智能油田的研究与建设——以产量变动分析和预测为例

蓝海刚

（新疆油田公司数据公司，新疆 克拉玛依 834000）

0 引言

油田企业多采用粗放型的管理方式，以人工处理为主，无法及时获知、更不能提前预测生产过程中的产量变动情况，导致油田企业无法及时发现问题并给出相应的处理措施，进而对油田产量造成损失［1］。目前，各级产量管理人员尤其是最前线的管理人员，普遍存在数据处理工作强度大、措施分析耗时长的情况，再加上数据收集不全、选取的分析模型参数更新速度较慢、油田企业缺乏一套基于智能油田建设规划的产量变动分析和预测的软件管理系统［2］，因此油田企业产量变动分析效果不甚理想，配产配注误差相对较大。

1 智能油田建设国内外现状及发展趋势

目前，国外先进的油田企业普遍通过智能油田或智慧油田建设，提高油田管理水平的精度和准确性；通过及时调整产量认识，快速找到生产挖潜方向；通过提高油田最终采收率，降低管理成本。产量变动分析和预测系统主要基于产量数据展示、产量数据动态分析、产量变动实时跟踪告警、产量变动系统分析以及产量变动分析影响指标的权重分配，科学的配产配注管理，增产措施建议，产量运行趋势预测预警及新建产能预测，联合整个产量运行过程，根据不断运动的生产周期，将整个管理系统整合到线上，基于实时的变动分析辅助进行生产动态跟踪和生产措施决策和措施效果评价。国外油田主要依靠产量变动分析和预测系统对现场进行实时产量变动跟踪及分析管理。

目前我国已经有几家公司在产量预测预警方面进行探索。长庆油田重点围绕生产自动化、运营集约化、分析智能化及组织扁平化4 个方向，运用产量监控监测预警系统，推动先进信息技术与生产经营深度融合［3］，实现数字化生产管理，达成提高生产效率、减轻劳动强度、提升安全保障水平、降低安全风险的目标。大庆油田是我国第一大油田，数字化建设经过多年发展，实现生产管理由人工巡检、经验管理向生产过程实时在线监测、动态指挥转变，实现油田生产管理遥测、遥信、遥调、遥控和遥视功能，提高生产效率，节约维护费用，保证员工安全，实现油气生产管理由事后处理向事前预测靠拢、由分级分析向协同处理发展、由经验管理向科学决策发展的转变［4］。

陆上油田产量运行的发展现状基本相近，都是通过人工对产量数据进行实时采集、录入；预测、预警方式主要是参数预警，该技术比较成熟，而智能预警还处于探索阶段；产量变动分析和预测系统的建设大都处于起步阶段，方式、方法大同小异。

2 智能油田建设难点及解决思路

2.1 对象归属关系梳理

油田数据对象按组织机构可分为油田公司、采油厂、作业区、采油站、采油队等；按照地质单元可分为油气田、油气藏、区块单元等，涉及的数据对象和数据表众多，关联关系较为复杂，不同数据表用户分组不同，数据状况也不一样，需准确弄清各数据表的用户分组，确保数据来源可靠，为系统实际应用打下良好的基础。数据对象分类较多，一个对象按实体类型可分为组织机构、区块单元、组织单元。而对应的数据通常又会按照驱动方式、油品等组合方式衍生出多条记录，这增加了数据记录条数和提取难度，而对象归属关系的梳理也是建设中最基础、工作量最大的难点。

针对上述数据问题，需对源头数据的齐全性和准确性进行全面梳理，指导算法开发，尽最大可能规避因数据缺失和数据异常造成的功能缺陷，通过优化模型算法，利用更为准确的基础数据计算目标数据、增加异常数据过滤算法等方法，尽最大可能规避影响，提高系统功能的高效性和可用性。

2.2 数据建设

新疆油田在多年的勘探开发历程中，积累了数以TB（太字节）计的数据资产，并且仍保持着几何级数式的增长，这些数据资产是油气田勘探开发的主要载体，是资源勘察和开发生产赖以开展的基础和保障，主要的分析模型、对比参数、优化方案等全部都存储在整个新疆油田的大数据库中，面对规模大、价值高且快速激增的大数据，如何对大数据进行智能判断、分析，并提取有用的分析数据，是本次建立产量变动分析和预测系统的重要任务之一，同时也是本系统最关键的建设难点之一。

新疆油田大数据要求更高的质量、更好的性能和可用性，建立了智能数据服务架构，基于新疆油田油藏分类情况，首先设计适用于各种油藏情况的模型；然后在系统建设之初就将分类情况与分析方法完全归类，全面掌控新疆油田的油藏情况；再将分析过程与油藏类型相结合，自动判断所选油藏的归类，智能调用相关的分析方法；最后根据业务流程，建立系统工作流，最终实现系统根据不同油藏类型、开发阶段与驱动方式智能驱动不同分析与预测模型算法计算。

