智能油田創新模式的探索與認識

慶新油田開發有限責任公司

推行數字化油田建設是油田生產組織方式的革命，是油田管理方式的變革。慶新油田自2010年以來，按照“整體規劃、先易后難、分步實施、逐步完善”的原則，積極推進油田地面工程信息化工作。通過三期工程建設，初步建成了全面感知、預測預警、數據驅動、智能操控的智能油田1.0，最大限度發揮信息化優勢，快速提升了工作質量和效率，顯著提高了數字油田管控水平，使油田智能化水平得到不斷的提升和完善，形成了科學和諧發展的良好態勢。

1 油田智能化建設探索

自2010年開始，慶新油田強化低成本智能化提升，積極探索借助數字化技術手段來提質增效，先后經歷了“數字化建設、智能化提升”兩個階段，共完成400余口抽油機井、近300口注水井、150余個集油環和4口水源井的數據采集和控制，3座站庫完成參數上傳700余個點，實現遠程操控近100項，逐步實現了大慶唯一整裝數字化油田。

慶新油田智能化管理帶動生產組織方式的變革，建立了一套適應智能化管理需求的生產組織模式，確保智能化全面高效應用。

（1）組織機構扁平化。取消傳統的區域多層級管理模式，打造了以生產指揮中心為主，采油作業區二級布控，集遠程監控分析、信息反饋、資料收集、生產調度、指揮協調于一體的管理模式，形成了生產指揮中心與生產現場“點對點”的閉環管理，壓縮了管理層級，提高了生產效率。目前，慶新生產指揮中心已經提升至油田公司“油田指揮中心”。

（2）崗位設置集約化。撤銷了集輸工區，整合了公司調度和生產保障電力調度，將維修單元、分析單元、監控單元整合到數據管控中心，聯合站內采用“運行班管理，綜合班保障”的運行方式，一個運行班進行集中管理，發現問題統一協調處理，節省用工60.5%。

（3）生產管理專業化。組建了數字化設備維護隊伍，保障數字化儀器儀表設備精準回傳；采油作業區以專業化分工、單元化管理為目標，班組數量較數字化前減少了19個班組，目前作業區員工總數與數字化前相比減幅達到25%。

（4）管理考評透明化。確定了“雙考評管理”，提高業務部門的質量意識和工作積極性，提升基礎管理水平，在結果考評指標的基礎上，將各流程管理節點嵌入軟件系統，通過系統自動記錄和統計管理流程中未完成的任務節點，實現過程考評有據可查，促進各管理流程閉環運行。

2 加速信息化成果應用

慶新油田智能化管理緊緊圍繞井、間、站等基本生產管理單元，通過數據自動采集、過程自動控制、生產數據智能化分析，達到“井高效生產、站安全運行”目標。

2.1 集中智能監控

在生產運行管理方面，生產智能報警、運行集中監控，實現了精準、高效運行。400多口抽油機井實現了綜合電參、載荷、位移、示功圖、電流圖每5 min為一個周期的數據采集，生產指揮中心通過電子巡檢和告警系統對油井、集油、注配等地面生產節點進行集中運行管理，形成生產管理智能告警、處置落實、跟蹤維護的閉環管理，由原來的分級管理轉變為智能告警、集中管控，生產運行更加精準、高效。油水井人工巡檢由原來的1天2次變為7天1次，告警準確率95%以上，減少了隱性降產，油井的時率和利用率提高到97%左右。

（1）集油間保運行降能耗。利用智能管理系統推送出的環堵、環漏等多類報警，及時發現有運行隱患的集油環，根據摻水優化方案遠程調整摻水量，在保證安全平穩運行的基礎上，達到節能降耗的目的。管理方式也由原來的員工駐地巡檢轉變為無人值守，實現了事后處置向事前預警轉變，集油環摻水量從經驗調節轉變為自動調節、優化控制。2019全年累計預警4 436次，有效避免了環堵、環漏等運行隱患的發生。

（2）注配間優化調配精細注水。通過智能分析系統注采動態評價，及時準確發現注采不平衡矛盾，優化調配方案。指揮中心結合注水工況異常報警，遠程調節地面恒流注水裝置，及時處置異常或調整注水量，順利完成調配方案，實現了精細注水、高效注水。注配智能告警準確率達90%以上，保證了“注好水、注夠水、平穩注水”的要求，注水合格率提高了8個百分點，年可減少產量遞減約1 200 t。

（3）站庫精準管控。聯合站和轉油站實現了站內關鍵節點自動控制和數據采集，生產日報表自動生成，利用站庫系統的自動報警功能，對站庫關鍵節點的遠程監控，實現站庫的集中監控和問題的統一處理，縮短問題處理時間，降低安全風險，保障集輸系統平穩運行。

