油田地面工程技术管理综合平台的开发与应用
田庆荣
国际贸易实习报告大庆油田有限责任公司第五采油厂规划设计研究所
摘要：以油田“数字化建设”为技术背景，以“统一标准、统一平台”为指导思想，与基础数据库紧密结合，利用成熟的地理信息系统软件产品，开发了地面工程技术管理综合平台。平台以大场景航拍影像图（土地、村屯、水系、高程）为核心，通过对物理油田所包含的专题信息数据（井场、站场、道路、电力线路等）进行数字化虚拟建设。建立油田数字化环境，将三维模型和地理信息数据与生产过程中的动态数据智能采集相结合，对油田生产和管理的各种方案进行模拟、分析和研究，优化资源配置，降低生产成本，实现油田基础信息在线查询、统计、应用分析、辅助决策等综合信息服务。
关键词：技术管理综合平台；数字化建设；三维建模；集中监控
Development and Application of Oilfield Surface Engineering Technology Management Integrated Platform
TIAN Qingrong
Planning and Design Institute of No.5Oil Production Plant，Daqing Oilfield Co.，Ltd.
Abstract：With the"digital construction"of oilfield as the technical background，the"unified stan-dard，unified platform"as the guiding ideology，and closely combined with the basic database，the in-tegrated platform of surface engineering technology management is developed by using mature GIS soft-ware products.The platform takes the large scene aerial image map(land，village，water system，eleva-tion)as the core.Through the digital virtual construction of the thematic information data(well site，station，road，power line，etc.)contained in the physical oilfield，the platform establishes the oilfield digital environment，and combines the3D model and geographic information data with the intelligent acquisition of dynamic data in the production process.Various schemes of field production and manage-ment are simulated，analyzed，and studied to optimize resource allocation，reduce production costs，and realize comprehensive information services such as on-line query，statistics，application analysis，and auxiliary decision-making of oilfield basic information.
Keywords：technology management integrated platform；digital construction；3D modeling；central-ized monitoring
油田的生产环节是石油企业管理中的重中之重，由于油田的基础设施地理分布性较广，各区域地理环境和地质条件差异性较大。因此，生产指挥与决策在已知生产动态信息的基础上，与具体的远程实地三维地理信息相联系，将大幅提高油田企业生产管理的科技化程度，达到事半功倍的效果。油田在生产开发过程中，安全性保障是首要任务，对于各种灾害的预案制定与快速反应是减少灾损失的关键。三维系统可以根据受灾地点位置快速查询事故区周边地理要素，计算最佳救灾路线、财产损失并模拟各种方案的可行性程度。油田企业作为国家重要的经济支柱产业之一，其科技化程度代表该企业的国际地位与先进水平。“数字油田”是石油企业百年发展梦想之一，数字油田的实现，需要先进的IT技术保障，而融合GIS技术和三维可视化技术的三维GIS技术正是当今先进IT技术的发展方向之一。因此，展示数字油田建设成果，需要三维技术保驾护航[1]。
DOI:10.3969/j.issn.1006-6896.2021.01.014
1三维可视化建设现状
三维建模运用最新的图像化处理技术，将数据由传统的二维平面表现方式转换为三维立体，构筑虚拟模型来真实地反映客观事物，在油田建设中使用三维建模技术，已经成为工程建设、管理决策的发展趋势。三维数字化、三维可视化及三维智能化运维技术在油气田行业的运用，为油田的精细化管理提供了技术支持。
