分析油田生產(chǎn)智能運(yùn)行管理平臺

王宏仂，李娟娟

（中國石油長慶油田分公司第二采氣廠，西安 710018）

0 引言

智能化運(yùn)行管理系統(tǒng)內(nèi)作為提高油田生產(chǎn)企業(yè)工作效率和經(jīng)濟(jì)效益的重要方法，特別是在節(jié)能減排、綠色城市、能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的背景下，傳統(tǒng)的生產(chǎn)管理模式已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展要求，這就需要推出并完善智能化運(yùn)行平臺，提出更加精確的數(shù)字化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，創(chuàng)新生產(chǎn)管理流程，優(yōu)化內(nèi)部生產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，從而推動企業(yè)健康發(fā)展。智能生產(chǎn)管理系統(tǒng)雖然與理論上的“智能系統(tǒng)”還存在一定差距，這是因為當(dāng)今技術(shù)所限，但是可以從其他方面給予加強(qiáng)，如加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施的完善工作、制定長期完善計劃、構(gòu)建智能化運(yùn)行體制等，這樣才能夠充分發(fā)揮智能管理平臺的積極作用。

1 油田生產(chǎn)智能運(yùn)行管理的主要內(nèi)容

1.1 智能運(yùn)輸管道

對于油田生產(chǎn)廠來說，運(yùn)輸管道優(yōu)化是極為重要的。想要實現(xiàn)油氣的智能化運(yùn)輸與管理，就必須要從硬件結(jié)構(gòu)做起，構(gòu)建數(shù)字化管道。數(shù)字化管道可以通過計算機(jī)虛擬顯示內(nèi)部情況，匯集自然和人文信息，人們也可以通過智能化平臺對相關(guān)信息進(jìn)行互動和探查，通過全方位的收集信息、多分變率、多維空間等，從而獲取大范圍信息資料，使用地理模型所衍生出的高級決策系統(tǒng)，對資源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會等復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行整合集成。并在可視化條件下為技術(shù)人員與管理人員提供相應(yīng)的服務(wù)和技術(shù)支持。

1.1.1 構(gòu)建基本數(shù)據(jù)庫

為了能夠形成空間信息和集成信息的統(tǒng)一化數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，并實現(xiàn)查詢、定位、分析、搜索等功能，可以讓其與其他系統(tǒng)相連接，對油田生產(chǎn)系統(tǒng)做出風(fēng)險評價、改造擴(kuò)建，并以可視化技術(shù)減少模糊信息。這就需要結(jié)合地理信息、人文信息、硬件參數(shù)等，最終形成高精度的生產(chǎn)流程圖。

1.1.2 采集生產(chǎn)參數(shù)

為了能夠?qū)φ麄€油田生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行仿真調(diào)度、優(yōu)化診斷等，需要實時測試油田傳輸管道的節(jié)點(diǎn)壓力、流量、溫度、閥門等數(shù)據(jù)。整個采集系統(tǒng)的性能直接影響智能化管理效果與質(zhì)量；數(shù)據(jù)通信的及時性與同步性直接影響智能管理系統(tǒng)是否可以正常運(yùn)作。簡單來說，運(yùn)行參數(shù)就是描述管道的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)今絕大部分生產(chǎn)企業(yè)都采用SCADA系統(tǒng)，該系統(tǒng)在實際應(yīng)用中更加成熟、使用方便。SCADA系統(tǒng)主要包括的子系統(tǒng)有：站控修通、調(diào)動控制、通信等，站控系統(tǒng)主要是PLC、RTU、工控機(jī)、變動器構(gòu)成，實現(xiàn)了油田生產(chǎn)參數(shù)的采集與傳輸，站控系統(tǒng)主要是通過實時通信設(shè)備，將管道運(yùn)行參數(shù)傳輸?shù)街悄芷脚_終端中進(jìn)行處理，并根據(jù)用戶實際發(fā)出的操控指令，從而實現(xiàn)遠(yuǎn)程操控的功能。

1.2 智能化管理的主要內(nèi)容

1.2.1 仿真技術(shù)

在智能化管理系統(tǒng)運(yùn)行當(dāng)中，由于供給油氣量在不斷變化，閥門開關(guān)、壓縮機(jī)啟動、停止運(yùn)行，從而導(dǎo)致管網(wǎng)系統(tǒng)一直處于不穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，這就需要對整個生產(chǎn)流程進(jìn)行仿真分析，讓管理人員可以掌握油氣系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，提高生產(chǎn)系統(tǒng)日常運(yùn)行中的科技含量。當(dāng)今，仿真技術(shù)主要是應(yīng)用在油田生產(chǎn)系統(tǒng)不穩(wěn)定研究上，在管網(wǎng)調(diào)峰和儲油氣層面上，可以針對性地對生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)和改造，構(gòu)建新的生產(chǎn)模式和優(yōu)化生產(chǎn)方案。

1.2.2 系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化

系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化就是針對現(xiàn)有的生產(chǎn)系統(tǒng)，在一定資源條件下，以不同的銷售價格和不同用戶需求制定指定的配氣方案，從而保障日常生產(chǎn)效益。整個系統(tǒng)優(yōu)化當(dāng)中，可以劃分為兩個方面：

