǎn)信息化建設(shè)過程中，已經(jīng)積累了一定量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，這也保證了數(shù)據(jù)模型的可操作性。

2.4 依托信息化數(shù)據(jù)建立產(chǎn)量預(yù)警監(jiān)控機(jī)制

依托數(shù)據(jù)資源建立產(chǎn)量監(jiān)控及預(yù)警系統(tǒng)，對產(chǎn)量形勢、生產(chǎn)運(yùn)行及生產(chǎn)經(jīng)營指標(biāo)預(yù)警，其主要目的在于實現(xiàn)產(chǎn)量預(yù)警的信息化管理，方便管理者掌握日常產(chǎn)量及生產(chǎn)情況。

①針對單位生產(chǎn)經(jīng)營指標(biāo)情況，制定合理可行的預(yù)警指標(biāo)方案;

②運(yùn)用制定的預(yù)警指標(biāo)正確診斷生產(chǎn)狀況異常的生產(chǎn)單位;

③跟蹤生產(chǎn)狀況異常的生產(chǎn)單位，及時找到出現(xiàn)產(chǎn)量異常狀況的原因;

④依托大數(shù)據(jù)分析，給出合理的解決措施，盡快恢復(fù)生產(chǎn)狀況，實現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)和增產(chǎn)。

預(yù)警模塊可以通過生產(chǎn)曲線、信息提示、產(chǎn)量指標(biāo)等相關(guān)因素展現(xiàn)，讓管理者對當(dāng)前情況一目了然，在對新增井、措施井等生產(chǎn)效果得到了解的同時找到影響產(chǎn)量的核心因素，從而采取合理措置進(jìn)行處理和調(diào)整。

2.5 總結(jié)積累異常功圖，完善功圖診斷模型

以實時示功圖為基礎(chǔ)，綜合區(qū)塊特性、現(xiàn)場生產(chǎn)情況等因素，建立“異常功圖”綜合診斷模型，實現(xiàn)氣體影響、漏失、偏磨等多種工況系統(tǒng)自動診斷。從目前采集的功圖數(shù)據(jù)中，提取篩選異常功圖，建立典型示功圖樣本，完善功圖診斷系統(tǒng)。

從建設(shè)初期到現(xiàn)在，后臺存儲了大量功圖數(shù)據(jù)，如何利用好這些數(shù)據(jù)也是后期工作的方向，通過不斷的總結(jié)歸納，幫助診斷系統(tǒng)不斷“學(xué)習(xí)”從而提高系統(tǒng)對異常功圖的診斷精度。

2.6 規(guī)范管理制度，明確報警值設(shè)置權(quán)限

明確報警考核制度，以及管理規(guī)定，特別是報警值是生產(chǎn)過程中的重要參數(shù)，可以及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)異常、保護(hù)設(shè)備及工藝過程安全運(yùn)行，避免發(fā)生事故，因此報警值的確定、設(shè)置、修改必須嚴(yán)格按程序辦理。

3 結(jié)束語

結(jié)合前期生產(chǎn)信息化建設(shè)積累的數(shù)據(jù)資源，通過分析對生產(chǎn)產(chǎn)生影響的重要因素，然后以此構(gòu)建一個生產(chǎn)指標(biāo)預(yù)警體系，通過對數(shù)據(jù)以及變化因素的研究和分析，建立一個預(yù)警數(shù)據(jù)模型，該模型可以對生產(chǎn)管理中的存在的問題和偏差進(jìn)行提前預(yù)警，可縮短發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的時間，最終確保油井的平穩(wěn)高效的生產(chǎn)。

作者簡介：

宋?。?985- ），男，漢族，江蘇揚(yáng)州人，學(xué)歷：本科，職稱：工程師，單位：中國石油化工集團(tuán)有限公司江蘇油田，研究方向：油田信息化。