智能化生产运营平台在某气田的实际应用

2024-01-02夏凯旋苗向阳洪小迪赵有龙吉晓峰

天津科技 2023年12期

夏凯旋，苗向阳，洪小迪，赵有龙，吉晓峰

（1.中海油能源发展股份有限公司采油服务分公司天津 300452；2.中海油信息科技有限公司天津 300452）

1 平台建设背景

随着非常规油气生产运维服务项目的扩大，工作量不断增加，但现场生产很多工序仍依靠人力手动操作，一方面会给工作人员带来安全隐患，另一方面会降低工作效率。因此，迫切需要研究出井场的智能生产方式来取代部分人力工作［1］。为了优化非常规气智能井场的生产运营，需要解决远程支持调节单井配产、超压和欠压远程关断单井、应急状态下一键关井等问题，实现试点智能井场的智能排采与加注、试点井的智能操控、生产参数异常报警、排采与加注控制功能，以达到智能化管理目的。同时，现场若发生应急事件，联动应急指挥中心应快速响应，及时控制事态发展［2］。

非常规油气井场地理环境特殊，随着产能的增加，井站数量增长速度快、气田范围广，安全生产压力日益显现［3］。非常规气田具有产气量开始较大，但稳产、高产时间较短，衰减较快的特征；随着产气量的降低，大部分气井存在井筒积液问题，易出现单井产量迅速下降、生产时间缩短和水淹停产等现象［4］。为适应大规模开发建设需要，急需采用智能化加注与排采算法，优化现有排采与加注措施流程，降低生产运营成本，提高安全管理水平［5］。

2 平台总体设计

智能化生产运营平台采油系统内统一的平台技术架构如图1所示。

图1 技术架构Fig.1 Technical architecture

2.1 整体业务流程

非常规油气智能井场生产运营决策支持平台以生产运营为核心，从人员、设备、安全等多个角度确保生产正常进行。以集气站为单位，对人员的进出和在岗、设备的维修保养和巡检、园区的车辆应急分别进行管理。

结合硬件设施，实现生产数据统一从中控生产系统中获取；单井及管汇数据，流量、油压、套压等关键数据采集并实时分析；结合井下产能分析和积液预警，实现产能预警［6］。系统包含生产模块、巡检模块、设备物资模块、人员应急模块等八大业务模块，业务流程如图2所示。

图2 智能化生产运营平台整体业务流程图Fig.2 Business flow chart of intelligent production and operation platform

2.2 系统架构

非常规油气智能井场生产运营决策支持平台以关键业务数据为核心，以业务变化驱动数据更新，最终在可视化人机交互界面展示业务状态和业务成果。架构由现场生产设施数据采集入库、设备模型建立、生产辅助分析诊断组成，可以实现生产管理与优化运营，对油井进行预测评价、措施优化及配产调产，同时辅以应急安全预警［7］。系统架构如图3所示。

图3 智能化生产运营平台系统架构图Fig.3 System architecture diagram of intelligent production and operation platform

3 平台功能设计

智能化生产运营平台基于工业互联网平台进行设计，采用微服务框架、组件化开发、云边一体化部署的技术架构，一方面能极大提高组件的复用度，另一方面能提高资源的利用率。主要功能包括生产管理、移动巡检管理、人员管理、资产管理、应急管理、监控分析、系统设置管理［8］。

3.1 手持终端APP管理

生产现场均处于偏远山区，每日需专人定期巡检作业，巡检人员在日常巡检过程中需要大量记录数据。为了使巡检人员更加规范且便捷地录入巡检数据，配套开发了移动APP手持终端服务，以供巡检人员在日常工作中使用［9］。移动应用如图4所示。

图4 智能化生产运营平台APPFig.4 APP of intelligent production and operation platform

3.2 生产管理

生产管理是对配产计划进行分解，对计划产量和实际产量做产量跟踪，统计产量、产能等信息，并生成生产日计划。针对波动、冻堵等导致的产量下降现象，可在巡井过程中进行生产制度调整、管外加热、开关井等现场处置，经多因素分析决策后，设计措施方案，并进行产量跟踪。生产管理模块的业务功能包括生产报表、产能管理、生产措施管理和基础数据的管理等［10］。

3.3 巡检管理

由集气站制定巡检计划，形成巡检计划表，依据巡检计划表匹配对应的巡检车辆，司机按计划搭载巡井工实施巡检巡线，形成巡检日志，并进行信息分类上报。对于井口数据参数等报送、安全隐患类问题，线下处理、线上记录；对于设备故障类问题，反馈给公司的维修工作组；对于场站巡检，则由操作工在集气站内进行。巡检管理模块包括井场巡检、集气站巡检、巡检点签到及隐患排查记录数据［11］。

3.4 人员管理

人员管理功能包括：对内部人员及外部来访人员及临时施工人员进行分级管理，外部人员需进行其他申请；内部人员需进行线上审批；临时施工人员等流程还需增加安全作业审批环节；人员进场前，需先进行入场前安全教育及在线答题，通过后方能入场。人员模块项汇总各类人员相关数据，包括人员申报信息、证书管理、人员考勤、来访人员、门禁信息、人员证件到期提醒等［12］。

3.5 资产管理

由集气站制定资产设备保养计划，按照“预防性维护保养计划”，进行设备的定期保养；将保养过程中发现的故障反馈给维修组；维修人员对设备维保过程及设备故障记录（巡检过程中发现）中涉及的设备故障进行判断，一般故障直接维修，重大故障上报至生产监督。资产设备管理模块包括关键设备、生产车辆、应急物资等资产管理［13］。

3.6 应急管理

集气站安全监督处对巡井巡线和巡站过程中发现的重大安全问题进行应急指挥，安排安全助理进行资源匹配，之后进行应急分析处理。应急管理模块按海油八大风险形成应急预案，实现电子化预案及在线推送给相关人员。应急管理模块包括应急预案、应急队伍、应急状况、应急演习等［14］。

4 应用及成效

通过研发智能化生产运营平台，结合非常规井场的实践，实现数字化的应用。

①开发形成了非常规油气智能井场“1+N”生产运营技术，掌握了核心技术和知识产权，建立了企业技术标准。

②搭建形成了以数字化、信息化、智能化为核心的集管理、技术、装备、服务一体化平台，增强了非常规气智能井场运营产业的核心竞争力。非常规气智能井场生产运营决策支持平台从多方面支撑了项目的信息化过程管理，在帮助操作者提高工作效率的同时加速了企业信息化升级进程。提供大屏报表效果展示，协助管理者在做好数据分析的同时，优化现有排采与加注措施流程，降低生产运营成本，提高生产管理水平［15］。数据看板如图5所示。