油田智能化生產(chǎn)運行管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

摘要：石油是我國的重要戰(zhàn)略資源之一當(dāng)今社會對石油的需求量也在日益增大相關(guān)單位必須進一步提高石油生產(chǎn)效益和產(chǎn)品質(zhì)量。智能化管理是促進中國石油行業(yè)發(fā)展的核心技術(shù)之一在國際能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的大背景下國內(nèi)企業(yè)也引入了智能化生產(chǎn)運行管理系統(tǒng)為進行優(yōu)化生產(chǎn)提供了必要條件。

關(guān)鍵詞智能化;油田;生產(chǎn)運行管理

中圖法分類號：TP311 文獻標(biāo)識碼：A

Design and realization of intelligent production operation managementsystem in oilfield

HUANG Xiaojun

（Dagang Oilfield Information Center， Tianjin 300280， China）

Abstract： Oil is one of my country's important strategic resources， and the demand for oil in today's society is also increasing， requiring relevant units to further improve oil production efficiency and product quality. Intelligent management is one of the core technologies to promote the development of China's petroleum industry. In the context of the adjustment of the international energy structure， domestic enterprises have also introduced intelligent production and operation management systems， creating necessary conditions for optimized production.

Key words： intelligence， oilfield， production operation management

1? 前言

在實際工作中利用智能化生產(chǎn)運行管理系統(tǒng)，是提升油田企業(yè)生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益的主要方式。在節(jié)能減排、建設(shè)綠色生態(tài)城市、能源結(jié)構(gòu)調(diào)控的大背景下，傳統(tǒng)生產(chǎn)模式已無法滿足現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展需求，必須推出和完善智能化生產(chǎn)運行管理系統(tǒng)，提供更為精細(xì)的數(shù)字化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，創(chuàng)新生產(chǎn)過程管控流程，優(yōu)化企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以促進油田企業(yè)健康發(fā)展。受現(xiàn)有技術(shù)限制，雖然智能化生產(chǎn)運行管理系統(tǒng)和理論上的“智能系統(tǒng)”還有差異，但仍可以在某些方面予以完善，如做好生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、完善工作流程、制訂長期規(guī)劃、建立智能化工作機制等，從而充分發(fā)揮智能化生產(chǎn)運行管理系統(tǒng)的作用。基于此，本文著重闡述了智能化生產(chǎn)運行管理系統(tǒng)的特性，并探討了油田智能化生產(chǎn)運行管理系統(tǒng)的現(xiàn)有問題，進而提出了有效的應(yīng)對策略[1]。

2? 油田智能化生產(chǎn)運行管理的主要內(nèi)容

2.1? 智能運輸管道

對油田企業(yè)而言，運輸管道優(yōu)化至關(guān)重要。為了實現(xiàn)對石油的智能運輸和管控，必須從硬件結(jié)構(gòu)方面著手，如建設(shè)數(shù)字化管道。數(shù)字化管道既能利用計算機虛擬地展示油田狀況，并收集自然資源的相關(guān)信息，同時人們可利用智能化平臺對相關(guān)信息資源進行分析與探查，為技術(shù)發(fā)展和生產(chǎn)管理提供相關(guān)的業(yè)務(wù)指導(dǎo)與支持。

（1）構(gòu)建基本數(shù)據(jù)庫

為了建立基于空間信息集成的智能化數(shù)據(jù)庫，并實現(xiàn)檢索、定位、分類、查詢等功能，可以將其與其他信息系統(tǒng)相連接，然后對油田智能化生產(chǎn)運行管理系統(tǒng)進行風(fēng)險評估、改進與建議，并以可視化技術(shù)手段減少模糊信息。這就要求油田智能化生產(chǎn)運行管理系統(tǒng)必須整合地理信息、人文資訊、硬件參數(shù)等，從而繪制高精度的生產(chǎn)流程圖。

（2）采集生產(chǎn)參數(shù)

