機械設備在海洋石油數(shù)字化中的管理和應用

田蕊

[摘 ? ?要]發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟意義重大，已經(jīng)成為把握新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革新機遇的戰(zhàn)略選擇?！皵?shù)字化”這個概念在海洋石油領域推行了十余年，已經(jīng)有了很不錯的成績。大力發(fā)展海洋石油數(shù)字化是這個時代發(fā)展的必然，極大地提高了生產(chǎn)效率的同時也降低在數(shù)據(jù)應用過程中產(chǎn)生的成本，起到了“降本增效”的作用，從而能夠切實地實現(xiàn)“油田設施設備資產(chǎn)全生命周期管理”，也是從根本上實現(xiàn)油田資產(chǎn)精細化管理的必由之路。文章由海洋石油數(shù)字化現(xiàn)狀、需求和前景入手，淺析機械設備在海洋石油數(shù)字化中的管理和應用。

[關鍵詞]海洋石油;數(shù)字化;機械設備;管理;應用

[中圖分類號]TE54 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2022）03–0–03

Management and Application of Mechanical Equipment in Offshore Oil Digitization

Tian Rui

[Abstract]The development of digital economy is of great significance and has become a strategic choice to grasp the new opportunities of a new round of scientific and technological revolution and industrial reform. The concept of "digitization" has been implemented in the field of offshore oil for more than ten years and has achieved very good results. Vigorously developing the digitization of offshore oil is the necessity of the development of this era. It not only greatly improves the production efficiency， but also reduces the cost in the process of data application， and plays the role of "reducing cost and increasing efficiency"， so as to effectively realize the "life cycle management of oilfield facilities and equipment assets"， which is also the only way to fundamentally realize the fine management of oilfield assets. This paper introduces the current situation， demand and Prospect of offshore oil digitization， and analyzes the management and application of mechanical equipment in offshore oil digitization.

[Keywords]offshore oil; digitization; mechanical equipment; administration; application

1 海洋石油工程的數(shù)字化現(xiàn)狀、需求和前景

1.1 海洋石油工程的數(shù)字化現(xiàn)狀

海洋石油數(shù)字化是這個時代發(fā)展的必然，中國石油（中國）有限公司（以下簡稱中海油）早已在確立建設數(shù)字油田初期建立了“工程數(shù)據(jù)中心”（以下簡稱EDIS），EDIS已在中海油所屬四海分公司天津、上海、深圳、湛江安裝部署并穩(wěn)定運行維護多年。EDIS的建設最初也是艱難的，同國際上數(shù)字化建設一樣要經(jīng)歷從艱難到容易，從低級到高級的過程。這個過程分別是數(shù)字化階段、網(wǎng)絡化階段、可視化階段、自動化階段和智能化階段，目前我國海洋石油行業(yè)仍處于數(shù)字化階段，向網(wǎng)絡化、可視化、自動化、智能化的數(shù)字化轉型迫在眉睫。2021年秦皇島32-6智能油田成功建設完成，標志著我國海洋石油領域數(shù)字化轉型已經(jīng)邁上了新的臺階。

自2008年中海油全面開展數(shù)字化工作以來，截至目前四海分公司共有500多座設施完成了數(shù)字化，100多座設施正在實施數(shù)字化，設施類型主要包括海上平臺、陸地終端、水下生產(chǎn)系統(tǒng)、海管、海纜、FPSO等。幾百座設施正在服役，每座設施上更有幾十臺甚至上百臺的機械設備正在維持著設施的穩(wěn)定運行，那么如何細化到每1臺機械設備的精細化管理呢？如何實現(xiàn)機械設備的全生命周期管理呢？還是依靠傳統(tǒng)的紙質文件存檔，人工查閱的方式解決？答案是否定的。大量的工程信息依然使用較為傳統(tǒng)的紙質化管理難度巨大，且已不能適應當前時代的需求，數(shù)字化管理應運而生。數(shù)字化對機械設備的管理是實現(xiàn)全部精細化管理的1個縮影。

