蘭明菊 陸興 韓菲 寧曉波

[摘 要] 本文介紹一種油氣生產(chǎn)自動(dòng)化流程分析系統(tǒng)，通過(guò)油田信息集成平臺(tái)，構(gòu)建可視化流程框架，建立流程分析模型，進(jìn)行自動(dòng)化數(shù)據(jù)、生產(chǎn)流程報(bào)警分析。實(shí)現(xiàn)油田總圖—站庫(kù)—計(jì)量站—管匯—單井原油生產(chǎn)全流程展示，關(guān)鍵參數(shù)監(jiān)測(cè)報(bào)警，產(chǎn)量異常波動(dòng)跟蹤，有助于分析單井、區(qū)塊產(chǎn)量增減原因，快捷直觀了解現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)信息，及時(shí)掌握原油生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，解決現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)問(wèn)題。系統(tǒng)的應(yīng)用提高了油田問(wèn)題井摸查效率，為現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)分析和決策提供了依據(jù)，具有一定的應(yīng)用前景。

[關(guān)鍵詞]油氣生產(chǎn)；自動(dòng)化；流程分析；模型；應(yīng)用

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 03. 033

[中圖分類號(hào)] F270.7；TP315 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673 - 0194（2014）03- 0071- 04

1 引 言

油田現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、自動(dòng)化建設(shè)不斷完善，已基本覆蓋油田各個(gè)站庫(kù)。油田規(guī)模不斷擴(kuò)大，自動(dòng)化系統(tǒng)快速發(fā)展，經(jīng)歷了標(biāo)準(zhǔn)制定、數(shù)據(jù)庫(kù)建立、數(shù)據(jù)發(fā)布、報(bào)表生成、數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用五大階段，涵蓋油田多個(gè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域，功能日趨強(qiáng)大，為油田智能化建設(shè)奠定了良好的基礎(chǔ)。

為滿足現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控、生產(chǎn)管理等多方面的應(yīng)用需求，深化自動(dòng)化數(shù)據(jù)在流程報(bào)警分析等方面的應(yīng)用，使油田自動(dòng)化系統(tǒng)不僅能夠成為基層工作人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控的一種手段，而且逐漸成為生產(chǎn)管理層進(jìn)行生產(chǎn)分析、決策的一種輔助工具，本文將現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)化數(shù)據(jù)與日生產(chǎn)數(shù)據(jù)相結(jié)合，研究設(shè)計(jì)一種生產(chǎn)自動(dòng)化流程分析報(bào)警系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

油氣生產(chǎn)自動(dòng)化流程分析報(bào)警系統(tǒng)，運(yùn)用油田信息集成平臺(tái)，通過(guò)建立油田知識(shí)庫(kù)，挖掘油田生產(chǎn)中的顯性和隱性知識(shí)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的發(fā)布、報(bào)表管理、可視化流程監(jiān)測(cè)、報(bào)警分析、數(shù)據(jù)分析應(yīng)用等功能，深化油氣生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用。構(gòu)建可視化流程框架，建立產(chǎn)量異常波動(dòng)分析流程，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵參數(shù)報(bào)警監(jiān)測(cè)，總圖—站庫(kù)—計(jì)量站—管匯—單井分析流程圖示化展示。系統(tǒng)通過(guò)關(guān)鍵參數(shù)對(duì)比，能夠多角度、直觀快捷地了解生產(chǎn)信息，及時(shí)掌握生產(chǎn)異常情況，解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題，提高問(wèn)題分析效率和管理水平，為生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)提供分析、決策依據(jù)。

油田信息集成平臺(tái)，采用可視化的定義工具，操作步驟簡(jiǎn)化，邏輯連貫。在遵循定制思想、優(yōu)化定制流程的前提下，集成平臺(tái)以操作可視化、簡(jiǎn)捷化、標(biāo)準(zhǔn)化為理念，避免了早期平臺(tái)功能實(shí)現(xiàn)時(shí)在數(shù)據(jù)庫(kù)中填寫(xiě)大量數(shù)據(jù)復(fù)雜、枯燥的手工流程。該平臺(tái)采用相對(duì)簡(jiǎn)便、邏輯清晰、所見(jiàn)即所得的操作完成復(fù)雜定制工作，極大地提高定制工作的效率和準(zhǔn)確度，具有較強(qiáng)的適用性、安全性和擴(kuò)展性。

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

油氣生產(chǎn)自動(dòng)化流程報(bào)警分析系統(tǒng)是一種以收集數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸、發(fā)布、流程分析與報(bào)警于一體的綜合信息系統(tǒng)。自動(dòng)化數(shù)據(jù)庫(kù)是架設(shè)在控制系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)橋梁，通過(guò)數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)和發(fā)布，為上層應(yīng)用提供數(shù)據(jù)服務(wù)[1-2] 。在自動(dòng)化數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上，調(diào)取開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)日?qǐng)?bào)數(shù)據(jù)，對(duì)每天的日數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵參數(shù)報(bào)警，異常情況進(jìn)行閃爍提示，便于快速發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題的原因并進(jìn)行處理。系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程如圖1所示。