為了對油田智能化生產(chǎn)運行管理系統(tǒng)落實仿真調(diào)整、優(yōu)化診斷等工作，必須收集石油輸送管道的節(jié)點壓力、電流、溫度控制、閘門等數(shù)據(jù)，并對其進行分析。數(shù)據(jù)采集管理系統(tǒng)的可靠性將影響油田智能化生產(chǎn)運行管理系統(tǒng)的工作效率和服務(wù)質(zhì)量，而數(shù)據(jù)通信的時效性和同步性也決定了油田智能化生產(chǎn)運行管理系統(tǒng)是否能夠順利運行。具體而言，油田智能化生產(chǎn)運行管理系統(tǒng)運行參數(shù)一般可以反映石油輸送管道的工作狀況。目前，大多數(shù)油田企業(yè)都采用 SCADA 管理系統(tǒng)，其在現(xiàn)實應(yīng)用中已經(jīng)較為完善，并且使用起來十分方便[2]。

2.2? 主要內(nèi)容

（1）計算機仿真技術(shù)

在實際工作中，由于石油儲量、閘門開關(guān)、壓縮機在持續(xù)變化，致使油田智能化生產(chǎn)運行管理系統(tǒng)的運行狀態(tài)不穩(wěn)定，因此必須對整個生產(chǎn)流程進行模擬數(shù)據(jù)分析，使管理者能夠了解油田智能化生產(chǎn)運行管理系統(tǒng)的工作狀況，從而提升其工作效率。當(dāng)前，計算機仿真技術(shù)主要應(yīng)用于燃?xì)夤芫W(wǎng)調(diào)峰之中，并能夠為油田智能化生產(chǎn)運行管理系統(tǒng)的維護與更新提供幫助，從而形成全新的生產(chǎn)管理模式以及優(yōu)化生產(chǎn)方法。

（2）系統(tǒng)優(yōu)化

系統(tǒng)運行優(yōu)化是根據(jù)已有產(chǎn)品體系，在特定資源要求下，按照不同銷售價格和不同使用要求提出的特定配備方案，以保證企業(yè)的產(chǎn)出效率。系統(tǒng)運行優(yōu)化主要分為兩方面：第一，優(yōu)化數(shù)字模型，即把較復(fù)雜的生產(chǎn)工程性問題轉(zhuǎn)換為數(shù)學(xué)模型;第二，數(shù)字模型求解，即對已構(gòu)建的數(shù)字模型進行深入分析，通過相應(yīng)的求解程序獲得優(yōu)化方案。

（3）系統(tǒng)硬件問題檢測

在系統(tǒng)硬件問題檢測中，由于各個系統(tǒng)硬件的故障有所不同，因此必須采取多種處理方式：第一，可以根據(jù)平衡方法進行判斷，分析系統(tǒng)硬件是否出現(xiàn)問題;第二，可以結(jié)合信號處理方式，通過提取故障產(chǎn)生后所形成的數(shù)據(jù)變化，來判斷故障程度和故障部位;第三，運用數(shù)學(xué)模型法，如故障模擬濾波器、瞬態(tài)模擬、實時建模等方式，通過建立流體運動與管道中流體溫度的數(shù)字模型，并結(jié)合實際氣壓、溫度、空氣流速等，根據(jù)仿真結(jié)果以及應(yīng)用建模技術(shù)明確系統(tǒng)硬件的工作狀況[3]。

