多參數(shù)大數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)助力設(shè)備完整性管理

韓廣鵬 吳紹新 李瑞 周國(guó)華

摘 要：中海石油（中國(guó)）有限公司湛江分公司實(shí)行設(shè)備完整性管理體系運(yùn)行中，利用近年來大數(shù)據(jù)先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行系統(tǒng)觀念，對(duì)油田現(xiàn)場(chǎng)的關(guān)鍵設(shè)備和油氣生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行全方位收集存儲(chǔ)，利用高度集成的后臺(tái)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)集成，為油田現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)人員及油藏科研人員提供有效的數(shù)據(jù)支撐，同時(shí)生成多用戶的數(shù)據(jù)調(diào)取及曲線趨勢(shì)的應(yīng)用前端。本文從海管的前期建設(shè)和運(yùn)行參數(shù)的收集集成、油井生產(chǎn)參數(shù)及電潛泵運(yùn)行參數(shù)集合、關(guān)鍵設(shè)備的關(guān)鍵監(jiān)控參數(shù)和油氣相關(guān)的參數(shù)集成共三個(gè)應(yīng)用，解釋了在大數(shù)據(jù)環(huán)境下，應(yīng)用多參數(shù)數(shù)據(jù)管理對(duì)設(shè)備完整性管理的科學(xué)有效性和重要意義。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù);多參數(shù);完整性管理;多用戶;監(jiān)控參數(shù).

一、充分收集海量數(shù)據(jù)推進(jìn)海管完整性管理

海管完整性管理首先是大量進(jìn)而完整的收集數(shù)據(jù)，首先是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)收集，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)收集前期工作應(yīng)包括設(shè)備建設(shè)人員和設(shè)備維保人員?；A(chǔ)數(shù)據(jù)的應(yīng)用就是設(shè)備的維保人員，因而在數(shù)據(jù)收集階段，就讓設(shè)備維保人員參與進(jìn)來，是非常有必要的，而且需要承擔(dān)最終基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的審核工作。

收集整理人員首先應(yīng)建立規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)是在收集數(shù)據(jù)前必須要的，只有遵循了統(tǒng)一的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，收集的數(shù)據(jù)才能滿足應(yīng)用。利用多點(diǎn)收集，多人管理及多處分析，這樣形成了完整統(tǒng)一的海管管理系統(tǒng)。

首先根據(jù)設(shè)備安裝圖紙及設(shè)備廠家資料對(duì)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集和整理，設(shè)備使用維修人員進(jìn)行校對(duì)和整理上傳，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。這些數(shù)據(jù)包括設(shè)備位置的準(zhǔn)確性、設(shè)備調(diào)試信息的完整性及準(zhǔn)確性。可以實(shí)現(xiàn)在一定范圍內(nèi)海管的數(shù)量、海管的分布情況、海管的維修記錄、海管的維修成本、海管運(yùn)行監(jiān)控、海管運(yùn)行預(yù)警。

在多維度的參數(shù)收集加上基礎(chǔ)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，結(jié)合相關(guān)設(shè)備設(shè)施設(shè)施作業(yè)和自身維護(hù)等信息，就能科學(xué)的進(jìn)行KPI 指標(biāo)分析，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)海管運(yùn)行安全穩(wěn)定。

第二步應(yīng)根據(jù)海管完整性管理特點(diǎn)為多點(diǎn)分散的特點(diǎn)，采取利用多點(diǎn)收集，多人管理及多處分析，形成了完整統(tǒng)一的海管管理系統(tǒng)。對(duì)于有關(guān)海管運(yùn)行及對(duì)其有影響的相關(guān)作業(yè)等，需要相關(guān)作業(yè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的相關(guān)專業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳，系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一的集中管理，這些對(duì)海管日后運(yùn)行故障分析、監(jiān)測(cè)預(yù)警、作業(yè)支持、安全運(yùn)營(yíng)起到科學(xué)的理論支撐。

第三步在各海管對(duì)應(yīng)的相關(guān)油田對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行定周期分析，可以利用生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)抓取的數(shù)據(jù)，對(duì)海管的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)于運(yùn)營(yíng)海管的參數(shù)曲線發(fā)現(xiàn)的多參數(shù)出現(xiàn)相似波動(dòng)，油田可以及時(shí)調(diào)取運(yùn)營(yíng)海管相關(guān)周期數(shù)據(jù)，對(duì)海管進(jìn)行科學(xué)分析總結(jié)，防止海管在運(yùn)營(yíng)階段出現(xiàn)不可預(yù)測(cè)的安全風(fēng)險(xiǎn)。

