驗證與確認技術在智能油田信息化建設中的實踐研究

一、前言

頁巖油的化合物組成包括烴類、含氮化合物、含硫化合物等。將頁巖油與通常的天然石油對比，其主要特征體現為頁巖油中的不飽和烴含量更高，且頁巖油中的非烴化合物含量也很高。在頁巖油開發過程中，常用的開發方式主要包括水平并及分段壓裂技術，可以從頁巖油中提取出輕質油品，且其成本較低，是頁巖油開發受到廣泛重視的重要因素之一。但由于在頁巖油開發過程中需考慮到采收率、單井產量、鉆完井周期、工藝要求等多個方面，致使開發難度較大，因此在構建頁巖油智能油田信息化系統時，應設定與之相應的驗證與確認技術環節，保障智能油田系統精細化程度及糾錯能力。

二、基于頁巖油開發的智能油田概念簡述

我國在頁巖油開發方面的投入力度不斷加大，在正式開展頁巖油開發工作時，想要實現大幅度的降本增效，進而促進我國頁巖油開發領域穩定發展，應考慮到多種現實挑戰，而智能油田功能屬性不完善，則是當前面臨的重要挑戰之一，今后應提高對頁巖油智能油田信息化建設的重視程度，構建功能屬性更為完善的系統化平臺。需要在油田信息化建設過程中將強化油田各環節生產效率作為主要建設方向，并在其中設定決策優化及動態診斷等多個模塊，在油田生產開發期間，一旦出現相應問題，如異常高壓、鹽間儲層失穩、儲層強敏感等，軟件系統則會及時預警，還可以通過驗證與確認技術辨別風險源及風險程度，保證油田智能系統運行安全[1。可以看出，在頁巖油開發過程中，構建起功能完善的智能油田系統后，可以使油田開發作業過程的安全性及可靠性得到保證，方便及時糾錯，同時也降低了油田系統的整體運行維護成本。

三、驗證與確認技術在智能油田信息化建設中的實施步驟

（一）審查環節

驗證與確認技術在具體操作過程中涉及多個環節，審查環節是其首要環節，通常來說，所涉及審查內容較為豐富，主要包括系統與軟件需求性文件、軟件設計規范文件、軟件代碼及其他多種測試文件等。在正式開展審查工作時，需要相關工作人員逐項逐列開展審查，先構建起相應的審查框架，這樣才能使接下來的具體審查工作得以順利開展。要注意在審查框架中體現出所有產品的一致性、可測試性，避免因為審查不當而致使接下來的其他環節工作開展受到阻礙。

（二）驗證與確認分析環節

驗證與確認分析環節是當前智能油田信息化建設中的重要環節之一，主要執行范圍涵蓋軟件系統運行各個階段，包括需求階段、設計階段及測試階段。在具體開展分析工作時，需要做好接口分析、關鍵性分析、信息安全分析，保證上述驗證與確認分析工作有效開展之后，才能使智能油田信息化系統運行穩定性得到保證。

（三）質量保證測試環節

質量保證測試環節是當前驗證與確認技術在智能油田信息化建設中應用的核心環節，在開展測試工作時，主要是指對軟件平臺運行過程中是否能達到預期運行效果進行測試。詳細來說，在測試過程中，通常會運用全面覆蓋的測試方式，這樣可以有效確定軟件系統在運行過程中的可靠性、安全性及具體功能屬性。對于智能油田信息化建設工作人員而言，其在開展本職工作時，應注意在測試階段對模塊代碼進行詳細審查，并對其功能進行評估，以最終的評估結果來衡量平臺系統的綜合處理能力[2]。

四、驗證與確認技術在智能油田信息化建設中的應用策略分析

（一）確定標模算例與數據庫，實現算例分類

從當前驗證與確認技術在油田信息化建設中的應用情況來看，其主要是為了滿足CFD軟件驗證與確認工作需求，需要油田企業方面根據當前智能化運行發展需求來收集各類標模，形成相應的數據庫，保證算例數據的完整性及應用價值。可以看出，標模算例與數據庫是當前CFD軟件自動化測試平臺中最為重要的組成部分之一，可以通過算例數據可視化及在線展示等功能的運用對數據進行對比，進而確定數據的準確性、真實性。還需要油田企業方面運用智能化跨平臺編程技術，使數據庫作用得以充分發揮。CFD標模屬于高可信度的基準數據，因此，在進行驗證與確認時，CFD軟件可信度評價需要有CFD標模基準數據作為支持。在對CFD軟件系統進行驗證與確認時，應以算例為代表，通過開展試驗、仿真等方式得到相應數據。在進行數據庫建設時，應注意對標模算例所涵蓋的不同類型數據進行有效劃分，并開展統一建模、儲存與數據管理工作。

