大慶油田有限責(zé)任公司第四采油廠規(guī)劃設(shè)計(jì)研究所

中國石油地理信息系統(tǒng)（A4）和采油與地面工程運(yùn)行管理系統(tǒng)（A5）是油田信息化建設(shè)和管理的重要基礎(chǔ)，也是油田生產(chǎn)指揮系統(tǒng)的基礎(chǔ)平臺(tái)。隨著智能油田建設(shè)的逐步推進(jìn)，數(shù)據(jù)信息的真實(shí)性、準(zhǔn)確性、連續(xù)性和完整性更加重要，信息系統(tǒng)運(yùn)行過程中大量歷史數(shù)據(jù)的深度應(yīng)用更加迫切。為此，需要不斷強(qiáng)化地面數(shù)據(jù)庫建設(shè)，健全、建準(zhǔn)基礎(chǔ)資料，加大數(shù)據(jù)在規(guī)劃設(shè)計(jì)、生產(chǎn)管理等領(lǐng)域應(yīng)用的深度，為各級(jí)管理層提供決策依據(jù)。

1 地面數(shù)據(jù)庫建設(shè)現(xiàn)狀

1.1 A4數(shù)據(jù)庫

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

表1 地理信息系統(tǒng)采集范圍統(tǒng)計(jì)Tab.1 Statistics of Geographic information ystem collection range

1.2 A5數(shù)據(jù)庫

為了直觀地對油田地面生產(chǎn)進(jìn)行分析決策，大慶、勝利、新疆等油氣田已開發(fā)了信息系統(tǒng)[4]。采油與地面工程運(yùn)行管理系統(tǒng)是中國石油“十二五”信息技術(shù)總體規(guī)劃中的重點(diǎn)項(xiàng)目，劃分為門戶網(wǎng)站、個(gè)人工作臺(tái)、采油工程、地面工程、系統(tǒng)管理五個(gè)子系統(tǒng)，已覆蓋中國石油各類井、間、站、庫、主要管道、設(shè)備設(shè)施等數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了地面工程領(lǐng)域全要素信息化管理[5-7]。結(jié)合杏北油田建設(shè)現(xiàn)狀，地面工程部分共應(yīng)用3個(gè)功能模塊10大專業(yè)系統(tǒng)地面數(shù)據(jù)，目前已完成管轄范圍地面設(shè)施數(shù)據(jù)的采集和錄入，地面用戶已達(dá)到500余個(gè)。具體應(yīng)用模塊見表2。

表2 A5數(shù)據(jù)庫模塊應(yīng)用情況統(tǒng)計(jì)Tab.2 Statistics of A5 database module application

2 地面數(shù)據(jù)庫建設(shè)思路

2.1 A4系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫建設(shè)

地理信息系統(tǒng)中測量的數(shù)據(jù)主要是為了得出相應(yīng)的地理位置信息，也就是獲取空間信息[8]?？臻g數(shù)據(jù)的采集范圍主要包含杏北油田已有的基礎(chǔ)地理及空間業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)3 部分[9]。按標(biāo)準(zhǔn)確定數(shù)據(jù)采集內(nèi)容、采集方法及數(shù)據(jù)質(zhì)量保障手段。

2.1.1 數(shù)據(jù)采集

（1）基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)航拍。通過航空攝影測量、首級(jí)控制測量、外業(yè)調(diào)繪、攝影數(shù)據(jù)預(yù)處理等工作，獲取地形圖影像和點(diǎn)云資料。生成1∶2 000比例尺數(shù)字線劃圖（DLG）、數(shù)字正射影像圖（DOM）。更新了廠區(qū)基礎(chǔ)地形圖資料，直觀展示道路、構(gòu)（建）筑物、河流等空間影像信息，全面修正了杏北開發(fā)區(qū)地形圖。同時(shí)為已建站外系統(tǒng)改造、優(yōu)化新建產(chǎn)能選址、選線提供準(zhǔn)確依據(jù)。

