隨著油氣行業(yè)適應(yīng)了“新常態(tài)”的油價(jià)環(huán)境，它必須面臨在資源有限的情況下管理大型油田資產(chǎn)的挑戰(zhàn)。

　　一些大型油田擁有成百上千口人工舉升采油井，卻只有較少的工程師來(lái)監(jiān)查這些井。目前擁有數(shù)十年有桿泵抽油經(jīng)驗(yàn)的工程師人數(shù)比五年前還要少，這是專業(yè)知識(shí)的損失，又無(wú)法迅速得到補(bǔ)充的原因。那些還在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的人員只能“能者多勞”，但也無(wú)法有效地管理數(shù)千口井。由于井況條件也會(huì)不斷改變，捉襟見(jiàn)肘的作業(yè)人員更是無(wú)法對(duì)每口井的舉升系統(tǒng)做出快速、明智的更改。

　　連接采油系統(tǒng)

　　制造業(yè)正處于由物聯(lián)網(wǎng)，智能傳感器，云計(jì)算與機(jī)器學(xué)習(xí)概念所驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)型期。這種發(fā)展趨勢(shì)表現(xiàn)為，制造業(yè)將實(shí)現(xiàn)更大程度的自動(dòng)化與數(shù)據(jù)交換，通常被稱為工業(yè)4.0，這為作業(yè)效率、安全與生產(chǎn)優(yōu)化帶來(lái)了巨大的進(jìn)步。

　　油氣行業(yè)已經(jīng)開(kāi)始引入工業(yè)4.0的概念，在價(jià)值鏈的各個(gè)部分更有效地利用其資源。在這個(gè)基礎(chǔ)上，Weatherford公司將工業(yè)4.0概念與生產(chǎn)系統(tǒng)相結(jié)合，創(chuàng)建了ForeSite優(yōu)化生產(chǎn)軟件平臺(tái)。開(kāi)發(fā)該平臺(tái)的目的在于幫助油氣行業(yè)利用工業(yè)4.0概念，將現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)效率提升至新的高度。該平臺(tái)將物理學(xué)模型、歷史趨勢(shì)以及機(jī)器學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析相結(jié)合，幫助作業(yè)者提高開(kāi)采不同類型油氣藏的作業(yè)效率，包括非常規(guī)、常規(guī)、陸地與海上的油氣藏。

　　圖1. ForeSite平臺(tái)利用物理學(xué)模型與先進(jìn)的分析方法，分析油田資產(chǎn)各方面的數(shù)據(jù)，從而加強(qiáng)決策制定。

　　ForeSite平臺(tái)于2017年推出，旨在成為業(yè)內(nèi)首個(gè)往復(fù)式抽油桿舉升系統(tǒng)的優(yōu)化支持與預(yù)測(cè)分析系統(tǒng)。最近該平臺(tái)業(yè)務(wù)范圍已擴(kuò)展，可為氣舉、電潛泵(ESP)系統(tǒng)以及自噴井提供支持。

　　在過(guò)去15年中，工程計(jì)算與建模軟件已經(jīng)對(duì)全世界15萬(wàn)口油井進(jìn)行了精確的性能調(diào)整。

　　ForeSite平臺(tái)將這些技術(shù)與工業(yè)4.0原理相結(jié)合，可提供優(yōu)化各油井性能的方法。利用從油藏到地面設(shè)施的整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，作業(yè)者可以做出更明智的決策，以最大限度地提高采收率，降低桶油成本。

　　遠(yuǎn)程優(yōu)化

　　ForeSite平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)訪問(wèn)，并能夠做出詳細(xì)的分析，以幫助作業(yè)者針對(duì)多樣化的人工舉升類型，做出更明智的優(yōu)化決策。該平臺(tái)通過(guò)直觀、可視化的界面以及實(shí)時(shí)診斷功能，可在線跟蹤油井產(chǎn)量，以識(shí)別出任何影響產(chǎn)量的反常工況。例如，該平臺(tái)可以根據(jù)大范圍的示功圖庫(kù)，對(duì)比單井抽油桿舉升示功圖的特征，以幫助作業(yè)者診斷影響油井產(chǎn)量的因素。

　　當(dāng)它檢測(cè)到產(chǎn)量趨勢(shì)或作業(yè)參數(shù)偏離設(shè)定值時(shí)，平臺(tái)會(huì)向用戶的電腦桌面或移動(dòng)設(shè)備端發(fā)送智能警報(bào)。此外，由于所有的ForeSite軟件都可與Weatherford公司的CygNet SCADA平臺(tái)相集成，因此作業(yè)者可以創(chuàng)建一個(gè)閉環(huán)的端對(duì)端優(yōu)化循環(huán)。比如，如果數(shù)據(jù)分析表明需要改變現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)參數(shù)(例如：節(jié)流器位置，壓縮機(jī)設(shè)置或泵速)以改善井的性能，那么利用SCADA平臺(tái)則可以遠(yuǎn)程發(fā)出指令并安全的實(shí)施作業(yè)。

　　由于人工舉升需要隨時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，因此該平臺(tái)還可幫助作業(yè)者，為油井的每個(gè)階段選擇合適的舉升方式。利用當(dāng)前與預(yù)計(jì)的數(shù)據(jù)，該平臺(tái)能夠預(yù)測(cè)問(wèn)題并提供見(jiàn)解，這些數(shù)據(jù)包括流入井中的油氣流建模、完井建模、流體性質(zhì)、壓力分析、體積分析、溫度分析以及流體動(dòng)力學(xué)。

