海洋石油生產(chǎn)設施數(shù)字化探索

陳 海

海洋石油生產(chǎn)設施數(shù)字化探索

陳 海

（中國海洋石油總公司工程建設部，北京100010）

隨著油氣田區(qū)域滾動開發(fā)，大量海洋油氣田生產(chǎn)設施面臨改擴建，加之設施延壽和棄置等要求，海洋工程設施的信息交付已成為工程建設面臨的課題。針對海洋油氣田工程生產(chǎn)設施實際需求，開展了工程設施數(shù)字化項目試點研究，首次將海洋工程設施實體相關的數(shù)據(jù)信息作為與實體資產(chǎn)同等重要的無形“信息資產(chǎn)”納入管理，實現(xiàn)管理和運營在物理空間上的分離。實踐證明，海洋工程設施數(shù)字化工作大幅提高了運營管理水平，對現(xiàn)有管理模式將產(chǎn)生深遠影響和變革。

海洋石油生產(chǎn)設施；數(shù)字化；產(chǎn)品生命周期管理

隨著開發(fā)生產(chǎn)的進行，中國海洋石油總公司（以下簡稱中國海油）生產(chǎn)設施的建設和運維面臨的挑戰(zhàn)越來越突出：

1)隨著油田區(qū)域滾動開發(fā)，大量油氣田生產(chǎn)設施面臨改擴建，由于缺乏前期完整、準確的設計數(shù)據(jù)信息，基礎數(shù)據(jù)查詢使用非常困難，對生產(chǎn)操作、維護帶來不便，導致工程設施改擴建效率大幅度降低。例如流花油氣田修復項目、惠州油田群FPSO修復等工程中，許多該油田設施的真實設計數(shù)據(jù)和資料無法及時找到。

2)大量海洋石油生產(chǎn)設施逐漸“老齡化”，超期服役設施越來越多（最老的平臺已經(jīng)29 a），需要定期對原有設施進行延壽評估。

3)海上油氣田設施棄置已經(jīng)成為法律法規(guī)的要求，棄置方案編制和延壽評估均需要詳細的設施設計資料。

4)工程項目建設相關的管理、技術性文檔資料基本上以紙介質或電子版保存，沒有集中整理和數(shù)字化存儲，隨著項目的結束，大量過程資料散失，造成寶貴的信息資產(chǎn)流失，沒有完整的數(shù)字化工程設施移交，大幅影響工程向生產(chǎn)準備移交的效率和質量。

5)當海上油氣田發(fā)生安全應急事件，缺乏三維可視化信息以及相關資料，與應急系統(tǒng)不能實現(xiàn)信息共享，從而影響對事件快速、準確分析和應急指揮。

長期以來，中國海油重視工程建設項目的機械完工交付，卻忽視了相關工程設施的信息交付。如何解決上述大量舊設施延壽、大量舊設施改擴建的難題；如何管理公司龐大的海洋石油生產(chǎn)設施資產(chǎn)，及時獲得海上舊設施準確完整的設計資料并迅速開展設計研究，最大化降低運營成本等，是海洋石油工程建設者面臨的一個重要課題。

1 工程建設項目信息化的需求和挑戰(zhàn)

工程項目管理信息是一個龐大的體系，從不同維度來看，包括業(yè)主、承包商、設備供應商以及第三方檢驗（或監(jiān)理部門）等參建單位相關文件；包括項目組織、計劃、財務、施工資源、項目控制等專業(yè)文件；包括工程設計、施工、竣工驗收等各階段文件；包括導管架、上部組塊、海管／海纜、終端等各分項文件。所有這些信息的發(fā)生，往往彼此聯(lián)系，一個信息經(jīng)常要涉及數(shù)個部門，橫跨多個進展階段。在項目生命周期中，這些信息具有易變性。實施過程中的電子文件格式也非常多，例如：MS Office文件，PDMS／PDS／AUTOPLANT／3dsmax／SmartMarine 3D／TRIBON等三維文件，工藝流程設計文件（智能P＆ID／SP P＆ID、AUTOCAD），Intools等儀控設計軟件，SACS等設計分析軟件的模型文件、PDF、聲像文件等。

