第九采油厂横跨陕西定边、吴起以及宁夏彭阳两省（区）三市三县，油区较为分散，管理难度大。虽然该厂油田数字化建设初具规模，但是数据的应用程度却不高，尤其是高质量的数据支撑没有很好地利用起来。为此，针对油田数据应用这一现状，着重从利用大数据为油田生产建设提供智能化服务，为提升油田生产管理水平提供强力支撑。
一、形成背景
党的十七大和十八大报告相继提出了“大力推进信息化与工业化深度融合，走中国特色新型工业化道路，促进经济发展方式转变和工业转型升级”。国家把信息化上升到国家战略的高度，对大数据技术的积极拓展，将会为油田生产力发展和产业创新升级发挥巨大价值，并且将形成企业核心竞争力的宝贵资产。利用信息采集、传递、控制与反馈方式，将传统的经验管理、人工巡检的被动方式转变为集中监控、扁平化、智能管理，大数据在油田大数据库开发的必要性及设计要求就显得尤为重要。
二、基本内涵
大数据技术的核心效能是从大量纷繁复杂的数据中，高效地挑选出最具使用价值的数据信息实现对业务的指导和工作的支撑。
（一）服务数据展现。即大数据库通过数据采集、数据预处理、数据存储及管理、数据分析、大数据并行计算技术，实现应用服务数据展现。
（二）实现数据可视化。即利用软件技术将大量数据分析，转换成图型图像列表，在屏幕上显示。
（三）预测分析能力。即提前预测到问题，做到提前预防，要把数据变得简单，易于理解。原油生产信息化，在浩瀚的大数据中发现有价值的大模式或小模式。
（四）数据挖掘算法。即通过集群、分割、孤立点分析深入数据内部挖掘价值，可以让数据分析人员更好的理解数据。
（五）人工比对、程序比对、统计分析。即工作人员通过对新旧数据不同角度、不同视图的统计，对数据转换的正确程度量化分析，发现其在某个统计结果的不一致性，通知相关人员纠正。
三、主要做法
鉴于油田生产的管理模式，要实现“统一平台、信息共享、多级监视、分散控制”，第九采油厂建设完善生产中端系统，包括数字化生产指挥系统、安全预警系统、油井工况分析与功图计产系统、水井工况分析系统、水源井管理系统、数字化运维管理系统。
图1 大数据平台数据流向
（二）统一平台建设，实现信息共享、多级监视、分散控制
大数据共享平台以实时数据库为中心，采集生产及信息化管理系统数据，保护生产信息稳定运行及数据信息化安全。同时共享、交互与流通数字化信息资源，从而达到管理信息的准确性、及时性、一致性，为正确分析和决策提供了可靠的依据。第九采油厂产生的大数据主要有油井液位、功图载荷、三相电参、抽油机的冲程、冲数、控制参数，压力、温度、液位、流量、视频、照片等等，大量数据通过各类数学模型筛选、专家库分析，经过应用系统把数据按业务、专业分类，分析结果。经过scada、数字化生产指挥、油井工况诊断与功图计产、水井工况分析、数字化运维系统“五大系统”，覆盖全厂生产工作区域。通过大数据平台，信息分类、智能分析，形成最全面的两级机关，统一工作平台。
实例1、数字化生产指挥系统。
形成公司、厂、作业区统一平台，生产数据实时显示，四大模块，32个子系统，实现安全、生产、经营一体化。
实例2、scada系统提升生产管理智能监控能力。
建设作业区与厂部两级scada监控系统，数据实时传送，厂部与作业区两级同时监控，可以避免单级监控不能及时监控的情况。即在系统中建设生产概览、原油集输、油田注水、安全管理、生产报表、参数报警、用户管理“7个应用模块”，实现全厂原油集输监控、远程启停抽油机、电动阀，注水井单井流量的智能调控—远程注水功能。流量计数据的采集把数据对业务与管理优化整合。建立信息化计量系统，建立站-站、作业区-作业区、采油厂-输油处的流量对接，是作业区生产应用的主要系统。
图2 scada系统图
第九采油厂组织开发的scada系统注水报表，以前坐车到井场注水井仪表间抄表，现在系统自动生成，可实时查看。已在各作业区广泛使用，效果良好。
实例3、油井工况分析系统，实现油井数据远程监测。
利用自动诊断发现并核实故障井，系统完成油井各项参数的远程实时监测，通过分析参数，及时调整抽油机冲程、冲次，保证油井的高效生产，实现抽油机无人值守的生产方式，降低人工巡井次数，提高油井的现代化管理水平，有效提高故障井发现的及时性。为管理人员各项井下措施、大修方案提供合理科学的依据，该厂全面使用油井计量系统，已停止用原油单量车量油，年节约单量油井费用130余万元，同时也为厂地质研究所的油田开发、油藏研究提供有利依据，规避了勘探风险，已成为管理人员开展技术分析的重要工具。
图3 油井工况诊断与功图计产系统
实例4、注水井工况分析系统，实现油水井精细管理。
提升注水工作水平，夯实稳产基础。完成“注够水、注好水”是持续推进油田注水精细管理工作目的。系统实现全区站点注水生产流程监控 ，水井指标统计、工况预警、实时工况分析、数据维护、工况结果展示等8个模块功能，主要监控油压、套压、干线压力、流量等参数 。达到厂机关、作业区、地质所、工艺所对注水井的管理要求。跟踪是否有新增欠注井，及时发现，及时提出消欠治理意见。为全厂年注水量提供科学依据，实现业务与技术的整合。