2.3 物联网建设

物联网是指通过信息传感设备，按约定的协议，将物体与网络相连接，物体通过信息传播媒介进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监管等功能。物联网技术的运用主要包含红外线感应装置、全自动激光式扫描及数据信息传输装置等多个方面的内容。实现油气水井与计算机网络的连接，并进行相关生产数据信息的输送和交换的油气田的智能化建设要求。如何实现生产过程中所有生产设备互联互通、各个井场所使用的仪器仪表设备统一标准、负责数据收集的相关系统采用相同规范的通讯协议以及在数据输送上命令以及软件标准一致，成为了智能油田建设过程中的难点［5］。

对此，智能油田建设人员可以充分利用物联网技术，建立覆盖全公司油气井区、计量间、集输站、联合站、处理厂的规范、统一的数据管控平台，通过生产流程、管理流程、资产配置以及组织机构的优化，实现生产数据自动采集、远程监控、生产预警，支持油气生产过程管理，最终实现生产方式的变革、生产效率的提高与管理水平的提升。

3 产量变动分析和预测系统的建设

第一阶段：重点梳理新疆油田目前的相关数据资料，建立业务模型，分析模型算法，将专家的经验梳理并整合到系统中，分析数据的准确性，确定数据来源的可靠性。重点建设基于数据分析处理的基础应用模块，如产量变动跟踪、辅助配产配注功能、产量变动原因分析及增产措施建议等模块。重点建设稀油模块，同时加入天然气和稠油分析模块。以厂级作为分类单位，对各厂的产量预测、产量核实、配产配注计划等重点功能进行一期建设，满足新疆油田对该项业务的迫切需求。同时，对产量变动分析原因等，进行项目数据库建设，对历年开发方案、经验、措施等进行归类，将相同类型的区块、油藏统一管理。提供日后新井、新区块、新油藏开发的参考资料。

第二阶段：以满足各个采油厂、工作区的产量变动分析要求为主，重点完善产量变动分析预测、变动预警及新建产能预测分析功能。同时，考虑加入研究院关注的静态数据分析功能，将目前现有各个厂的动态分析软件、分析模型和分析方法等调研讨论后，将分析结果导入系统中，并对分析结果进行管理，再将成果进行转换，让绝大部分的工作量全部在系统中完成，建设一个智能、方便、准确、快捷、可操作性强、专业、界面友好的系统。

第三阶段：继续完善系统，优化模型、算法及参数等。增加特色系统，如专家认识库、专家知识库和专家方案库等。将对区块、油藏及油田的认识、建议和处理方案等全部集中到系统中，并将该系统建设成为一个集动态分析、变动分析、预测分析、预警告警、配产配注、专家修正、参数优化、方案管理、自定义模型管理、智能搜索、智能展示及成果管理等于一体的智能系统，推动新疆油田智能化建设，辅助油田公司对整个油田的宏观掌控和科学规划，保障油田运行稳定。

4 结语

产量变动分析和预测系统是新疆智能油田建设中的重要组成部分，该系统的建成可以使油田公司第一时间发现甚至提前预知产量变动的时间、地点、范围及造成的影响等。与此同时，基于油田大量历史数据的分析，产量管理人员可以借助软件系统提供的决策优选方案进行辅助决策，最大限度降低产量损失，确保产量基本稳定。另外，该系统把数据准备和数据管理放到后台进行，避免了多人重复准备数据的情形；产量管理人员也可通过其权限直接查询后台产量数据，并在此基础上重点关注数据处理结果，快速研究分析产量变动原因，及时解决问题。数据完整一致也可以进一步提高配产配注的准确性。

首先，油田公司的相关工作人员可通过产量变动分析和预测系统建立分析预测模型，深度分析历史数据，建立可更新的智能预测模型库，找到类似油田的挖潜方向，提升油田产量，提高油田管理效益；其次，油田公司通过前期数据收集处理工作，压缩数据处理时间，延长有效分析时间，将目前的数据分析人员更多地转换成问题解决人员，并提供研究辅助手段，快速提升分析人员的研究水平；再次，油田公司实施全程管理可方便决策层快速且全面地了解整体运行情况，保障配产配注等工作的高效、准确执行，各采油厂单位可以在运行过程中进行全程跟踪，提高管控有效性，从配产到最终的完成生产，以保障油田的稳定运行，有效提高效益；最后，高效的数据分析功能将发现问题、处理问题的管理方式转变成提前预测变动的管理方式，提前布置好新型管理方式，节省时间成本，转变问题处理方式。