3? 油田智能化生產(chǎn)運行管理系統(tǒng)設(shè)計

3.1? 架構(gòu)設(shè)計

1997年，Sun 公司推出 J2EE 架構(gòu)，其界定了發(fā)表和實施企業(yè)級使用的基礎(chǔ)規(guī)范，可以用于建立更復(fù)雜的、多元化的和分布式的企業(yè)級應(yīng)用領(lǐng)域。 J2EE 架構(gòu)和信息技術(shù)為組件設(shè)計模型提供了有力支持，同時提供了一整套設(shè)計工具，以便設(shè)計模塊化的、可復(fù)合的、平臺獨立的各種組件。油田智能化生產(chǎn)運行管理系統(tǒng)采用 J2EE 架構(gòu)，以 B/S 模式和 Web方式提交所有應(yīng)用;業(yè)務(wù)邏輯層采用JAVABean方法，完成所有數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)界面工程設(shè)計與業(yè)務(wù)處理;顯示層采用 JSP 網(wǎng)頁方法，完成所有方案查詢、信息系統(tǒng)流程圖查詢以及申報單設(shè)計和申報頁面設(shè)計;系統(tǒng)底層應(yīng)用工作流技術(shù)，實現(xiàn)流程自定義和服務(wù)消息提醒;將手機短信功能作為消息提醒方式，可以通過 cobra 技術(shù)接入手機短信服務(wù)模塊的短信推送API，從而進行推送[4] 。

3.2? 功能設(shè)計

基于油田智能化生產(chǎn)運行管理系統(tǒng)的實際需要進行數(shù)據(jù)分析，從功能視角來看，其擁有四大核心子系統(tǒng)，即方案審批子系統(tǒng)、建筑物料信息管理子系統(tǒng)、過程監(jiān)督信息管理子系統(tǒng)、建筑施工總結(jié)信息管理子系統(tǒng)。

（1）方案審批子系統(tǒng)

方案審批子系統(tǒng)為本課題的核心。該部分主要包含制作方案設(shè)計報告、方案審核、方案流轉(zhuǎn)和方案查詢等功能，并在整個設(shè)計流程中提供了消息提醒功能。

方案設(shè)計報告：采油隊的技術(shù)人員和地質(zhì)研究所的技術(shù)人員共同提出維護措施和設(shè)計方案，方案設(shè)計作者提出并填寫方案名稱、井號、井別、建設(shè)目的等基本信息。計劃實施后，用戶即可把完成的計劃文件遞交給指定的審計機構(gòu)。其中，方案設(shè)計用戶需要記錄文件名稱、文件地址以及確定設(shè)計文件審核人。

方案審核：在單井評審中，評審者代表由業(yè)內(nèi)專家、學(xué)者、管理人員組成，對設(shè)計方案進行評審。使用者可以手寫方式直接列出審查建議，并在最后選擇是否將設(shè)計方案傳送給其他企業(yè)主管進行審查。企業(yè)主管提出提議后，立即將設(shè)計方案傳送給企業(yè)調(diào)度部。

方案流轉(zhuǎn)：為管理區(qū)、地質(zhì)所、工藝所、作業(yè)科等提供模型系統(tǒng)，可以在各單元之間自由流動。其中，使用者是各單元的調(diào)度管理人員。

消息提醒：貫穿整個方案設(shè)計和審核過程，為方案設(shè)計人員、審核人員、調(diào)度管理人員等提供在線軟件提示與手機短信提示的二重消息提醒機制。不登陸信息系統(tǒng)的情況下，系統(tǒng)及時告知有關(guān)工作人員對方案設(shè)計出現(xiàn)的問題進行處理。在有問題要求由用戶處理時，消息提醒軟件以發(fā)出聲音的方式提示用戶。手機短信提示的實現(xiàn)一般是在操作系統(tǒng)的服務(wù)器上設(shè)置移動短信模塊，并利用 CORBA 技術(shù)調(diào)用移動短信模塊中的 API 接口，自主向特定應(yīng)用發(fā)出短信。手機短信的提示頻率、時間限制以及提示策略等都可由系統(tǒng)管理員自主選擇[5]。

方案查詢：提供方案設(shè)計的狀態(tài)信息、工程設(shè)計文件檢索功能。通過方案查詢功能，相關(guān)人員能夠迅速查閱方案由哪些單位進行設(shè)計和審查。

（2）建筑物料信息管理子系統(tǒng)

施工用料發(fā)放管理：采油隊在網(wǎng)上填報領(lǐng)取材料清單，并記錄領(lǐng)料單位、領(lǐng)料人、井號、物料名稱、型號、應(yīng)收數(shù)量等信息;器材場發(fā)出材料后，記錄具體發(fā)放情況。