　　降低故障頻率

　　為了在更長(zhǎng)的時(shí)間范圍內(nèi)確保資產(chǎn)的優(yōu)化與可靠性，該平臺(tái)的預(yù)測(cè)分析功能可以主動(dòng)識(shí)別出較小的性能問(wèn)題，防止其逐漸發(fā)展為更嚴(yán)重、更昂貴的問(wèn)題。該功能將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)與高級(jí)分析工具相結(jié)合，以評(píng)估每口井的性能。

　　該平臺(tái)以設(shè)備故障的歷史記錄為指導(dǎo)，結(jié)合舉升組件，利用人工智能來(lái)預(yù)測(cè)地下故障。通過(guò)定期跟蹤設(shè)備各個(gè)組件的性能，作業(yè)者能夠?qū)嵤┲鲃?dòng)的矯正措施，以降低發(fā)生故障的頻率。作業(yè)者可以調(diào)整作業(yè)設(shè)置，以延長(zhǎng)設(shè)備的運(yùn)行壽命。還可以根據(jù)預(yù)測(cè)情況，提前派出修井機(jī)與維修人員，以減少停機(jī)時(shí)間與相關(guān)的產(chǎn)量損失。

　　圖2. 故障預(yù)測(cè)與預(yù)警功能管理

　　當(dāng)需要進(jìn)行修井作業(yè)時(shí)，該平臺(tái)的現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)管理模塊可以使不同業(yè)務(wù)領(lǐng)域的用戶，包括第三方鉆井隊(duì)、工程師、生產(chǎn)計(jì)劃制定者以及管理人員，就修井計(jì)劃進(jìn)行協(xié)作。該模塊包括一個(gè)經(jīng)濟(jì)分析應(yīng)用程序，使工程師能夠評(píng)估隊(duì)列中的所有作業(yè)，并能根據(jù)哪些作業(yè)將獲得最高的投資回報(bào)，來(lái)確定鉆機(jī)計(jì)劃的優(yōu)先順序。它還可以將歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化，以幫助用戶分析作業(yè)問(wèn)題，了解成本動(dòng)因并確定最佳作業(yè)方式。

　　ForeSite平臺(tái)的故障預(yù)測(cè)與早期預(yù)警功能使作業(yè)者能夠通過(guò)監(jiān)測(cè)異常來(lái)管理他們的油井。這讓已經(jīng)開(kāi)展的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)與工作人員能夠?qū)⒏嗟臅r(shí)間用于優(yōu)化油井性能，而不是花費(fèi)在尋找問(wèn)題上。該平臺(tái)的一項(xiàng)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)，就是將預(yù)測(cè)故障分析嵌入到生產(chǎn)作業(yè)流程中，使用戶能夠在同一平臺(tái)上執(zhí)行物理學(xué)分析與先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析。

　　未來(lái)發(fā)展

　　除了該平臺(tái)目前的能力之外，Weatherford公司正在進(jìn)一步開(kāi)發(fā)新的應(yīng)用程序。目前正在研發(fā)的一項(xiàng)功能為：電潛泵的故障管理預(yù)測(cè)分析。眾所周知，電潛泵可以提高產(chǎn)量，但其修理費(fèi)用極其昂貴。電潛泵的高級(jí)分析模型旨在最大限度地減少因高修井率以及延期生產(chǎn)，而導(dǎo)致作業(yè)者耗費(fèi)的停機(jī)時(shí)間。

　　該平臺(tái)的建模與預(yù)測(cè)分析功能會(huì)進(jìn)一步轉(zhuǎn)向云端，從而簡(jiǎn)化安裝并最大限度地減少維護(hù)問(wèn)題。對(duì)于經(jīng)濟(jì)低迷時(shí)期出現(xiàn)的小型探勘開(kāi)發(fā)公司而言，這是一個(gè)很好的選擇，因?yàn)檫@些公司只擁有有限的內(nèi)部IT基礎(chǔ)架構(gòu)，并缺乏優(yōu)化生產(chǎn)所需的現(xiàn)場(chǎng)專業(yè)知識(shí)。這些公司需要軟件平臺(tái)提供的優(yōu)化功能，可他們又沒(méi)有人力或IT預(yù)算來(lái)自行管理它。

　　通過(guò)基于云計(jì)算的解決方案，公司可以從Weatherford的官網(wǎng)上訪問(wèn)該平臺(tái)。然后，他們就能分析現(xiàn)場(chǎng)所有的生產(chǎn)與人工舉升系統(tǒng)數(shù)據(jù)，以便自行決定如何提高每口井或整個(gè)油田的性能。對(duì)于同時(shí)需要軟件與工程咨詢的作業(yè)者，Weatherford公司的生產(chǎn)顧問(wèn)團(tuán)隊(duì)會(huì)與他們一起審核數(shù)據(jù)，并提供見(jiàn)解與建議，使他們更深入的了解每口井的狀況，幫助他們做出最佳的優(yōu)化決策。

　　隨著油氣行業(yè)走出低谷，它將會(huì)進(jìn)入一個(gè)自動(dòng)化與數(shù)字化的新時(shí)代。諸如ForeSite平臺(tái)之類的技術(shù)可以幫助作業(yè)者利用其現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，提高他們的分析與預(yù)測(cè)能力，維持長(zhǎng)期生產(chǎn)，并且也大大降低了運(yùn)營(yíng)成本。