（2）道路系統(tǒng)數(shù)據(jù)線上解析。依據(jù)地面設(shè)施管理中更新1∶2 000比例尺影像底圖，應(yīng)用系統(tǒng)圖形編輯功能進(jìn)行線上描圖，獲取相應(yīng)圖形空間坐標(biāo)信息。油田各級(jí)道路路面寬度大于3 m時(shí)，在地面設(shè)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(shí)路面中心位置，系統(tǒng)中維護(hù)圖形數(shù)據(jù)可直接生成坐標(biāo)數(shù)據(jù)，滿足空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)解析精度及采集要求。

（3）供用電、排水系統(tǒng)數(shù)據(jù)線下解析。利用現(xiàn)有已開發(fā)CAD 點(diǎn)坐標(biāo)拾取工具批量獲取CAD 點(diǎn)、多段線坐標(biāo)并輸出到EXCEL 表，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)、線坐標(biāo)數(shù)據(jù)的提取和導(dǎo)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(shè)施和外部環(huán)境數(shù)據(jù)，解析出坐標(biāo)為北京54 坐標(biāo)系高斯投影坐標(biāo)，可進(jìn)行參數(shù)轉(zhuǎn)換脫密入庫，滿足數(shù)據(jù)采集要求。坐標(biāo)數(shù)據(jù)拾取過程見圖1。

圖1 坐標(biāo)數(shù)據(jù)拾取過程示意圖Fig.1 Schematic diagram of coordinate data pickup process

采用“租賃設(shè)備、自主測量”的方式開展金屬管道的測量。組建自主測量隊(duì)伍，采取專業(yè)班組和分隊(duì)測量相結(jié)合模式，組建測量小組34 個(gè)。通過統(tǒng)一測量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、完善已建管道屬性庫等保障手段，完成廠區(qū)管轄埋地金屬管道的自主探測。

2.1.2 數(shù)據(jù)處理核查

（1）現(xiàn)場資料檢查。定期檢查現(xiàn)場“一圖一表”（管道走向示意圖、管道探測監(jiān)督表），做到每條管道測量數(shù)據(jù)清、現(xiàn)場走向清。

（2）軟件檢查。利用ArcMap 軟件對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行自檢。通過坐標(biāo)數(shù)據(jù)成圖展示進(jìn)行圖形數(shù)據(jù)的銳角、自相交等問題核查，驗(yàn)證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。核查成果展示見圖2。

（3）數(shù)據(jù)提交。建立數(shù)據(jù)交接反饋機(jī)制，形成一單一表。按照現(xiàn)場測量完成一周內(nèi)提交數(shù)據(jù)、規(guī)劃所一周內(nèi)完成審查的要求，批量上交成果。數(shù)據(jù)成果合格率達(dá)到98%以上，提交率達(dá)100%。

2.1.3 取得的效果

（1）提升管道數(shù)據(jù)精度，管道數(shù)據(jù)精確反映管道路由。累計(jì)修正管道長度875 km，為基礎(chǔ)資料提供真實(shí)數(shù)據(jù)；修正走向信息23 277處，為系統(tǒng)改造、優(yōu)化提供準(zhǔn)確依據(jù)。

（2）定位治理隱患信息。利用管道探測定位結(jié)果核查各類管道交叉穿跨越隱患，通過加裝套管、架設(shè)鋼架橋、調(diào)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(fēng)險(xiǎn)。

（3）建立油田電力線路及路網(wǎng)結(jié)構(gòu)。利用數(shù)據(jù)解析及現(xiàn)場探測手段完成廠屬電力線路及道路的空間數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)可精確反映電力線路及道路走向，為數(shù)據(jù)深化應(yīng)用提供詳實(shí)依據(jù)。

圖2 單井及管道坐標(biāo)數(shù)據(jù)核查Fig.2 Single well and pipeline coordinate data verification

