曹 瑜 董 斌 陳 銳 劉 松 薛小渠 馬淑勤

1.中國石油塔里木油田公司，新疆 庫爾勒 841000

2.北京華石同和信息技術(shù)有限公司，北京 100101

1 概述

傳統(tǒng)的油氣生產(chǎn)業(yè)務(wù)分析需要基于大量的人工進(jìn)行數(shù)據(jù)分析對比來發(fā)現(xiàn)問題，然后提出解決調(diào)整方案實施，耗時耗力，效果不佳；且大部分預(yù)警模式僅將監(jiān)控指標(biāo)和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，實為滯后預(yù)警，不能對各生產(chǎn)指標(biāo)和油田動態(tài)進(jìn)行實時的分析預(yù)警，增加了處理異常情況的時間，給實際生產(chǎn)帶來損失；目前預(yù)警系統(tǒng)對單一指標(biāo)的預(yù)警多，綜合指標(biāo)預(yù)警少，不能有效評價油田整體生產(chǎn)運(yùn)行的狀態(tài)，多為單機(jī)版軟件，不利于獲取實時數(shù)據(jù)和進(jìn)行系統(tǒng)的升級以及各部門協(xié)同辦公。因此，有必要建立一套實時的基于Web的油氣生產(chǎn)綜合指標(biāo)預(yù)警系統(tǒng)PEWS，能快速在大量井中找到問題井和潛力井，對油氣生產(chǎn)核心問題及未來趨勢變化進(jìn)行提前預(yù)警和及時預(yù)警，最后形成油氣生產(chǎn)參數(shù)優(yōu)化建議和開發(fā)措施建議，科學(xué)直觀地指導(dǎo)生產(chǎn)管理，提高管理人員的工作效率，同時提高方案措施的及時性，保證塔里木油田油氣生產(chǎn)的高效運(yùn)行，以期實現(xiàn)油田信息化、管控一體化的目標(biāo)[1]。

2 預(yù)警系統(tǒng)總體設(shè)計思路和目標(biāo)

PEWS基于統(tǒng)一的應(yīng)用平臺，以Web訪問的方式，充分利用油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行油氣田、油氣井以及站場的綜合指標(biāo)預(yù)警。用戶通過IE可直接啟動系統(tǒng)，極大地提高了系統(tǒng)的可易用性和維護(hù)性。該系統(tǒng)采用ORACLE 10g進(jìn)行數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)維護(hù)和權(quán)限管理等，同時運(yùn)用先進(jìn)的MVC設(shè)計模式，按照SOA、RESTFUL的架構(gòu)風(fēng)格，基于J2EE進(jìn)行開發(fā)，采用B/S體系結(jié)構(gòu)，面向?qū)ο蠹夹g(shù)的設(shè)計方案。系統(tǒng)總體架構(gòu)按照數(shù)據(jù)支持、指標(biāo)管理、指標(biāo)分類、模型設(shè)計、展示應(yīng)用、大屏展示六層進(jìn)行設(shè)計，如下圖1所示。

預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計的目標(biāo)為：遵循油田各層級的管理職責(zé)與崗位職責(zé)，根據(jù)不同層級關(guān)注點進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計，圍繞油氣田生產(chǎn)業(yè)務(wù)流程，通過采用先進(jìn)的預(yù)警指標(biāo)體系和預(yù)警模型，結(jié)合生產(chǎn)預(yù)測和監(jiān)測預(yù)警，進(jìn)行綜合指標(biāo)預(yù)警，提升油氣田生產(chǎn)業(yè)務(wù)管理水平。

