開發(fā)生產智能管理系統(tǒng)的研究與應用

朱禮同，賈玲玲，劉中良，任利斌

(中國石油冀東油田陸上油田作業(yè)區(qū)，河北 唐山 063200)

0 引言

隨著冀東油田“數(shù)字油田”建設日益完善，為推進以大數(shù)據(jù)為核心的“智慧化油田”建設，提高油田開發(fā)信息化建設水平，提高油田開發(fā)生產專業(yè)技術人員工作效率，試點建設開發(fā)生產智能管理系統(tǒng)，其核心是推動多學科數(shù)據(jù)高效管理，借助專家系統(tǒng)，實現(xiàn)油藏分析與開發(fā)管理的規(guī)范化、標準化、流程化和智能化。

1 開發(fā)生產智能系統(tǒng)建設目標及設計

該項目以開發(fā)生產業(yè)務為主要服務對象的信息系統(tǒng)，開發(fā)建立項目環(huán)境數(shù)據(jù)庫，建里專業(yè)查詢工具及各類油藏專業(yè)算法，搭建專家數(shù)據(jù)庫并最終實現(xiàn)“單井生命周期系統(tǒng)、產量運行分析系統(tǒng)、油藏開發(fā)效果評價系統(tǒng)、采油工程管理系統(tǒng)、綜合治理方案系統(tǒng)”五個專業(yè)應用子系統(tǒng)的構建[1]。

1.1 系統(tǒng)建設目標

系統(tǒng)建設的總目標就是以開發(fā)生產業(yè)務多年的實踐與認識利用計算機語言形成生產工具，全面感知油藏產量運行與開發(fā)動態(tài)，智能決策油藏綜合治理意見，實現(xiàn)油藏智慧化管理，大幅度提高工作效率，提升開發(fā)管理水平，功能上達到查詢、分析、預警、決策的目標。

1.2 系統(tǒng)功能總體設計

根據(jù)業(yè)務需求和系統(tǒng)軟件架構及功能需求，進行了系統(tǒng)功能總體設計。設計內容上總體包括數(shù)據(jù)建設和應用系統(tǒng)建設兩個層次。其中數(shù)據(jù)建設包括基礎數(shù)據(jù)建設、數(shù)據(jù)管理兩項內容。數(shù)據(jù)與應用之間，建立一層應用服務層，實現(xiàn)公共性應用的建設與管理，最后由應用服務層組成實現(xiàn)具體的專業(yè)應用。開發(fā)生產智能管理系統(tǒng)總體設計框架圖如圖1所示。

圖1 開發(fā)生產智能管理系統(tǒng)總體設計框架圖

(1)項目環(huán)境數(shù)據(jù)庫設計。數(shù)據(jù)庫設計總體上依存于冀東油田的數(shù)字化成果，并進行元數(shù)據(jù)結構建設，在此基礎上形成以業(yè)務描述為基礎的數(shù)據(jù)服務中心，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)服務環(huán)境與項目數(shù)據(jù)庫各司其職的星形架構。項目環(huán)境數(shù)據(jù)庫設計如圖2所示。

圖2 項目環(huán)境數(shù)據(jù)庫設計

(2)軟件體系構建設計。應用目前先進的微服務構架進行系統(tǒng)開發(fā)，解決“同一功能需求在不同系統(tǒng)中重復開發(fā)”的缺點，該系統(tǒng)構架與傳統(tǒng)SOA構架相比具有“易擴展、易升級、易復用”的特性。系統(tǒng)展示層采用瀏覽器/服務器模式，由于用戶分布廣泛，用戶層次多，B/S模式構建更能滿足需求。

2 開發(fā)生產智能系統(tǒng)建設

自2017年開始投入項目建設，歷經(jīng)3年建成了一個完整油田開發(fā)生產業(yè)務的大型應用系統(tǒng)。完成基礎數(shù)據(jù)庫資源和數(shù)據(jù)管理服務建設，建立應用服務層，搭建專業(yè)應用層建設，實現(xiàn)開發(fā)生產業(yè)務快速查詢、自動分析、智能推送功能。

2.1 專業(yè)數(shù)據(jù)建設

以A1數(shù)據(jù)庫為基礎擴展建立項目環(huán)境數(shù)據(jù)中心，統(tǒng)一單井、區(qū)塊單元、井筒、小層、油砂體、地層程序等基礎信息標準，利用ODI工具實現(xiàn)A1、A2、……、井下作業(yè)、動態(tài)監(jiān)測等15套油田常用專業(yè)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)集成及元數(shù)據(jù)處理；建立22個數(shù)據(jù)采集界面和專業(yè)數(shù)據(jù)接口，實現(xiàn)地質、油藏模擬數(shù)據(jù)成果非結構固化成果解析入庫。

