杏北油田地面數據庫建設與深化應用

大慶油田有限責任公司第四采油廠規劃設計研究所

中國石油地理信息系統（A4）和采油與地面工程運行管理系統（A5）是油田信息化建設和管理的重要基礎，也是油田生產指揮系統的基礎平臺。隨著智能油田建設的逐步推進，數據信息的真實性、準確性、連續性和完整性更加重要，信息系統運行過程中大量歷史數據的深度應用更加迫切。為此，需要不斷強化地面數據庫建設，健全、建準基礎資料，加大數據在規劃設計、生產管理等領域應用的深度，為各級管理層提供決策依據。

1 地面數據庫建設現狀

1.1 A4數據庫

中國石油地理信息系統自2006 年在油田推廣以來得到了廣泛的應用，也為油田工作開展提供了重要的數據支持[1-3]。截至2019 年12 月，杏北油田已完成廠區地形圖的航拍，開展了埋地金屬管道及電力線路等設施的現場探測，目前已形成各類地形電子圖幅、管道探測數據等地理信息成果，具體采集范圍見表1。

表1 地理信息系統采集范圍統計Tab.1 Statistics of Geographic information ystem collection range

1.2 A5數據庫

為了直觀地對油田地面生產進行分析決策，大慶、勝利、新疆等油氣田已開發了信息系統[4]。采油與地面工程運行管理系統是中國石油“十二五”信息技術總體規劃中的重點項目，劃分為門戶網站、個人工作臺、采油工程、地面工程、系統管理五個子系統，已覆蓋中國石油各類井、間、站、庫、主要管道、設備設施等數據，實現了地面工程領域全要素信息化管理[5-7]。結合杏北油田建設現狀，地面工程部分共應用3個功能模塊10大專業系統地面數據，目前已完成管轄范圍地面設施數據的采集和錄入，地面用戶已達到500余個。具體應用模塊見表2。

表2 A5數據庫模塊應用情況統計Tab.2 Statistics of A5 database module application

2 地面數據庫建設思路

2.1 A4系統數據庫建設

地理信息系統中測量的數據主要是為了得出相應的地理位置信息，也就是獲取空間信息[8]。空間數據的采集范圍主要包含杏北油田已有的基礎地理及空間業務數據，包括基礎數據、業務數據和元數據3 部分[9]。按標準確定數據采集內容、采集方法及數據質量保障手段。

2.1.1 數據采集

（1）基礎地理數據航拍。通過航空攝影測量、首級控制測量、外業調繪、攝影數據預處理等工作，獲取地形圖影像和點云資料。生成1∶2 000比例尺數字線劃圖（DLG）、數字正射影像圖（DOM）。更新了廠區基礎地形圖資料，直觀展示道路、構（建）筑物、河流等空間影像信息，全面修正了杏北開發區地形圖。同時為已建站外系統改造、優化新建產能選址、選線提供準確依據。

（2）道路系統數據線上解析。依據地面設施管理中更新1∶2 000比例尺影像底圖，應用系統圖形編輯功能進行線上描圖，獲取相應圖形空間坐標信息。油田各級道路路面寬度大于3 m時，在地面設施管理1∶2 000比例尺影像圖中直觀展示路面寬度大于3 mm，能明顯辨識路面中心位置，系統中維護圖形數據可直接生成坐標數據，滿足空間坐標數據解析精度及采集要求。

（3）供用電、排水系統數據線下解析。利用現有已開發CAD 點坐標拾取工具批量獲取CAD 點、多段線坐標并輸出到EXCEL 表，實現點、線坐標數據的提取和導出。通過航飛影像解析出線劃圖中包含配電線路、變壓器、水渠等地面設施和外部環境數據，解析出坐標為北京54 坐標系高斯投影坐標，可進行參數轉換脫密入庫，滿足數據采集要求。坐標數據拾取過程見圖1。

圖1 坐標數據拾取過程示意圖Fig.1 Schematic diagram of coordinate data pickup process

采用“租賃設備、自主測量”的方式開展金屬管道的測量。組建自主測量隊伍，采取專業班組和分隊測量相結合模式，組建測量小組34 個。通過統一測量技術標準、完善已建管道屬性庫等保障手段，完成廠區管轄埋地金屬管道的自主探測。

