海上油田應(yīng)急處置管理系統(tǒng)信息化建設(shè)

郝 帥 郭詩穎 孟慶軍

1.中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)有限公司 天津 300452；2.北京捷海西科技有限公司 北京 300452；3.天津?yàn)I海概念人力資源有限公司 天津 300452

近年來，海上油田增儲(chǔ)上產(chǎn)已經(jīng)成為保障國家能源安全的重要一環(huán)。與陸上油田開發(fā)生產(chǎn)建設(shè)不同，海上油田開發(fā)施工作業(yè)位于平臺(tái)上，受空間局限。此外，海上自然環(huán)境惡劣，條件復(fù)雜多變，危險(xiǎn)性聚集，對(duì)于應(yīng)急管理工作提出了更高的要求[1]。受管理模式、自然環(huán)境等諸多因素的影響，海上油田應(yīng)急處置管理建設(shè)存在諸多問題和挑戰(zhàn)。在互聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代信息技術(shù)快速發(fā)展的背景下，國內(nèi)外能源公司、專業(yè)公司積極開展數(shù)字化、智能化應(yīng)用研究，例如殼牌和亞馬遜等公司通過應(yīng)用智能化技術(shù)，處置管理效率提升顯著。在充分調(diào)研國內(nèi)外油田應(yīng)急管理經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，融合互聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代信息技術(shù)，構(gòu)建運(yùn)轉(zhuǎn)高效的應(yīng)急處置管理機(jī)制，是提升海上油田應(yīng)對(duì)各類突發(fā)事件的利器。

1 海上油田應(yīng)急處置管理的難點(diǎn)

1.1 海上平臺(tái)作業(yè)環(huán)境特殊

海上油田開發(fā)生產(chǎn)的產(chǎn)品主要為石油和天然氣，其顯著特點(diǎn)為易燃、易爆性，任何安全生產(chǎn)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都可能導(dǎo)致平臺(tái)起火、爆炸等重大安全事故。石油和天然氣中通常含有硫化氫等有毒氣體，一旦出現(xiàn)泄漏，將會(huì)嚴(yán)重威脅現(xiàn)場(chǎng)人員的生命和健康安全。另外，在油田開發(fā)生產(chǎn)的過程中，會(huì)采用多種化學(xué)藥劑，這些化學(xué)藥劑具有毒性、腐蝕性等特征，如果使用方法不妥，有可能導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)人工作人員受到傷害。另一方面，海上作業(yè)平臺(tái)空間有限，一旦出現(xiàn)突發(fā)事故，平臺(tái)人員避險(xiǎn)空間較小。盡管平臺(tái)配置有救生筏、救生艇等逃生工具，但是當(dāng)事故出現(xiàn)時(shí)，平臺(tái)人員有時(shí)難以快速到達(dá)救生工具位置，增加了現(xiàn)場(chǎng)人員的逃生難度。此外，平臺(tái)設(shè)備集中分布，某一設(shè)備出現(xiàn)問題，將可能造成連鎖反應(yīng)，從而增加事故應(yīng)急救援的難度[2]。

1.2 應(yīng)急管理可依托的資源有限

海上石油平臺(tái)多孤立在海洋上，平臺(tái)空間狹小，存放應(yīng)急救援資源有限。且海上平臺(tái)與陸地距離較遠(yuǎn)，當(dāng)平臺(tái)出現(xiàn)突發(fā)應(yīng)急事件時(shí)，受海況以及天氣的影響，難以從周圍平臺(tái)或陸地快速進(jìn)行物資支援。海上平臺(tái)位置具有特殊性，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)等情況時(shí)難以依靠社會(huì)消防力量進(jìn)行快速救援的，通常情況下，平臺(tái)消防多由海上工作人員兼職開展[3]。與專業(yè)的消防人員相比，海上兼職救援人員受技能水平、救援經(jīng)驗(yàn)及心理素質(zhì)等多種因素的影響，難以取得有效的應(yīng)急救援效果。所以，當(dāng)出現(xiàn)突發(fā)事件時(shí)，海上平臺(tái)依托的物資和人力資源有限，極大地影響了海上油田的應(yīng)急管理水平。

2 海上油田應(yīng)急處置管理信息化系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開發(fā)

2.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

在數(shù)字化油田理念的指導(dǎo)下，依托先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)和信息化技術(shù)，基于海上油田應(yīng)急處置管理的難點(diǎn)，建設(shè)海上油田應(yīng)急處置管理信息化系統(tǒng)，該系統(tǒng)隸屬于某海上油田海上大型裝備數(shù)字化管理平臺(tái)的重要組成部分，如圖1所示。