圖1 預(yù)警系統(tǒng)總體框架

3 公式預(yù)警指標(biāo)體系及預(yù)警模型的建立

PEWS油氣生產(chǎn)綜合指標(biāo)主要用來表征油氣田、單井、站場以及集輸系統(tǒng)的生產(chǎn)動態(tài)，根據(jù)塔里木油田現(xiàn)場的實際需求，將預(yù)警指標(biāo)體系細(xì)分為以下四類：（1）產(chǎn)量指標(biāo)：產(chǎn)液量、產(chǎn)油量、產(chǎn)氣量、產(chǎn)水量和注水量；（2）開發(fā)指標(biāo)：遞減率、含水率和含水上升率；（3）油藏評價指標(biāo)：注采比、采出程度和采收率；（4）生產(chǎn)管理指標(biāo)：開井?dāng)?shù)、動液面、氣油比、水氣比、泵效、沉沒度、沉沒壓力、載荷、油壓、套壓、回壓、井口溫度、注水壓力、罐位、流量、溫度和壓力[2]。

將預(yù)警的三個層級定位為超前預(yù)警、及時預(yù)警和事后預(yù)警：提前預(yù)知油氣田及油、氣、水井未來的參數(shù)變化及發(fā)展趨勢，提前告知管理人員油氣生產(chǎn)未來的變化趨勢，提前制定措施，保證油氣生產(chǎn)高效平穩(wěn)；及時了解油氣田及油、氣、水井的生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)；改變傳統(tǒng)油氣生產(chǎn)分析模式，提醒管理人員對油氣生產(chǎn)問題進(jìn)行分析優(yōu)化。根據(jù)預(yù)警系統(tǒng)三個層級目標(biāo)，結(jié)合油氣生產(chǎn)業(yè)務(wù)模式、特點、規(guī)律、經(jīng)驗、常用方法和需求，本系統(tǒng)預(yù)警模型主要分為預(yù)測預(yù)警、綜合評價預(yù)警、宏觀狀態(tài)預(yù)警和波動變化預(yù)警四種，如表1所示。

按照各項指標(biāo)的生產(chǎn)開發(fā)情況將預(yù)警結(jié)果分為三級進(jìn)行推送，分別為紅色、黃色和綠色。紅色代表指標(biāo)的開發(fā)生產(chǎn)情況出現(xiàn)異常，需要進(jìn)行調(diào)整；綠色代表指標(biāo)按計劃或超出計劃運(yùn)行，油氣生產(chǎn)態(tài)勢良好；黃色代表指標(biāo)的生產(chǎn)開發(fā)水平基本正常[3]。將差值與閥值數(shù)據(jù)對比，根據(jù)業(yè)務(wù)特點按紅黃綠進(jìn)行預(yù)警結(jié)果輸出與推送。

表1 預(yù)警模型分類

4 系統(tǒng)特點及功能介紹

在設(shè)計系統(tǒng)時將PEWS細(xì)化分為11個子模塊：綜合指標(biāo)預(yù)警展示模塊、油氣田綜合指標(biāo)預(yù)警模塊、油井綜合指標(biāo)預(yù)警模塊、油井生產(chǎn)狀態(tài)綜合預(yù)警模塊、單井生產(chǎn)工況預(yù)警模塊、氣井生產(chǎn)狀態(tài)預(yù)警模塊、氣井生產(chǎn)指標(biāo)預(yù)警模塊、處理廠/聯(lián)合站運(yùn)行預(yù)警模塊、預(yù)警處理預(yù)案知識庫模塊、集輸系統(tǒng)分析預(yù)警模塊和安全指標(biāo)預(yù)測性分析預(yù)警模塊[4-5]。

以油井綜合指標(biāo)預(yù)警子模塊為例，具體介紹預(yù)警系統(tǒng)的功能實現(xiàn)。油井生產(chǎn)指標(biāo)預(yù)警模塊選擇健康度、產(chǎn)量、含水率、單井水驅(qū)特征和遞減率作為油井的預(yù)警指標(biāo)。該模塊能全面展示油井的生產(chǎn)面貌和動態(tài)變化情況，并對油井的生產(chǎn)狀況及時給出匯報和預(yù)警，對單井的生產(chǎn)有著重要的指導(dǎo)意義。該子功能模塊又分為油井健康度預(yù)警、油井產(chǎn)量預(yù)測預(yù)警、油井含水率變化預(yù)警、單井水驅(qū)特征預(yù)警和單井遞減變化預(yù)警五個子項。通過提煉油田開發(fā)管理經(jīng)驗和方法（遞減模型、水驅(qū)特征模型）與先進(jìn)的預(yù)警理論相結(jié)合，進(jìn)行綜合生產(chǎn)指標(biāo)預(yù)警。