图4 注水井工况分析系统
实例5、统一电子路卡系统，实现油区道路图和电子执勤点的监控。
第九采油厂从在油区关键路口部署的32个电子路卡，实现视频实时监测、抓拍关键路口通过的车辆，同时将车辆信息传送到系统服务器智能判识；对可疑车辆警告提示，厂部、作业区两级机关工作人员，通过统一平台，查询油区各执勤点的进出车辆历史信息，加强油区拉油车辆及外来车辆的监控。
实例6、视频监控，提高油区综合治理的报警预警效率。
全厂建有井场、站等915处视频监控，联合站、管道穿跨越河道高清视频监控103处。增加无人值守井场，减少人工看护，为综合治理，抓偷防盗、防洪防汛、管道防泄漏工作提供直观可靠的现场实时图像，提升预警报警响应时间，以前人工巡井，一天一人巡50井次，现在视频电子巡井，10份钟巡井1000余次，并能自动跟踪、自动报警，极大提高了巡护效率，降低了人工巡护带来的丢油风险与安全风险。
图5 河道穿越高清监控图
（三）多级监视，分散控制，提高生产指挥系统实施指挥机能
在油田公司、采油厂、作业区三级平台实现三级监控与管理，人员通过系统，同时监控单井生产、原油输送、注水、日产量、月产量、井场视频监控。
为厂机关生产部门提供，实时监测一线原油产量、日计划、年计划，原油集输、井场、站点视频监控，提高工作效率，减少车辆出行，降低安全风险。形象展示、信息查询、动态监测、决策指挥、形象展示等提高了可靠依据。
（四）多级监视，分散控制，提高油井、水井、视频的上线率、准确率
厂部、作业区管理人员，通过数字化运维系统分析油井、水井、视频的上线率、scada数据准确率，可以对施工队伍派工，维护质量评价、施工队伍资质审查上报、提升数字化服务队伍管理。材料采购审核功能、形成作业区、厂、油田公司“三级管理”。提高了材料审核效率，做到管控透明、资金使用有据可查。
四、实施效果
（一）实现油田生产管理由传统向智能的转变，为各级层面决策提供辅助作用
在油井、水井、站控（增压站、转油站、联合站、注水站）管理上实现“无人值守、人工巡护、中心管理、远程监控，就地紧急关断、统一应急处置”的日常生产管理现代化，提升生产管理过程智能化水平，提升工艺过程的监控水平，优化生产组织。大数据使油田公司、厂（处）级、作业区级沟通更紧密，分工合作更合理。
大数据利用数据分析、数据整合、数据共享技术，结合各种数学模型、经验数据、专家系统，对生产管理过程进行智能化指导。方便技术部门、业务部门查询石油地质和油藏分析数据，及时发现油田知识、规律、趋势，并适时调整油田的生产方法和策略，提高油田产量、采收率、研究效率、效益。通过大数据，两级机关工作人员的查询效率由40%提升至90%。直接支持地质油藏工作，提升提高工作的质量、效率和水平。
scada系统和水井工况分析系统可查询注水井的历史、实时数据，降低人为修改因素，确保了注水报表、资料准确性。
（二）降低一线员工劳动强度，提升安全管控水平
把人从过去繁重的体力劳动，变为现在鼠标一点就能全站生产参数一目了然，人均体力劳动日均由5小时降为2.5个小时，以中等作业区300人为例，日均减少750小时，井场单人驻守到现在人员集中监视控制管理，提高了员工健康幸福生活指数。根据统计，人的不安全因素，占安全事故的60%。实现数字化管理后，安全生产风险降低了40%以上。电子巡井代替人工巡井，人均巡井频次比以前降低了75%。
发挥数字化“三防四责”监控作用，提升全厂原油泄漏防控能力，降低安全环保风险，改进安全环保监控方式，提升现场设备工艺化安全水平。完成环境监测，增强应急能力，做到及时预防、及时发现、及时处理。
（三）提高办公效率，降低生产成本
油井、注水井报表自动生成，通过对整个生产实时数据的掌控，处理分析，挖掘提炼有用的信息，减少人工对数据的筛选，提高办公人员工作效率，增进工作质量。为各级层面决策提供辅助作用。大数据方便技术部门及业务部门查询石油地质和油藏分析数据，及时发现油田知识、规律、趋势，并适时调整油田的生产方法和策略，提升油田产量、采收率、效率、效益。提高研究效率，支持地质油藏工作，垮地域协同工作，提升管理水平。过去厂、作业区两级机关到井场现场检查，日均用车费用比过去降低30%。过去通话电话、传真、文件沟通的事，现在通过数字化平台，协同办公，降低，人力、物力、财力，实现无纸化办公，根据统计，一个作业区年均节约10万余元。全厂五个作业区年节约费用50余万元。
(四) 优化劳动组织架构，减员增效
大数据分析，听权威数据指挥，第九采油厂目前实现的中心站管理模式，解决了生产规模扩大、用工紧缺、安全环保形势严峻的矛盾，站均用工由以前10人减至6人，以作业区有10个站为例，节约人40人。人均8万花费，年均节约320万元。从而降低了用工总数，盘活了人力资源。