油氣生產(chǎn)自動(dòng)化流程分析報(bào)警系統(tǒng)采用瀏覽器/服務(wù)器方式訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，采用目前流行的多層開(kāi)發(fā)模式進(jìn)行信息發(fā)布[3]。同時(shí)，在數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)以及功能實(shí)現(xiàn)方面，大量使用存儲(chǔ)過(guò)程訪問(wèn)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)并處理。整個(gè)系統(tǒng)在縱向上可分為3層，即：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層、應(yīng)用服務(wù)層、用戶訪問(wèn)層，系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

在系統(tǒng)架構(gòu)中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層主要完成數(shù)據(jù)的區(qū)域性集中，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)各種數(shù)據(jù)的自動(dòng)收集和協(xié)議轉(zhuǎn)換，是自動(dòng)化流程報(bào)警分析系統(tǒng)的基礎(chǔ)；應(yīng)用服務(wù)層是利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)以及接口技術(shù)，通過(guò)編寫(xiě)存儲(chǔ)過(guò)程、視圖、觸發(fā)器以及算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一加工、處理和分析，通過(guò)圖示化定制工具將流程圖與過(guò)程以及算法相關(guān)聯(lián)，進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)用，實(shí)現(xiàn)報(bào)警分析功能；用戶訪問(wèn)層是指用戶通過(guò)客戶端應(yīng)用程序或IE對(duì)發(fā)布的功能進(jìn)行查詢，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)情況進(jìn)行可視化查看[4]，了解掌握現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)情況。

2.2 功能結(jié)構(gòu)

用戶訪問(wèn)層使用的界面功能即是系統(tǒng)最終實(shí)現(xiàn)功能，該系統(tǒng)通過(guò)對(duì)自動(dòng)化流程報(bào)警系統(tǒng)業(yè)務(wù)梳理，設(shè)計(jì)出主體思想，即系統(tǒng)展示方式呈遞進(jìn)式，每一層級(jí)之間相互關(guān)聯(lián)。由總圖到處理站、轉(zhuǎn)油站，由轉(zhuǎn)油站到管匯，從管匯再到單井，逐步推進(jìn)、逐級(jí)細(xì)化，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與生產(chǎn)日數(shù)據(jù)無(wú)縫結(jié)合、動(dòng)態(tài)展示功能。系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)如圖3所示。

3 流程分析模型與算法

3.1 流程分析模型

為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能，系統(tǒng)建立了流程分析報(bào)警模型。流程分析報(bào)警模型通過(guò)影響產(chǎn)量、生產(chǎn)的指標(biāo)變化來(lái)綜合反映油井生產(chǎn)變化情況，根據(jù)變化及時(shí)采取相應(yīng)的措施與對(duì)策，有效預(yù)防事態(tài)的進(jìn)一步惡化，將損失減少到最小。生產(chǎn)流程分析模型建立的依據(jù)是產(chǎn)液量、產(chǎn)油量以及產(chǎn)油量波動(dòng)百分比，將模型嵌入到程序開(kāi)發(fā)的過(guò)程代碼之中，通過(guò)輸入項(xiàng)，執(zhí)行程序中的流程分析算法，從而得到分析結(jié)果。報(bào)警模型的建立有利于解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題，提高問(wèn)題分析效率和管理水平，為生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)提供分析、決策依據(jù)。報(bào)警模型如圖4所示。

3.2 流程分析算法

為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能，提出了流程分析算法的概念，通過(guò)建立油田知識(shí)庫(kù)，將油田生產(chǎn)中的顯性和隱性知識(shí)挖掘出來(lái)加以共享。分析算法將日期和報(bào)警值（即產(chǎn)量波動(dòng)百分比，此時(shí)差值為負(fù)數(shù)）作為其中的可選參數(shù)，根據(jù)不同需求選擇相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行查詢判斷，顯示出不同界限值情況下的報(bào)警信息。系統(tǒng)給定的起始值為3%，可選范圍為1%～20%，滿足不同用戶的需求，操作方便靈活。為取得報(bào)警界限值，系統(tǒng)通過(guò)算法進(jìn)行處理，計(jì)算出產(chǎn)量波動(dòng)百分比，根據(jù)產(chǎn)量波動(dòng)百分比的數(shù)值來(lái)進(jìn)行判斷。算法如下：