由于企業(yè)管理水平和技術水平所限，中國海油工程建設領域的信息化程度較低，缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準和數(shù)據(jù)規(guī)范，工程材料數(shù)據(jù)沒有統(tǒng)一，工程設施的數(shù)據(jù)檔案管理長期處于較低水平，工程建設往往受困于資料的缺失和信息的不準確。

在工程建設的設計、采購、建造、安裝、調試、運維、改擴建，一直到棄置等全生命周期過程中，在移交實物資產(chǎn)的同時，如何將工程建設的數(shù)字資產(chǎn)完整、準確、有效地實現(xiàn)移交，加快工程從建設到運營的過渡，縮短工程投產(chǎn)時間；在項目的設計、采購、建造調試期，如何盡早提供油田運行所需要的數(shù)字信息，能夠使生產(chǎn)單位和項目組同步了解承包商信息，并將生產(chǎn)培訓提前，加快項目設計建造到運營投產(chǎn)的時間，實現(xiàn)對整個工程數(shù)據(jù)的有效管理、采集和增值利用，進而推進工程建設的整體管理水平，是工程建設項目數(shù)字化項目面臨的挑戰(zhàn)［1］。

2 項目實施

產(chǎn)品生命周期管理（Product Life-Cycle Management，PLM）是從對產(chǎn)品的需求開始，到產(chǎn)品淘汰報廢的全部生命歷程的全生命管理。從一個角度而言，PLM是一種理念，即對產(chǎn)品從創(chuàng)建到使用，到最終報廢等全生命周期的產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息進行管理的理念，強調了對產(chǎn)品生命周期內跨供應鏈的所有信息進行管理和利用的概念。

中國海油調研國內外先進做法（例如：BP、殼牌、雪佛龍、康菲等公司），明確了海洋石油生產(chǎn)設施全生命周期管理（Product Life-Cycle Management，PLM）理念，應用工程建設項目管理方法，自2007年進行工程設施數(shù)字化項目（Engineering Data Information System，EDIS）并取得成功，并完成整個數(shù)字化實施的一整套制度、一整套標準、一個系統(tǒng)，把以后數(shù)字化工作變?yōu)槿粘５摹斑\維管理”，從而保障整個數(shù)字化工程設施資產(chǎn)的長久穩(wěn)健運行［2］。

2．1 工程建設信息規(guī)劃的編制

結合國際PLM理論的發(fā)展，綜合考慮中國海油內部現(xiàn)有工程建設基礎和信息化現(xiàn)狀、國內外工程信息系統(tǒng)開發(fā)現(xiàn)狀、企業(yè)業(yè)務需求與未來發(fā)展規(guī)劃等方面，中國海油認真分析管理、技術、軟件等各方面，搭建工程建設的信息化規(guī)劃，實現(xiàn)統(tǒng)籌規(guī)劃、分步實施（如圖1）。制定的工程建設信息化規(guī)劃總體為技術架構、技術標準、制度體系3個維度及總部、分／子公司、項目組3個層次展開（如圖2）。

圖1　工程建設信息化發(fā)展規(guī)劃編制流程

圖2　中國海油工程建設信息化建設維度

2．2 技術規(guī)范及標準體系和制度體系的建立

統(tǒng)一、規(guī)范和科學的標準體系是實現(xiàn)業(yè)務數(shù)據(jù)交換、資源共享和對接的前提，可以保證工程建設各業(yè)務應用系統(tǒng)在各層面和各環(huán)境下能夠進行正確的數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和對接，可以從整體到局部全程指導工程建設數(shù)字化工程的開展和實施；若要實現(xiàn)工程設施全生命期的數(shù)字化管理，必須從統(tǒng)一信息規(guī)范入手。

