劉帥(中海石油(中國)有限公司湛江分公司， 廣東 湛江 524057)

0 引言

生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)項目是在某海上生產(chǎn)裝置以生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)和關系數(shù)據(jù)為基礎，規(guī)范數(shù)據(jù)標準、統(tǒng)一數(shù)據(jù)源頭、實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中采集、存儲和管理，逐步建成生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)中心的大數(shù)據(jù)庫，為其他業(yè)務系統(tǒng)提供標準數(shù)據(jù)出口和數(shù)據(jù)支持的一個實驗性項目。

1 數(shù)據(jù)統(tǒng)計對石油企業(yè)發(fā)展的影響

生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)項目以大數(shù)據(jù)在海上油田的實踐應用為方向開展的一項循序漸進的工作。在當前大數(shù)據(jù)發(fā)展應用的前景下，需要我們正確認識和理解數(shù)據(jù)的重要性。大數(shù)據(jù)是從各種各樣來源中搜集得到的海量數(shù)據(jù)信息的總稱，具有數(shù)據(jù)量龐大，非結(jié)構化特點，同時在互聯(lián)網(wǎng)中面臨復雜性、安全性等新挑戰(zhàn)。算法的不斷跟新改進，使大數(shù)據(jù)對于新技術和人類技能的開發(fā)來說，逐漸成為一種需要。同時，大數(shù)據(jù)重新定義了數(shù)據(jù)管理的范圍，由數(shù)據(jù)提取、轉(zhuǎn)換、加載，演變?yōu)樵诖髷?shù)據(jù)應用中凈化和組織非結(jié)構化數(shù)據(jù)的新技術(如分布式架構技術)[1]。

在石油行業(yè)智能化油田建設的引領下，迅速提升的大數(shù)據(jù)應用技術，在石油開發(fā)決策中提供著更多的幫助和支持。大數(shù)據(jù)發(fā)展新形勢下，數(shù)據(jù)統(tǒng)計應用分析為企業(yè)決策提供了支持和依據(jù)，將為石油行業(yè)企業(yè)運行設定正確的目標[2]。

2 生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)的架構解析

生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)是通過OPC協(xié)議，連通各種DCS系統(tǒng)，采用iFix實時讀取現(xiàn)場點表數(shù)據(jù)，并采用iHistorian進行存儲。某海上油田在進行生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)建設過程中，部署安裝1套硬件采集設備，連通4個設施的中控系統(tǒng)，采集1 207個有效實時測點，每天采集存儲約32萬條現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)，為生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)庫中心提供大數(shù)據(jù)基礎信息。生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)的建設主要包括信息系統(tǒng)架構、數(shù)據(jù)中心管理、標準化體系建立以及生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息化處理四個部分。

2.1 信息系統(tǒng)架構

某海上油田生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)中心信息系統(tǒng)架構(如圖1所示)集中展現(xiàn)了生產(chǎn)開發(fā)中的關鍵數(shù)據(jù)，為生產(chǎn)管理提供了數(shù)據(jù)信息支持。生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)信息系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、系統(tǒng)接口服務、數(shù)據(jù)應用以及專業(yè)業(yè)務系統(tǒng)架構組成。在信息系統(tǒng)架構中的應用表現(xiàn)在：第一，生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)可以被應用在生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息知識檢索中。第二，生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)可以被應用在海上石油生產(chǎn)全面管理中。全面管理包括安全管理、生產(chǎn)管理、設備管理、能耗管理、計劃執(zhí)行等多個環(huán)節(jié)。第三，生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)可以被應用在行業(yè)的各類動態(tài)信息展示中[3]。

圖1 生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)統(tǒng)計信息系統(tǒng)架構

2.2 數(shù)據(jù)中心管理

海上石油行業(yè)最主要的工作就是油田開發(fā)，在大數(shù)據(jù)管理的作用下，生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)中心管理平臺可以對多元數(shù)據(jù)進行分類管理，并形成虛擬服務器，為訪問用戶提供虛擬化服務。多元數(shù)據(jù)包括測井技術采集的油藏物性基礎數(shù)據(jù)、海上平臺裝置的水文氣象數(shù)據(jù)、油井生產(chǎn)開發(fā)的工藝參數(shù)數(shù)據(jù)等。通過生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)將各類基礎數(shù)據(jù)采集進入生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)中心作為基礎數(shù)據(jù)信息。在油田開發(fā)過程中，專業(yè)人員可以通過數(shù)據(jù)中心管理平臺獲取地理地質(zhì)工藝數(shù)據(jù)，為制訂科學的調(diào)度方案提供依據(jù)[4]。

3 生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)在海底管道運營管理上的應用分析

海上油氣混輸管線輸送是海上石油最經(jīng)濟、最安全有效的運輸方式之一。油氣管道在運行過程中會發(fā)生腐蝕，引發(fā)穿孔泄漏，不但會嚴重污染環(huán)境并破壞生態(tài)，還會帶來巨大的經(jīng)濟損失。如何快速、精準查找出腐蝕點，并進行修復成為海上輸油管道日常管理的一項重點工作，受制于信息管理技術的制約，海底管道管理上更多的是一種事后補救的應對策略。海底管道運營在線預警機制是海底管道管理的重點方向，也是科學管理的目標。隨著實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)的建立，現(xiàn)場利用海底管道基礎數(shù)據(jù)的實時采集，結(jié)合關系數(shù)據(jù)的整理分析，以海上海底管道互聯(lián)的兩個生產(chǎn)平臺為實例，從海底管道運營管理中的壓力、溫度基礎數(shù)據(jù)信息著手，對生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)在海底管道運營管理上的應用進行分析。