1.2 海洋石油工程的數(shù)字化需求

海洋石油的開發(fā)生產(chǎn)正在有序進行，且保持穩(wěn)步的逐年上產(chǎn)。在這大生產(chǎn)的背后用來支撐油田資產(chǎn)精細化管理的基礎是什么？如何實現(xiàn)“油田設施設備資產(chǎn)全生命周期管理”？在老舊管理方式和新時代生產(chǎn)需求的激烈碰撞下，海洋石油工程依靠數(shù)字化建設數(shù)字油田的需求就在時代的洪流中應運而生。目前，一部分項目采用的方式是，在新建設施的同時對油田群已服役實施進行綜合調整和適應性改造。毋庸置疑的是，中海油已經(jīng)要求全部新建設施在工程建造階段同步開展EDIS數(shù)字化，設備設施的工程信息管理已經(jīng)形成了一套相對完備的流程。那么在新建設施的同時對油田群已服役實施進行綜合調整和適應性改造的工程信息管理也是同樣需求的，所以對設施從工程建造階段到生產(chǎn)運行階段，直至設施最終壽終正寢退出服役，需要將歷次改造的工程信息全部收集起來并實現(xiàn)設施安全生產(chǎn)平穩(wěn)運行。老舊的紙文件管理已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)大環(huán)境，將設施設備進行數(shù)字化管理，且能看到每一次維修改造數(shù)據(jù)的更新和變化，這才是從根本上發(fā)揮“降本增效”的作用，實現(xiàn)“油田設施設備資產(chǎn)全生命周期管理”的意義所在。墾利3-2油田于2021年3月投入使用了1座無人井口保護架，投入使用了無人巡檢機器人，這同樣需要強大的數(shù)據(jù)支撐。以往在做設施改造的時候，通常采用的是檔案館查閱紙文件和出海調研相結合的方式，實施數(shù)字化以后，從系統(tǒng)中直接調用工程信息和相關數(shù)據(jù)，精準定位，已經(jīng)改變了以往的工作方式。目前，數(shù)字化已在海洋石油的生產(chǎn)中起到了不可或缺的作用。

1.3 海洋石油工程的數(shù)字化前景

目前我國海洋石油行業(yè)仍處于數(shù)字化初期階段，還有很長的路要走，數(shù)字化轉型也是一條必經(jīng)之路。國際上已有許多國家和公司大力開展數(shù)字化業(yè)務，中海油也在積極地開展海外市場的業(yè)務，拓展業(yè)務的同時也要學習和借鑒海外先進的數(shù)字化理念和管理方式，學習和借鑒到我國的數(shù)字化技術發(fā)展中，極大意義上對我國石油行業(yè)的數(shù)字化起到一個良性發(fā)展和促進的作用。比如，加拿大尼克森公司對工程信息在數(shù)字化管理方向的一些做法就值得同行思考和借鑒。制約數(shù)字化發(fā)展的很重要的一個因素是市場，受2016年國際油價跳水的影響，除了全力保證生產(chǎn)以外，會放緩一部分重要但不緊急的工作，數(shù)字化工作的發(fā)展就在此時受到了市場的制約，2020年突如其來的新冠疫情也或多或少地影響了數(shù)字化發(fā)展的進程。在未來發(fā)展數(shù)字化的道路上，前景可見，但是過程不會平坦，除加快自身發(fā)展和積極學習引進先進技術外，更多的是要克服阻礙，最大限度上保證數(shù)字化的進程。

2 機械設備在海洋石油數(shù)字化中的管理

2.1 企業(yè)標準的建立

綏中36-1二期綜合調整項目是第1個在工程建造階段同步實施EDIS工作的新建設施項目，項目實施過程完全遵循2011版《設施信息采集規(guī)范-工程信息編碼規(guī)則》（以下簡稱規(guī)范），在規(guī)范中對設備，尤其是機械設備中的九類關鍵設備作出了明確的要求，包括設備位號的書寫格式，與之相關的關聯(lián)關系文件的種類，在工程模型中體現(xiàn)的位號書寫方式、層級和配色。2013年升版的規(guī)范中除了已有的要求外，增加了工程位號屬性表的概念，要求設備供應商在提交設備完工文件的同時，填寫規(guī)范附件中要求參數(shù)的工程位號屬性表，按照設備大類的通用模板，此時已向設備精細化管理邁出了第1步。2015年和2017年升版的規(guī)范中去掉了工程位號屬性表，將設備供應商求提交的方式演變?yōu)镋DIS的專業(yè)團隊采集和質控，也將設備大類的通用模板細化為幾十個小類，每個小類均使用獨有的模板進行結構化數(shù)據(jù)采集。于2019年12月30日發(fā)布，2020年4月1日起實施中國海洋石油集團有限公司企業(yè)標準Q/HS5069—2019《海上油（氣）田工程信息數(shù)字化采集規(guī)范》（以下簡稱企標）中，將幾十個小類的設備重新劃分為撬塊設備、子設備、子子設備等，劃分成兩百多個小類，也將每個設備的管理參數(shù)由原來的幾十個調整為兩百多個。同時也將要求設備供應商求提交的9類關鍵設備完工文件，由原來的基本大類精準定義為需要提交哪一份文件，從根本上保證了設備資料和數(shù)據(jù)的完整性。經(jīng)過幾年的努力，從無到有，從規(guī)范到企標，機械設備尤其是九類關鍵設備，在海洋石油數(shù)字化中管理中的地位至關重要。

