基于油田生產信息化的預警系統研究

摘 要：近年來，油田開始部署實施油氣生產指揮系統，并結合生產信息化改造，改變了原來的生產運行組織模式，突出以中控室為核心的生產指揮職能，要求中控室值守人員要強化數據分析，及時發現處理生產異常，但面對大量的數據信息，如何快速準確的發現生產異常，就需要一套準確可靠的報警預警系統。

關鍵詞：油田;信息化;預警

隨著生產信息化深入應用，以及建設新型采油管理區的總體部署。從生產組織模式優化、人員結構精簡等方面考慮，就必須要有一套生產數據預警系統，對生產過程進行實時監控，分析可能出現的各種問題，對異常情況及時發現，在初期進行預警干預，提前采取預防措施，避免生產事故，實現區塊內產量的穩產、設備安全運行。提前處置各種問題，從而將事后分析變為事前預防，有效降低生產事故的風險，保證生產平穩。

1 信息化系統生產預警現狀

油氣生產指揮系統（信息化）將管理區油水井的產液量、沖程沖次、示功圖、電參、壓力、注水量等生產數據實時采集，利用數據分析平臺，將大數據分析與現場管理有機結合，信息化系統體現了生產信息化條件下油水井管理中，發現問題的及時性、診斷問題的準確性、處理問題的高效性。但面對大量的數據信息，如何快速準確的發現生產異常，就需要一套準確可靠的報警預警系統。

1.1 問題一：數據報警點單一，報警處置流程繁瑣

從系統運行情況來看，目前報警信息主要分為壓力閾值報警、功圖面積報警、載荷變化報警三種，對油井功圖診斷、異常停機、采集故障、網絡故障沒有綜合數據報警，并且由于指標考核，導致對油井閾值每天都需要動態調整。

①閾值設置合格率要求閾值設置在系統給定的范圍內，如果超出范圍，算不符合，但是在冬季隨著氣溫變化系統給定設置范圍會經常性波動;

②如果將閾值范圍縮小，現場數據波動或者丟失，都會導致系統報警量增加，已現有系統為例，每天處理報警數超過700條，值班人員工作量大。并且重復報警、誤報較多。

1.2 問題二：報警預警界限不清，缺乏綜合性的預警模型

生產過程中的產量、壓力、功圖、電量等參數變化都是相互關聯的，其中一個參數的異常變化對其他參數都會有影響，但從信息化報警預警系統運行來看，并沒有建立有效的預警診斷模型，特別是綜合關聯預警信息，導致診斷結果誤差較大。

信息化系統的功圖診斷功能只是功能模塊，沒有加入報警預警項目，并且診斷誤差較大，最簡單的功圖故障還需要人工對比診斷。較原南大系統功圖診斷還需要加強。

1.3 問題三：缺乏對應管理制度，報警值設置權限不明確

生產信息化系統運行以后，制定了一部分相應的管理制度，但是對報警值的設置并未明確規定如何管理考核，以及調整報警值的權限歸口部門并未制度明確，導致目前報警值設置未制度化管理，在實際運行中還存在設置值隨意更改、設置不合理、未設置報警值等情況。

2 生產預警系統建立

生產預警是為了防止指標超預警范圍給出的警示，縮短發現問題的時滯性。但由于目前所使用油氣生產指揮系統還屬于1.0版本階段，所包含的功能以及模塊無法實現預警模型的建立使用，導致在實際運用當中，生產指揮中心僅使用了系統中的報警功能，對異常數據進行實施報警。

建立的預警系統要在眾多的井中找到產量等預警指標發生變化的井，通過進一步分析找出變化的原因，將監測值與預設的平均值、合理界限對比，判斷是否超出預設的界限，若超出則提示報警，完成預警。

信息化建設后，通過前段采集設備，采集了生產現場大量的實時數據進行存儲，而油井在生產過程中，產量、壓力、溫度、電量、載荷等參數的變化與異常情況都是相互關聯的。

2.1 建立報警預警系統，重點對信息化系統功能進行完善升級

通過前期的需求調研，軟件設計廠家也將逐步對信息化系統進行升級改造，信息化2.0版本中，針對以自動化報警和單參數波動預警的基礎上，實現了多參數組合預警功能并實現預報警閉環管理。