第一，優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，也就是將一個復(fù)雜的職能生產(chǎn)工程問題轉(zhuǎn)化為一個數(shù)學(xué)模型。

第二，數(shù)學(xué)模型求解，也就是對已經(jīng)建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行深入分析，采用適當(dāng)?shù)膬?yōu)化方法、編程進(jìn)行求解計算。

1.2.3 系統(tǒng)硬件問題檢測

在系統(tǒng)硬件問題檢測當(dāng)中，由于不同硬件系統(tǒng)故障問題不同，這就需要采用多元化的處理方法：

第一，基于物質(zhì)的平衡方法，也就是通過系統(tǒng)生產(chǎn)終端的流量信號，采用計算機(jī)流入和流出管道流量和殘存物進(jìn)行判斷是否出現(xiàn)了系統(tǒng)硬件問題。

第二，結(jié)合信號處理方法，如相關(guān)分析法、負(fù)壓波法、統(tǒng)計檢漏法等，這樣即可通過提取故障發(fā)生后所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)變化來判定故障程度和故障位置。

第三，數(shù)學(xué)模型法，像是故障模型濾波器、瞬態(tài)模型、實時模型等方法，通過構(gòu)建流體在管道流動的數(shù)學(xué)模型，結(jié)合設(shè)備運(yùn)行的實際壓力、溫度、流量等，從而通過仿真模擬技術(shù)擬定整個生產(chǎn)流程的運(yùn)行狀態(tài)。

1.2.4 壓縮機(jī)站故障診斷

壓縮機(jī)站設(shè)備在整個系統(tǒng)運(yùn)行當(dāng)中起著極大的作用，針對壓氣站設(shè)備進(jìn)行故障檢測，保證該設(shè)備可以正常運(yùn)行，避免出現(xiàn)突發(fā)性的故障與事故，這樣即可避免因壓縮機(jī)站損壞而被迫停產(chǎn)。同時，要完善智能系統(tǒng)的故障診斷能力，通過數(shù)據(jù)采集與分析可以精準(zhǔn)地找出故障類型和部位，保證維修工作的針對性，從而大大縮短施工周期。

1.2.5 管道腐蝕性監(jiān)測

在油氣生產(chǎn)當(dāng)中，由于油氣都是一些腐蝕性物體，這就需要做好管道腐蝕監(jiān)測，采用陰極保護(hù)電位、緩蝕劑濃度、管道壁變化參數(shù)等，從而判定管道的腐蝕程度，管理人員也要完善管道防腐措施，從而延長設(shè)備的使用壽命。由于油氣田生產(chǎn)管道運(yùn)行環(huán)境惡劣且復(fù)雜，外防護(hù)通常是絕緣層、陰極保護(hù)負(fù)責(zé)，這就要對陰極保護(hù)參數(shù)進(jìn)行分析，從而判定管道防護(hù)層的磨損度，掌握管道實際腐蝕情況。當(dāng)然，如何選用正確的非開挖技術(shù)尤為重要，當(dāng)今較為完善和合理的技術(shù)為漏磁通法、超聲波檢測法等。

2 油田生產(chǎn)智能運(yùn)行現(xiàn)存的問題

公司智能化運(yùn)行管理系統(tǒng)適應(yīng)了集成、智能、數(shù)字化的發(fā)展趨勢，可以大大減少一線勞力的工作強(qiáng)度，減少生產(chǎn)中的安全隱患，實現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的雙贏。但是在智能化管理實際應(yīng)用中，同樣也出現(xiàn)了很多問題，這些不完善之處會直接影響企業(yè)生產(chǎn)，其主要表現(xiàn)在如下幾個方面。

2.1 抗風(fēng)險能力差

從宏觀層面出發(fā)，由于當(dāng)今我國智能化技術(shù)發(fā)展還不夠完善，在實際生產(chǎn)當(dāng)中勢必會出現(xiàn)一些問題。同時，油田生產(chǎn)環(huán)境非常的惡劣、復(fù)雜，再加上自然因素問題，導(dǎo)致智能化設(shè)備難以長時間保持良好的運(yùn)行狀態(tài)，使用壽命也會有所縮減，這也是當(dāng)今智能運(yùn)行管理平臺需要解決的問題?？梢姡?dāng)今智能化生產(chǎn)管理平臺抗風(fēng)險能力較差，對環(huán)境適應(yīng)性也有待提高。此外，從智能運(yùn)行管理軟件層面出發(fā)，系統(tǒng)安全問題也尤為重要，如果木馬病毒入了計算機(jī)終端，會嚴(yán)重影響系統(tǒng)的運(yùn)行精度，會嚴(yán)重影響整個系統(tǒng)的安全性，甚至?xí)c瘓，這些都是整個智能重點(diǎn)抗風(fēng)險能力較差的表現(xiàn)。