2.2 機械設備數(shù)字化管理方式

最開始實行的EDIS數(shù)字化項目，將收集到的全部工程信息錄入SPO數(shù)據(jù)庫，就機械設備而言，只能看到與之相關聯(lián)的設計文件和設備完工文件，例如圖紙、數(shù)據(jù)表、計算書等，無法通過設備位號直接查詢設備參數(shù)。鑒于此，在SPO數(shù)據(jù)庫的基礎上EDIS專業(yè)團隊開發(fā)出了EDIS輕量化庫和EDIS數(shù)據(jù)中心兩個數(shù)據(jù)庫供工程建造和生產(chǎn)運行使用，數(shù)據(jù)庫除了能實現(xiàn)SPO數(shù)據(jù)庫的功能外，將9類關鍵機械設備單獨列出展示，還能將采集到的結構化數(shù)據(jù)全部在系統(tǒng)中展示，將工程模型通過軟件轉化到可視化模型中，直接點擊設備位號的方式查詢相關參數(shù)，另外也能將歷次維修改造的參數(shù)生成記錄，在系統(tǒng)中查詢到，為實現(xiàn)“油田設施設備資產(chǎn)全生命周期管理”奠定了基礎。在以上這些數(shù)據(jù)庫的基礎上，EDIS專業(yè)團隊又搭建了數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理平臺，該系統(tǒng)已于2021年投入試運行，除涵蓋上述功能外，還能實現(xiàn)通過DWG格式的物理文件生成的智能P&ID熱點，對機械設備的參數(shù)實現(xiàn)逆向查找，以往系統(tǒng)是通過設備位號到模型，現(xiàn)在已經(jīng)升級為能通過模型到設備位號，優(yōu)化了用戶體驗的同時也在機械大設備的管理上有了質的飛躍。按照企標細化的設備類別，在數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理平臺中逐一展示。目前系統(tǒng)正在試運行階段，更多的功能等待正式上線后去體驗和發(fā)掘。

3 機械設備在海洋石油數(shù)字化中的應用

3.1 工程建造階段的應用

工程項目在工程建造階段，主要是涉及各階段設計文件、工程模型和設備供應商的管理應用。在這一階段，EDIS的數(shù)據(jù)質控工作組就起到了舉足輕重的作用。對各階段設計文件、工程模型和設備供應商進行數(shù)據(jù)質控，主要工作是保證以上文件滿足規(guī)范和企標的要求，成功錄入數(shù)據(jù)庫，機械設備的設備位號是所有質控中必須要保證的也是最終要的工作，必須滿足正確性和唯一性的要求，也必須實現(xiàn)邏輯關系的準確，為后續(xù)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)內生成錄入關聯(lián)關系打下堅實的基礎。設備供應商的管理，也是項目實施過程中比較困難的部分，因為供應商對規(guī)范和企標的理解不同，更有一些國外的供應商還要跨過語言的障礙，每一個設備供應商都需要逐一宣貫，并質控文件要求完全達到采集要求，工程模型的提交更關注機械設備的設備位號，層級和配色的要求，后續(xù)系統(tǒng)呈現(xiàn)時候這部分的邏輯關系，須在這一部分質控。在采集到滿足要求的全部文件之后，EDIS的數(shù)據(jù)采集工作組會將規(guī)范要求的結構化數(shù)據(jù)采集完成，并將9類關鍵設備單獨列出，已滿足數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的顯示要求。工程建造階段的機械設備應用更偏向于數(shù)據(jù)質控和數(shù)據(jù)采集，目的也能更好地為生產(chǎn)運行階段服務。

