长庆油田注水站自动注水决策分析系统构建与应用

闫 娟 刘 欣 庞 洁 李美玉

1.长庆油田油气工艺研究院信息中心；2.长庆油田采气四厂信息中心

本文以长庆油田注水站控系统为基础，提出自动注水决策分析系统的构建方案，并加以实施，系统主要内容包括注水监控系统、注水优化分析、注水动态分析、系统能耗分析、平衡注水分析、水井宏观控制。

随着数字化的普及以及网络在油田生产生活中发挥的重要作用，油田生产也将如何提高数字化成果的应用水平作为信息化建设的主要方向，油田注水作为油田开发的重要措施，日益受到重视，注水系统的优化分析和辅助决策也随着数字化建设的发展而快速进步。

长庆油田经过近几年的数字化建设，形成了以设备控制、运行监控为核心的注水站控系统，系统实现了注水站实时数据采集与自动监控，在生产管理中发挥了重要的作用，但是不能满足实际生产中对数据集中管理与注水系统分析、优化方面的需求。因此，我们构建了长庆油田注水站自动注水决策分析系统，并加以实施和应用，有效提高了油田注水系统自动化程度及注水站自动注水方面的科学决策水平。

长庆油田自动注水决策分析系统的构建

以站控系统自动采集的数据为基础，将注水站进行统一管理，实现数据集中管理、数据提取、数据分析与展现等方面的基础功能，构建了集水源井、注水站、阀组及注水井等节点于一体的实时监控、辅助决策、措施评价、效果分析综合平台。系统构建从海量实时数据中进行有效数据的提取与分析，并采用数据仓库构建方式，从多个维度挖掘数据的关联性，同时将站控系统与中石油A2 系统进行了整合，充分发挥了数字化前段与后端的优势，实现了数据与系统的整合和统一管理。

系统结构

系统从基础数据采集与查询入手，将水源井、注水站、注水井、阀组数据进行统一管理与应用，系统结构见图1。

软件体系架构

参考目前先进的软件体系，总体结构分为五层：客户端、表示层、业务层、数据访问层、资源层，采用基于Microsoft® .NET 的网络支撑体系。

本系统采用B/S 结合C/S 架构，B/S 采用ASP.NET 2.0 开发，C/S 采用.NET 开发。

Web 服 务 器：Windows2003 Server +IIS +DotnetFramework2.0 +ORACLE 客户端。

数据库服务器：Windows2003 Server。

关系型数据库采用：ORACLE 10g。

长庆油田自动注水决策分析系统的实现

本系统基于站控监测的实时数据，按照中石油数字化建设技术规范，提供注水动态分析、平衡注水分析、注水系统能耗分析、水井宏观控制图分析、注水节点分析等决策分析功能，并辅助注水井增注措施经济技术评价、措施效果分析。主要模块的基本功能如下。

注水生产动态分析

根据注水监控系统实时采集的数据和A2 注水井生产数据，计算各注水站的注水指标，主要有注水任务完成率、注水合格率、注水单耗等。

注水动态监控

每天汇总统计注水情况，分析当日实际注水量与配注量的超欠情况，分析开关井情况，并自动分析超欠的原因和关井原因。如图2 为某注水站注水动态监控界面。

注水压力监控

根据注水站的数字化系统，实施采集压力相关数据，采用直观形象的图表和曲线，分清水和污水系统，分别汇制当前的压力柱状图和历史运行曲线。

注水指标分析

根据注水站的数字化系统，实施采集相关数据，并计算注水核心运行指标：注水完成率、注水合格率、注水单耗，采用直观形象的历史运行曲线进行展示。

图1 系统结构

图2 ＊＊注水站注水动态监控

系统能耗分析

根据注水监控系统实时采集的数据计算注水系统以及各个节点（电机、注水泵、管网等子系统）工作效率及能耗，分析影响注水系统效率的主要环节和因素，以便制定合理的节能、增效措施。

按照长庆油田公司企业标准（Q/SYCQ3403-2010 低渗透油田注水系统能耗分析指标与测试计算方法），依据注水监控系统实时采集的数据计算注水站（包括电机和注水泵）、注水干线、配水间（稳流阀组）、单井管线等的能耗，将之与行业规范、或者行业内先进水平、或者历史平均数据进行对比，分析影响注水系统效率的主要环节和因素，并制定提高系统效率的可行措施。

平衡注水分析

根据注水监控系统实时采集的利用泵出口、分水器各干线、及所辖水井的实时流量数据，对比各节点数据总和与泵出口流量之间的关系，判断是否达到平衡注水，若相差大，分析原因并给出初步结果。并以此做为流量计标定、泵启停、井口放水预警、管线漏失等现象的识别依据。

水井宏观控制图

利用采集的注水量、注水压力，每天定时生成宏观控制图，针对正常区以外的井号进行报警，并生成报警日报表和累积报表，以便实时掌握单井配注完成情况，有针对性的采取调配措施。

应用情况

长庆油田注水站自动注水决策分析系统于2012年在庆二注水站投入运行，水井数据全部来源于阀组的数字化仪表，站内泵、干线等数据均来源于站控系统，结合一拖多变频电机的应用，完全杜绝了注水回流，整体系统效率提高2%，节能降耗效果明显。

油田公司专业处室、采油厂、作业区三个层面均可通过系统平台随时了解每日、月度、年度生产总体动态、注水任务完成率、配注、分注合格率以及注水时率，及时掌握注水生产总体动态及各项指标生产运行情况，快速了解水井生产总体变化情况及主要原因，为各级技术人员制定水井措施提供精确依据，成为油田公司精细注水的有力决策平台。

结语

长庆油田注水站自动注水决策分析系统的投用，将数字化站控系统、A2 生产系统等数据资源整合，充分发挥了数字化前端的数据实时性优势。系统构建抓住了注水生产的主要矛盾，针对注水量、注水指标、注水能耗、注水合格率等重点指标，将实时采集的数据进行及时处理和应用，重点关注注水生产运行中水量影响因素，使阶段注水影响因素一目了然，并提供实时监控、按标准报警，加快问题发现的及时性，减少注水事故发生，提供注水效率和注水质量。在系统的应用与推广过程中不断提高长庆油田注水站生产监控的精细化管理和注水站自动注水的科学决策水平，为长庆油田公司注水管理方面提供了科学、高效的数字化平台。

图3 ＊＊注水站注水压力监控

图4 ＊＊注水站注水指标分析

图5 ＊＊注水站能耗监控曲线

图6 ＊＊注水站平衡注水监控图

图7 ＊＊注水站水井宏观控制图