井下工具上交管理：在井下作業(yè)過程中，提交臨時不用的井下器具時，由采油隊在網(wǎng)上填報和提交材料清單，器材站在受理時記錄具體接收的材料數(shù)量;采油隊記錄輸料單、運料人、井號、物料的品名、型號、應(yīng)送量等信息;器材站記錄實際收料量。

（3）過程監(jiān)督信息管理子系統(tǒng)

施工進度跟蹤：為作業(yè)隊記錄作業(yè)日志，并對采油工區(qū)進行品質(zhì)評估。將作業(yè)隊記錄的內(nèi)容分為井號、開始時間、作業(yè)工序、工序內(nèi)容。采油隊的作業(yè)監(jiān)理人員對作業(yè)工序的施工品質(zhì)做出考核。

施工進度查詢：為所有授權(quán)用戶提供關(guān)于建造完成或正在建造的所有油井的作業(yè)時間信息。主要檢索信息內(nèi)容包括工程井號、作業(yè)目的、開始時間、施工設(shè)計方案、作業(yè)工序、施工質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)等。

（4）建筑施工總結(jié)信息管理子系統(tǒng)

施工總結(jié)錄入：作業(yè)隊在按照原修井方案對油井施工作業(yè)后，要錄入施工總結(jié)內(nèi)容，包括作業(yè)施工井的基礎(chǔ)信息、井下抽油記錄、井底管注信息、施工過程附件等。

施工總結(jié)審核：作業(yè)隊在進行施工總結(jié)記錄后，由采油大隊、地質(zhì)研究所的人員查詢施工總結(jié)內(nèi)容，經(jīng)審查通過后，將施工總結(jié)數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫。

施工總結(jié)查詢：施工匯總信息入庫后，所有授權(quán)用戶即可查看施工匯總信息。在查詢條件方面，可以選擇井號、日期等。

3.3? 系統(tǒng)管理

（1）用戶管理及安全認(rèn)證

用戶管理模塊要提供用戶信息保護、用戶權(quán)限保護等功能。其中，用戶管理與安全認(rèn)證通過 0racleIdentity Management 技術(shù)完成。

（2）方案管理

方案管理模塊提供了方案檢索和刪除當(dāng)前方案的功能。使用者可以井號、設(shè)計類別、發(fā)起單位等作為檢索條件，查看所有當(dāng)前或正在申請的方案。在方案檢索的基礎(chǔ)上，為系統(tǒng)管理員提供方案刪除功能。

3.4? 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

數(shù)據(jù)庫涵蓋監(jiān)測數(shù)據(jù)分析、應(yīng)用數(shù)據(jù)分析等功

能。同時，數(shù)據(jù)庫擁有兩個管理體系，即應(yīng)用信息庫管理體系和崗位業(yè)務(wù)流程數(shù)據(jù)信息庫管理體系。應(yīng)用信息庫儲存方案、施工技術(shù)物料、項目進度等數(shù)據(jù)信息;崗位業(yè)務(wù)流程數(shù)據(jù)信息庫監(jiān)控工作流狀態(tài)，包括工作業(yè)務(wù)流程狀態(tài)及有關(guān)財務(wù)狀態(tài)。此外，油田智能化生產(chǎn)運行管理系統(tǒng)應(yīng)用了 Oracle Workflow 技術(shù)進行方案審批。因此，數(shù)據(jù)庫設(shè)計的重點是應(yīng)用信息庫管理系統(tǒng)。

4? 結(jié)語

在實際工作中，油田智能化生產(chǎn)運行管理系統(tǒng)起到了非常好的效果，完成了傳統(tǒng)工作模式和信息化工作模式的有效銜接，減少了勞動成本，優(yōu)化了勞務(wù)用工管理，為實現(xiàn)油田企業(yè)數(shù)字化融合發(fā)展做出了貢獻。

參考文獻：

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[5] 白海明.數(shù)字化油田建設(shè)中通信技術(shù)的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2021（2）：24?25.

作者簡介：

黃曉軍（1976—） ，本科，研究方向：信息項目管理、程序開發(fā)、系統(tǒng)架構(gòu)。