在工程建設過程中，根據(jù)工程信息范圍、關注對象差異，中國海油把數(shù)據(jù)規(guī)范分為工程信息移交規(guī)范、工程設計編碼規(guī)范、項目文件管理規(guī)范3類（如表1）。除項目文件管理規(guī)范為業(yè)主項目內使用外，其他要求可作為招標要求，通過合同規(guī)范承包商及供應商資料移交。

表1　數(shù)據(jù)規(guī)范分類

續(xù)表1

2．3 技術架構的建立及數(shù)據(jù)中心的規(guī)劃和建設

根據(jù)中國海油管理運行模式、信息級別管理制度和項目總體目標求，為保證海量工程數(shù)據(jù)安全、可靠、易用，中國海油完成了工程建設信息化業(yè)務需求分析，統(tǒng)一設計了系統(tǒng)架構和技術平臺以及系統(tǒng)開發(fā)和應用安全策略［3］。

圍繞工程信息數(shù)字化管理為核心，結合海油實際情況，中國海油規(guī)劃建立全過程工程信息數(shù)字化管理平臺，實現(xiàn)工程信息關聯(lián)和集成，并考慮與中國海油正在運行的信息系統(tǒng)（例如ERP、MAXIMO、安全應急系統(tǒng)等）進行數(shù)據(jù)接口，確保各類工程信息在統(tǒng)一平臺集成（如圖3）。

系統(tǒng)藍圖設計方案主要考慮了項目總體設計思路及原則、業(yè)務現(xiàn)狀及方案設計、EDIS數(shù)據(jù)中心管理和運維、技術設計原則、邏輯設計架構、數(shù)據(jù)庫設計和配置方案等（如圖4）。

圖3　EDIS總體架構

圖4　EDIS系統(tǒng)部署

2．4 將工程設施數(shù)字化工作納入“常規(guī)運營管理范疇”

數(shù)字資產(chǎn)的生命在于和實物資產(chǎn)的一致，如果不進行日常維護，其價值就會大幅降低。在這個項目實施過程中，中國海油同時制定一整套制度，對EDIS項目的數(shù)字資產(chǎn)實施4個維度管理（如圖5）。

圖5　工程信息交付審查流程

1)組織方面。公司總部對分公司和工程項目組的數(shù)字化工作進行檢查和考核，細化檢查考核指標；同時，委托第三方進行數(shù)據(jù)監(jiān)理，確保數(shù)據(jù)質量。

2)運作機制方面。總部統(tǒng)一規(guī)劃系統(tǒng)架構和技術平臺，統(tǒng)一數(shù)據(jù)標準，統(tǒng)一二次開發(fā)。

3)規(guī)范方面。建立統(tǒng)一的各類數(shù)據(jù)規(guī)范和標準，建立公司級的管理辦法。

4)保障系統(tǒng)方面。加強人員培訓和系統(tǒng)維護；落實EDIS人員的標準化培訓課程和考核辦法，進行相關人員的資格認證。

3 工程建設設施數(shù)字化初步經(jīng)濟性分析

通過持續(xù)6 a的工作，中國海油初步實現(xiàn)全過程設施信息數(shù)字化管理，達到了以下業(yè)務目標：

1)對于新建油氣田工程設計和在役油氣田設施改造等，提供完整真實的數(shù)據(jù)信息作參考，實現(xiàn)在原設計基礎上，快速完成新工程的設計方案，有效縮短新項目設計周期，降低設計成本。

2)當海上油氣田設施發(fā)生意外損傷破壞時，及時提供全面真實的設施數(shù)據(jù)，為修復方案提供依據(jù)和參考，從而幫助快速復產(chǎn)；同時對于三維應急平臺建設，也可以提供三維信息。當應急事件發(fā)生時，協(xié)助模擬還原事故現(xiàn)場，為快速制定應急方案提供支持。

