基于出砂井單井畫像方法研究

袁曉鵬，蔡 權(quán)，張宗元，侯 紅

（中國(guó)石化勝利油田分公司，山東東營(yíng) 257000）

1 概況

當(dāng)前信息化油田已積累了海量的數(shù)據(jù)、專家知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，一方面儲(chǔ)存在各類數(shù)據(jù)庫(kù)中，另一方面儲(chǔ)存在技術(shù)人員的頭腦中，針對(duì)油井的生產(chǎn)管理分析，仍需要業(yè)務(wù)人員從海量的數(shù)據(jù)中查找所需資料、建立關(guān)系規(guī)則，無(wú)法快速匹配各類資料，無(wú)法快速展示油井關(guān)鍵信息，無(wú)法快速準(zhǔn)確地推理。通過(guò)構(gòu)建油井畫像，自動(dòng)推送出砂管理措施實(shí)施時(shí)機(jī)，為技術(shù)人員提供智能分析技術(shù)手段，支撐“一井一時(shí)一策”，持續(xù)改善油井生產(chǎn)狀況，提高油井生產(chǎn)時(shí)率和壽命，降低油井維護(hù)成本，實(shí)現(xiàn)老油田效益開發(fā)提供保障。

2 整體技術(shù)路線

構(gòu)建油井知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取、轉(zhuǎn)換、加載，構(gòu)建油井動(dòng)態(tài)畫像。通過(guò)知識(shí)庫(kù)的推理技術(shù)建立出砂預(yù)警機(jī)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)油井出砂概率的推送提醒，各項(xiàng)指標(biāo)的綜合展示，輔助工程人員的進(jìn)一步分析，如圖1所示。

圖1 技術(shù)思路

2.1 知識(shí)圖譜的構(gòu)建

基于對(duì)采油領(lǐng)域業(yè)務(wù)的理解和本體建模理論的研究，結(jié)合石油專業(yè)書籍、資料及專家的領(lǐng)域知識(shí)，構(gòu)建采油領(lǐng)域本體框架、概念體系及本體關(guān)系。具體步驟：

（1）整理采油領(lǐng)域內(nèi)的概念和特有表達(dá)，添加相關(guān)的信息，并確定同義詞。

（2）確定概念、屬性、關(guān)系，并對(duì)專業(yè)詞匯按照專業(yè)知識(shí)分類及層級(jí)劃分。

（3）將前面確定的詞語(yǔ)概念，語(yǔ)義關(guān)系整合，形成本體。

從地面、井筒、油藏三個(gè)方面，梳理構(gòu)建油井措施時(shí)機(jī)優(yōu)化所需要的基本概念、基本關(guān)系、基本屬性。完成油井生產(chǎn)業(yè)務(wù)場(chǎng)景相關(guān)33類本體291個(gè)屬性的梳理與設(shè)計(jì)，并構(gòu)建43個(gè)關(guān)聯(lián)關(guān)系。形成油井全知識(shí)存儲(chǔ)體系，如表1，表2所示。

表1 本體關(guān)系表（部分）

表2 關(guān)聯(lián)關(guān)系

2.2 油井畫像指標(biāo)的確定

通過(guò)收集勝利油田某管理區(qū)的出砂歷史數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗，將有效數(shù)據(jù)通過(guò)相關(guān)性分析和統(tǒng)計(jì)分析的方式，確定出砂井專有的油井畫像指標(biāo)項(xiàng)和指標(biāo)范圍，如圖2所示。

圖2 出砂油井畫像指標(biāo)確定過(guò)程

通過(guò)油藏、生產(chǎn)、工藝3個(gè)方面進(jìn)行了出砂油井畫像指標(biāo)的確定，共包括9項(xiàng)指標(biāo)。其中出砂油藏指標(biāo)為：砂二上非主力生產(chǎn)層、斷層破裂帶附近井、層位特性為薄差層；生產(chǎn)指標(biāo)范圍為：產(chǎn)液量范圍16～21m3/d、含水率74%～95%、采液強(qiáng)度18-24m3/m；工藝指標(biāo)范圍為：是否有出砂史、防砂措施和防砂 年限。

