油管杆“全生命周期”管理系统

项目的提出

自2008年以来，滨南采油厂全面实行管杆“分矿区、分年限、等寿命”管理，极大地促进了管杆管理水平的提升，管理经验也在全系统加以推广。但由于技术、生产条件的限制，管杆“分矿区、分年限、等寿命”管理完全依靠人工作标记、人工统计、人工分析，管理精细程度不够。管杆资源全生命周期优化使用以及管杆使用数据对油田开发生产的指导作用还不够突出。
通过调研了解到在整个油田使用物资中油管杆等占作业主材成本的50%以上，占一般材料费20%以上的比例。而目前对于这类成本投入庞大的资源，管理、使用还呈现粗放、无序的状态，急需向精细化管理的转变。
近年来，油田相关技术人员为突破难关，积极与科研院所、院校结合，先后对二维码技术、数字码技术及芯片嵌入技术在管杆上的应用进行研究，但由于管杆投入批次多、数量大加之井下使用的特殊复杂工况，编码识别技术成为技术瓶颈问题难以突破。
我公司在滨南采油厂多年探索的基础上，深入实地，潜心钻研，与国内顶尖的图像识别专家和机械制造专家深入合作，创新研究出一套先进高效的油管杆标码识码以及数据存储应用系统，在管杆精细管理的技术方面取得了重大突破，成功研发了油管杆“全生命周期”管理系统。使得对管杆、井下工具这样的大宗高值资源的使用管理精细化成为可能。

技术难题

我公司历经两年，研发了该油管杆“全生命周期”管理系统。在过程中攻克了七大难题。

编码体系的创新。前期各个科研单位及技术公司的实践证明，单纯的二维码技术、数字码技术及陶瓷电子芯片嵌入技术等编码由于现场工况的恶劣，并不能达到最终的油管杆编码并精准识别的目标。由此我们确立了“粗识别、精计算”开发思路，创新性的确立了新的油管标码（如下图）。

以二进制算法为基础，构建数据关系和模型，对油管杆的生产厂家、规格型号、类别、材质、矿区、下井顺序、负责人等关键信息进行标定。

打码技术的创新。井下油管杆的材质符合油田的开采需求，比较坚硬，一般选用N80/J55等材质，并且管体是一个圆周面，标识码在何位置磨损腐蚀程度最好，管的表面创伤如何能符合生产需求等这都是急需攻克的难关。我公司经过反复实验，确定了合理的刻位、刻深。并在现场生产线上定制研究了在线刻录系统（如下图）。

识码技术创新。井下环境恶劣，工况的复杂，如何对标识精准识别是国内乃至国际上的难题。为此我们确定的“粗识别、精计算”在这里展现了最大的价值。标码的简单粗放，识别的快速准确，识别算法的精细复杂，线条数据模型恢复的精巧完美构成了识别的核心技术。我们针对现场研发了在线识别装置（如下图）。

海量数据的归集、应用难题。以滨南采油厂为例现有油管50万根，每年更新达到6万到8万根。在分年限，等寿命追踪，数据量是十分庞大的。我公司结合大型数据库的云计算及大数据存储、应用功能初步开发了“滨南采油厂油管杆资产管理数据库”。并且根据客户需求充分挖掘数据应用，例如偏磨分析、质量追踪、免修期统计、井下管杆可视化、构建平面腐蚀3D图层、数字井筒、报表生成、工艺方案的管杆工具实例库等。

技术应用到现场。技术创新的生命在应用。精密的打码识码技术如何管杆现场粗放环境下稳定有序的工作、现场工作环境降噪技术的实现、紧急故障的预警和人工干预、人员的工作方式革新是落到实地解决的问题。我公司与滨南采油厂准备大队技术与管理结合，扎根现场，历时2年时间，完善了现场，确保了设备和系统的现场稳定运行。

手持设备的研发。油管杆的全生命周期一个重要环节在于井场，井位现场的识别是整个油管杆全生命周期追踪不可缺少的一环。数据现场采集、传输、存储和与原数据库匹配是此项攻克的难关。为此我们通过分析选择Ios/Win8/Android系统，经过开发选择，研发了现场具有工业ip67防护等级的三防手持识别设备。该设备可以满足油管厂、作业队现场使用需求，实现管杆现场数据实时采集、上传（如下图）。

构建油田油管杆等物资的综合管理平台。将物资信息管理、固定识别系统、数据应用，手持终端等各子系统汇聚成一个综合平台，结合现有的业务模式，无缝对接。充分利用大数据与云计算的强大功能将办公系统、检索系统、统计分析等等各分级模块进行有效整合并利用用户权限技术进行分级管理。

综上所述，油管杆“全生命周期”管理系统里面包含的几项关键性技术，通过“查新”检索，并未发现国内国外有此类先进程度的相关技术。目前，本技术已申报多项发明、实用新型专利（其中核心技术的发明专利已网上公示），多篇相关论文已发表。

综合效益分析

使得油田生产高值大宗物资现场使用精细化管理成为可能。管杆、井下工具投入大、数量多、失效造成的损失大。本技术赋予每一根管杆、井下工具“身份证”，使得每一根管杆、井下工具从进入生产系统直至寿命终结报废的全部使用过程处于受控状态，可以最大限度的挖掘物资的使用价值和生产价值。
以大数据、云计算为技术手段，以游码标识刻录技术为数据载体使得油田物资、生产、分析真正意义上实现数字化。油管杆是连接油层与地面井口的通道，通过管杆数据长期有效的积累，为提高综合开发水平，建立不同油藏类型、不同开发阶段油田的管杆失效因素数学模型，从而为指导油藏的高效开发提供重要数据支撑。
使得管杆、井下工具全生命周期的责任考核有据可查。通过本技术，积累油管杆的数据形成多类型数据库，经有效数据模型分析，可以实现产品质量追踪；可深入到油管杆入厂、发放、出厂、井位、井下、返厂、修复、再发放等各个环节真正意义上实现数据跟踪；可根据数据的记录实现对生产厂家、设计部门、采油单位和作业单位的精准责任考核。
切实提高操作层面的劳动生产率。本技术的使用将较大程度的降低油管厂、作业现场人员的劳动强度，提高劳动生产率；彻底代替以前“一口井，一斤表”的纸质品消耗。
确保管杆、井下工具使用全过程生产资料的及时准确。通过信息化手段实现每个生产环节的实时数据记录，保证现场第一手资料的准确性、真实性、及时性、系统性。
丰富管理层、技术层的决策依据，提高作业设计、措施选型以及成本投向的决策水平。一是通过手持设备将管柱图实时上传，便于相关单位、部门分权限了解现场实际状况；二是通过大数据分析掌握管杆实效原因，调整成本投向和技术路线；三是大数据的积累和分配，有利于设计人员根据历史数据改进工艺，提高管杆、井下工具的预期使用寿命，延长免修期，提升效益。

综述

经过两年的实验室及现场试验探索，我们确信该油管杆“全生命周期”管理系统具有较大的生产管理价值，符合胜利油田“四化”建设要求，具有降本减费、资源优化、管理创新的重大意义。