杏北油田地面数据库建设与深化应用

2020-12-15

油气田地面工程 2020年12期

大庆油田有限责任公司第四采油厂规划设计研究所

中国石油地理信息系统（A4）和采油与地面工程运行管理系统（A5）是油田信息化建设和管理的重要基础，也是油田生产指挥系统的基础平台。随着智能油田建设的逐步推进，数据信息的真实性、准确性、连续性和完整性更加重要，信息系统运行过程中大量历史数据的深度应用更加迫切。为此，需要不断强化地面数据库建设，健全、建准基础资料，加大数据在规划设计、生产管理等领域应用的深度，为各级管理层提供决策依据。

1 地面数据库建设现状

1.1 A4数据库

中国石油地理信息系统自2006 年在油田推广以来得到了广泛的应用，也为油田工作开展提供了重要的数据支持[1-3]。截至2019 年12 月，杏北油田已完成厂区地形图的航拍，开展了埋地金属管道及电力线路等设施的现场探测，目前已形成各类地形电子图幅、管道探测数据等地理信息成果，具体采集范围见表1。

表1 地理信息系统采集范围统计Tab.1 Statistics of Geographic information ystem collection range

1.2 A5数据库

为了直观地对油田地面生产进行分析决策，大庆、胜利、新疆等油气田已开发了信息系统[4]。采油与地面工程运行管理系统是中国石油“十二五”信息技术总体规划中的重点项目，划分为门户网站、个人工作台、采油工程、地面工程、系统管理五个子系统，已覆盖中国石油各类井、间、站、库、主要管道、设备设施等数据，实现了地面工程领域全要素信息化管理[5-7]。结合杏北油田建设现状，地面工程部分共应用3个功能模块10大专业系统地面数据，目前已完成管辖范围地面设施数据的采集和录入，地面用户已达到500余个。具体应用模块见表2。

表2 A5数据库模块应用情况统计Tab.2 Statistics of A5 database module application

2 地面数据库建设思路

2.1 A4系统数据库建设

地理信息系统中测量的数据主要是为了得出相应的地理位置信息，也就是获取空间信息[8]。空间数据的采集范围主要包含杏北油田已有的基础地理及空间业务数据，包括基础数据、业务数据和元数据3 部分[9]。按标准确定数据采集内容、采集方法及数据质量保障手段。

2.1.1 数据采集

（1）基础地理数据航拍。通过航空摄影测量、首级控制测量、外业调绘、摄影数据预处理等工作，获取地形图影像和点云资料。生成1∶2 000比例尺数字线划图（DLG）、数字正射影像图（DOM）。更新了厂区基础地形图资料，直观展示道路、构（建）筑物、河流等空间影像信息，全面修正了杏北开发区地形图。同时为已建站外系统改造、优化新建产能选址、选线提供准确依据。

（2）道路系统数据线上解析。依据地面设施管理中更新1∶2 000比例尺影像底图，应用系统图形编辑功能进行线上描图，获取相应图形空间坐标信息。油田各级道路路面宽度大于3 m时，在地面设施管理1∶2 000比例尺影像图中直观展示路面宽度大于3 mm，能明显辨识路面中心位置，系统中维护图形数据可直接生成坐标数据，满足空间坐标数据解析精度及采集要求。

（3）供用电、排水系统数据线下解析。利用现有已开发CAD 点坐标拾取工具批量获取CAD 点、多段线坐标并输出到EXCEL 表，实现点、线坐标数据的提取和导出。通过航飞影像解析出线划图中包含配电线路、变压器、水渠等地面设施和外部环境数据，解析出坐标为北京54 坐标系高斯投影坐标，可进行参数转换脱密入库，满足数据采集要求。坐标数据拾取过程见图1。

图1 坐标数据拾取过程示意图Fig.1 Schematic diagram of coordinate data pickup process

采用“租赁设备、自主测量”的方式开展金属管道的测量。组建自主测量队伍，采取专业班组和分队测量相结合模式，组建测量小组34 个。通过统一测量技术标准、完善已建管道属性库等保障手段，完成厂区管辖埋地金属管道的自主探测。

2.1.2 数据处理核查

（1）现场资料检查。定期检查现场“一图一表”（管道走向示意图、管道探测监督表），做到每条管道测量数据清、现场走向清。

（2）软件检查。利用ArcMap 软件对测量数据进行自检。通过坐标数据成图展示进行图形数据的锐角、自相交等问题核查，验证数据准确性。核查成果展示见图2。

（3）数据提交。建立数据交接反馈机制，形成一单一表。按照现场测量完成一周内提交数据、规划所一周内完成审查的要求，批量上交成果。数据成果合格率达到98%以上，提交率达100%。

2.1.3 取得的效果

（1）提升管道数据精度，管道数据精确反映管道路由。累计修正管道长度875 km，为基础资料提供真实数据；修正走向信息23 277处，为系统改造、优化提供准确依据。