3.2 生產(chǎn)運行階段的應用

工程項目工程建造完成后的時間節(jié)點被稱之為“機械完工”，使用了機械兩個字，同時可見機械設備在海洋石油生產(chǎn)中的重要性。設施在機械完工之后經(jīng)過設備調試、投產(chǎn)，完成工程建造階段向生產(chǎn)運行的正式移交之后，標志著設施開始服役進入生產(chǎn)運行階段。那么將工程建造階段產(chǎn)生的靜態(tài)數(shù)據(jù)和生產(chǎn)運行階段歷次維修改造的數(shù)據(jù)完成時間上的串聯(lián)和數(shù)據(jù)調用，就是目前該階段數(shù)據(jù)應用的主要目的。

（1）在企標發(fā)布之后，要求設備供應商按照采集要求移交9類主要關鍵設備的全部完工文件，精準到提交哪一份，并按照企標的要求規(guī)范命名和整理，錄入數(shù)據(jù)庫，在生產(chǎn)運行的過程中機械師可以在系統(tǒng)中檢索并直接調用文件，精準定位。減少了保存紙質文件的風險，避免查找的冗繁，同時降低錯誤率的發(fā)生。

（2）在企標發(fā)布之后，細化了機械設備的種類和相關參數(shù)，明確了撬塊設備、子設備、子子設備的關系，克服了系統(tǒng)開發(fā)中只能表達點與點之間關聯(lián)的問題，使得效果最終得以呈現(xiàn)。在生產(chǎn)運行的過程中，機械師除可以在系統(tǒng)中檢索設備位號并直接調用設備參數(shù)外，還能在瀏覽模型的同時直接正向查詢設備的全部參數(shù)，更能在瀏覽設計文件的同時通過系統(tǒng)自動生成的熱點逆向查找模型及相關參數(shù)。正向和逆向的查找是通過三代系統(tǒng)的升級開發(fā)實現(xiàn)的交互效果，目前的應用效果已經(jīng)得到了多方的好評，且正在進一步論證中。

3.3 同類型項目的應用和發(fā)展

綏中36-1二期綜合調整項目是第1個在工程建造階段同步實施EDIS工作的新建設施項目，新建設施EDIS項目隨工程建造項目同步實施，大概兩年1個運行周期。目前，同類型項目已經(jīng)完工的例如秦皇島33-1南油田I期開發(fā)項目、墾利3-2油田擴建項目、旅大21-2旅大16-3油田區(qū)域開發(fā)項目和錦州25-1油田6/11井區(qū)開發(fā)項目，正在實施的例如渤中19-6凝析氣田試驗區(qū)開發(fā)項目、曹妃甸6-4油田開發(fā)項目、墾利6-1油田10-1N區(qū)塊開發(fā)項目和墾利16-1油田開發(fā)項目。在項目實施的過程中，必然會經(jīng)歷一些從無到有，從陌生到熟悉的過程，同樣會經(jīng)歷一些從未有過的問題和挑戰(zhàn)。處理問題的過程，迎接挑戰(zhàn)的洗禮，就是項目實施過程中最寶貴的經(jīng)驗財富，同樣會應用到下一個同類項目的實施過程中去。也同樣會有與在行規(guī)范發(fā)生的沖突，這類沖突會促使項目的發(fā)展，也在加速規(guī)范到企標的發(fā)展，所有的發(fā)展和變革都是在處理問題和解決沖突的過程中實現(xiàn)的。從第1個新建設施EDIS項目的實施，到現(xiàn)在二三十個同類型的項目并行，項目已趨向于平穩(wěn)的方式運行，并正在向更加良性的方向發(fā)展。

4 結束語

海洋石油數(shù)字化技術每天都在發(fā)生著翻天覆地的變革，在自身發(fā)展的同時，更多的是為海洋石油的工程建設和生產(chǎn)運行服務。對海洋石油數(shù)字化技術來說，是機遇同樣也是挑戰(zhàn)。加快數(shù)字化轉型進程以適應高速發(fā)展，同時培養(yǎng)和吸收更多的利于數(shù)字化發(fā)展的復合型人才，學習和引進更多先進的數(shù)字化技術以及革新理念，更多地投入到未來的數(shù)字化發(fā)展之中去。

參考文獻

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