开发生产智能管理系统的研究与应用

朱礼同，贾玲玲，刘中良，任利斌

(中国石油冀东油田陆上油田作业区，河北 唐山 063200)

0 引言

随着冀东油田“数字油田”建设日益完善，为推进以大数据为核心的“智慧化油田”建设，提高油田开发信息化建设水平，提高油田开发生产专业技术人员工作效率，试点建设开发生产智能管理系统，其核心是推动多学科数据高效管理，借助专家系统，实现油藏分析与开发管理的规范化、标准化、流程化和智能化。

1 开发生产智能系统建设目标及设计

该项目以开发生产业务为主要服务对象的信息系统，开发建立项目环境数据库，建里专业查询工具及各类油藏专业算法，搭建专家数据库并最终实现“单井生命周期系统、产量运行分析系统、油藏开发效果评价系统、采油工程管理系统、综合治理方案系统”五个专业应用子系统的构建[1]。

1.1 系统建设目标

系统建设的总目标就是以开发生产业务多年的实践与认识利用计算机语言形成生产工具，全面感知油藏产量运行与开发动态，智能决策油藏综合治理意见，实现油藏智慧化管理，大幅度提高工作效率，提升开发管理水平，功能上达到查询、分析、预警、决策的目标。

1.2 系统功能总体设计

根据业务需求和系统软件架构及功能需求，进行了系统功能总体设计。设计内容上总体包括数据建设和应用系统建设两个层次。其中数据建设包括基础数据建设、数据管理两项内容。数据与应用之间，建立一层应用服务层，实现公共性应用的建设与管理，最后由应用服务层组成实现具体的专业应用。开发生产智能管理系统总体设计框架图如图1所示。

图1 开发生产智能管理系统总体设计框架图

(1)项目环境数据库设计。数据库设计总体上依存于冀东油田的数字化成果，并进行元数据结构建设，在此基础上形成以业务描述为基础的数据服务中心，并实现数据服务环境与项目数据库各司其职的星形架构。项目环境数据库设计如图2所示。

图2 项目环境数据库设计

(2)软件体系构建设计。应用目前先进的微服务构架进行系统开发，解决“同一功能需求在不同系统中重复开发”的缺点，该系统构架与传统SOA构架相比具有“易扩展、易升级、易复用”的特性。系统展示层采用浏览器/服务器模式，由于用户分布广泛，用户层次多，B/S模式构建更能满足需求。

2 开发生产智能系统建设

自2017年开始投入项目建设，历经3年建成了一个完整油田开发生产业务的大型应用系统。完成基础数据库资源和数据管理服务建设，建立应用服务层，搭建专业应用层建设，实现开发生产业务快速查询、自动分析、智能推送功能。

2.1 专业数据建设

以A1数据库为基础扩展建立项目环境数据中心，统一单井、区块单元、井筒、小层、油砂体、地层程序等基础信息标准，利用ODI工具实现A1、A2、……、井下作业、动态监测等15套油田常用专业数据库数据集成及元数据处理；建立22个数据采集界面和专业数据接口，实现地质、油藏模拟数据成果非结构固化成果解析入库。

2.2 应用服务层建设

完成基础数据表、应用视图等362个数据对象的描述工作，开发多功能报表定制工具和曲线工具，开发测井曲线、井组连通图、栅状图、平面图等专业图形绘制工具，建立流程管理平台支持流程管理服务接口的调用，应用最先进的微服务构架开发建立动态分析业务、效果评价业务、措施筛选业务、配注分注业务、潜力调查业务、自动化采集数据校正业务6类业务模型，建立以油藏开发专业算法包和数据挖掘模型为主的算法管理平台，研发由数据库、知识库、推理机、解释器及知识获取5个部分组成与油藏开发专业密切相关专家系统。专家系统实例如图3所示。

图3 专家系统实例

2.3 专业应用系统建设

完成“单井生命周期系统、产量运行分析系统、油藏开发效果评价系统、采油工程管理系统、综合治理方案系统”五个专业应用子系统的建设，基本上包含生产管理全部业务，实现油田开发生产闭环管理。建成打破各种数据库壁垒，实现单井从钻井—投产—开发—弃置数据穿透式查询的全生命周期数据查询系统；建成了具备数据提取、自动跟踪、对比分析及预警的产量运行分析系统；建成了具备油藏效果评价、井组和油藏开发动态分析、油藏潜力分析功能的油藏动态分析系统；建成了以采油和注水指标管理、油水井日常管理为主的采油工程管理系统。

3 系统应用成果

3.1 实现数据穿透式查询功能

以单井生命周期时间为主线，将单井从钻井、录井、投产、历次措施作业到报废弃置所产生的的数据、文档、图形，建立关联关系，实现每口单井所有资料一个界面全查询功能。单井全生命周期查询实例如图4所示。

图4 单井全生命周期查询实例

3.2 实现产量对比分析与预警功能

通过新井、老井自然、老井措施产量跟踪，对比运行计划执行情况和对时间节点产量变化，自动分析给出产量变化原因。另外，利用Arps递减法预测单井、油藏、行政单位产量变化趋势，给出油藏、行政单元配产配注意见。

3.3 专业算法与专家系统相结合精细解剖油藏[2]

调用项目环境数据库的静态数据、生产数据、射孔和封层数据、产吸剖面数据，利用建立的井网控制地质储量、水驱控制地质储量、水驱动用地质储量平面图绘制方法，结合专家数据库注采劈分规则和动态受效判定方法，自动劈分注采井组或小层地质储量动用状况，明确井组小层及层内局部区域剩余油潜力。小层地质储量动用状况如图5所示。

图5 小层地质储量动用状况

4 结语

通过开发生产智能管理系统初步应用，不同环节的工作效率均得到大幅提高[3]。例如1口井的单井信息查询系统效率提高32倍，1040口井的产量对比分析效率提高50倍，12口油井和5口水井注采井网控制地质储量图绘制提高77倍。实现业务系统与智能化融合应用不仅提高技术人员工作效率，还可以减轻人力资本，驱动油田开发业务高质量发展。