二、多參數(shù)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)促進(jìn)電潛泵完整性管理

油田現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)維修人員通過長(zhǎng)期現(xiàn)場(chǎng)工作發(fā)現(xiàn)一個(gè)情況，就是常規(guī)的管理辦法發(fā)現(xiàn)電潛泵問題基本上都是問題的爆發(fā)期或者是爆發(fā)前期。已沒有更多的時(shí)間進(jìn)行調(diào)整和協(xié)調(diào)，只能被動(dòng)的去解決問題。而且大部分油井的產(chǎn)量變化和電潛泵的常規(guī)磨損都是一個(gè)長(zhǎng)期的過程，基本是在1-2 年甚至3-5 年的時(shí)間內(nèi)完成的，很難在一周的卡片上發(fā)現(xiàn)異常。第二個(gè)問題是在油田現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)過程中，需要對(duì)油井產(chǎn)出的油氣水產(chǎn)量數(shù)據(jù)和油井的采油樹及井下參數(shù)及電潛泵參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，以保證能夠及時(shí)有效的預(yù)測(cè)油井生產(chǎn)趨勢(shì)，為提出科學(xué)有效的調(diào)整措施提供足夠的數(shù)據(jù)支撐。

結(jié)合電潛泵井的管理經(jīng)驗(yàn)，在現(xiàn)有的管理方式上延長(zhǎng)數(shù)據(jù)分析周期，從趨勢(shì)上分析機(jī)組變化，并及時(shí)做出調(diào)整增加運(yùn)行壽命、減少用戶損失;擴(kuò)大數(shù)據(jù)采集范圍，從機(jī)組運(yùn)行參數(shù)、地面管線參數(shù)、井下參數(shù)等幾方面對(duì)比分析，全面了解設(shè)備運(yùn)行情況。

為了能夠更全面了解油井運(yùn)行情況，我們不斷增加采集參數(shù)的數(shù)量，從最初的電機(jī)電流、電機(jī)電壓、油壓、管壓等幾個(gè)達(dá)到現(xiàn)在的16 個(gè)。這些參數(shù)包含電潛泵地面設(shè)備參數(shù)，井口管線參數(shù)、井下機(jī)組運(yùn)行參數(shù)，以井下壓力、井下溫度的趨勢(shì)分析，了解油井產(chǎn)層情況，主要是供液變化;通過泵出口壓力、電機(jī)溫度、震動(dòng)幾個(gè)參數(shù)的趨勢(shì)分析，了解機(jī)組運(yùn)行是否正常，包括電機(jī)冷卻、泵的效率等;通過油壓、管壓、管溫的趨勢(shì)分析，了解地面產(chǎn)液情況（機(jī)組做功情況），可以與井下工況對(duì)比相互印證;通過機(jī)組運(yùn)行電流、電壓對(duì)照地面控制柜電壓、電流的趨勢(shì)分析，了解地面供電情況，井下負(fù)載情況，電路系統(tǒng)是否正常。分析的數(shù)據(jù)更全面，有利于找到問題具體原因，有針對(duì)性進(jìn)行處理;通過相互印證，減少分析中誤判的可能。

通過集成油井產(chǎn)出的生產(chǎn)參數(shù)油井產(chǎn)液、日產(chǎn)油、含水率、氣油比四個(gè)關(guān)鍵數(shù)據(jù)，同時(shí)加上對(duì)采油樹參數(shù)油嘴開度、油壓、套壓的采集，系統(tǒng)將每天收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，并在前端應(yīng)用可以生成多參數(shù)對(duì)比曲線。油田現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)人員和油藏及采油研究人員可以根據(jù)大數(shù)據(jù)及多參數(shù)曲線進(jìn)行分析，提出科學(xué)有效的油井調(diào)整方案和進(jìn)行準(zhǔn)確的未來產(chǎn)量變化預(yù)測(cè)，同時(shí)設(shè)備維修人員對(duì)電泵工況有整體宏觀的了解，提出的維修保養(yǎng)方案具有充分的理論依據(jù)。

三、基于大數(shù)據(jù)的設(shè)備運(yùn)行管理提升關(guān)鍵設(shè)備管理水平、增加油氣產(chǎn)量和促進(jìn)節(jié)能降耗

油田生產(chǎn)維修人員為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)油田設(shè)備的異常，同時(shí)能夠及時(shí)的知曉設(shè)備運(yùn)行狀況和油田油氣產(chǎn)量的相關(guān)性，利用油田設(shè)備上的關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)傳感器和生產(chǎn)油氣的流量計(jì)及壓力等參數(shù)顯示組態(tài)，基于現(xiàn)有的整個(gè)DCS系統(tǒng)存儲(chǔ)和計(jì)算結(jié)構(gòu)，不需要進(jìn)行較大的軟件升級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)儀表的增加，實(shí)現(xiàn)整個(gè)DCS系統(tǒng)分布于各地的重要機(jī)械設(shè)備參數(shù)的匯總、轉(zhuǎn)儲(chǔ)。利用設(shè)備多參數(shù)的分析系統(tǒng)，能夠有效的對(duì)設(shè)備出現(xiàn)故障和異常工況進(jìn)行前期預(yù)警。