由于CFD軟件系統中所收集到的標模算例來源體現出了多樣化特征，其中可能涉及國外公開數據、國內科研院所經實驗驗證所得的數據等，因此，要通過算例分類的方式來對油田企業開采生產過程中所涉及的一系列需求標模進行明確，通常包括巡航氣動力、進排氣系統、分離投放系統、旋轉機械系統等多種標模類型，進而形成交叉、對立、隸屬等多種算例關系。

（二）以算例數據為核心，劃分出不同的業務類型

智能油田信息化系統建設需要有多方支持，尤其在運用CFD軟件開展相應驗證與確認工作時，需要進行算例數據驗證與確認操作，這就要求油田企業的信息化工作人員做好算例數據的整理與歸類等相關工作，并保證所得算例數據的準確性與針對性。應根據算例中所包含的具體數據來進行業務類型劃分，進而使油田信息化建設與具體業務之間的關聯屬性更為突出。具體而言，對算例所包含的數據進行劃分，可以將其分為算例基本信息、算例結果文件、算例集合文件、狀態參數文件、數據處理工具等幾種業務類型，確定上述業務類型之后，則可以根據具體業務的復雜程度、要求來運用有針對性的數據處理方式。但要注意，無論在算例數據業務分類還是數據處理過程中，都應始終以算例數據為核心。將處理之后的數據以Office文檔類型、圖片類型、數模類型等方式儲存起來。

（三）以典型格式轉化為基礎，可視化展示算例數據

之所以要設定系統驗證與確認環節，其目的是為了保證用戶在訪問相應算例數據時，可以在保障數據訪問高效性、精準性的同時，保證數據安全性，這就需要對典型格式數據進行轉換，以原始模型為基礎，形成更為便于查看的數據配套文件形式，包括文檔文件、圖片文件、視頻文件。但由于文件格式各不相同，再加上用戶文件瀏覽與下載較為頻繁，可能致使系統運行卡頓、重要數據安全受到影響等問題發生，這就需要在轉化典展示層 領導及管理人員 標護人員 數據分析使用人員門戶UI業務模塊 集成接口自動化測試平臺數據裝入 數據管理 數據應用 接口可信度評價平臺

應用服務層 數據質檢 元數據 系統管理服務器端組件 客戶端組件數據建模 數據展示工作流引擎 事務管理 工具 工具數據導入 流程建模報告生成組件 數據服務接口工具 工具檢索引擎 緩存服務 數據分析處理工具國產數據庫 文件系統 中間件Tomcat資源層 操作系統硬件服務器及存儲設備型格式的同時，使算例數據通過可視化的方式展示在用戶面前。因此，需要靈活運用多種轉換器，設定算例數據可視化轉換系統，具體系統結構如圖1所示，包括Office轉換器、STP轉換器、視頻轉換器、IGS轉換器等，從而使用戶在獲取與瀏覽相應算例數據時，可以直接獲得轉換后的、可視化的算例數據。

五、驗證與確認技術在智能油田信息化建設中的案例

（一）案例簡述

以某頁巖油開發為例，其當前已經具備450立方米/年的開采能力，在采掘過程中運用了干餾技術，取得了較為突出的開采成果。其中，頁巖灰渣主要用于生產磚及水泥等建筑材料、陶粒及塑膠摻合料。本次油田開發過程涉及了智能油田信息化建設項目，在系統平臺設計階段，需要對平臺的多維度接口進行分析，主要分析層面包括風險屬性、可追蹤性、關鍵性及信息安全等。從當前數據統計情況來看，風險分析過程中已經成功識別了11個風險項。根據風險項的具體作用情況，對其嚴重程度進行劃分，更加有利于風險追蹤與管理工作開展[3]。

經過追蹤分析之后，成功識別了6個危險項，其中，屬于“嚴重”級別的風險項占4個，智能油田信息化建設起到了洞見油田工程運行及開發風險的作用，有利于相關工作人員不斷改進工作方案。

（二）應用流程

1.需求階段

由于驗證與確認技術在油田開發中的應用是為了有效規避油田開發過程中的多種風險，因此，在融入驗證與確認技術時，不保證此項技術的融入可以保障需求分析準確，且具有一致性，這樣才能使后續系統運行更為安全穩定。要先選定軟件系統的完整性級別，以當前軟件系統的多個維度為最低需求限度，進而開展相應驗證與確認工作[4。需要工作人員選擇出關鍵性、危險性等6個維度，將6個維度的具體分析說明納入到用戶需求列表中，并在軟件中得以體現，以此為基礎來對當前油田的具體資源配置需求及管理計劃設定要求進行總結，并對所形成的項目清單進行合理性分析。經過上述分析之后，則可以得出相應的審查意見表及審查報告。此外還應注意，如果在審查過程中發現具體問題，應及時生成相應的異常報告，可以更加有利于異常處理工作精準開展[5]。