3)通過項目實施以及全過程規(guī)范化、標準化的數(shù)據(jù)資料管理，提升項目質量控制和管理水平，同時通過工程檔案數(shù)字化移交，為生產(chǎn)準備信息系統(tǒng)輸出相關數(shù)據(jù)，有效降低生產(chǎn)準備時間和成本，盡早實現(xiàn)油氣田投產(chǎn)。

4)加強對項目設計服務商／供應商的標準化管理。促進標準化設計，提高設計質量與效率，統(tǒng)一的工程設計標準及原始設計模型，可減少重構設計模型工作量。

對于信息化項目進行經(jīng)濟性評價相對比較困難，康菲、BP、Woodside等多個公司已實施工程設施數(shù)字化工作。根據(jù)有關公司認證的報告，通過對整個工廠生命周期增長效益的分析以及總承包商的共識，準確的電子信息管理和互換可以幫助他們縮短均值為7．5%的工期。當全面管理一個運營商時，整個生命周期的資產(chǎn)成本將減少10%，并且在生命周期的特定階段，還可實現(xiàn)如下效益：減少10%～30%的概念設計時間；減少15%～28%的工程時間；生產(chǎn)率增長30%；減少10%～30%因質量或管理變更造成的時間損失；減少15%～20%工程投產(chǎn)時間；減少60%交貨和啟動費用；減少10%～20%IT支出；減少10%～20%運營成本［4］。

4 結語

經(jīng)過8 a的實踐，中國海油已完成70多座平臺設施的數(shù)字化工作。中國海油最大的自營油田綏中36-1已實現(xiàn)全油田21座平臺、1個終端處理廠、28條海管、13條海纜的數(shù)字化，建成了第1座整裝的數(shù)字化油田，以荔灣3-1為代表的第1個深水數(shù)字化油氣田已在2014年建成投產(chǎn)。

工程數(shù)字化項目首次將工程設施實體相關的數(shù)據(jù)信息作為與實體資產(chǎn)同等重要的無形“信息資產(chǎn)”納入管理，實現(xiàn)管理和運營在物理空間上的分離，基于數(shù)字化的設施設備全生命期的管理和精細化安全運營將逐步實現(xiàn)。實踐證明，海洋工程設施數(shù)字化工作已大幅提高中國海油的運營管理水平，對中國海油現(xiàn)有管理模式都將產(chǎn)生深遠影響和變革。

［1］郭宇，賀建勛，AVEVA一體化解決方案的工程應用［J］．工程建設項目管理與總承包，2008（6）：22-24．

［2］俞勇，劉麗媛．海上油氣田平臺數(shù)字化實踐和方法論研究［J］．中國信息界，2011（7）：32-36．

［3］邱慧，俞勇．基于SPF的海上油氣田工程數(shù)據(jù)處理淺析［J］．中國勘察設計，2012（12）：90-94．

［4］黃增宏．電力工程設計數(shù)字化移交實施案例［J］．高科技與產(chǎn)業(yè)化，2009（8）：92-94．

Eigital Eata Management of Offshore Production Facilities

CHEN Hai
（Engineering&Construction Department，China National Cf fshore Cil Corporation，Beijing 100010，China）

In view of the offshore oil＆gas field facilities management demand，a pilot study of Engineering Data Information System（EDIS）project on offshore production facilities was conducted in China National Offshore Oil Corporation（CNOOC），and good results were achieved．Information assets management will play an important role in company management，and digital data management will change the CNOOC facility management model．

offshore production facilities；digital engineering；product life-cycle management

TE952

B

10．3969／j．issn．1001-3482．2015．04．023

1001-3482（2015）04-0094-04

2014-10-16

陳 海（1972-），男，湖北谷城人，高級工程師，主要從事海洋石油工程設計建造和工程項目管理工作。