斯伦贝谢数字油田解决方案--资产管理优化解决方案

新一代数字油田-资产优化解决方案

□ 赵国玺 / 斯伦贝谢科技服务（北京）有限公司

油气田生产涉及地质油藏、井筒管网、人员管理、现场操作、工作流程、安全保障、控制系统、生产设备等各个方面，可谓千头万绪，因此复杂程度很高，如图【1】所示；另外随着油气田开采难度的不断加大，企业也必将越来越多采用新的技术、依靠先进的技术保持生产效率和生产安全，因此业界对“数字化油田”解决方案的关注度逐渐增加，据业界估计，未来五年内“数字化油田”的投资将会增长一倍；另一方面，随着新技术的不断进步和革新，“数字油田”、“一体化作业”、“i -Field”、“信息化油田、“e -Field”、“未来油气田”、“智慧油气田”等“数字化油田”相关解决方案不断推出，但这些解决方案尚不能完全解答油气田生产中遇到的棘手问题和深层挑战，比如：

1. 如何建立一个统一的系统生产平台，真正实现油

气藏、油气井、管网和生产设备等整个生产网络的之间的协作，实现技术、人员与流程之间的高效结合，更好地进行生产规划？

2. 如何实现从井筒到管道/管网到处理设备整个过程

的流动保障？如多相流管道的泄漏实时检测和漏点定位等？

3. 如何实现生产系统包括井筒、管道的完整性管理？

4. 如何实现整个生产系统的卡边生产，实现生产效

率的最大化？

5. 如何提高操作员应对复杂问题的能力、避免操作

员误操作的发生，降低运营成本？

AO 整体解决方案

为了更好地解决上述挑战，斯伦贝谢公司基于多年的实践经验、结合自身领先的技术优势，推出了对油气田各种资产进行生产协作管理和优化的新一代数字油气田解决方案：即Asset Optimization--资产优化解决方案（以后简称AO ），AO 解决方案涵盖了油气田生产的各个层面，在油藏管理、生产系统设计评估、生产作业、操作员培训、生产管理优化、生产安全、提升效益等方面为用户提供支持，为用户构建更加完善的生产数据管理体系和辅助决策，更好地满足用户对数字油田的要求，如图【2】所示.

AO

同时为用户提供工程设计及其优化和操作运行及其优化方案，其涵盖整个油气田生产系统的初步设计、详细设计、 生产操作、设备运行监控、生产优化、操作员培训和多专业多岗位工作人员的生产协作，真正实现人员、技术、设备、工作流程等的融合，帮助用户实现如下目标：

1. 提高生产效率、规范操作规程

2. 使得生产操作更加安全和简便

3. 降低运营成本

图【1】油气田生产和挑战 图【2】斯伦贝谢资产优化整体解决方案

生产数据采集和管理平台-Avocet ：

Avocet 是AO 资产优化系统的基础平台，负责采集和收集AO 系统需要的各种数据和进行生产数据管理、利用行业标准算法对数据进行数据加工、数据清理、数据管理和数据分析， 把各种看似杂乱无章的数据变为有效的信息资源提供给作业者帮助他们及时正确地进行生产决策和风险预测， Avocet 从以下来源采集数据：

∙ DCS/PLC/SCADA 等系统的实时数据和历史数据、数据文件 ∙ 第三方系统数据如Lab 实验室数据 ∙ 文本文件

∙ 手工数据输入包括在线输入和离线输入等

Avocet 把采集到的各种看似杂乱无章的数据进行整理分析，变为有效的信息资源提供给作业者帮助他们及时正确地进行生产决策和风险预测：

∙ 实时监测设备如ESP 运行状态和性能 ∙ 实时报警管理和电子邮件通知

∙ 油气井生产KPI ：如停工期、生产寿命等检测 ∙ 流程优化

∙ 产量计算和产量回配

Avocet 提供与第三方系统的接口：

∙ 与GIS 系统集成

∙ OPC 通讯协议，支持OPC UA ，与SCADA 等系

统集成 ∙ ModBus

∙ 与ERP 系统接口，为ERP 系统提供生产数据

Avocet 为用户提供强大的报表能力，并为用户提供可视化设计能力，使得用户可以根据自己的操作习惯设计操作监控界面，使得系统更加友好和专注，如图【3】基于Avocet 平台，OFM 通过PipeSim 单井动态分析和Merak 经济评价给出的产量分析界面。