A采油厂于2013年着手开展部分站场的探测与三维建模工作，购置三维激光扫描仪及Skyline系统平台，举办探测设备、地面三维建模培训班，为地面设施三维建模奠定基础，以培养信息化建设精干人才队伍。截至目前，先后制作了23座站场的三维模型（7座联合站、2座转油站、2座计量间、12座变电所），剩余联合站将在后续的数字化建设中逐年完成。
在持续完善油田站场模型的同时，对注采井、井排道路、电力设施等生产设施根据规程规范进行建模。2存在的问题
（1）单体模型规模庞大不成体系。完成全厂23座站场、11634口单井、445.98km井排道路的三维模型，但相对关系无法体现，具体使用还停留在浏览阶段，不能为生产管理提供指导，
（2）设施设备信息单一。只具备图形数据，站场、单井、道路模型没有详细的属性数据支持，在分析与决策支持方面的能力相对较弱，
（3）油田设施不完善。缺乏地下管网的空间信息，不能有效的形成地上地下一体化的管理模式，在油田通用三维空间信息的网络化与标准化等方面有待进一步完善，
（4）图形应用方面存在局限性。与其他生产管理体系的数据共享、服务对接能力较弱。
3技术管理综合平台构建技术路线（1）整体技术架构。平台建设采取“整体布局、统一设计、分步实施
”的模式（图1），以航拍影像图为基础[2]，进行大场景三维展示
。以站
图1地面技术管理综合平台系统框架
Fig.1System framework of surface technology management integrated platform
间、管道等地面设施为研究对象开展信息化油田管
理建设工作，实现可视化多维信息交互表达，全方
位、多层次、多专业的综合管理，油田在科学决策
部署、生产运行指挥、动静态信息统计分析及辅助
规划设计等方面的数字化管理。
（2）正射影像图制作。数字正射影像图
（DOM）是以航摄像片或遥感影像（单/彩）为
基础，具有地形图的几何精度和影像特征，是三维
GIS开展可视化管理、构建“数字油田”的核心基
础信息[3]。
正射影像图制作主要包括地形地貌影像背景图
编制、1∶2000立体影像数据处理、1∶2000数字
高程模型制作、1∶2000数字线划地图修正处理及
油区1∶2000航拍图编制。
通过与油田地面设施（井场、站场、道路、电
力线路等）模型的叠加，可以对油田设施与土地、
水系、村屯、工业项目的交叉冲突进行有效管理
端午节高速免费吗2023年（采用无人航拍技术对油区进行航拍修正，修正后
油田三维区域背景分辨率可达0.3m）。
（3）地面设施三维模型的展示。基于数字正射
影像图的高精度、直观逼真、信息丰富、现实性强
等特点，作为三维站场的背景，评价联合站、转油
站、计量间、变电所等地面设施模型的精度、现实
性和完整性，可直观反映油田设施周边环境的自然
信息[4-5]，为油田用地、站场选址、产能规划等工作
提供图形依据。
根据空间数据信息采集结果，将采出井、注入井的三维模型精确定位到数字正射影像图中，真实反映井位分布，方便定位查询，为管网调整、井位规划、工业项目穿跨越提供支持。
（4）埋地管网补充完善。利用GPS-RTK 测量仪对区域内的工程数据（单井、管道、电力设施、道路、供排水设施等）进行现场测量和记录，现场同步收集部分属性数据，针对站（间）以上管网采取先探测后测绘的方式进行。
梦见自己穿婚纱对管道根据管径、输送介质、埋深等信息进行三维建模[6-7]，根据起点、拐点、终点等空间信息精确定位到影像图中，反映管线真实走向的同时体现了与周围自然环境的关系（图2）
。
图2地面设施数据采集
Fig.2Surface facilities data acquisition
（5）油田路网拓扑图。历时6个月处理100余万条线划数据，绘制完成数据量小于3万条，重新映射了影像图和现场实际路网的逻辑关系，形成了准确的道路拓扑图。将处理后的DOM 影像图加载进入Auto CAD 中，描绘出全厂道路、沟渠、湖泊及陡坡，实现管道、井站的定位及导航，满足通过步行
、乘车等方式开展现场巡检工作的路线选择，提高了生产指挥效率，为地理信息定位导航系统实现直观、互动的可视化信息查询提供图形依据。
（6）空间测量。利用点选、框选可在正射影像图中进行简单的长度计算和面积计算，降低了员工劳动强度、现场核实频率，为辅助规划设计提供技术手段。
（7）建立常用设备模型库。完善单体设备（横向流、核桃壳滤罐、石英砂滤罐等）三维模型，方便在以后的站场建模中直接调用，为确定新建站场站内布局提供辅助手段。
（8）密闭容器内部结构模拟。利用虚拟技术建立天然气除油器、除油缓冲罐、三相分离器、加热炉等密闭容器的内部结构模型，同时应用3D 技术打印三相分离器实物模型，提高现场操作人员对设备运行、流程运转的认知，为应急演练、安全培训提供技术支持。
4
平台应用拓展
4.1钱塘江诗句
与集中监控系统对接
在对现实生产体系的准确模型化描述的基础
上，为方便影像图的深入应用，开展了影像图切片编码、动态数据实时传输研究等工作，为进一步实现数据采集自动化、动态分析及时化提供技术支持。
（1）影像数据处理。传统的影像图发图需要使用服务器将图片渲染完成后，将数据全部传输到客户端浏览器才能加载，地表正射影像图大小在40G 以上，严重影响了发布及使用。
通过对大体积影像数据的切片、压缩，在保证图像质量的基础上，可以将数据量缩减至原有的十分之一，依据约定的命名规则进行存储，在浏览时仅调用需要的图片，方便在网络上浏览大容量图像。
