曹 瑜 董 斌 陈 锐 刘 松 薛小渠 马淑勤

1.中国石油塔里木油田公司，新疆 库尔勒 841000

2.北京华石同和信息技术有限公司，北京 100101

1 概述

传统的油气生产业务分析需要基于大量的人工进行数据分析对比来发现问题，然后提出解决调整方案实施，耗时耗力，效果不佳；且大部分预警模式仅将监控指标和历史数据进行对比，实为滞后预警，不能对各生产指标和油田动态进行实时的分析预警，增加了处理异常情况的时间，给实际生产带来损失；目前预警系统对单一指标的预警多，综合指标预警少，不能有效评价油田整体生产运行的状态，多为单机版软件，不利于获取实时数据和进行系统的升级以及各部门协同办公。因此，有必要建立一套实时的基于Web的油气生产综合指标预警系统PEWS，能快速在大量井中找到问题井和潜力井，对油气生产核心问题及未来趋势变化进行提前预警和及时预警，最后形成油气生产参数优化建议和开发措施建议，科学直观地指导生产管理，提高管理人员的工作效率，同时提高方案措施的及时性，保证塔里木油田油气生产的高效运行，以期实现油田信息化、管控一体化的目标[1]。

2 预警系统总体设计思路和目标

PEWS基于统一的应用平台，以Web访问的方式，充分利用油气生产物联网的生产数据，进行油气田、油气井以及站场的综合指标预警。用户通过IE可直接启动系统，极大地提高了系统的可易用性和维护性。该系统采用ORACLE 10g进行数据管理、数据维护和权限管理等，同时运用先进的MVC设计模式，按照SOA、RESTFUL的架构风格，基于J2EE进行开发，采用B/S体系结构，面向对象技术的设计方案。系统总体架构按照数据支持、指标管理、指标分类、模型设计、展示应用、大屏展示六层进行设计，如下图1所示。

预警系统设计的目标为：遵循油田各层级的管理职责与岗位职责，根据不同层级关注点进行系统设计，围绕油气田生产业务流程，通过采用先进的预警指标体系和预警模型，结合生产预测和监测预警，进行综合指标预警，提升油气田生产业务管理水平。

图1 预警系统总体框架

3 公式预警指标体系及预警模型的建立

PEWS油气生产综合指标主要用来表征油气田、单井、站场以及集输系统的生产动态，根据塔里木油田现场的实际需求，将预警指标体系细分为以下四类：（1）产量指标：产液量、产油量、产气量、产水量和注水量；（2）开发指标：递减率、含水率和含水上升率；（3）油藏评价指标：注采比、采出程度和采收率；（4）生产管理指标：开井数、动液面、气油比、水气比、泵效、沉没度、沉没压力、载荷、油压、套压、回压、井口温度、注水压力、罐位、流量、温度和压力[2]。

将预警的三个层级定位为超前预警、及时预警和事后预警：提前预知油气田及油、气、水井未来的参数变化及发展趋势，提前告知管理人员油气生产未来的变化趋势，提前制定措施，保证油气生产高效平稳；及时了解油气田及油、气、水井的生产运行状态；改变传统油气生产分析模式，提醒管理人员对油气生产问题进行分析优化。根据预警系统三个层级目标，结合油气生产业务模式、特点、规律、经验、常用方法和需求，本系统预警模型主要分为预测预警、综合评价预警、宏观状态预警和波动变化预警四种，如表1所示。

按照各项指标的生产开发情况将预警结果分为三级进行推送，分别为红色、黄色和绿色。红色代表指标的开发生产情况出现异常，需要进行调整；绿色代表指标按计划或超出计划运行，油气生产态势良好；黄色代表指标的生产开发水平基本正常[3]。将差值与阀值数据对比，根据业务特点按红黄绿进行预警结果输出与推送。

表1 预警模型分类

4 系统特点及功能介绍

在设计系统时将PEWS细化分为11个子模块：综合指标预警展示模块、油气田综合指标预警模块、油井综合指标预警模块、油井生产状态综合预警模块、单井生产工况预警模块、气井生产状态预警模块、气井生产指标预警模块、处理厂/联合站运行预警模块、预警处理预案知识库模块、集输系统分析预警模块和安全指标预测性分析预警模块[4-5]。

以油井综合指标预警子模块为例，具体介绍预警系统的功能实现。油井生产指标预警模块选择健康度、产量、含水率、单井水驱特征和递减率作为油井的预警指标。该模块能全面展示油井的生产面貌和动态变化情况，并对油井的生产状况及时给出汇报和预警，对单井的生产有着重要的指导意义。该子功能模块又分为油井健康度预警、油井产量预测预警、油井含水率变化预警、单井水驱特征预警和单井递减变化预警五个子项。通过提炼油田开发管理经验和方法（递减模型、水驱特征模型）与先进的预警理论相结合，进行综合生产指标预警。

预警系统实现了综合展示、生产管理、优化设计和辅助诊断决策。综合指标预警展示功能：与GIS结合，能清楚看到每口井的生产状况，并设置预警信息闪烁，通过首页片片图可以下钻到油气田、单井和站场，从宏观上把握生产信息。生产管理功能：针对油气田和油气井生产的各指标进行预警信息推送。优化设计功能：针对油气井工况指标的预警结果提出优化设计方案。辅助诊断决策功能：综合多指标预警信息制定决策辅助生产管理。

5 应用效果

PEWS先后在塔里木油田的哈得作业区及和田河作业区进行试点，现场反应良好：便于从海量井中发现问题井和潜力井，大大提高了采油厂及作业区技术人员的工作效率，降低了生产和管理成本，经统计显示减少人力工作25%以上；作为网络版软件为塔里木油田节省大量的软件购置费和升级费。本系统已成为油田领导决策和油气田工程师日常分析的重要工具，在节能降耗、提高单井产量、减少作业成本、保障安全生产运行方面发挥重要作用。哈得以及和田河试运行效果表明，该系统能满足现场的需求，达到了全面推广的条件，市场前景非常广阔。

6 结语和建议

PEWS所确定的综合指标能全面反映油气田、作业区、单井和站场的生产运行状况，且各类预警模型能适应塔里木的现场实际，实现有效监控、分析、预测及预警；该系统打破了单机版软件造成的技术壁垒，借助国家油气物联网的平台，实现油田自动化与信息化融合，实现油气生产业务集成和智能管理，能提高管理水平和生产效率，降低生产成本，保障生产过程本质安全，节约能源，促进油田发展方式转变，有效提升油气生产的能力。

该系统不仅能为领导层进行生产决策提供参考依据，也是油田工程师和现场作业人员的有效工具和有利平台。该系统应结合各地油田现场的实际情况，吸取来自用户建议，不断地改进和完善，实现客户化定制，为提高油气生产预警水平发挥更全面的作用。

[1]廖红伟，王凤琴，薛中天等. 基于大系统方法的油藏动态分析[J]. 石油学报，2002，23 （6）:45-49

[2]常炎荣，李允，彭炎等. 油田生产产量监控体系及预警系统[J]. 西南石油学院学报，2006，28 （3）:34-37

[3]肖武，杨圣贤，张孝天等. 油田开发预警技术研究与应用[J]. 油气地质与采收率，2010，17（4）:65-68

[4]赵明，王羽. 开发动态的功能模拟预测方法及应用[J]. 石油地球物理勘探，2006，41 （增刊）:130-132

[5]陈元千，李剑，雷占祥等. 产量递减阶段开发指标的预测方法[J]. 新疆石油地质，2013，34 （5）:545-547