圖1 海上大型裝備數(shù)字化管理平臺(tái)示意圖

該信息化系統(tǒng)建設(shè)的總體目標(biāo)在于運(yùn)用大數(shù)據(jù)融合、人工智能分析等技術(shù)手段，針對(duì)不同層面的跨專業(yè)運(yùn)營和應(yīng)急事件，建立生產(chǎn)運(yùn)行協(xié)同工作平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)一體化運(yùn)營，提高運(yùn)營決策效率，提升應(yīng)急處置能力，確保安全。通過海上大型裝備數(shù)字化管理平臺(tái)的建設(shè)，打通各獨(dú)立管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)之間的互聯(lián)互通，支撐開展應(yīng)急處置精細(xì)化管理工作；建立線上應(yīng)急資源庫，應(yīng)急情況下即時(shí)獲取設(shè)備技術(shù)及管理等第一手信息，以高效指導(dǎo)應(yīng)急救援工作；以報(bào)表形式統(tǒng)計(jì)和管理設(shè)備狀態(tài)、風(fēng)險(xiǎn)隱患等各類裝備管理信息；對(duì)物料、備件、滑油等庫存信息，進(jìn)行統(tǒng)一的精細(xì)化管理和有效共享；對(duì)檢驗(yàn)和檢測(cè)計(jì)劃進(jìn)行跟蹤，并對(duì)設(shè)備設(shè)施相關(guān)法律法規(guī)和要求進(jìn)行統(tǒng)一管理，規(guī)避違規(guī)風(fēng)險(xiǎn)，保障管理的完整性；系統(tǒng)梳理設(shè)備技術(shù)檔案，并實(shí)時(shí)更新大型裝備技術(shù)變更信息；統(tǒng)一管理現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)類管理系統(tǒng)；提升裝備應(yīng)急管理數(shù)字化、智能化程度，開展基于裝備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的智能分析及輔助決策技術(shù)研究應(yīng)用，保證海上油田應(yīng)急處置的技術(shù)完整性；建立應(yīng)急狀態(tài)下設(shè)備維修成本數(shù)據(jù)庫，快速調(diào)取和分析歷史同類型應(yīng)急工作的支出成本，以指導(dǎo)預(yù)算精細(xì)化管理；實(shí)時(shí)掌握日常生產(chǎn)工作及應(yīng)急工作開展及費(fèi)用使用情況，快速統(tǒng)計(jì)和分析設(shè)備設(shè)施維護(hù)成本；開展設(shè)備設(shè)施全生命周期經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備設(shè)施的經(jīng)濟(jì)性基礎(chǔ)有效統(tǒng)一管理；從技術(shù)經(jīng)濟(jì)性角度對(duì)投資決策、設(shè)備選型、運(yùn)營維護(hù)、處置等環(huán)節(jié)提供決策支持，保證應(yīng)急處置工作的高效實(shí)施和開展。

該系統(tǒng)通過管理流程信息化、設(shè)備設(shè)施信息數(shù)字化，為油田應(yīng)急處置管理提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，并從數(shù)據(jù)中研判趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)多向賦能、輔助決策，實(shí)現(xiàn)裝備精細(xì)化管理，提高油田應(yīng)急管理和處置能力，有效預(yù)防各類突發(fā)事件。

2.2 系統(tǒng)架構(gòu)

從系統(tǒng)架構(gòu)上來說，海上油田應(yīng)急處置管理是一項(xiàng)復(fù)雜的工程，涉及部門較多，并且分屬于不同的層面。根據(jù)海上油田應(yīng)急處置管理的需求和建設(shè)原則，該系統(tǒng)分為5 層結(jié)構(gòu)模式，從下到上依次為數(shù)據(jù)接入層、基礎(chǔ)服務(wù)層、平臺(tái)服務(wù)層、應(yīng)用層及展示層，如圖2 所示。

圖2 海上油田應(yīng)急處置管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

（1）數(shù)據(jù)接入層主要包括MAXIMO 數(shù)據(jù)、SAP 數(shù)據(jù)、傳播信息數(shù)據(jù)及其他系統(tǒng)數(shù)據(jù)，其涵蓋數(shù)據(jù)較廣，包括油田基本設(shè)施、應(yīng)急救援力量、應(yīng)急救援方案、海上油田重點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)、設(shè)備物資、設(shè)備常見故障和設(shè)備故障原因等，在全面詳細(xì)調(diào)查并收集數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，建立風(fēng)險(xiǎn)隱患、事故事件應(yīng)急案例庫，通過數(shù)據(jù)接口將整理統(tǒng)計(jì)到的數(shù)據(jù)上傳到基礎(chǔ)服務(wù)層[4]。

（2）基礎(chǔ)服務(wù)層包括存儲(chǔ)設(shè)備、服務(wù)器以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、傳輸、共享等功能。

