海洋平臺智能數(shù)據(jù)分析和設(shè)備管理淺析

張雅娜 中海石油（中國）有限公司天津分公司

海上油氣田的開發(fā)是一個大的系統(tǒng)工程，設(shè)備設(shè)施眾多、生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜、生產(chǎn)過程高度自動化，良好的控制系統(tǒng)是海上油氣田安全生產(chǎn)、平穩(wěn)運行的基本條件和重要保證。隨著當(dāng)今信息技術(shù)的突飛猛進，各行業(yè)都面臨著數(shù)據(jù)的爆炸性增長，工廠自動化和信息化的水平也快速發(fā)展，在大數(shù)據(jù)時代背景下，數(shù)據(jù)已經(jīng)成為企業(yè)的重要資產(chǎn)之一，如何有效應(yīng)用數(shù)據(jù)是我們智能數(shù)據(jù)分析和設(shè)備管理的應(yīng)用前提。

一、海洋平臺數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

智能數(shù)據(jù)分析和設(shè)備管理有助于平臺操作者、維護人員便捷、準(zhǔn)確地執(zhí)行監(jiān)控和故障判斷。目前海洋平臺上的工程師面對海量的數(shù)據(jù)需要花費大量的時間和精力來收集、解析和分析校正不同來源的數(shù)據(jù)，且不同類別數(shù)據(jù)分析工具不同，用戶權(quán)限不一，鑒于此，會出現(xiàn)不同用戶針對同類數(shù)據(jù)分析中采用不一致的分析工具，進而導(dǎo)致分析結(jié)果的偏差。

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，海洋平臺智能化管理正期望通過數(shù)字化轉(zhuǎn)型，在資產(chǎn)健康，過程績效和人員生產(chǎn)力方面取得卓越成效。

二、海洋平臺智能數(shù)據(jù)分析模式

海洋平臺數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，是指針對從現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)，采用統(tǒng)計分析方式，對所獲取數(shù)據(jù)進行詳細甄別和匯總研究，獲取有益信息，判斷發(fā)展趨勢，形成研究結(jié)論。智能生產(chǎn)框圖如圖1所示：

（一）智能數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的組成

智能分析系統(tǒng)是以數(shù)字化工程為基本模型進行搭建，其基本構(gòu)架見圖2：

其基本組成包括：

1.機械運動控制（PLC）。

2.工藝流程控制（DCS）。

3.資產(chǎn)/安全管理：

①管理現(xiàn)場智能設(shè)備。

②監(jiān)測重要設(shè)備健康狀態(tài)，實現(xiàn)預(yù)維護，減少非正常停車，提高重要設(shè)備可靠性。

③監(jiān)測能源數(shù)據(jù)，如蒸汽、水、電等，實時掌握能源狀況，為提高能源利用率提供依據(jù)，實現(xiàn)企業(yè)能源計量和成本核算。

④監(jiān)測排放相關(guān)的泄壓閥、安全閥及排污口，確保符合排放標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)注人員安全采用洗眼器實時監(jiān)測、人員追蹤等手段，提高工廠HSE管理水平。

4.數(shù)據(jù)庫和現(xiàn)場硬件或管理設(shè)備的接口（OPC Server）。

5.數(shù)據(jù)庫：智能工廠管理的數(shù)據(jù)依據(jù)。

6.先進控制：改善過程動態(tài)控制的性能，減少過程變量的波動幅度，使之能更接近其優(yōu)化目標(biāo)值，從而將生產(chǎn)裝置推至更接近其約束邊界條件下運行，最終達到增強裝置運行的穩(wěn)定性和安全性。

7.HMI：人機界面。查看生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)、能源和安全狀態(tài)信息，生成趨勢和報表。

8.MES：制造企業(yè)生產(chǎn)過程執(zhí)行管理系統(tǒng)。為企業(yè)提供制造數(shù)據(jù)管理、計劃排程管理、生產(chǎn)調(diào)度管理、庫存管理、質(zhì)量管理等管理模塊，為企業(yè)提供可靠、全面、可行的制造協(xié)同管理平臺。

9.ERP：財務(wù)、人事和辦公系統(tǒng)。通過ERP將企業(yè)的物流、資金流和信息流進行全面一體化的管理。

通過精確、全面的在線監(jiān)測儀表，獲取油田現(xiàn)場數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對全油田全方位監(jiān)測，結(jié)合通信技術(shù)、計算機技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等手段將在線數(shù)據(jù)傳送至上位機，實現(xiàn)對全套數(shù)據(jù)的遠程監(jiān)測、管理和存儲；通過科學(xué)的統(tǒng)計方式、關(guān)聯(lián)分析等方法挖掘數(shù)據(jù)潛在的價值，得出科學(xué)結(jié)論，并用以指導(dǎo)生產(chǎn)實踐。

（二）智能數(shù)據(jù)分析的方法

油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)體現(xiàn)了設(shè)備運行的狀態(tài)，并深刻反映出系統(tǒng)運行平穩(wěn)性及設(shè)備性能的好壞，因此可通過描述統(tǒng)計法、相關(guān)性分析、時間序列分析法等科學(xué)方法對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)現(xiàn)其潛在價值，使獲取的監(jiān)測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，更好的為油田生產(chǎn)服務(wù)。

