多參數大數據集成系統助力設備完整性管理

韓廣鵬 吳紹新 李瑞 周國華

摘 要：中海石油（中國）有限公司湛江分公司實行設備完整性管理體系運行中，利用近年來大數據先進的網絡運行系統觀念，對油田現場的關鍵設備和油氣生產數據進行全方位收集存儲，利用高度集成的后臺網絡進行數據集成，為油田現場生產人員及油藏科研人員提供有效的數據支撐，同時生成多用戶的數據調取及曲線趨勢的應用前端。本文從海管的前期建設和運行參數的收集集成、油井生產參數及電潛泵運行參數集合、關鍵設備的關鍵監控參數和油氣相關的參數集成共三個應用，解釋了在大數據環境下，應用多參數數據管理對設備完整性管理的科學有效性和重要意義。

關鍵詞：大數據;多參數;完整性管理;多用戶;監控參數.

一、充分收集海量數據推進海管完整性管理

海管完整性管理首先是大量進而完整的收集數據，首先是基礎數據收集，基礎數據收集前期工作應包括設備建設人員和設備維保人員?；A數據的應用就是設備的維保人員，因而在數據收集階段，就讓設備維保人員參與進來，是非常有必要的，而且需要承擔最終基礎數據的審核工作。

收集整理人員首先應建立規范和標準，規范和標準是在收集數據前必須要的，只有遵循了統一的規范和標準，收集的數據才能滿足應用。利用多點收集，多人管理及多處分析，這樣形成了完整統一的海管管理系統。

首先根據設備安裝圖紙及設備廠家資料對設備進行數據的收集和整理，設備使用維修人員進行校對和整理上傳，確保數據的準確性和完整性。這些數據包括設備位置的準確性、設備調試信息的完整性及準確性?？梢詫崿F在一定范圍內海管的數量、海管的分布情況、海管的維修記錄、海管的維修成本、海管運行監控、海管運行預警。

在多維度的參數收集加上基礎數據基礎上，結合相關設備設施設施作業和自身維護等信息，就能科學的進行KPI 指標分析，進而實現海管運行安全穩定。

第二步應根據海管完整性管理特點為多點分散的特點，采取利用多點收集，多人管理及多處分析，形成了完整統一的海管管理系統。對于有關海管運行及對其有影響的相關作業等，需要相關作業點對應的相關專業對數據進行上傳，系統進行統一的集中管理，這些對海管日后運行故障分析、監測預警、作業支持、安全運營起到科學的理論支撐。

第三步在各海管對應的相關油田對數據進行定周期分析，可以利用生產數據庫自動抓取的數據，對海管的運行進行監控，對于運營海管的參數曲線發現的多參數出現相似波動，油田可以及時調取運營海管相關周期數據，對海管進行科學分析總結，防止海管在運營階段出現不可預測的安全風險。

二、多參數大數據系統促進電潛泵完整性管理

油田現場生產維修人員通過長期現場工作發現一個情況，就是常規的管理辦法發現電潛泵問題基本上都是問題的爆發期或者是爆發前期。已沒有更多的時間進行調整和協調，只能被動的去解決問題。而且大部分油井的產量變化和電潛泵的常規磨損都是一個長期的過程，基本是在1-2 年甚至3-5 年的時間內完成的，很難在一周的卡片上發現異常。第二個問題是在油田現場實際生產過程中，需要對油井產出的油氣水產量數據和油井的采油樹及井下參數及電潛泵參數進行對比，以保證能夠及時有效的預測油井生產趨勢，為提出科學有效的調整措施提供足夠的數據支撐。

結合電潛泵井的管理經驗，在現有的管理方式上延長數據分析周期，從趨勢上分析機組變化，并及時做出調整增加運行壽命、減少用戶損失;擴大數據采集范圍，從機組運行參數、地面管線參數、井下參數等幾方面對比分析，全面了解設備運行情況。

為了能夠更全面了解油井運行情況，我們不斷增加采集參數的數量，從最初的電機電流、電機電壓、油壓、管壓等幾個達到現在的16 個。這些參數包含電潛泵地面設備參數，井口管線參數、井下機組運行參數，以井下壓力、井下溫度的趨勢分析，了解油井產層情況，主要是供液變化;通過泵出口壓力、電機溫度、震動幾個參數的趨勢分析，了解機組運行是否正常，包括電機冷卻、泵的效率等;通過油壓、管壓、管溫的趨勢分析，了解地面產液情況（機組做功情況），可以與井下工況對比相互印證;通過機組運行電流、電壓對照地面控制柜電壓、電流的趨勢分析，了解地面供電情況，井下負載情況，電路系統是否正常。分析的數據更全面，有利于找到問題具體原因，有針對性進行處理;通過相互印證，減少分析中誤判的可能。