（3）平臺(tái)服務(wù)層由服務(wù)網(wǎng)關(guān)、中間件、非關(guān)系數(shù)據(jù)庫、服務(wù)認(rèn)證發(fā)現(xiàn)、關(guān)系數(shù)據(jù)庫、文件服務(wù)、服務(wù)模塊化管理等構(gòu)成，為應(yīng)用層提供通訊支持、保證等功能。

（4）應(yīng)用層主要為設(shè)備設(shè)施資料管理、設(shè)備設(shè)施動(dòng)態(tài)管理等，其中主要模塊為風(fēng)險(xiǎn)隱患管理和故障事故管理兩大模塊。通過各個(gè)功能模塊之間的集成應(yīng)用，能夠?yàn)楹Ｉ嫌吞飸?yīng)急處置管理提供全方位、長周期的信息支撐，為海上油田突發(fā)事件應(yīng)急指揮和資源調(diào)配提供保障和支持。

（5）展示層主要為數(shù)據(jù)信息可視化顯示部分，該模塊能夠?qū)崿F(xiàn)油田范圍內(nèi)應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)的可視化，方便管理人員清晰地掌握突發(fā)事件現(xiàn)場(chǎng)的情況，并指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)處置。

2.3 應(yīng)急處置管理系統(tǒng)主要功能模塊

綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)能夠看出，該系統(tǒng)的建設(shè)力求操作便捷、注重可拓展性。該系統(tǒng)的建設(shè)從實(shí)際油田的需求出發(fā)，將各類數(shù)據(jù)集成關(guān)聯(lián)為有效的信息，通過信息關(guān)聯(lián)等多種技術(shù)手段簡化操作步驟，提升了海上應(yīng)急處置管理的效率。另外，系統(tǒng)開發(fā)擁有良好的拓展空間，其他系統(tǒng)易于接入，可以根據(jù)新增加的業(yè)務(wù)要求進(jìn)一步拓展應(yīng)用功能。海上油田應(yīng)急處置管理信息化系統(tǒng)主要具有應(yīng)急預(yù)案管理、突發(fā)事件應(yīng)急處置、指揮調(diào)度等功能，并劃分為以下兩個(gè)模塊：風(fēng)險(xiǎn)和隱患管理模塊及事故事件管理模塊。

2.3.1 風(fēng)險(xiǎn)和隱患管理模塊

風(fēng)險(xiǎn)和隱患管理模塊示意圖如圖3 所示。在模塊設(shè)計(jì)方面，由公司裝備部制定設(shè)備設(shè)施風(fēng)險(xiǎn)與隱患管理要求，指導(dǎo)、監(jiān)督和檢查所屬單位設(shè)備設(shè)施風(fēng)險(xiǎn)與隱患管理工作。各所屬單位一方面組織本單位設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)的識(shí)別、分析、應(yīng)對(duì)及上報(bào)管理；另一方面明確設(shè)備設(shè)施全生命周期的風(fēng)險(xiǎn)管理，開展設(shè)備設(shè)施隱患的排查、分級(jí)建檔、上報(bào)和治理工作，并對(duì)其發(fā)生的原因進(jìn)行分析。該模塊主要包括三部分：風(fēng)險(xiǎn)管理、隱患管理及隱患統(tǒng)計(jì)部分。

圖3 風(fēng)險(xiǎn)和隱患管理模塊示意圖

2.3.1.1 風(fēng)險(xiǎn)管理部分

在風(fēng)險(xiǎn)管理部分，基于各所屬單位上報(bào)的數(shù)據(jù)，得到風(fēng)險(xiǎn)管理數(shù)據(jù)，并將統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)導(dǎo)入到系統(tǒng)中。管理人員通過查詢功能，能夠查看風(fēng)險(xiǎn)類別、風(fēng)險(xiǎn)名稱、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)參數(shù)（R）、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)參數(shù)（L）、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)參數(shù)（S）、風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)、是否可接收風(fēng)險(xiǎn)（Y/ N）、現(xiàn)有控制措施描述、是否需要進(jìn)一步措施、進(jìn)一步措施（制度）、進(jìn)一步措施（技術(shù)/ 方法）、進(jìn)一步措施（工具）、進(jìn)一步措施（控制目標(biāo)）、進(jìn)一步措施（完成時(shí)間）、進(jìn)一步措施（責(zé)任人）、風(fēng)險(xiǎn)控制措施有效性驗(yàn)證（驗(yàn)證人）、風(fēng)險(xiǎn)控制措施有效性驗(yàn)證（驗(yàn)證日期）、風(fēng)險(xiǎn)控制措施有效性驗(yàn)證（驗(yàn)證結(jié)論）、剩余風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)參數(shù)（R）、剩余風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)參數(shù)（L）、剩余風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)參數(shù)（S），以及控制后風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)、備注等信息。