（2）数据实时传输。应用新型的对象连接与嵌入技术，实现集中监控实时数据远传。目前井、站
数据主要采取就地仪表计量、手工录取的方式，利用联合站现场采集数据的计算机发布OPC 服务，各级管理者通过网页调用、审核、汇总现场实时数据，供客户端浏览者使用[8]。该技术独立于平台并且面向服务，具有较高的安全性，通过新技术的应用，井站数据可实现实时上传，各级管理人员能及时掌握生产系统运行实时状态，实现数据自动采集、信息关联、数据共享，减少人为失误，使资料更加准确。
（3）安防能力提升。为了探索数字化建设、油田保卫技防、生产管理紧密结合的管控模式，将相控
雷达与光学成像技术高度融合，根据监测管辖范围内的雷达系统，快速定位偷盗位置，并根据油田路网拓扑图，快速制定导航路线，监测面积在安防雷达全部实施后可达519km 2，有效降低盗油盗电案件发生。
（4）与管道信息管理平台结合。管道信息管理平台是以“管道完整性管理为标准，全生命周期为理念”开发的管理平台，包括管道设计施工、管道穿孔、阴极保护系统、管道日常运行管理四个功能模块，含管道工艺流程、设计施工、高后果区管理、风险评估管理、日常运行、更新报废、失效事件、防腐检测信息、牺牲阳极信息、强制电流信息管理10个子功能模块。
全面梳理管道动、静态管理流程，建立健全管
道数据库，开发与A5的对接接口，配套相应管理软件，并与埋地管网二、三维联动图形相匹配，实现地上地下一体化，同时可根据不同管道的流量、管径、年限动态显示不同颜，便于区分[9]。埋地管道图形与属性数据的结合，保证站外管道完整性管理，实现动、静态信息全方位信息化及可视化优质管理，辅助提高专业化管理效率。4.2
与数字化移交对接
随着企业的不断发展，在油田未来建设过程中，设计工作将逐步从二维设计向三维设计转变，在提高
设计效率的同时保证设计精度，实现工程立项、项目设计、现场施工、项目交付等全过程的数据集成。
（1）原始数据的收集整理。转变技术管理综合平台数据存储结构，除了日常生产动、静态基础数据外，通过对全厂联合站、转油站、计量间的设计图纸、竣工图纸等建设资料进行数字化处理，在数字化移交全面实施后提供原始数据支持。
（2）数据共享。技术管理综合平台和数字化移交都是以三维图形引擎为支撑，可在彼此系统中实现三维数据的输入、检索查询、调用、处理分析、展示，文档在线查看、设备参数管理、文档关联功能等。
（3）虚拟设备巡检。在平台内油田地面设施三
维模型全部建设完成后，利用三维数字化设备，可进行巡检线路模拟、在线开展故障排查。
（4）智能化运维管理。以现有技术管理综合平台作为感知层，以三维模型和工艺流程模拟模型为基础，结合基础数据库系统，为智能站场生产运维系统和生产模拟仿真培训系统等提供底层数据，实现生产运营的智能化管理、离线状态的工艺流程可视化模拟、工艺优化、操作员仿真培训等（图3）。
5系统整体效果
（1）生产过程各节点管控效率明显提高。通过
数据自动采集、报警自动检测、指令快捷下传、报表自动生成等功能，提高了管控效率。
（2）提升了油田安全监控能力。依托数字平台建设实时监控设施运转、关键部位状况，及时发现和纠正违规隐患，掌握了风险防控主动权。
系统建设完成后，以数字化为基础，优化劳动组织架构，由“厂—矿—队”三级管理变为“厂—作业区管理中心”两级管理，简化了管理流程，减少了中间环节，调度指挥直通基层，管理链条短，运行效率高。
（3）生产管理实现了三个转变。三个转变包括：
①手工操作到全自动处理的转变。巡井方式目前为人工定期巡井，一天巡井两次，井场手工操作
图3智能化运维管理结构
Fig.3Intelligent operation and maintenance management structure
关井，集油阀组间掺水量、配水间注水量人工调节，通过数字化建设，可实现电子巡井，监控室仅需几十秒可自动停井，单井掺水量、注水量完全实现远程自动调节，且恒流稳定精准。②断续数据点到连续信息流的转变。目前井、站数据主要采取就地仪表计量、手工录取的方式，通过数字化建设，井站数据可实现实时上传，各级管理人员能及时掌握生产系统运行实时状态。③经验管理到精细化管理的转变。目前油井单环掺水量、注水井注水量均为人工粗略调节，通过数字化建设，油井单环掺水量可根据回油温度、注水井注水量可根据注入压力进行精确调节，做到精细化管理。
6结束语
应用Skyline 技术成功构建了3DGIS 系统，通过
将精准影像图、精细模型与基础数据相结合，全面展示油田规划布局、生产运行、设备参数、辅助设
施等一系列数字化信息，为油田规划设计、生产指挥、动态查询、模拟运行、智能管理、科学研究及培训教学提供了良好的信息支撑，为全面提升地面工程技术管理水平奠定了坚实基础。参考文献
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作者简介
田庆荣：工程师，2006年毕业于大庆石油学院电子信息科学与技术专业，从事数据库与三次采油管理工作，0459－4590889，************************，黑龙江省大庆市大庆油田有限责任公司第五采油厂规划设计研究所地面工程管理室，163000。
收稿日期
2020-09-20
（编辑
王艳）
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