集成的资产模型-Avocet IAM （Integrated Asset Model ）：

Avocet IAM 将油气藏、井筒、管网以及处理设备、和后面的油气处理工艺过程各个部分的模型集成到统一的生产工作环境之中（如图【4】），并结合经济分析，建立起从油气藏到油气处理装置的一体化模型，结束了油藏、井筒、管网和工艺装置各自独立工作的历史，把涉及生产的不同区域有机地结合起来作为一个整体进行研究，解决不同区域的相互耦合问题，Avocet IAM 提供多种耦合手段如：

∙ 基于产量耦合-油藏提供压力限制，管网系统

指定产量

∙ 快速PI 指数耦合-油藏提供压力限制，管网系

统指定PI 值

∙ 斜截法耦合-油藏提供压力限制，管网系统指

定产量或PI 值

∙ 九点法-油藏提供压力限制，只用九点法计算PI 值 等

Avocet IAM 支持不同软件包括不同供应商的软件提供的模型集成，实现地下、地面专业模拟软件之间的无缝集成，从而可以快速、准确地找出制约油气田生产的关键因素，为确定或调整油气田的生产方案提供及时、有效的参考依据，帮助用户实现：

∙ 油气田开发产量预测

∙ 油气田生产方案评估和优化 ∙ 生产参数敏感性分析和优化 ∙ 生产效益/经济分析

图【3】油藏、单井、井组产量分析-迭加图 图【4】一体化资产模型协作

虚拟计量系统VFM- OLGA Online ：

操作人员往往需要了解在井筒、管道中某个特殊位置的流动状态和运行参数，但往往这些位置难以安装或无法安装仪表仪表，或是安装费用太大，这时VFM （Virtual Flow Metering ）显然成为一个好的选择，VFM 通过OLGA 动态模型的自动实时计算，提供生产系统中测量仪器无法触及位置的信息，从而使生产作业人员能够在斯伦贝谢油田生产运营知识库的基础上进一步提出更加先进的生产作业建议，模型中(虚拟仪器)的数值可以与实际仪器/仪表测试结果相互校验，用于实际仪器/仪表工况检测；VFM 系统架构见图【5】.

VFM 从SCADA/DCS/PLC/RTDB 等系统采集数据，然后通过OLGA 瞬态模型进行实时计算，可以让用户实时监控生产系统中从井筒到管道上任何一个位置的生产运行参数，帮助用户构建透明生产系统。

VFM 相比传统模式有如下优点：

∙ 节省一次投资 ∙ 节省维护费用

∙ 对已有仪表进行故障诊断

流动保障解决方案-OLGA /OLGA Online

油气田生产尽管涉及面广、复杂程度高，但生产的主线即主要矛盾却是油气水从油气藏到井筒然然后输送到管道、再通过管道/管网输送至集气站/油站进行油气水分离，再进入净化厂进行处理的过程，在这整个过程中，我们要控制的就是油气水流动的过程，油气水流动的稳定与否关系着生产安全、运营成本、和生产效率，所以油气田生产的关键就在于油气水的多相流动保障，多相流动保障是整个油气田生产解决方案的核心。如右图【6】所示

AO 资产优化方案采用OLGA® Online 解决油气田生产过程中的多相流动保障问题，OLGA® Online 是真正的在线动态生产支持系统，为作业人员提供三种工作模式：

∙ 实时模式：与油田实际生产平行，提供比控制系

统更多的信息。应用实例包括漏失探测，水合物形成分析和管线段塞计算等。 ∙

∙ 预测模式：用于预测未来生产，从目前生产条件

开始到比实时快50-200倍的未来生产条件。用户可以将预测 模式设置为周期性运行。例如，定期进行未来5小时 预测，从而提供未来可能发生的停输预警和其他紧急情况预警。如图【7】

∙ 计划模式：可以通过情景分析（What-If Analysis ）调整所有参数进行新的操作规程计划。计划模式也可

以用来做培训，培养作业人员对管线动态及其对处理设备影响方面等知识的理解。

在线流动保障提高对油井和管线内流体流动的认识，实现更加主动的低成本高效率的生产管理，与油田生产实时吻合的实时模型有助于提高对于油藏，井筒，管线和设备的认识，能够在不损坏生产设备的前提下进行各种生产策略的多次筛选，解决各种流动保障问题，如段塞流的实时监视预测和控制、水合物生成预警、蜡沉积监测预测、清管方案、抑制剂加入方案、动态试井、井产量配置、管道完整性（腐蚀腐蚀位置和速率计算、积沙计算、冲蚀计算、泄漏计算、仪表失效等）等，OLGA Online 可以为用户提供数十个在线流动保障专家应用解决不同流动保障问题，下面略举几例。

图【5】虚拟计量系统架构 图【6】油气生产流动过 图【7】实时、预测监控画面