2.2 A5系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫建設(shè)

A5 系統(tǒng)在油田地面工程規(guī)劃設(shè)計(jì)、生產(chǎn)管理等方面應(yīng)用日益廣泛和重要，做好基層單位數(shù)據(jù)日常采集維護(hù)操作，將全面地提升全廠、礦A5 系統(tǒng)的應(yīng)用水平[10]。數(shù)據(jù)庫建設(shè)過程中，堅(jiān)持“責(zé)任有分工，填報(bào)有標(biāo)準(zhǔn)，維護(hù)有時(shí)效，考核有細(xì)則”的思路，實(shí)施數(shù)據(jù)錄入、維護(hù)、檢查的閉環(huán)管理。

2.2.1 規(guī)范數(shù)據(jù)錄入標(biāo)準(zhǔn)

為保證數(shù)據(jù)維護(hù)準(zhǔn)確性，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，形成了《A5系統(tǒng)數(shù)據(jù)錄入標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》，涵蓋了原油集輸?shù)?大系統(tǒng)數(shù)據(jù)錄入標(biāo)準(zhǔn)，編制了填寫說明97項(xiàng)，并根據(jù)數(shù)據(jù)庫更新改版需求，及時(shí)更新修訂，提高數(shù)據(jù)錄入的質(zhì)量。

2.2.2 精細(xì)人員管理

針對產(chǎn)能、改造站庫數(shù)據(jù)集中維護(hù)工作量大問題，站設(shè)備投運(yùn)前期按照模板整理入庫資料；新井投產(chǎn)后借用賬號(hào)提前錄入數(shù)據(jù)；管道投產(chǎn)前依托施工圖紙建立改造檔案，實(shí)現(xiàn)新建及改造站庫15 日內(nèi)完成數(shù)據(jù)更新。為此保證設(shè)備投運(yùn)后信息及時(shí)、準(zhǔn)確入庫。

針對人員年輕、更換頻繁及系統(tǒng)升級(jí)改版現(xiàn)狀，開展培訓(xùn)前期調(diào)研，進(jìn)行人員分級(jí)培訓(xùn)，同時(shí)對上報(bào)問提進(jìn)行分類，集中答疑，做到條條問題有答復(fù)，新人上崗有指導(dǎo)，有效提高數(shù)據(jù)維護(hù)人員操作水平。

2.2.3 加強(qiáng)數(shù)據(jù)檢查

（1）優(yōu)化現(xiàn)場檢查模式。形成以抽查與普查、月度和季度相結(jié)合的模式對數(shù)據(jù)庫維護(hù)信息進(jìn)行檢查，提高礦內(nèi)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(shù)據(jù)檢查結(jié)果。建立杏北油田A5 數(shù)據(jù)庫檢查考核機(jī)制，對現(xiàn)場檢查結(jié)果進(jìn)行月度考核。督促數(shù)據(jù)維護(hù)人員對數(shù)據(jù)進(jìn)行更新完善，保障了數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率。

3 地面數(shù)據(jù)庫的深化應(yīng)用

A4、A5 數(shù)據(jù)庫的建設(shè)為油田規(guī)劃設(shè)計(jì)和生產(chǎn)管理提供了有利的數(shù)據(jù)支持，同時(shí)結(jié)合油田數(shù)字化建設(shè)需求，利用大數(shù)據(jù)和信息化手段，將傳統(tǒng)數(shù)據(jù)參數(shù)轉(zhuǎn)化為可視化界面，直觀掌握生產(chǎn)運(yùn)行動(dòng)態(tài)及經(jīng)營管理指標(biāo)，提高工作效率和專業(yè)化管理水平，指導(dǎo)油田生產(chǎn)高質(zhì)量運(yùn)行。數(shù)據(jù)深化應(yīng)用情況見表3。

表3 杏北油田地面數(shù)據(jù)庫深化應(yīng)用情況統(tǒng)計(jì)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(guī)劃設(shè)計(jì)及生產(chǎn)管理

（1）輔助日常管理應(yīng)用。建立井、站場、管道、設(shè)備等地面數(shù)據(jù)電子檔案，實(shí)現(xiàn)地面數(shù)據(jù)信息化管理。通過系統(tǒng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、分析，全面掌握地面設(shè)施現(xiàn)狀，助力決策分析。