2.1.2 數據處理核查

（1）現場資料檢查。定期檢查現場“一圖一表”（管道走向示意圖、管道探測監督表），做到每條管道測量數據清、現場走向清。

（2）軟件檢查。利用ArcMap 軟件對測量數據進行自檢。通過坐標數據成圖展示進行圖形數據的銳角、自相交等問題核查，驗證數據準確性。核查成果展示見圖2。

（3）數據提交。建立數據交接反饋機制，形成一單一表。按照現場測量完成一周內提交數據、規劃所一周內完成審查的要求，批量上交成果。數據成果合格率達到98%以上，提交率達100%。

2.1.3 取得的效果

（1）提升管道數據精度，管道數據精確反映管道路由。累計修正管道長度875 km，為基礎資料提供真實數據；修正走向信息23 277處，為系統改造、優化提供準確依據。

（2）定位治理隱患信息。利用管道探測定位結果核查各類管道交叉穿跨越隱患，通過加裝套管、架設鋼架橋、調整管道路由等手段改造管道。共治理各類隱患206處，有效降低了因管道泄漏帶來的安全風險。

（3）建立油田電力線路及路網結構。利用數據解析及現場探測手段完成廠屬電力線路及道路的空間數據采集，數據可精確反映電力線路及道路走向，為數據深化應用提供詳實依據。

圖2 單井及管道坐標數據核查Fig.2 Single well and pipeline coordinate data verification

2.2 A5系統數據庫建設

A5 系統在油田地面工程規劃設計、生產管理等方面應用日益廣泛和重要，做好基層單位數據日常采集維護操作，將全面地提升全廠、礦A5 系統的應用水平[10]。數據庫建設過程中，堅持“責任有分工，填報有標準，維護有時效，考核有細則”的思路，實施數據錄入、維護、檢查的閉環管理。

2.2.1 規范數據錄入標準

為保證數據維護準確性，結合現場實際情況，形成了《A5系統數據錄入標準規范》，涵蓋了原油集輸等9大系統數據錄入標準，編制了填寫說明97項，并根據數據庫更新改版需求，及時更新修訂，提高數據錄入的質量。

2.2.2 精細人員管理

針對產能、改造站庫數據集中維護工作量大問題，站設備投運前期按照模板整理入庫資料；新井投產后借用賬號提前錄入數據；管道投產前依托施工圖紙建立改造檔案，實現新建及改造站庫15 日內完成數據更新。為此保證設備投運后信息及時、準確入庫。

針對人員年輕、更換頻繁及系統升級改版現狀，開展培訓前期調研，進行人員分級培訓，同時對上報問提進行分類，集中答疑，做到條條問題有答復，新人上崗有指導，有效提高數據維護人員操作水平。

2.2.3 加強數據檢查

（1）優化現場檢查模式。形成以抽查與普查、月度和季度相結合的模式對數據庫維護信息進行檢查，提高礦內自主檢查能力，保證站庫檢查覆蓋率，做到檢查一批、整改一批、合格一批。

（2）量化數據檢查結果。建立杏北油田A5 數據庫檢查考核機制，對現場檢查結果進行月度考核。督促數據維護人員對數據進行更新完善，保障了數據準確率。

3 地面數據庫的深化應用

A4、A5 數據庫的建設為油田規劃設計和生產管理提供了有利的數據支持，同時結合油田數字化建設需求，利用大數據和信息化手段，將傳統數據參數轉化為可視化界面，直觀掌握生產運行動態及經營管理指標，提高工作效率和專業化管理水平，指導油田生產高質量運行。數據深化應用情況見表3。

表3 杏北油田地面數據庫深化應用情況統計Tab.3 Statistics of surface database deepen application in Xingbei Oilfield

3.1 建立完善信息庫，全面輔助規劃設計及生產管理

（1）輔助日常管理應用。建立井、站場、管道、設備等地面數據電子檔案，實現地面數據信息化管理。通過系統數據的統計、分析，全面掌握地面設施現狀，助力決策分析。

（2）輔助規劃設計應用。直接運用A5 系統基礎數據、生產數據完成方案中設備現狀及負荷數據的統計，縮短方案前期調研時間，提升規劃方案編制效率；將A4 成果數據用于規劃設計底圖，便于地上地下選址、選線，縮短現場勘查時間。

（3）輔助防腐管理應用。通過對不同時間段各系統管道、容器腐蝕穿孔次數及腐蝕形式的維護統計，為規劃改造提供依據；通過陰極保護系統運行情況維護，對穩定性及故障情況進行監測分析，初步判斷故障原因，指導現場進行調試或維修。