2.3 出砂預(yù)判及措施時(shí)機(jī)推薦機(jī)制

將知識(shí)計(jì)算的油井參數(shù)、特征、屬性與業(yè)務(wù)規(guī)則、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有機(jī)結(jié)合，使得模型可以全面考慮各個(gè)維度的特征，從而構(gòu)建油井措施時(shí)機(jī)推理模型，實(shí)現(xiàn)出砂措施時(shí)機(jī)的智能推薦，如圖3所示。

圖3 措施時(shí)機(jī)推薦機(jī)制

基于相鄰井之間的生產(chǎn)特征更為相似的原理，將知識(shí)庫(kù)中的同區(qū)塊、物性相近的井與井相互關(guān)聯(lián)，并與油井措施時(shí)機(jī)預(yù)判的特征工程進(jìn)行融合，基于知識(shí)計(jì)算技術(shù)，建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，提高措施時(shí)機(jī)推薦的準(zhǔn)確率，如圖4所示。

圖4 措施時(shí)機(jī)推薦機(jī)制優(yōu)化

3 軟件功能

綜合展示單井量化的關(guān)鍵指標(biāo)、單井能力和目前基礎(chǔ)設(shè)備等情況，實(shí)現(xiàn)知識(shí)關(guān)系的多維度實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)、特有的油井動(dòng)態(tài)畫像。同時(shí)可擴(kuò)展穿透查看油井相關(guān)詳情，如圖5所示。

圖5 出砂油井畫像功能示意

4 應(yīng)用實(shí)例

為驗(yàn)證計(jì)產(chǎn)算法的適用性，以勝利油田某管理區(qū)50口歷史出砂油井?dāng)?shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行出砂油井畫像和措施時(shí)機(jī)推薦驗(yàn)證，歷史出砂驗(yàn)證結(jié)果與實(shí)際發(fā)生結(jié)果基本吻合，出砂預(yù)測(cè)精度可滿足現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。

以SXX-55井為例，將該井出砂時(shí)和之前正常生產(chǎn)數(shù)據(jù)代入油井畫像措施時(shí)機(jī)應(yīng)用模型中，驗(yàn)證結(jié)果較歷史人工發(fā)現(xiàn)出砂提前10d進(jìn)行出砂提示，可見(jiàn)通過(guò)油井畫像進(jìn)行出砂預(yù)測(cè)具有較高的現(xiàn)場(chǎng)適用性，如表3所示。

表3 驗(yàn)證結(jié)果對(duì)比

5 結(jié)束語(yǔ)

立足當(dāng)前階段業(yè)務(wù)域覆蓋范圍及數(shù)字化、可視化建設(shè)實(shí)際，長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮業(yè)務(wù)域全覆蓋及智能化發(fā)展的需求，構(gòu)建油井畫像實(shí)現(xiàn)出砂井措施時(shí)機(jī)推送，滿足管理區(qū)采油業(yè)務(wù)崗位定制需求，有效挖掘生產(chǎn)潛力，將數(shù)據(jù)資源價(jià)值轉(zhuǎn)為油田開發(fā)效益價(jià)值，降本增效，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

1）油井措施時(shí)機(jī)優(yōu)選技術(shù)利用知識(shí)計(jì)算、大數(shù)據(jù)計(jì)算，實(shí)現(xiàn)管理措施時(shí)機(jī)預(yù)判，有助于技術(shù)人員提前采取應(yīng)對(duì)措施，避免油井故障的惡化，作業(yè)成本的增加。

2）基于海量數(shù)據(jù)建設(shè)油井動(dòng)態(tài)畫像，打破油井生產(chǎn)業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)的壁壘，將油井的特征、存在問(wèn)題標(biāo)簽化，有重點(diǎn)、有針對(duì)性地反映油井情況，便于技術(shù)管理人員對(duì)油井快速、直觀的掌控，有效減少人工查閱、整理的工作量。

3）通過(guò)對(duì)油井措施時(shí)機(jī)優(yōu)選技術(shù)研究，逐步形成“事后診斷”向“事前預(yù)測(cè)”，從“人工定期分析”向“動(dòng)態(tài)智能管控”的管理模式轉(zhuǎn)變，提升油井生產(chǎn)分析管控能力，助力新型管理區(qū)建設(shè)通過(guò)業(yè)務(wù)模型的構(gòu)建。