①組合預警功能：研發了組合預警工具，實現了自設模型、模型復用、歷史數據反演、預警分析、預警記錄查詢等功能;

②報警督導功能：實現管理區未及時簽收、處置時間超時、重點要害部位的定義監督，實現與報警處置的督導互動。

2.2 依托大數據資源，建立報警預警體系

生產指標預警體系可以將大數據與預警模型以及相關算法相結合，對生產理中的存在的問題和偏差提前預警，超前或及時的做出各項應對措施，縮短發現問題、解決問題的時間，為油田開發及運維提供輔助決策，保障油田生產平穩高效，提高生產效益。

自生產信息化建設以來，存儲了大量數據信息，我們可以利用現有數據資源，建立一套符合油田生產實際的生產指標預警體系，構建一個系統化、綜合化的生產指標預警系統。

2.3 緊貼生產實際，搭建生產預警模型

通過對生產數據的分析可知，影響油水井生產的因素主要有以下幾種：油井的日產液量、日產油量、含水率等，水井的日注水量、注入壓力等等這幾大方面。

在遵循預警體系構建的原則基礎上，確定生產指標預警的模型建立主要有以下幾個原則：預警模型應具有完整性和全面性，可以以單井為研究對象，但要整體考慮突出適用性，保證其系統性與全面性。預警模型的構建過程中，應以實際的數據資料為支撐。在前期的生產信息化建設過程中，已經積累了一定量的基礎數據，這也保證了數據模型的可操作性。

2.4 依托信息化數據建立產量預警監控機制

依托數據資源建立產量監控及預警系統，對產量形勢、生產運行及生產經營指標預警，其主要目的在于實現產量預警的信息化管理，方便管理者掌握日常產量及生產情況。

①針對單位生產經營指標情況，制定合理可行的預警指標方案;

②運用制定的預警指標正確診斷生產狀況異常的生產單位;

③跟蹤生產狀況異常的生產單位，及時找到出現產量異常狀況的原因;

④依托大數據分析，給出合理的解決措施，盡快恢復生產狀況，實現穩產和增產。

預警模塊可以通過生產曲線、信息提示、產量指標等相關因素展現，讓管理者對當前情況一目了然，在對新增井、措施井等生產效果得到了解的同時找到影響產量的核心因素，從而采取合理措置進行處理和調整。

2.5 總結積累異常功圖，完善功圖診斷模型

以實時示功圖為基礎，綜合區塊特性、現場生產情況等因素，建立“異常功圖”綜合診斷模型，實現氣體影響、漏失、偏磨等多種工況系統自動診斷。從目前采集的功圖數據中，提取篩選異常功圖，建立典型示功圖樣本，完善功圖診斷系統。

從建設初期到現在，后臺存儲了大量功圖數據，如何利用好這些數據也是后期工作的方向，通過不斷的總結歸納，幫助診斷系統不斷“學習”從而提高系統對異常功圖的診斷精度。

2.6 規范管理制度，明確報警值設置權限

明確報警考核制度，以及管理規定，特別是報警值是生產過程中的重要參數，可以及時發現生產異常、保護設備及工藝過程安全運行，避免發生事故，因此報警值的確定、設置、修改必須嚴格按程序辦理。

3 結束語

結合前期生產信息化建設積累的數據資源，通過分析對生產產生影響的重要因素，然后以此構建一個生產指標預警體系，通過對數據以及變化因素的研究和分析，建立一個預警數據模型，該模型可以對生產管理中的存在的問題和偏差進行提前預警，可縮短發現問題、解決問題的時間，最終確保油井的平穩高效的生產。

作者簡介：

宋巍（1985- ），男，漢族，江蘇揚州人，學歷：本科，職稱：工程師，單位：中國石油化工集團有限公司江蘇油田，研究方向：油田信息化。