長慶油田注水站自動(dòng)注水決策分析系統(tǒng)構(gòu)建與應(yīng)用

閆 娟 劉 欣 龐 潔 李美玉

1.長慶油田油氣工藝研究院信息中心；2.長慶油田采氣四廠信息中心

本文以長慶油田注水站控系統(tǒng)為基礎(chǔ)，提出自動(dòng)注水決策分析系統(tǒng)的構(gòu)建方案，并加以實(shí)施，系統(tǒng)主要內(nèi)容包括注水監(jiān)控系統(tǒng)、注水優(yōu)化分析、注水動(dòng)態(tài)分析、系統(tǒng)能耗分析、平衡注水分析、水井宏觀控制。

隨著數(shù)字化的普及以及網(wǎng)絡(luò)在油田生產(chǎn)生活中發(fā)揮的重要作用，油田生產(chǎn)也將如何提高數(shù)字化成果的應(yīng)用水平作為信息化建設(shè)的主要方向，油田注水作為油田開發(fā)的重要措施，日益受到重視，注水系統(tǒng)的優(yōu)化分析和輔助決策也隨著數(shù)字化建設(shè)的發(fā)展而快速進(jìn)步。

長慶油田經(jīng)過近幾年的數(shù)字化建設(shè)，形成了以設(shè)備控制、運(yùn)行監(jiān)控為核心的注水站控系統(tǒng)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了注水站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與自動(dòng)監(jiān)控，在生產(chǎn)管理中發(fā)揮了重要的作用，但是不能滿足實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)數(shù)據(jù)集中管理與注水系統(tǒng)分析、優(yōu)化方面的需求。因此，我們構(gòu)建了長慶油田注水站自動(dòng)注水決策分析系統(tǒng)，并加以實(shí)施和應(yīng)用，有效提高了油田注水系統(tǒng)自動(dòng)化程度及注水站自動(dòng)注水方面的科學(xué)決策水平。

長慶油田自動(dòng)注水決策分析系統(tǒng)的構(gòu)建

以站控系統(tǒng)自動(dòng)采集的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，將注水站進(jìn)行統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集中管理、數(shù)據(jù)提取、數(shù)據(jù)分析與展現(xiàn)等方面的基礎(chǔ)功能，構(gòu)建了集水源井、注水站、閥組及注水井等節(jié)點(diǎn)于一體的實(shí)時(shí)監(jiān)控、輔助決策、措施評(píng)價(jià)、效果分析綜合平臺(tái)。系統(tǒng)構(gòu)建從海量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中進(jìn)行有效數(shù)據(jù)的提取與分析，并采用數(shù)據(jù)倉庫構(gòu)建方式，從多個(gè)維度挖掘數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性，同時(shí)將站控系統(tǒng)與中石油A2 系統(tǒng)進(jìn)行了整合，充分發(fā)揮了數(shù)字化前段與后端的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)與系統(tǒng)的整合和統(tǒng)一管理。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)從基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集與查詢?nèi)胧?，將水源井、注水站、注水井、閥組數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理與應(yīng)用，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1。

軟件體系架構(gòu)

參考目前先進(jìn)的軟件體系，總體結(jié)構(gòu)分為五層：客戶端、表示層、業(yè)務(wù)層、數(shù)據(jù)訪問層、資源層，采用基于Microsoft? .NET 的網(wǎng)絡(luò)支撐體系。

本系統(tǒng)采用B/S 結(jié)合C/S 架構(gòu)，B/S 采用ASP.NET 2.0 開發(fā)，C/S 采用.NET 開發(fā)。

Web 服 務(wù) 器：Windows2003 Server +IIS +DotnetFramework2.0 +ORACLE 客戶端。

數(shù)據(jù)庫服務(wù)器：Windows2003 Server。

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫采用：ORACLE 10g。

長慶油田自動(dòng)注水決策分析系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)基于站控監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，按照中石油數(shù)字化建設(shè)技術(shù)規(guī)范，提供注水動(dòng)態(tài)分析、平衡注水分析、注水系統(tǒng)能耗分析、水井宏觀控制圖分析、注水節(jié)點(diǎn)分析等決策分析功能，并輔助注水井增注措施經(jīng)濟(jì)技術(shù)評(píng)價(jià)、措施效果分析。主要模塊的基本功能如下。

注水生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析

根據(jù)注水監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)和A2 注水井生產(chǎn)數(shù)據(jù)，計(jì)算各注水站的注水指標(biāo)，主要有注水任務(wù)完成率、注水合格率、注水單耗等。

注水動(dòng)態(tài)監(jiān)控

每天匯總統(tǒng)計(jì)注水情況，分析當(dāng)日實(shí)際注水量與配注量的超欠情況，分析開關(guān)井情況，并自動(dòng)分析超欠的原因和關(guān)井原因。如圖2 為某注水站注水動(dòng)態(tài)監(jiān)控界面。

注水壓力監(jiān)控

根據(jù)注水站的數(shù)字化系統(tǒng)，實(shí)施采集壓力相關(guān)數(shù)據(jù)，采用直觀形象的圖表和曲線，分清水和污水系統(tǒng)，分別匯制當(dāng)前的壓力柱狀圖和歷史運(yùn)行曲線。