通過集成油井產出的生產參數油井產液、日產油、含水率、氣油比四個關鍵數據，同時加上對采油樹參數油嘴開度、油壓、套壓的采集，系統將每天收集的數據進行存儲，并在前端應用可以生成多參數對比曲線。油田現場生產人員和油藏及采油研究人員可以根據大數據及多參數曲線進行分析，提出科學有效的油井調整方案和進行準確的未來產量變化預測，同時設備維修人員對電泵工況有整體宏觀的了解，提出的維修保養方案具有充分的理論依據。

三、基于大數據的設備運行管理提升關鍵設備管理水平、增加油氣產量和促進節能降耗

油田生產維修人員為了及時發現油田設備的異常，同時能夠及時的知曉設備運行狀況和油田油氣產量的相關性，利用油田設備上的關鍵運行參數傳感器和生產油氣的流量計及壓力等參數顯示組態，基于現有的整個DCS系統存儲和計算結構，不需要進行較大的軟件升級和現場生產儀表的增加，實現整個DCS系統分布于各地的重要機械設備參數的匯總、轉儲。利用設備多參數的分析系統，能夠有效的對設備出現故障和異常工況進行前期預警。

對設備進行多參數收集和集成分析是設備完整性管理兩個重要方面，設備多參數收集包括設備自身運行過程中所有重要參數收集，如壓縮機這樣關鍵設備，需要對壓縮機自身壓力、溫度等參數進行收集、存儲及趨勢分析;另外利用DCS系統中的油氣生產參數的收集存儲，集成至壓縮機運行參數，形成油田生產工藝及設備維護多維度監控，為科學有效利用設備提供強大的數據支撐。

整個DCS利用現場設備的傳感器，收集積累多年的設備運行參數，通過整個監控、收集系統對油田現場設備參數的分析、實現了設備中短期運行趨勢的預測及故障和異常預警。在對設備整體運行狀況進行預測前，需要通過模塊對數據進行處理，主要包括數據的采集、清洗和轉儲;系統使用參數設置對運行中的設備參數進行中短期的預測分析，并對預測結果進行評估，之后將由故障記錄生成的故障區段和預測數據進行相似性匹配，最終形成故障預警信息。用戶可以通過輸入組態地址進行對比多參數，進行觀察長期的設備運行趨勢變化，這樣可以對比發現運行中可能存在的異常和故障，并進行系統分析，找出整個設備運行過程中相似異常，并及時報告維修部門進行處理。生產人員可以利用集成了關鍵設備的運行參數的油氣產量數據，觀察和分析中期和長期關鍵設備的參數對油氣產量的影響趨勢，及時調整設備運行方式和調整生產工藝參數，達到關鍵設備和其它工藝設備及生產工藝的協調匹配，增加油田油氣產量，降低設備能源消耗。

四、結論

1、海管完整性管理首先是大量進而完整的收集數據，然后將收集的數據集成到大數據后臺收集系統，利用該綜合數據收集、存儲、管理平臺，相關專業人員可以進行海管運行狀況分析，觀察出海管運行過程中可能出現的潛在危害，保證海管長期運行安全穩定。

2、利用油井現有的管理方式延長數據分析周期，同時加上油井生產數據和采油樹參數，分析的數據更全面，有利于找到電潛泵潛在故障，有針對性進行處理。

3、油田現場生產人員和油藏及采油研究人員可以根據大數據及多參數曲線進行分析，提出科學有效的油井調整方案和進行準確的未來產量變化預測，同時設備維修人員對電潛泵工況有整體宏觀的了解，提出的維修保養方案有充分的理論依據。

4、關鍵設備運行管理采取大數據環境下的設備完整性管理，基于現有的整個DCS系統存儲和計算結構，用戶可以通過輸入組態地址進行對比多參數進行長期的設備運行趨勢預測，分析出關鍵設備的中長期運行工況，并了解關鍵設備和生產工藝的協調性，促進油氣產量增加和節能降耗。

參考文獻：

[1]多參數全周期管理模式在電潛泵生產中的應用研究 ? ?宗志臣

[2]電潛泵井下多參數綜合測量關鍵技術實現 ? ? ? ? ? 佟永濤

[3]潿洲終端設備操作手冊