基于油田生产信息化的预警系统研究

2020-04-29宋巍

中国化工贸易·中旬刊 2020年1期

摘要：近年来，油田开始部署实施油气生产指挥系统，并结合生产信息化改造，改变了原来的生产运行组织模式，突出以中控室为核心的生产指挥职能，要求中控室值守人员要强化数据分析，及时发现处理生产异常，但面对大量的数据信息，如何快速准确的发现生产异常，就需要一套准确可靠的报警预警系统。

关键词：油田;信息化;预警

随着生产信息化深入应用，以及建设新型采油管理区的总体部署。从生产组织模式优化、人员结构精简等方面考虑，就必须要有一套生产数据预警系统，对生产过程进行实时监控，分析可能出现的各种问题，对异常情况及时发现，在初期进行预警干预，提前采取预防措施，避免生产事故，实现区块内产量的稳产、设备安全运行。提前处置各种问题，从而将事后分析变为事前预防，有效降低生产事故的风险，保证生产平稳。

1 信息化系统生产预警现状

油气生产指挥系统（信息化）将管理区油水井的产液量、冲程冲次、示功图、电参、压力、注水量等生产数据实时采集，利用数据分析平台，将大数据分析与现场管理有机结合，信息化系统体现了生产信息化条件下油水井管理中，发现问题的及时性、诊断问题的准确性、处理问题的高效性。但面对大量的数据信息，如何快速准确的发现生产异常，就需要一套准确可靠的报警预警系统。

1.1 问题一：数据报警点单一，报警处置流程繁琐

从系统运行情况来看，目前报警信息主要分为压力阈值报警、功图面积报警、载荷变化报警三种，对油井功图诊断、异常停机、采集故障、网络故障没有综合数据报警，并且由于指标考核，导致对油井阈值每天都需要动态调整。

①阈值设置合格率要求阈值设置在系统给定的范围内，如果超出范围，算不符合，但是在冬季随着气温变化系统给定设置范围会经常性波动;

②如果将阈值范围缩小，现场数据波动或者丢失，都会导致系统报警量增加，已现有系统为例，每天处理报警数超过700条，值班人员工作量大。并且重复报警、误报较多。

1.2 问题二：报警预警界限不清，缺乏综合性的预警模型

生产过程中的产量、压力、功图、电量等参数变化都是相互关联的，其中一个参数的异常变化对其他参数都会有影响，但从信息化报警预警系统运行来看，并没有建立有效的预警诊断模型，特别是综合关联预警信息，导致诊断结果误差较大。

信息化系统的功图诊断功能只是功能模块，没有加入报警预警项目，并且诊断误差较大，最简单的功图故障还需要人工对比诊断。较原南大系统功图诊断还需要加强。

1.3 问题三：缺乏对应管理制度，报警值设置权限不明确

生产信息化系统运行以后，制定了一部分相应的管理制度，但是对报警值的设置并未明确规定如何管理考核，以及调整报警值的权限归口部门并未制度明确，导致目前报警值设置未制度化管理，在实际运行中还存在设置值随意更改、设置不合理、未设置报警值等情况。

2 生产预警系统建立

生产预警是为了防止指标超预警范围给出的警示，缩短发现问题的时滞性。但由于目前所使用油气生产指挥系统还属于1.0版本阶段，所包含的功能以及模块无法实现预警模型的建立使用，导致在实际运用当中，生产指挥中心仅使用了系统中的报警功能，对异常数据进行实施报警。

建立的预警系统要在众多的井中找到产量等预警指标发生变化的井，通过进一步分析找出变化的原因，将监测值与预设的平均值、合理界限对比，判断是否超出预设的界限，若超出则提示报警，完成预警。

信息化建设后，通过前段采集设备，采集了生产现场大量的实时数据进行存储，而油井在生产过程中，产量、压力、温度、电量、载荷等参数的变化与异常情况都是相互关联的。

2.1 建立报警预警系统，重点对信息化系统功能进行完善升级

通过前期的需求调研，软件设计厂家也将逐步对信息化系统进行升级改造，信息化2.0版本中，针对以自动化报警和单参数波动预警的基础上，实现了多参数组合预警功能并实现预报警闭环管理。

①组合预警功能：研发了组合预警工具，实现了自设模型、模型复用、历史数据反演、预警分析、预警记录查询等功能;

②报警督导功能：实现管理区未及时签收、处置时间超时、重点要害部位的定义监督，实现与报警处置的督导互动。

2.2 依托大数据资源，建立报警预警体系

生产指标预警体系可以将大数据与预警模型以及相关算法相结合，对生产理中的存在的问题和偏差提前预警，超前或及时的做出各项应对措施，缩短发现问题、解决问题的时间，为油田开发及运维提供辅助决策，保障油田生产平稳高效，提高生产效益。

自生产信息化建设以来，存储了大量数据信息，我们可以利用现有数据资源，建立一套符合油田生产实际的生产指标预警体系，构建一个系统化、综合化的生产指标预警系统。

2.3 紧贴生产实际，搭建生产预警模型

通过对生产数據的分析可知，影响油水井生产的因素主要有以下几种：油井的日产液量、日产油量、含水率等，水井的日注水量、注入压力等等这几大方面。

在遵循预警体系构建的原则基础上，确定生产指标预警的模型建立主要有以下几个原则：预警模型应具有完整性和全面性，可以以单井为研究对象，但要整体考虑突出适用性，保证其系统性与全面性。预警模型的构建过程中，应以实际的数据资料为支撑。在前期的生产信息化建设过程中，已经积累了一定量的基础数据，这也保证了数据模型的可操作性。

2.4 依托信息化数据建立产量预警监控机制

依托数据资源建立产量监控及预警系统，对产量形势、生产运行及生产经营指标预警，其主要目的在于实现产量预警的信息化管理，方便管理者掌握日常产量及生产情况。

①针对单位生产经营指标情况，制定合理可行的预警指标方案;

②运用制定的预警指标正确诊断生产状况异常的生产单位;

③跟踪生产状况异常的生产单位，及时找到出现产量异常状况的原因;

④依托大数据分析，给出合理的解决措施，尽快恢复生产状况，实现稳产和增产。

预警模块可以通过生产曲线、信息提示、产量指标等相关因素展现，让管理者对当前情况一目了然，在对新增井、措施井等生产效果得到了解的同时找到影响产量的核心因素，从而采取合理措置进行处理和调整。

2.5 总结积累异常功图，完善功图诊断模型

以实时示功图为基础，综合区块特性、现场生产情况等因素，建立“异常功图”综合诊断模型，实现气体影响、漏失、偏磨等多种工况系统自动诊断。从目前采集的功图数据中，提取筛选异常功图，建立典型示功图样本，完善功图诊断系统。

从建设初期到现在，后台存储了大量功图数据，如何利用好这些数据也是后期工作的方向，通过不断的总结归纳，帮助诊断系统不断“学习”从而提高系统对异常功图的诊断精度。

2.6 规范管理制度，明确报警值设置权限

明确报警考核制度，以及管理规定，特别是报警值是生产过程中的重要参数，可以及时发现生产异常、保护设备及工艺过程安全运行，避免发生事故，因此报警值的确定、设置、修改必须严格按程序办理。