2.2 一井一策分析

在機采管理方面，一井一策跟蹤分析，實現對機采措施的持續精確優化。以實時功圖、電參等數據為主要依據，建立趨勢分析和預測預警模型，由系統實現推送桿類、管類、泵類等10余種工況實時異常預警；計算最佳加藥時機和加藥量并形成加藥、洗井方案；實時跟蹤分析油井平衡變化，自動優選調平衡井，以最少影響產量為目標制定間抽方案等功能。方案推送至工區班組實施，系統自動對措施過程、效果評價等信息進行跟蹤，有效提高了生產單位處理相應問題的效率，各類工況問題發現時間較系統應用前平均縮短10天以上，結蠟治理工作降載降卡效果顯著，工作進度得到及時掌控，開創了生產數據智能分析新模式。

2.3 能源管控融合

在能源管控方面，開發集各系統于一體的能源管控系統，將能源管理與油藏開發管理關聯分析，基于注采動態評價，制定相應調整措施，優化油水井對應調整，減少無效循環；從機采管理細節入手，形成從能耗監控、高能預警、原因分析、措施推送到效果評價的閉環管控模式；對各環溫度、壓力等數據實時監控，及時發現流量偏大、環堵漏等異常，通過遠程調節優化摻水；各站實現“集中監控、無人值守、有人巡檢”，數據自動采集，報表自動生成，生產安全得到有力保障，使能源管理與油藏、采油、注水、生產等運行管控相融合，實現油田節能降耗目標。

2.4 在線故障診斷

在數字化設備儀表管理方面，建立油氣物聯網設備故障診斷模型[1]，通過分析設備運行參數，智能判斷采集設備的運行狀態[2]，完善維保流程，實現物聯網設備的精密精準。將采集設備在線分析技術和移動互聯相融合[3]，建立由移動APP和PC軟件平臺組成的綜合管理系統，實現設備診斷、維修、統計的精細化管理。在線故障診斷系統的應用縮短了設備故障發現時間，平均一次維護用時4 h，較之前下降了94.4%，大幅降低了假數據與錯誤數據的出現頻率，提升了采集設備數據質量，保障了油田生產動態數據的準確性、完備性。

2.5 建立實時數據管理平臺

慶新油田數據庫主要承載實時數據與關系數據的存儲及運算，數據采集采用基于ErLang的實時數據庫結構[4]，負責前端感知設備的數據采集與存儲；關系數據采用Oracle數據庫技術[5]，負責數據的發布和計算。為進一步改善實時數據與關系數據之間的數據異構問題，解決OPC方式的實時數據轉存缺陷[6]，采用Erlang分布式實時數據庫對公司所有井、站、間數據進行采集與存儲，智能軟件對接Erlang實時數據，油水井數據采集由原來5 min、20 min分別縮短為2 min、5 min，數據采集頻率得到大幅提升，動態數據也得到了有效存儲，數據年處理量從9 800×104增長為89.92×108。

2.6 探索智能化設備現場應用

（1）油井在線含水分析儀現場應用。油井原油含水率的計量是油田生產的一項重要參數，及時掌握井口原油含水率的變化，對于油井的工作狀況、動態分析及生產管理意義重大。為解決單井含水自動化計量難題，提升油田地面信息化管理水平，選取不同含水級別的7口油井，井口安裝射頻含水分析儀[7]進行油井含水在線監測。對比數據491組，常溫條件下5口井絕對誤差10%以內占比均達到90%以上，2口井未達標主要受間歇出油和化驗含水誤差影響。冬季低溫下分析儀具有探頭加熱功能，不受低溫油凝影響[8]，適應性較好，測出的含水值趨勢與常溫相符，達到試驗標準。油井在線含水分析儀在數據準確率與傳輸穩定性方面均能夠滿足油田開發需要，解決了現場取樣與含水化驗兩大難題。2019年通過制定上傳規則與數據轉接方式在數據一體化系統開發含水分析儀數據對接功能，將設備回傳的含水數據成功對接A2系統，解決了含水錄入與選用難題，大幅降低了含水派單與數據錄入時間。

（2）實時在線三相流量計現場應用。為探索油田產液數字化計量方式，開展了實時在線三相流量計[9]現場試驗，經過前期設備安裝、數據標定、模型建立與優化后繼續對設備精度以及在不同環境下的性能、穩定性、工況適應性進行驗證[10]。試驗表明，三相流量計液量與含水精度均能夠滿足油田生產需求，液相流量驗證的相對誤差全部在±10%以內，含水率驗證的絕對誤差全部在±5%以內，同時具備較好的穩定性，能夠適應油田的生產調整變化。

3 結論及建議

慶新油田通過整裝數字化油田的實施建設、智能化新技術的探索、智能軟件的廣泛應用，采油、集輸、供注水等系統信息化與自動化水平顯著提高，促進了勞動組織架構和生產組織方式的變革，提升了油田地面生產的管理水平。但目前智能油田發展仍處于提升階段，隨著建設與應用的不斷深入，地面系統站庫運行管理與集油管網診斷等方面仍存在很大的信息化提升空間，下步將合理規劃布局，統籌開發站庫運行監控管理系統、集油管網診斷系統以及智能陰極保護系統，逐步實現智能油田的發展建設。通過繼續深化智能應用研發、拓展跨系統融合，不斷挖掘地面與生產管理系統的應用空間，推動油田管理步入智能、智慧新時代！