2.2 工作人員素質(zhì)問題

雖然針對現(xiàn)代化油田生產(chǎn)進(jìn)行了一系列的培訓(xùn)工作，構(gòu)建了多媒體培訓(xùn)教室，但是在操作層面上依然存在著問題。老員工培訓(xùn)力度不足、青年員工適應(yīng)能力有待增強(qiáng)等，所以在人力資源層面上就無法全面滿足智能化生產(chǎn)要求。從考核層面上分析，考慮工作存在著平均主義現(xiàn)象，無法突出個人的貢獻(xiàn)，未能調(diào)動工作人員的積極性。

2.3 資源開發(fā)力度有待提高

自我公司智能運(yùn)行管理建立以來，大力開展數(shù)據(jù)資源開發(fā)建設(shè)工作，長時間累積了大量寶貴的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和開發(fā)成果信息。但很多油田企業(yè)依然存在著一定問題，如數(shù)據(jù)庫共享程度較低、各個生產(chǎn)部門之間缺乏聯(lián)動性等，造成內(nèi)容數(shù)據(jù)不齊全、不精準(zhǔn)問題。很多單位錄入人員素良莠不齊，在錄入信息數(shù)據(jù)時，也存在應(yīng)付的現(xiàn)象。

3 提高油田生產(chǎn)智能運(yùn)行管理的有效對策

3.1 構(gòu)建完善的基礎(chǔ)設(shè)施和服務(wù)保障體系

基礎(chǔ)設(shè)施對整個油田生產(chǎn)有著非常重要的作用。這就需要切實推動油田又好又快發(fā)展。同時，由于油田生產(chǎn)規(guī)模大、環(huán)境復(fù)雜，所以完善生產(chǎn)指揮系統(tǒng)平臺尤為重要，構(gòu)建完善的智能平臺運(yùn)行保障體系，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性與精準(zhǔn)性，最大限度地減少油田生產(chǎn)風(fēng)險問題，減少工作人員的勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。構(gòu)建完善的數(shù)字化服務(wù)體系是保障油田智能化生產(chǎn)平臺良性運(yùn)作的基礎(chǔ)。此外，結(jié)合油田生產(chǎn)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，構(gòu)建全套的智能化集成裝置與數(shù)字化設(shè)備遠(yuǎn)程服務(wù)系統(tǒng)，擴(kuò)大整個油氣開發(fā)區(qū)的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)。當(dāng)然，也需要針對整個數(shù)字化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全問題設(shè)置防火墻、防毒軟件等，配備防火墻路由器，軟硬結(jié)合才可以保障整個系統(tǒng)的安全性。

3.2 制定智能化管理平臺的戰(zhàn)略規(guī)劃

智能技術(shù)戰(zhàn)略規(guī)劃是我公司信息規(guī)劃中的重要組成部分，對企業(yè)智能化戰(zhàn)略發(fā)展有著重要的指導(dǎo)意義。首先，結(jié)合企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略需求，明確信息化的發(fā)展方向與目標(biāo)，評估智能系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀，之后制定未來某個階段的重要發(fā)展點(diǎn)；其次，完善智能生產(chǎn)指揮系統(tǒng)，通過對油田生產(chǎn)的在線監(jiān)控、輸送監(jiān)控、產(chǎn)能動態(tài)管理、安全環(huán)保應(yīng)急等控制，從而實現(xiàn)智能管理功能；最后，加強(qiáng)油氣貯藏管理，完善油氣存儲相關(guān)組織機(jī)構(gòu)，規(guī)范貯藏流程，通過網(wǎng)絡(luò)在線監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建一個權(quán)責(zé)利更清晰的信息建設(shè)框架，提高管理效率和決策能力，全面發(fā)揮智能技術(shù)的優(yōu)勢，做好生產(chǎn)經(jīng)驗成果的分享工作。

3.3 構(gòu)建完善的管理體制和運(yùn)行體制

積極探索新型的智能化管理手段，選擇計算機(jī)模型時要突破常規(guī)，同時也要結(jié)合企業(yè)自身的基本發(fā)展情況。同時，構(gòu)建高效數(shù)據(jù)與應(yīng)用的系統(tǒng)資源共享機(jī)制，特別是要強(qiáng)化數(shù)據(jù)中心建設(shè)速率，避免出現(xiàn)重復(fù)建設(shè)問題，最大限度地減少資本浪費(fèi)，保證智能管理系統(tǒng)的運(yùn)行效益。此外，需要構(gòu)建長效運(yùn)行機(jī)制，結(jié)合生產(chǎn)廠和油田實際情況，對勞動組織方案進(jìn)行改革，新建油田塊要按照新方案開展施工，老油田改造工作也要符合新方案的要求。

4 結(jié)語

綜上所述，信息技術(shù)時代下，油氣生產(chǎn)企業(yè)也逐漸跟上了信息技術(shù)浪潮，推出了智能化管理應(yīng)用平臺，這就需要對系統(tǒng)進(jìn)行細(xì)致分析，找出現(xiàn)存的問題，并提出對應(yīng)的解決方法，這樣才能夠充分發(fā)揮智能運(yùn)行平臺的效益。

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