（2）輔助規(guī)劃設(shè)計(jì)應(yīng)用。直接運(yùn)用A5 系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)完成方案中設(shè)備現(xiàn)狀及負(fù)荷數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，縮短方案前期調(diào)研時(shí)間，提升規(guī)劃方案編制效率；將A4 成果數(shù)據(jù)用于規(guī)劃設(shè)計(jì)底圖，便于地上地下選址、選線，縮短現(xiàn)場勘查時(shí)間。

（3）輔助防腐管理應(yīng)用。通過對不同時(shí)間段各系統(tǒng)管道、容器腐蝕穿孔次數(shù)及腐蝕形式的維護(hù)統(tǒng)計(jì)，為規(guī)劃改造提供依據(jù)；通過陰極保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行情況維護(hù)，對穩(wěn)定性及故障情況進(jìn)行監(jiān)測分析，初步判斷故障原因，指導(dǎo)現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)試或維修。

（4）輔助生產(chǎn)管理應(yīng)用。將采集數(shù)據(jù)按行政單位劃分形成分冊成果圖，同時(shí)標(biāo)記井位建筑物等參考設(shè)施，指導(dǎo)現(xiàn)場巡井、巡線。

3.2 研發(fā)優(yōu)化管理平臺(tái)，為系統(tǒng)高效運(yùn)行提供指導(dǎo)

（1）研發(fā)集輸系統(tǒng)優(yōu)化管理平臺(tái)。將關(guān)鍵運(yùn)行及能耗參數(shù)直觀展示，通過各種模塊、內(nèi)置算法與管理功能，做到定位問題、挖掘潛力、及時(shí)優(yōu)化。平臺(tái)應(yīng)用情況見圖3。

數(shù)據(jù)查詢模塊：關(guān)聯(lián)A5 系統(tǒng)生產(chǎn)信息，將能耗與運(yùn)行數(shù)據(jù)直觀展示，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)運(yùn)行在線監(jiān)管。優(yōu)化運(yùn)行模塊：關(guān)聯(lián)機(jī)采、集輸及注水系統(tǒng)優(yōu)化軟件，將軟件需求的關(guān)鍵動(dòng)、靜態(tài)信息利用平臺(tái)端口直接導(dǎo)入軟件，通過仿真建模運(yùn)算得到當(dāng)前條件優(yōu)化方案，指導(dǎo)基層隊(duì)優(yōu)化運(yùn)行。用能評價(jià)模塊：構(gòu)建由3 個(gè)層級(jí)、7 個(gè)系統(tǒng)、20 個(gè)指標(biāo)組成的能效評價(jià)體系，利用平臺(tái)將各系統(tǒng)能耗管理水平量化為評價(jià)值，利用“木桶效應(yīng)”方法定位能耗管理薄弱環(huán)節(jié)，為挖掘節(jié)能潛力提供指導(dǎo)依據(jù)。

（2）研發(fā)注水系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行監(jiān)測軟件。以圖形化的方式展示系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)，直觀掌握注水系統(tǒng)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)變化。

圖3 集輸系統(tǒng)優(yōu)化管理平臺(tái)界面展示Fig.3 Interface display of gathering and transportation system optimization management platform

信息查詢模塊：關(guān)聯(lián)注水系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)信息，對重要節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)集中展示，通過內(nèi)置算法實(shí)現(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)預(yù)警與啟停布局優(yōu)化，提高智能化管理水平。在線監(jiān)測與運(yùn)行指導(dǎo)模塊：用圖形化的方式反應(yīng)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，利用計(jì)算公式及數(shù)學(xué)模型對高管壓區(qū)域進(jìn)行預(yù)警并給出調(diào)整意見，輔助管理人員調(diào)控決策。

（3）結(jié)合加熱爐運(yùn)行狀態(tài)特征，開發(fā)加熱爐運(yùn)行評價(jià)指導(dǎo)平臺(tái)。根據(jù)加熱爐運(yùn)行參數(shù)界線及各區(qū)域特征，將設(shè)備運(yùn)行劃分為合理區(qū)、危險(xiǎn)區(qū)、待優(yōu)化區(qū)等6個(gè)區(qū)域，同時(shí)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫信息，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)對設(shè)備進(jìn)行劃分，實(shí)現(xiàn)分區(qū)專項(xiàng)管理?？芍庇^判斷加熱爐運(yùn)行狀態(tài)，為分析、措施提供指導(dǎo)手段。

