長慶油田注水站自動注水決策分析系統構建與應用

閆 娟 劉 欣 龐 潔 李美玉

1.長慶油田油氣工藝研究院信息中心；2.長慶油田采氣四廠信息中心

本文以長慶油田注水站控系統為基礎，提出自動注水決策分析系統的構建方案，并加以實施，系統主要內容包括注水監控系統、注水優化分析、注水動態分析、系統能耗分析、平衡注水分析、水井宏觀控制。

隨著數字化的普及以及網絡在油田生產生活中發揮的重要作用，油田生產也將如何提高數字化成果的應用水平作為信息化建設的主要方向，油田注水作為油田開發的重要措施，日益受到重視，注水系統的優化分析和輔助決策也隨著數字化建設的發展而快速進步。

長慶油田經過近幾年的數字化建設，形成了以設備控制、運行監控為核心的注水站控系統，系統實現了注水站實時數據采集與自動監控，在生產管理中發揮了重要的作用，但是不能滿足實際生產中對數據集中管理與注水系統分析、優化方面的需求。因此，我們構建了長慶油田注水站自動注水決策分析系統，并加以實施和應用，有效提高了油田注水系統自動化程度及注水站自動注水方面的科學決策水平。

長慶油田自動注水決策分析系統的構建

以站控系統自動采集的數據為基礎，將注水站進行統一管理，實現數據集中管理、數據提取、數據分析與展現等方面的基礎功能，構建了集水源井、注水站、閥組及注水井等節點于一體的實時監控、輔助決策、措施評價、效果分析綜合平臺。系統構建從海量實時數據中進行有效數據的提取與分析，并采用數據倉庫構建方式，從多個維度挖掘數據的關聯性，同時將站控系統與中石油A2 系統進行了整合，充分發揮了數字化前段與后端的優勢，實現了數據與系統的整合和統一管理。

系統結構

系統從基礎數據采集與查詢入手，將水源井、注水站、注水井、閥組數據進行統一管理與應用，系統結構見圖1。

軟件體系架構

參考目前先進的軟件體系，總體結構分為五層：客戶端、表示層、業務層、數據訪問層、資源層，采用基于Microsoft? .NET 的網絡支撐體系。

本系統采用B/S 結合C/S 架構，B/S 采用ASP.NET 2.0 開發，C/S 采用.NET 開發。

Web 服 務 器：Windows2003 Server +IIS +DotnetFramework2.0 +ORACLE 客戶端。

數據庫服務器：Windows2003 Server。

關系型數據庫采用：ORACLE 10g。

長慶油田自動注水決策分析系統的實現

本系統基于站控監測的實時數據，按照中石油數字化建設技術規范，提供注水動態分析、平衡注水分析、注水系統能耗分析、水井宏觀控制圖分析、注水節點分析等決策分析功能，并輔助注水井增注措施經濟技術評價、措施效果分析。主要模塊的基本功能如下。

注水生產動態分析

根據注水監控系統實時采集的數據和A2 注水井生產數據，計算各注水站的注水指標，主要有注水任務完成率、注水合格率、注水單耗等。

注水動態監控

每天匯總統計注水情況，分析當日實際注水量與配注量的超欠情況，分析開關井情況，并自動分析超欠的原因和關井原因。如圖2 為某注水站注水動態監控界面。

注水壓力監控

根據注水站的數字化系統，實施采集壓力相關數據，采用直觀形象的圖表和曲線，分清水和污水系統，分別匯制當前的壓力柱狀圖和歷史運行曲線。

注水指標分析

根據注水站的數字化系統，實施采集相關數據，并計算注水核心運行指標：注水完成率、注水合格率、注水單耗，采用直觀形象的歷史運行曲線進行展示。

圖1 系統結構

圖2 ＊＊注水站注水動態監控

系統能耗分析

根據注水監控系統實時采集的數據計算注水系統以及各個節點（電機、注水泵、管網等子系統）工作效率及能耗，分析影響注水系統效率的主要環節和因素，以便制定合理的節能、增效措施。

按照長慶油田公司企業標準（Q/SYCQ3403-2010 低滲透油田注水系統能耗分析指標與測試計算方法），依據注水監控系統實時采集的數據計算注水站（包括電機和注水泵）、注水干線、配水間（穩流閥組）、單井管線等的能耗，將之與行業規范、或者行業內先進水平、或者歷史平均數據進行對比，分析影響注水系統效率的主要環節和因素，并制定提高系統效率的可行措施。

平衡注水分析

根據注水監控系統實時采集的利用泵出口、分水器各干線、及所轄水井的實時流量數據，對比各節點數據總和與泵出口流量之間的關系，判斷是否達到平衡注水，若相差大，分析原因并給出初步結果。并以此做為流量計標定、泵啟停、井口放水預警、管線漏失等現象的識別依據。

水井宏觀控制圖

利用采集的注水量、注水壓力，每天定時生成宏觀控制圖，針對正常區以外的井號進行報警，并生成報警日報表和累積報表，以便實時掌握單井配注完成情況，有針對性的采取調配措施。

應用情況

長慶油田注水站自動注水決策分析系統于2012年在慶二注水站投入運行，水井數據全部來源于閥組的數字化儀表，站內泵、干線等數據均來源于站控系統，結合一拖多變頻電機的應用，完全杜絕了注水回流，整體系統效率提高2%，節能降耗效果明顯。

油田公司專業處室、采油廠、作業區三個層面均可通過系統平臺隨時了解每日、月度、年度生產總體動態、注水任務完成率、配注、分注合格率以及注水時率，及時掌握注水生產總體動態及各項指標生產運行情況，快速了解水井生產總體變化情況及主要原因，為各級技術人員制定水井措施提供精確依據，成為油田公司精細注水的有力決策平臺。

結語

長慶油田注水站自動注水決策分析系統的投用，將數字化站控系統、A2 生產系統等數據資源整合，充分發揮了數字化前端的數據實時性優勢。系統構建抓住了注水生產的主要矛盾，針對注水量、注水指標、注水能耗、注水合格率等重點指標，將實時采集的數據進行及時處理和應用，重點關注注水生產運行中水量影響因素，使階段注水影響因素一目了然，并提供實時監控、按標準報警，加快問題發現的及時性，減少注水事故發生，提供注水效率和注水質量。在系統的應用與推廣過程中不斷提高長慶油田注水站生產監控的精細化管理和注水站自動注水的科學決策水平，為長慶油田公司注水管理方面提供了科學、高效的數字化平臺。

圖3 ＊＊注水站注水壓力監控

圖4 ＊＊注水站注水指標分析

圖5 ＊＊注水站能耗監控曲線

圖6 ＊＊注水站平衡注水監控圖

圖7 ＊＊注水站水井宏觀控制圖