（2）定位治理隐患信息。利用管道探测定位结果核查各类管道交叉穿跨越隐患，通过加装套管、架设钢架桥、调整管道路由等手段改造管道。共治理各类隐患206处，有效降低了因管道泄漏带来的安全风险。

（3）建立油田电力线路及路网结构。利用数据解析及现场探测手段完成厂属电力线路及道路的空间数据采集，数据可精确反映电力线路及道路走向，为数据深化应用提供详实依据。

图2 单井及管道坐标数据核查Fig.2 Single well and pipeline coordinate data verification

2.2 A5系统数据库建设

A5 系统在油田地面工程规划设计、生产管理等方面应用日益广泛和重要，做好基层单位数据日常采集维护操作，将全面地提升全厂、矿A5 系统的应用水平[10]。数据库建设过程中，坚持“责任有分工，填报有标准，维护有时效，考核有细则”的思路，实施数据录入、维护、检查的闭环管理。

2.2.1 规范数据录入标准

为保证数据维护准确性，结合现场实际情况，形成了《A5系统数据录入标准规范》，涵盖了原油集输等9大系统数据录入标准，编制了填写说明97项，并根据数据库更新改版需求，及时更新修订，提高数据录入的质量。

2.2.2 精细人员管理

针对产能、改造站库数据集中维护工作量大问题，站设备投运前期按照模板整理入库资料；新井投产后借用账号提前录入数据；管道投产前依托施工图纸建立改造档案，实现新建及改造站库15 日内完成数据更新。为此保证设备投运后信息及时、准确入库。

针对人员年轻、更换频繁及系统升级改版现状，开展培训前期调研，进行人员分级培训，同时对上报问提进行分类，集中答疑，做到条条问题有答复，新人上岗有指导，有效提高数据维护人员操作水平。

2.2.3 加强数据检查

（1）优化现场检查模式。形成以抽查与普查、月度和季度相结合的模式对数据库维护信息进行检查，提高矿内自主检查能力，保证站库检查覆盖率，做到检查一批、整改一批、合格一批。

（2）量化数据检查结果。建立杏北油田A5 数据库检查考核机制，对现场检查结果进行月度考核。督促数据维护人员对数据进行更新完善，保障了数据准确率。

3 地面数据库的深化应用

A4、A5 数据库的建设为油田规划设计和生产管理提供了有利的数据支持，同时结合油田数字化建设需求，利用大数据和信息化手段，将传统数据参数转化为可视化界面，直观掌握生产运行动态及经营管理指标，提高工作效率和专业化管理水平，指导油田生产高质量运行。数据深化应用情况见表3。

表3 杏北油田地面数据库深化应用情况统计Tab.3 Statistics of surface database deepen application in Xingbei Oilfield

3.1 建立完善信息库，全面辅助规划设计及生产管理

（1）辅助日常管理应用。建立井、站场、管道、设备等地面数据电子档案，实现地面数据信息化管理。通过系统数据的统计、分析，全面掌握地面设施现状，助力决策分析。

（2）辅助规划设计应用。直接运用A5 系统基础数据、生产数据完成方案中设备现状及负荷数据的统计，缩短方案前期调研时间，提升规划方案编制效率；将A4 成果数据用于规划设计底图，便于地上地下选址、选线，缩短现场勘查时间。

（3）辅助防腐管理应用。通过对不同时间段各系统管道、容器腐蚀穿孔次数及腐蚀形式的维护统计，为规划改造提供依据；通过阴极保护系统运行情况维护，对稳定性及故障情况进行监测分析，初步判断故障原因，指导现场进行调试或维修。

（4）辅助生产管理应用。将采集数据按行政单位划分形成分册成果图，同时标记井位建筑物等参考设施，指导现场巡井、巡线。

3.2 研发优化管理平台，为系统高效运行提供指导

（1）研发集输系统优化管理平台。将关键运行及能耗参数直观展示，通过各种模块、内置算法与管理功能，做到定位问题、挖掘潜力、及时优化。平台应用情况见图3。

数据查询模块：关联A5 系统生产信息，将能耗与运行数据直观展示，实现生产运行在线监管。优化运行模块：关联机采、集输及注水系统优化软件，将软件需求的关键动、静态信息利用平台端口直接导入软件，通过仿真建模运算得到当前条件优化方案，指导基层队优化运行。用能评价模块：构建由3 个层级、7 个系统、20 个指标组成的能效评价体系，利用平台将各系统能耗管理水平量化为评价值，利用“木桶效应”方法定位能耗管理薄弱环节，为挖掘节能潜力提供指导依据。

（2）研发注水系统生产运行监测软件。以图形化的方式展示系统关键参数，直观掌握注水系统生产动态变化。