2.2 應用服務層建設

完成基礎數(shù)據(jù)表、應用視圖等362個數(shù)據(jù)對象的描述工作，開發(fā)多功能報表定制工具和曲線工具，開發(fā)測井曲線、井組連通圖、柵狀圖、平面圖等專業(yè)圖形繪制工具，建立流程管理平臺支持流程管理服務接口的調用，應用最先進的微服務構架開發(fā)建立動態(tài)分析業(yè)務、效果評價業(yè)務、措施篩選業(yè)務、配注分注業(yè)務、潛力調查業(yè)務、自動化采集數(shù)據(jù)校正業(yè)務6類業(yè)務模型，建立以油藏開發(fā)專業(yè)算法包和數(shù)據(jù)挖掘模型為主的算法管理平臺，研發(fā)由數(shù)據(jù)庫、知識庫、推理機、解釋器及知識獲取5個部分組成與油藏開發(fā)專業(yè)密切相關專家系統(tǒng)。專家系統(tǒng)實例如圖3所示。

圖3 專家系統(tǒng)實例

2.3 專業(yè)應用系統(tǒng)建設

完成“單井生命周期系統(tǒng)、產量運行分析系統(tǒng)、油藏開發(fā)效果評價系統(tǒng)、采油工程管理系統(tǒng)、綜合治理方案系統(tǒng)”五個專業(yè)應用子系統(tǒng)的建設，基本上包含生產管理全部業(yè)務，實現(xiàn)油田開發(fā)生產閉環(huán)管理。建成打破各種數(shù)據(jù)庫壁壘，實現(xiàn)單井從鉆井—投產—開發(fā)—棄置數(shù)據(jù)穿透式查詢的全生命周期數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)；建成了具備數(shù)據(jù)提取、自動跟蹤、對比分析及預警的產量運行分析系統(tǒng)；建成了具備油藏效果評價、井組和油藏開發(fā)動態(tài)分析、油藏潛力分析功能的油藏動態(tài)分析系統(tǒng)；建成了以采油和注水指標管理、油水井日常管理為主的采油工程管理系統(tǒng)。

3 系統(tǒng)應用成果

3.1 實現(xiàn)數(shù)據(jù)穿透式查詢功能

以單井生命周期時間為主線，將單井從鉆井、錄井、投產、歷次措施作業(yè)到報廢棄置所產生的的數(shù)據(jù)、文檔、圖形，建立關聯(lián)關系，實現(xiàn)每口單井所有資料一個界面全查詢功能。單井全生命周期查詢實例如圖4所示。

圖4 單井全生命周期查詢實例

3.2 實現(xiàn)產量對比分析與預警功能

通過新井、老井自然、老井措施產量跟蹤，對比運行計劃執(zhí)行情況和對時間節(jié)點產量變化，自動分析給出產量變化原因。另外，利用Arps遞減法預測單井、油藏、行政單位產量變化趨勢，給出油藏、行政單元配產配注意見。

3.3 專業(yè)算法與專家系統(tǒng)相結合精細解剖油藏[2]

調用項目環(huán)境數(shù)據(jù)庫的靜態(tài)數(shù)據(jù)、生產數(shù)據(jù)、射孔和封層數(shù)據(jù)、產吸剖面數(shù)據(jù)，利用建立的井網(wǎng)控制地質儲量、水驅控制地質儲量、水驅動用地質儲量平面圖繪制方法，結合專家數(shù)據(jù)庫注采劈分規(guī)則和動態(tài)受效判定方法，自動劈分注采井組或小層地質儲量動用狀況，明確井組小層及層內局部區(qū)域剩余油潛力。小層地質儲量動用狀況如圖5所示。

圖5 小層地質儲量動用狀況

4 結語

通過開發(fā)生產智能管理系統(tǒng)初步應用，不同環(huán)節(jié)的工作效率均得到大幅提高[3]。例如1口井的單井信息查詢系統(tǒng)效率提高32倍，1040口井的產量對比分析效率提高50倍，12口油井和5口水井注采井網(wǎng)控制地質儲量圖繪制提高77倍。實現(xiàn)業(yè)務系統(tǒng)與智能化融合應用不僅提高技術人員工作效率，還可以減輕人力資本，驅動油田開發(fā)業(yè)務高質量發(fā)展。