對(duì)設(shè)備進(jìn)行多參數(shù)收集和集成分析是設(shè)備完整性管理兩個(gè)重要方面，設(shè)備多參數(shù)收集包括設(shè)備自身運(yùn)行過程中所有重要參數(shù)收集，如壓縮機(jī)這樣關(guān)鍵設(shè)備，需要對(duì)壓縮機(jī)自身壓力、溫度等參數(shù)進(jìn)行收集、存儲(chǔ)及趨勢(shì)分析;另外利用DCS系統(tǒng)中的油氣生產(chǎn)參數(shù)的收集存儲(chǔ)，集成至壓縮機(jī)運(yùn)行參數(shù)，形成油田生產(chǎn)工藝及設(shè)備維護(hù)多維度監(jiān)控，為科學(xué)有效利用設(shè)備提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)支撐。

整個(gè)DCS利用現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的傳感器，收集積累多年的設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，通過整個(gè)監(jiān)控、收集系統(tǒng)對(duì)油田現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備參數(shù)的分析、實(shí)現(xiàn)了設(shè)備中短期運(yùn)行趨勢(shì)的預(yù)測(cè)及故障和異常預(yù)警。在對(duì)設(shè)備整體運(yùn)行狀況進(jìn)行預(yù)測(cè)前，需要通過模塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，主要包括數(shù)據(jù)的采集、清洗和轉(zhuǎn)儲(chǔ);系統(tǒng)使用參數(shù)設(shè)置對(duì)運(yùn)行中的設(shè)備參數(shù)進(jìn)行中短期的預(yù)測(cè)分析，并對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行評(píng)估，之后將由故障記錄生成的故障區(qū)段和預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行相似性匹配，最終形成故障預(yù)警信息。用戶可以通過輸入組態(tài)地址進(jìn)行對(duì)比多參數(shù)，進(jìn)行觀察長(zhǎng)期的設(shè)備運(yùn)行趨勢(shì)變化，這樣可以對(duì)比發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中可能存在的異常和故障，并進(jìn)行系統(tǒng)分析，找出整個(gè)設(shè)備運(yùn)行過程中相似異常，并及時(shí)報(bào)告維修部門進(jìn)行處理。生產(chǎn)人員可以利用集成了關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)的油氣產(chǎn)量數(shù)據(jù)，觀察和分析中期和長(zhǎng)期關(guān)鍵設(shè)備的參數(shù)對(duì)油氣產(chǎn)量的影響趨勢(shì)，及時(shí)調(diào)整設(shè)備運(yùn)行方式和調(diào)整生產(chǎn)工藝參數(shù)，達(dá)到關(guān)鍵設(shè)備和其它工藝設(shè)備及生產(chǎn)工藝的協(xié)調(diào)匹配，增加油田油氣產(chǎn)量，降低設(shè)備能源消耗。

四、結(jié)論

1、海管完整性管理首先是大量進(jìn)而完整的收集數(shù)據(jù)，然后將收集的數(shù)據(jù)集成到大數(shù)據(jù)后臺(tái)收集系統(tǒng)，利用該綜合數(shù)據(jù)收集、存儲(chǔ)、管理平臺(tái)，相關(guān)專業(yè)人員可以進(jìn)行海管運(yùn)行狀況分析，觀察出海管運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的潛在危害，保證海管長(zhǎng)期運(yùn)行安全穩(wěn)定。

2、利用油井現(xiàn)有的管理方式延長(zhǎng)數(shù)據(jù)分析周期，同時(shí)加上油井生產(chǎn)數(shù)據(jù)和采油樹參數(shù)，分析的數(shù)據(jù)更全面，有利于找到電潛泵潛在故障，有針對(duì)性進(jìn)行處理。

3、油田現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)人員和油藏及采油研究人員可以根據(jù)大數(shù)據(jù)及多參數(shù)曲線進(jìn)行分析，提出科學(xué)有效的油井調(diào)整方案和進(jìn)行準(zhǔn)確的未來產(chǎn)量變化預(yù)測(cè)，同時(shí)設(shè)備維修人員對(duì)電潛泵工況有整體宏觀的了解，提出的維修保養(yǎng)方案有充分的理論依據(jù)。

4、關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行管理采取大數(shù)據(jù)環(huán)境下的設(shè)備完整性管理，基于現(xiàn)有的整個(gè)DCS系統(tǒng)存儲(chǔ)和計(jì)算結(jié)構(gòu)，用戶可以通過輸入組態(tài)地址進(jìn)行對(duì)比多參數(shù)進(jìn)行長(zhǎng)期的設(shè)備運(yùn)行趨勢(shì)預(yù)測(cè)，分析出關(guān)鍵設(shè)備的中長(zhǎng)期運(yùn)行工況，并了解關(guān)鍵設(shè)備和生產(chǎn)工藝的協(xié)調(diào)性，促進(jìn)油氣產(chǎn)量增加和節(jié)能降耗。

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