1.運用描述統(tǒng)計法對數(shù)據(jù)規(guī)律進行總結(jié)

描述統(tǒng)計法是指運用數(shù)學(xué)手段，對獲取的數(shù)據(jù)進行歸納、整理和分析，并針對數(shù)據(jù)分布狀體開展研究，采用統(tǒng)計學(xué)原理分析整套記錄數(shù)據(jù)的歷史運行特性，并最終獲取系統(tǒng)運行規(guī)律。

2.通過相關(guān)性分析，確認最佳方案

所謂相關(guān)性分析，是指通過對兩個或兩個以上變量進行分析，衡量變量之間的關(guān)聯(lián)程度。

3.開展時間序列分析，預(yù)測發(fā)展趨勢

針對監(jiān)測到的時間序列數(shù)據(jù)進行分析，找出其遵循的統(tǒng)計學(xué)規(guī)律和數(shù)理統(tǒng)計方式，即為時間序列分析法。在時間序列分析的前提下，預(yù)測系統(tǒng)發(fā)展趨勢，以便技術(shù)人員提前做出更加可靠、合計的解決方案。

通過上述科學(xué)分析法，可以精準(zhǔn)挖掘油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)價值，將油田生產(chǎn)與公司戰(zhàn)略目標(biāo)及工作任務(wù)緊密結(jié)合，提高生產(chǎn)效率，降低能耗，提高設(shè)備綜合效率及資產(chǎn)利用率，識別不良資產(chǎn)。

三、智能模式下的海洋平臺設(shè)備管理

經(jīng)過智能化分析，挖掘出油田現(xiàn)場數(shù)據(jù)的潛在價值，形成符合設(shè)備運行規(guī)律的科學(xué)結(jié)論，并將之應(yīng)用于生產(chǎn)實踐，創(chuàng)新設(shè)備管理模式，是海洋石油信息化技術(shù)發(fā)展的新思路。其做法主要體現(xiàn)在如下幾個方面：

（一）優(yōu)化設(shè)備運行策略

由于系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)建立在現(xiàn)場監(jiān)測基礎(chǔ)之上，技術(shù)人員對其進行合理分析利用，可以進一步有效指導(dǎo)技術(shù)方案，并實現(xiàn)設(shè)備效率最大化、能源利用最大化，進一步實現(xiàn)節(jié)能減排，降本增效。

以某新建油田海上電網(wǎng)設(shè)計為例，該油田依托老油田開發(fā)。以老油田原始設(shè)計數(shù)據(jù)為依據(jù)，新油田需要新增2臺10MW透平機組。通過對老油田實際運行數(shù)據(jù)進行分析研究后，以油田投產(chǎn)后實際運行參數(shù)為依據(jù)，透平電站可優(yōu)化為2臺小透平機組，不僅大幅節(jié)省了油田開發(fā)費用，也充分挖潛調(diào)動了老油田現(xiàn)有設(shè)施能力，盤活老機組，一舉解決了區(qū)域開發(fā)電力短缺問題，同時為今后周邊區(qū)塊依托開發(fā)創(chuàng)造條件。

（二）變革設(shè)備維保方式

采用傳統(tǒng)手段，設(shè)備維保方式普遍采用兼具計劃性和周期性的預(yù)防維修保養(yǎng)，海洋平臺重大設(shè)備一般采用年檢的方式進行全油田停產(chǎn)檢修，降低了生產(chǎn)時率，且單次維修時間緊、任務(wù)重，不能有效利用零部件的最佳壽命，造成公司資產(chǎn)浪費。

由于監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展及數(shù)據(jù)分析技術(shù)的進步，使得維修保養(yǎng)技術(shù)的科學(xué)提升成為可能。技術(shù)人員可以運用監(jiān)測技術(shù)，對設(shè)備運行狀況進行跟蹤，通過數(shù)據(jù)分析技術(shù)預(yù)測系統(tǒng)參數(shù)的發(fā)展趨勢，預(yù)測設(shè)備可能的發(fā)展方向。與傳統(tǒng)大修相比，預(yù)測維修法在經(jīng)濟性、時效性上具有一定優(yōu)勢。

（三）驅(qū)動設(shè)備創(chuàng)新改進

在智能化數(shù)據(jù)分析及設(shè)備管理模式下，研究人員對比設(shè)備運行規(guī)律，及時發(fā)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)波動，通過智能化分析手段對數(shù)據(jù)進行甄別研究后，可以很快發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)出現(xiàn)的相關(guān)漏洞，進一步推動設(shè)備創(chuàng)新升級。

在信息科技迅猛發(fā)展和大數(shù)據(jù)時代背景下，海洋平臺智能數(shù)據(jù)分析和智能化設(shè)備管理是大勢所趨。本文針對現(xiàn)階段海洋平臺數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用中存在的問題，運用智能化數(shù)據(jù)分析手段，以數(shù)字化工程為基本模型建立海洋平臺智能數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，精準(zhǔn)挖掘油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)價值，創(chuàng)新平臺設(shè)備管理模式，進而提高油田生產(chǎn)效率及資產(chǎn)利用率，助力海上油氣田開發(fā)建設(shè)。