預(yù)警系統(tǒng)實現(xiàn)了綜合展示、生產(chǎn)管理、優(yōu)化設(shè)計和輔助診斷決策。綜合指標(biāo)預(yù)警展示功能：與GIS結(jié)合，能清楚看到每口井的生產(chǎn)狀況，并設(shè)置預(yù)警信息閃爍，通過首頁片片圖可以下鉆到油氣田、單井和站場，從宏觀上把握生產(chǎn)信息。生產(chǎn)管理功能：針對油氣田和油氣井生產(chǎn)的各指標(biāo)進(jìn)行預(yù)警信息推送。優(yōu)化設(shè)計功能：針對油氣井工況指標(biāo)的預(yù)警結(jié)果提出優(yōu)化設(shè)計方案。輔助診斷決策功能：綜合多指標(biāo)預(yù)警信息制定決策輔助生產(chǎn)管理。

5 應(yīng)用效果

PEWS先后在塔里木油田的哈得作業(yè)區(qū)及和田河作業(yè)區(qū)進(jìn)行試點，現(xiàn)場反應(yīng)良好：便于從海量井中發(fā)現(xiàn)問題井和潛力井，大大提高了采油廠及作業(yè)區(qū)技術(shù)人員的工作效率，降低了生產(chǎn)和管理成本，經(jīng)統(tǒng)計顯示減少人力工作25%以上；作為網(wǎng)絡(luò)版軟件為塔里木油田節(jié)省大量的軟件購置費(fèi)和升級費(fèi)。本系統(tǒng)已成為油田領(lǐng)導(dǎo)決策和油氣田工程師日常分析的重要工具，在節(jié)能降耗、提高單井產(chǎn)量、減少作業(yè)成本、保障安全生產(chǎn)運(yùn)行方面發(fā)揮重要作用。哈得以及和田河試運(yùn)行效果表明，該系統(tǒng)能滿足現(xiàn)場的需求，達(dá)到了全面推廣的條件，市場前景非常廣闊。

6 結(jié)語和建議

PEWS所確定的綜合指標(biāo)能全面反映油氣田、作業(yè)區(qū)、單井和站場的生產(chǎn)運(yùn)行狀況，且各類預(yù)警模型能適應(yīng)塔里木的現(xiàn)場實際，實現(xiàn)有效監(jiān)控、分析、預(yù)測及預(yù)警；該系統(tǒng)打破了單機(jī)版軟件造成的技術(shù)壁壘，借助國家油氣物聯(lián)網(wǎng)的平臺，實現(xiàn)油田自動化與信息化融合，實現(xiàn)油氣生產(chǎn)業(yè)務(wù)集成和智能管理，能提高管理水平和生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，保障生產(chǎn)過程本質(zhì)安全，節(jié)約能源，促進(jìn)油田發(fā)展方式轉(zhuǎn)變，有效提升油氣生產(chǎn)的能力。

該系統(tǒng)不僅能為領(lǐng)導(dǎo)層進(jìn)行生產(chǎn)決策提供參考依據(jù)，也是油田工程師和現(xiàn)場作業(yè)人員的有效工具和有利平臺。該系統(tǒng)應(yīng)結(jié)合各地油田現(xiàn)場的實際情況，吸取來自用戶建議，不斷地改進(jìn)和完善，實現(xiàn)客戶化定制，為提高油氣生產(chǎn)預(yù)警水平發(fā)揮更全面的作用。

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