（4）輔助生產管理應用。將采集數據按行政單位劃分形成分冊成果圖，同時標記井位建筑物等參考設施，指導現場巡井、巡線。

3.2 研發優化管理平臺，為系統高效運行提供指導

（1）研發集輸系統優化管理平臺。將關鍵運行及能耗參數直觀展示，通過各種模塊、內置算法與管理功能，做到定位問題、挖掘潛力、及時優化。平臺應用情況見圖3。

數據查詢模塊：關聯A5 系統生產信息，將能耗與運行數據直觀展示，實現生產運行在線監管。優化運行模塊：關聯機采、集輸及注水系統優化軟件，將軟件需求的關鍵動、靜態信息利用平臺端口直接導入軟件，通過仿真建模運算得到當前條件優化方案，指導基層隊優化運行。用能評價模塊：構建由3 個層級、7 個系統、20 個指標組成的能效評價體系，利用平臺將各系統能耗管理水平量化為評價值，利用“木桶效應”方法定位能耗管理薄弱環節，為挖掘節能潛力提供指導依據。

（2）研發注水系統生產運行監測軟件。以圖形化的方式展示系統關鍵參數，直觀掌握注水系統生產動態變化。

圖3 集輸系統優化管理平臺界面展示Fig.3 Interface display of gathering and transportation system optimization management platform

信息查詢模塊：關聯注水系統運行狀態信息，對重要節點數據集中展示，通過內置算法實現運行狀態預警與啟停布局優化，提高智能化管理水平。在線監測與運行指導模塊：用圖形化的方式反應系統運行狀態，利用計算公式及數學模型對高管壓區域進行預警并給出調整意見，輔助管理人員調控決策。

（3）結合加熱爐運行狀態特征，開發加熱爐運行評價指導平臺。根據加熱爐運行參數界線及各區域特征，將設備運行劃分為合理區、危險區、待優化區等6個區域，同時關聯數據庫信息，根據實際運行狀態對設備進行劃分，實現分區專項管理。可直觀判斷加熱爐運行狀態，為分析、措施提供指導手段。

3.3 研發空間信息管理平臺，為規劃設計與生產管理提供指導

（1）開發建成杏北油田地面設施三維平臺，設計8 大功能模塊，實現查詢、分析、演示等功能。平臺操作界面展示見圖4。

數據的二、三維聯動查詢功能：模型與A4、A5 系統數據關聯，以二維、三維聯動形式查詢分析站庫數據，滿足動、靜態數據管理。

圖4 三維平臺操作界面展示Fig.4 Operation interface display of 3D platform

油氣水三維管道流向工藝動畫演示功能：通過三維流程動圖的播放及控制，直觀反映出站庫管道工藝流程走向，有效指導了生產管理。

（2）開發地理信息數據應用平臺，分為移動端和web端兩部分，實現地理信息的快捷應用、大數據分析等功能。

移動端App 功能：將A4 系統移植到手機，實現了設施查詢、定位、導航，以及穿孔信息采集、上報、管理功能。Web 端功能：實現了穿孔數據、檢測數據、修復數據的大數據分析功能。同時使用數據加密技術，實現了數據安全三重保障。

（3）研發A4+雷達預警系統平臺，為安全生產提供指導。目前第四采油廠全區共設置6座雷達監控塔，將A4 系統的路網結構信息和關鍵井站信息導入雷達監控系統，實現關鍵區域實時預警、關鍵作業實時監督、違法行為精準指揮。運行至今已協助破獲93起案件，累計抓獲盜油分子17人。

（4）研發線路監測與運行優化管理平臺。基于A4系統電網空間數據和A5系統供用電系統基礎信息，構建電網拓撲關系，形成疊加GIS系統圖。通過建立電網數據模型，進行電力線路優化，提出線路運行決策方案，使線路負荷監測更加全面、直觀，電力生產指揮更加智能化。

4 結束語

（1）油田企業多專業數據庫深化應用分散性較強，建議加強各類數據庫的集成智能化應用，提升大數據分析效果。

（2）加強數據庫建設，深化應用頂層設計，避免因數據不統一產生的信息孤島，建立數據規范、標準統一、集中管理、科學應用的數據庫，實現成果共享。

（3）應結合三維設計、物聯網、數字化油田建設，探索智能化數據采集技術，提高數據采集效率和準確性。