3.3 研發(fā)空間信息管理平臺(tái)，為規(guī)劃設(shè)計(jì)與生產(chǎn)管理提供指導(dǎo)

（1）開發(fā)建成杏北油田地面設(shè)施三維平臺(tái)，設(shè)計(jì)8 大功能模塊，實(shí)現(xiàn)查詢、分析、演示等功能。平臺(tái)操作界面展示見圖4。

數(shù)據(jù)的二、三維聯(lián)動(dòng)查詢功能：模型與A4、A5 系統(tǒng)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，以二維、三維聯(lián)動(dòng)形式查詢分析站庫數(shù)據(jù)，滿足動(dòng)、靜態(tài)數(shù)據(jù)管理。

圖4 三維平臺(tái)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(dòng)畫演示功能：通過三維流程動(dòng)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(dǎo)了生產(chǎn)管理。

（2）開發(fā)地理信息數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺(tái)，分為移動(dòng)端和web端兩部分，實(shí)現(xiàn)地理信息的快捷應(yīng)用、大數(shù)據(jù)分析等功能。

移動(dòng)端App 功能：將A4 系統(tǒng)移植到手機(jī)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)施查詢、定位、導(dǎo)航，以及穿孔信息采集、上報(bào)、管理功能。Web 端功能：實(shí)現(xiàn)了穿孔數(shù)據(jù)、檢測數(shù)據(jù)、修復(fù)數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)分析功能。同時(shí)使用數(shù)據(jù)加密技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)安全三重保障。

（3）研發(fā)A4+雷達(dá)預(yù)警系統(tǒng)平臺(tái)，為安全生產(chǎn)提供指導(dǎo)。目前第四采油廠全區(qū)共設(shè)置6座雷達(dá)監(jiān)控塔，將A4 系統(tǒng)的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)信息和關(guān)鍵井站信息導(dǎo)入雷達(dá)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵區(qū)域?qū)崟r(shí)預(yù)警、關(guān)鍵作業(yè)實(shí)時(shí)監(jiān)督、違法行為精準(zhǔn)指揮。運(yùn)行至今已協(xié)助破獲93起案件，累計(jì)抓獲盜油分子17人。

（4）研發(fā)線路監(jiān)測與運(yùn)行優(yōu)化管理平臺(tái)?；贏4系統(tǒng)電網(wǎng)空間數(shù)據(jù)和A5系統(tǒng)供用電系統(tǒng)基礎(chǔ)信息，構(gòu)建電網(wǎng)拓?fù)潢P(guān)系，形成疊加GIS系統(tǒng)圖。通過建立電網(wǎng)數(shù)據(jù)模型，進(jìn)行電力線路優(yōu)化，提出線路運(yùn)行決策方案，使線路負(fù)荷監(jiān)測更加全面、直觀，電力生產(chǎn)指揮更加智能化。

4 結(jié)束語

（1）油田企業(yè)多專業(yè)數(shù)據(jù)庫深化應(yīng)用分散性較強(qiáng)，建議加強(qiáng)各類數(shù)據(jù)庫的集成智能化應(yīng)用，提升大數(shù)據(jù)分析效果。

（2）加強(qiáng)數(shù)據(jù)庫建設(shè)，深化應(yīng)用頂層設(shè)計(jì)，避免因數(shù)據(jù)不統(tǒng)一產(chǎn)生的信息孤島，建立數(shù)據(jù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、集中管理、科學(xué)應(yīng)用的數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)成果共享。

（3）應(yīng)結(jié)合三維設(shè)計(jì)、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字化油田建設(shè)，探索智能化數(shù)據(jù)采集技術(shù)，提高數(shù)據(jù)采集效率和準(zhǔn)確性。