3.1 海底管道智能化管理應用設計

海底管道智能化管理應用設計(如圖2所示)，A平臺、B平臺采集數(shù)據(jù)到PCS系統(tǒng)中，PCS系統(tǒng)服務器通過開放的OPC通訊協(xié)議，再經(jīng)過網(wǎng)閘、網(wǎng)關后，通過ETHERNET傳輸?shù)缴a(chǎn)實時數(shù)據(jù)庫。生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫將收集到的P、T參數(shù)、海底管道基礎數(shù)據(jù)參數(shù)統(tǒng)一錄入數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)中心調(diào)用混輸海底管道壓降、溫降關聯(lián)數(shù)據(jù)。通過壓降、溫降關聯(lián)數(shù)據(jù)算法核算海底管道下岸、上岸之間溫度、壓力差是否處于正產(chǎn)范圍，若超過壓差、溫差范圍立刻產(chǎn)生報警，判斷海底管道異常原因及應對措施，進而自動啟動海底管道保護程序。

圖2 海底管道智能化管理應用設計

3.2 海底管道實時數(shù)據(jù)壓降關聯(lián)性分析

對于均勻混合的油氣混輸管線，從壓降和溫降的角度最能直觀反應海底管道運營情況，進行直接預判。以海上某油田油氣混輸海底管道實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)為例，根據(jù)能量平衡方程進行數(shù)據(jù)整理推導。 根據(jù)油氣混輸管線壓降實時數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，在海管正常管輸中，從 A平臺至B平臺油氣混輸管道上下岸壓力實時數(shù)據(jù)，同一時間段內(nèi)的海管上下岸壓力變化趨勢一致，海底管道正常運營上下游裝置壓差范圍0.30～0.35 MPa之間。當壓差處于0.35～0.50 MPa時，上位機產(chǎn)生海底管道異常預報警；當壓差大于0.50 MPa時，初步可以判斷海管發(fā)生內(nèi)部壓力異常，上位機產(chǎn)生海管外漏緊急報警，并啟動海底管道保護關斷程序。

3.3 海底管道實時數(shù)據(jù)溫降關聯(lián)性分析

海底管道壓力數(shù)據(jù)可以作為海管內(nèi)部結(jié)構狀態(tài)監(jiān)控的重要依據(jù)，海管外部結(jié)構狀態(tài)則可以通過實時溫度數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析得出，從而在外部防護上實現(xiàn)預判預警。海底管道油氣混輸管線溫降分析采用蘇霍夫公式。根據(jù)油氣混輸海管上下岸溫度數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，A平臺至B平臺油氣混輸管道上下岸實時溫度，海底管道正常運營上下游裝置溫差范圍1.11～1.19 ℃之間。當溫差處于1.20～1.30 ℃時，生產(chǎn)平臺上位機產(chǎn)生預報警，上下游檢查是否有生產(chǎn)數(shù)據(jù)波動；當溫差大于1.40 ℃時，上位機產(chǎn)生緊急報警，并把信息發(fā)送到海底管道上下游平臺生產(chǎn)操作人員，啟動檢查海底管道外部損壞預警，現(xiàn)場組織啟動海底管道破損應急程序，檢查海底管道是否受到外力破損發(fā)生泄漏。以海上油氣混輸管道運營管理應用為例，生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)的建立，為海底管道上下游裝置的管道數(shù)據(jù)信息實現(xiàn)實時采集和關聯(lián)計算建立了基礎。通過關聯(lián)計算分析，判定管道運營狀態(tài)，給出管道運行缺陷應對措施，降低海上輸油管線泄露事故風險。通過上述壓降、溫降數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，我們可以看出實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)給海上油氣混輸管道管理帶來的全新技術變革。結(jié)合目前現(xiàn)場采用的海底管道物流組份在線檢測、在線腐蝕速率監(jiān)測、水文氣象數(shù)據(jù)監(jiān)測、海上雷達監(jiān)測系統(tǒng)等數(shù)據(jù)的關聯(lián)性分析，海底管道實時數(shù)據(jù)分析將更加精準全面，真正實現(xiàn)智能化海底管道運營管理。

4 結(jié)語

隨著網(wǎng)絡信息技術的應用范圍越來越廣泛，大數(shù)據(jù)技術發(fā)展成為趨勢。本文從海洋油氣混輸管線運營管理的一個方面做了實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)的統(tǒng)計應用分析。生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)的建立，為海上裝置嘗試智能化油田建設建立了基礎。在此基礎上，對于生產(chǎn)數(shù)據(jù)處理和應用目前局限于統(tǒng)計和查詢，數(shù)據(jù)中蘊含的潛在價值仍在發(fā)掘階段。隨著生產(chǎn)數(shù)據(jù)量的不斷增長，生產(chǎn)數(shù)據(jù)的大容量儲存、管理和數(shù)據(jù)安全性問題，以及隨著海上油田在更大范圍的布局而產(chǎn)生的分散分布與數(shù)據(jù)集成之間的矛盾等，這些問題均給我們提出了新的課題。