油气生产物联网数据驱动关键技术及应用

20200228

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中国石油大港油田采油工艺研究院;中国石油华北油田分公司工程技术研究院;北京雅丹石油技术开发有限公司

油气生产流程包括油气举升、注入、计量、油气集输、油气处理等。在各个流程的生产过程中，传统的生产组织形式大都为人工巡检，劳动强度大，生产效率低，安全风险高，环境污染大。传统的生产工艺和管理模式需要改进和优化创新。 物联网、云计算、大数据、移动互联等技术正深刻地改变着传统油气生产业务的组织运作模式，中国石油大学（北京）、中国石油大港油田公司及中国石油华北油田公司研发的油气生产物联网大数据应用系统iPES（Intelligent Production Engineering System for oil&gas），是以物联网技术为基础，以提高油气生产产量和管理水平为目标，可全面感知采油、注水、集输、油气处理生产动态，工况诊断、优化设计、流动保障，智能预测生产变化趋势，自动远程操控生产活动，形成油气生产智能闭环管理系统。 项目建设了面向生产操作过程的油气生产物联网，实现对油气水井、场站、平台、管网、设备、人员、交通运输、物资流转、环境等生产运动动态及参数的全面实时采集，结合生产模型，实现异常预警、连锁保护，自动控制重点生产环节。 项目建设了基于大数据的挖掘应用系统，采用云计算数据融合技术，根据特定的挖掘目标，快速创建专题数据库，灵活定制相应数据挖掘算法和石油工程业务模型，形成适应用户需求的数据挖掘应用系统，实现油气生产智能化诊断、预测、优化及辅助决策。推动生产决策从“机理驱动”向“数据驱动”的转变。 项目突破的油气生产物联网大数据关键技术：创建了油气生产的物联网和大数据应用的ROA硬件和SOA软件组合构架平台体系；创建了油藏动态分析的数据挖掘模型及方法；发明了抽油井产液量在线虚拟计量方法；发明了基于功图、电参、压力、温度等多元数据的油井诊断参数优化联调方法；创建了油田地面工程关键指标分析预警系统等，形成了油气生产运行工况监控、工况诊断、虚拟计量、流动保障、生产预警、生产动态分析、生产优化、智能操控管理等功能，为提高油田产量和优化生产管理流程，实施精细化管理创造条件，提供保障，为“数字油田”向“智能油田”全面迈进奠定基础。 截至2018年12月底，油气生产物联网大数据应用系统iPES已在大港、华北、新疆、青海、南阳、中原、大庆、胜利等油田共计应用了数十个采油厂、数百个场站的17342口油气水井。节约投资79592.5万元，减少了运行费用27564.8万元，减少用工增量3000余人，油井的系统效率平均提高了3.9%。实现了油气安全生产、智能化管理、工艺挖掘、节能降耗等提质增效目标，取得了良好的经济效益和社会效益。 主要完成人在项目实施过程中取得了相关发明专利5项，实用新型专利7项，相关科技奖项15项，同时发表数字油田、智能油田、大数据应用领域论文60多篇。