注水指標(biāo)分析

根據(jù)注水站的數(shù)字化系統(tǒng)，實(shí)施采集相關(guān)數(shù)據(jù)，并計(jì)算注水核心運(yùn)行指標(biāo)：注水完成率、注水合格率、注水單耗，采用直觀形象的歷史運(yùn)行曲線進(jìn)行展示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖2 ＊＊注水站注水動(dòng)態(tài)監(jiān)控

系統(tǒng)能耗分析

根據(jù)注水監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)計(jì)算注水系統(tǒng)以及各個(gè)節(jié)點(diǎn)（電機(jī)、注水泵、管網(wǎng)等子系統(tǒng)）工作效率及能耗，分析影響注水系統(tǒng)效率的主要環(huán)節(jié)和因素，以便制定合理的節(jié)能、增效措施。

按照長慶油田公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（Q/SYCQ3403-2010 低滲透油田注水系統(tǒng)能耗分析指標(biāo)與測(cè)試計(jì)算方法），依據(jù)注水監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)計(jì)算注水站（包括電機(jī)和注水泵）、注水干線、配水間（穩(wěn)流閥組）、單井管線等的能耗，將之與行業(yè)規(guī)范、或者行業(yè)內(nèi)先進(jìn)水平、或者歷史平均數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，分析影響注水系統(tǒng)效率的主要環(huán)節(jié)和因素，并制定提高系統(tǒng)效率的可行措施。

平衡注水分析

根據(jù)注水監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集的利用泵出口、分水器各干線、及所轄水井的實(shí)時(shí)流量數(shù)據(jù)，對(duì)比各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)總和與泵出口流量之間的關(guān)系，判斷是否達(dá)到平衡注水，若相差大，分析原因并給出初步結(jié)果。并以此做為流量計(jì)標(biāo)定、泵啟停、井口放水預(yù)警、管線漏失等現(xiàn)象的識(shí)別依據(jù)。

水井宏觀控制圖

利用采集的注水量、注水壓力，每天定時(shí)生成宏觀控制圖，針對(duì)正常區(qū)以外的井號(hào)進(jìn)行報(bào)警，并生成報(bào)警日?qǐng)?bào)表和累積報(bào)表，以便實(shí)時(shí)掌握單井配注完成情況，有針對(duì)性的采取調(diào)配措施。

應(yīng)用情況

長慶油田注水站自動(dòng)注水決策分析系統(tǒng)于2012年在慶二注水站投入運(yùn)行，水井?dāng)?shù)據(jù)全部來源于閥組的數(shù)字化儀表，站內(nèi)泵、干線等數(shù)據(jù)均來源于站控系統(tǒng)，結(jié)合一拖多變頻電機(jī)的應(yīng)用，完全杜絕了注水回流，整體系統(tǒng)效率提高2%，節(jié)能降耗效果明顯。

油田公司專業(yè)處室、采油廠、作業(yè)區(qū)三個(gè)層面均可通過系統(tǒng)平臺(tái)隨時(shí)了解每日、月度、年度生產(chǎn)總體動(dòng)態(tài)、注水任務(wù)完成率、配注、分注合格率以及注水時(shí)率，及時(shí)掌握注水生產(chǎn)總體動(dòng)態(tài)及各項(xiàng)指標(biāo)生產(chǎn)運(yùn)行情況，快速了解水井生產(chǎn)總體變化情況及主要原因，為各級(jí)技術(shù)人員制定水井措施提供精確依據(jù)，成為油田公司精細(xì)注水的有力決策平臺(tái)。

結(jié)語

長慶油田注水站自動(dòng)注水決策分析系統(tǒng)的投用，將數(shù)字化站控系統(tǒng)、A2 生產(chǎn)系統(tǒng)等數(shù)據(jù)資源整合，充分發(fā)揮了數(shù)字化前端的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性優(yōu)勢(shì)。系統(tǒng)構(gòu)建抓住了注水生產(chǎn)的主要矛盾，針對(duì)注水量、注水指標(biāo)、注水能耗、注水合格率等重點(diǎn)指標(biāo)，將實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)處理和應(yīng)用，重點(diǎn)關(guān)注注水生產(chǎn)運(yùn)行中水量影響因素，使階段注水影響因素一目了然，并提供實(shí)時(shí)監(jiān)控、按標(biāo)準(zhǔn)報(bào)警，加快問題發(fā)現(xiàn)的及時(shí)性，減少注水事故發(fā)生，提供注水效率和注水質(zhì)量。在系統(tǒng)的應(yīng)用與推廣過程中不斷提高長慶油田注水站生產(chǎn)監(jiān)控的精細(xì)化管理和注水站自動(dòng)注水的科學(xué)決策水平，為長慶油田公司注水管理方面提供了科學(xué)、高效的數(shù)字化平臺(tái)。

圖3 ＊＊注水站注水壓力監(jiān)控

圖4 ＊＊注水站注水指標(biāo)分析

圖5 ＊＊注水站能耗監(jiān)控曲線

圖6 ＊＊注水站平衡注水監(jiān)控圖

圖7 ＊＊注水站水井宏觀控制圖