2.活動設計

活動設計是驗證與確認技術在頁巖油智能油田信息化建設中應用的重要環節之一，在這一環節中，主要是通過需求轉化的方式來使不同模塊的體系結構更為完善，并且保證系統在運行過程中，不同模塊可以互相協助。因此，需要相關工作人員制定詳細的設計方案，形成具有業務集成屬性的系統構架，利用軟件系統按照可追溯性、危險性等6個維度來對設計階段的最低限度進行確認。當確認完成之后，則可以以此為依據進行藍圖設計、詳細設計及相應說明標注，最終得出活動設計階段的分析結果及相應審查意見表、設計分析報告[]。在系統構架中，應以領導及權限管理人員、系統維護人員、數據分析與使用人員作為展示層的組成部分，以此為基礎來設定接下來的應用服務層及資源層，具體系統構架如圖2所示。在活動設計階段，應注意對驗證與確認技術總結報告進行詳細核查，在這一過程中，如果發現報告中存在異常問題，則應針對具體的異常情況開展相應處理工作，保證活動設計的完整性及科學性。

3.活動實現

活動實現環節所涉及內容較為多元，對相關工作人員自身專業素質有很高要求。具體而言，這一環節開展的主要目的是為了驗證與確認當前的數據信息是否完整、準確，這就要求工作人員在開展本職工作時，根據本次油田工程運轉需求及智能油田信息化建設要求選定最為適宜的軟件完整性級別，應從可追蹤性分析、信息安全分析等6個維度入手，對當前任務的最低限度進行驗證與確認，明確系統運行過程中的風險來源。還需要工作人員以上述6個維度為依據，在軟件系統中輸入需求分析，進而得到相應的需求分析說明書、藍圖設計、各模板代碼設計、編碼規范等一系列規劃成果，為接下來的測試計劃設定及工作開展奠定基礎。

4.測試階段

之所以要設定這一環節，其主要自的是為了保障軟件系統在運行過程中可以發揮集成、驗收等多種功能。對于本環節的工作人員而言，應意識到自身肩上的重要責任，根據集成測試與系統測試結果來完成對軟件系統的可追蹤性分析，在分析過程中確定軟件系統運行存在的信息安全問題及其他風險問題。當確認上述問題之后，則可以明確測試階段的最低任務限度，進而為構建完善的智能油田信息化系統作出相應貢獻[7]。還需要工作人員按照輸入設計階段具體要求來測試計劃成果，并且完善實現階段測試說明書中的各項內容、各模塊執行代碼。將上述內容整理之后，制定成相應的測試審查意見表，在意見表中，應準確而全面地反映出測試階段存在的技術使用情況，形成技術總結報告，報告應體現出測試過程中的異常問題。

六、結語

總而言之，由于當前我國油田產業發展規模不斷擴大，油田項自規模也越來越大。因此，在正式開展油田開發生產工作時，應結合油田項目具體規模、所處環境位置、相關生產開發要求等構建起智能油田信息化平臺，借助這一平臺來實現對油田開發生產全過程的有效管理，及時制定相應解決措施。就當前驗證與確認技術在智能油田軟件質量驗證中的應用情況來看，信息化平臺發揮了重要作用，需要相關工作人員將驗證與確認技術嚴格落實到當前智能油田信息化建設中，提升軟件系統運行質量，及時糾正油田信息化軟件開發階段的多種錯誤，控制軟件運維糾錯成本，使頁巖油田信息化建設及油田開發過程中所涉及的風險更為可控，盡量降低單井產量低、鉆井周期長、產量遞減快、工藝要求無法得到滿足等問題出現的可能性。為保證智能油田信息化建設工作質量，還應不斷優化驗證與確認技術在油田信息化建設中的應用策略，從實現算例分類、劃分不同的業務類型、典型格式轉化等幾個方面入手，使驗證與確認技術的運用更為有序合理。

參考文獻

[1]楊光.智能油田信息化建設中驗證與確認技術的應用及成效分析[J].冶金管理，2023，20（23）：33-34.

[2]張明.驗證與確認技術在智能油田信息化建設中的應用[J].中國石油和化工標準與質量，2023，43（10）：137-139.

[3]張遠毅.大型頁巖氣田氣藏動態分析信息化平臺建設與應用[J]江漢石油職工大學學報，2023，36（03）：40-43.

[4]王瑞.云計算技術對油田信息化建設的影響力研究[J].通信管理與技術，2023，20（01）：37-39.

[5]林楊，單延武，安創鋒，等.驗證與確認技術在智能油田信息化建設中的應用[J].石油鉆采工藝，2022，44（01）：131-138.

[6]李志勇，孫瑩，王承龍，等.數據挖掘技術在油田信息化建設中的應用探討[J].天津化工，2021，35（05）：103-105.

[7]發揮數字化信息化支撐引領作用探索建設智能油田、智慧油田路徑[J].企業文明，2020，28（S1）：39.

作者單位：賈志鵬、黃戰衛，長慶油田頁巖油開發分公司；李宏宏、桑崧焱，昆侖數智科技有限責任公司

責任編輯：王穎振楊惠娟