F=（a-b）/a*100%；

a=sum（rcyl），b=sum（rcyl2）； （公式一）

式中，F(xiàn)表示產(chǎn)量波動(dòng)的百分比；a表示在給定條件下的產(chǎn)液量之和，例如計(jì)算的是**采油一站的產(chǎn)液量，那么所計(jì)算的就是**采油一站所有油井的產(chǎn)液量之和；

b表示在給定條件下產(chǎn)油量之和，例如計(jì)算**采油一站1#轉(zhuǎn)油站的產(chǎn)油量，那么所計(jì)算的就是1#轉(zhuǎn)油站下面的所有油井的產(chǎn)油量的總和；

rcyl表示單井每天的產(chǎn)液量；rcyl2表示單井每天的產(chǎn)油量。

通過(guò)每天對(duì)數(shù)據(jù)的對(duì)比，根據(jù)輸入的報(bào)警參數(shù)判斷是否需要做出報(bào)警，若需要，則及時(shí)發(fā)布報(bào)警信息。

3.3 報(bào)警信息報(bào)表

油氣生產(chǎn)自動(dòng)化流程分析報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警結(jié)果查詢形式多樣，其優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在以下3個(gè)方面：對(duì)歷史的報(bào)警結(jié)果進(jìn)行任意查詢，自行選擇日期，增加的系統(tǒng)使用的靈活性；進(jìn)行報(bào)警值的自主選取，設(shè)定的報(bào)警值以下降3%～20%為界限范圍，不同階層的用戶在使用過(guò)程中因需求的不同可進(jìn)行自我定制，可操作性強(qiáng)；可對(duì)單一報(bào)警結(jié)果進(jìn)行查看，也可統(tǒng)計(jì)查詢報(bào)警結(jié)果。

報(bào)警結(jié)果體現(xiàn)方式主要有兩種：一是通過(guò)可視化的界面實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)流程進(jìn)行直觀報(bào)警，圖標(biāo)變換大小不停閃爍，鼠標(biāo)懸停在圖標(biāo)上時(shí)顯示出具體的報(bào)警信息（單一報(bào)警結(jié)果查看）；二是以報(bào)表形式統(tǒng)計(jì)出各生產(chǎn)單元內(nèi)的報(bào)警結(jié)果匯總信息。圖6顯示的是報(bào)警結(jié)果匯總統(tǒng)計(jì)。

3.4 系統(tǒng)應(yīng)用效果

某油田通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、日生產(chǎn)數(shù)據(jù)以及專家知識(shí)庫(kù)綜合應(yīng)用，建立了油氣生產(chǎn)流程分析報(bào)警系統(tǒng)，圖示化顯示單位、站名、日期、產(chǎn)液量、產(chǎn)油量、總井?dāng)?shù)、開(kāi)井?dāng)?shù)以及異常波動(dòng)信息，將超出規(guī)定的報(bào)警值范圍的信息以報(bào)表的形式展示出來(lái)，直觀明了，便于查找問(wèn)題的源頭，進(jìn)行分析并采取相應(yīng)措施（參見(jiàn)圖7）。

系統(tǒng)投用后，不同生產(chǎn)崗位上人員借助系統(tǒng)對(duì)油田現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控與查看，系統(tǒng)成為技術(shù)人員分析數(shù)據(jù)、做出調(diào)控分析以及決策的“眼睛”；圖形與數(shù)據(jù)相結(jié)合，便于用戶理解，使問(wèn)題更加突顯，減少查找問(wèn)題所用的時(shí)間，提高了分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的效率。

4 結(jié) 論

本文提出建立統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的油氣生產(chǎn)報(bào)警流程，實(shí)現(xiàn)原油生產(chǎn)數(shù)據(jù)網(wǎng)上發(fā)布，隨時(shí)在線查看數(shù)據(jù)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備可視化監(jiān)控，實(shí)時(shí)查看產(chǎn)量波動(dòng)情況，分析增減的原因，實(shí)現(xiàn)了對(duì)單井?dāng)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)跟蹤，由傳統(tǒng)的事后分析變?yōu)閳?bào)警調(diào)節(jié)，優(yōu)化管理方法。系統(tǒng)采用統(tǒng)一平臺(tái)進(jìn)行功能研發(fā)，后期維護(hù)方便、簡(jiǎn)單易操作，適用性和擴(kuò)展性強(qiáng)。

系統(tǒng)應(yīng)用提升了現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)管理水平，使自動(dòng)化技術(shù)與生產(chǎn)管理更好地結(jié)合，為單位領(lǐng)導(dǎo)和科研人員提供決策依據(jù)。借助該系統(tǒng)能夠減少往返現(xiàn)場(chǎng)次數(shù)，降低安全風(fēng)險(xiǎn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題，提高現(xiàn)場(chǎng)管理及科研工作效率。

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