2.3.1.2 隱患管理部分

在隱患管理部分，基于各所屬單位上報(bào)的數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)整理隱患管理數(shù)據(jù)，并將統(tǒng)計(jì)信息導(dǎo)入到系統(tǒng)中，隱患統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)主要涉及以下幾方面：

（1）隱患類別：A- 1［（員工）人的不安全因素］、A- 2［（承包商）人的不安全因素］、B- 1(設(shè)備隱患)、B- 2(惡劣天氣、自然環(huán)境、作業(yè)場(chǎng)地、受限空間等)、B- 3(保護(hù)裝置、個(gè)人防護(hù)用品、工具等)、C（管理缺陷）；

（2）隱患主要因素：物的不安全狀態(tài)、員工的不安全行為、管理缺陷、環(huán)境影響、承包商不安全行為、設(shè)備隱患；

（3）是否需公司協(xié)調(diào)：1（現(xiàn)場(chǎng)解決）、2（需公司二級(jí)單位協(xié)助解決）、3（需公司及以上部門協(xié)助解決）；

（4）隱患嚴(yán)重程度：1（損失1w 以下）、2（損失10w以下）、3（損失100w 以下）、4（損失1000w 以下）、5（損失1000w 以上）；

（5）隱患發(fā)生幾率：A（極少發(fā)生）、B (較少發(fā)生)、C（可能發(fā)生）、D(很可能發(fā)生)、E(時(shí)常發(fā)生)；

（6）跟蹤調(diào)查情況：已解決、處理中；

（7）掛牌督辦：是、否；

（8）隱患風(fēng)險(xiǎn)分析工具：火災(zāi)爆炸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估（道化學(xué)指數(shù)或帝國化學(xué)公司指數(shù)法）、非火災(zāi)爆炸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及特定對(duì)象風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估（如預(yù)先危險(xiǎn)性風(fēng)險(xiǎn)，PHA）、HAZOP（危險(xiǎn)性與可操作性分析）、JSA（工作前安全分析）、WES（作業(yè)條件風(fēng)險(xiǎn)程度評(píng)價(jià)）、OCA（作業(yè)條件危險(xiǎn)性分析）、FMEA（故障類型影響分析）、工業(yè)界其他常用風(fēng)險(xiǎn)分析法、專家經(jīng)驗(yàn)判斷法、安全檢查表法、事故樹、危險(xiǎn)指數(shù)系數(shù)分析法、其他；

（9）隱患整改難度：困難、較難、一般、容易；

（10）隱患風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)：一（極高風(fēng)險(xiǎn)）、二（較高風(fēng)險(xiǎn)）、三（中等風(fēng)險(xiǎn)）、四（低風(fēng)險(xiǎn)）；

（11）隱患管理等級(jí)：Ⅰ（公司級(jí)）、Ⅱ（所屬單位級(jí)）、Ⅲ（現(xiàn)場(chǎng)級(jí)）；

（12）隱患整改情況：1（已整改關(guān)閉）、2（未關(guān)閉但有臨時(shí)措施）、3（未關(guān)閉且無臨時(shí)措施）；

（13）隱患發(fā)現(xiàn)時(shí)間以及計(jì)劃完成時(shí)間。通過系統(tǒng)查詢功能，能夠快速地查看隱患名稱、負(fù)責(zé)人、隱患類別、隱患風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)、整改計(jì)劃、整改內(nèi)容等詳細(xì)情況[5]。

2.3.1.3 隱患統(tǒng)計(jì)部分

在隱患統(tǒng)計(jì)部分，收集各單位數(shù)據(jù)信息，并將隱患錄入到“重大危險(xiǎn)源及隱患排查風(fēng)險(xiǎn)管控系統(tǒng)”，根據(jù)時(shí)間維度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，從隱患數(shù)量、隱患整改率、風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)等方面進(jìn)行形象化展示，一目了然，確保管理人員快速了解油田風(fēng)險(xiǎn)隱患管理情況。

2.3.2 事故事件管理模塊

事故事件管理模塊主要分為故障管理及事故管理兩部分。其中故障管理部分，根據(jù)各所屬單位設(shè)備設(shè)施故障的上報(bào)情況，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，比如故障等級(jí)包括安全的（一級(jí)）、臨界的（二級(jí)）、危險(xiǎn)的（三級(jí)）、破壞性的（四級(jí)）等。管理人員通過設(shè)施名稱、設(shè)備編號(hào)、故障等級(jí)篩選項(xiàng)，利用查詢功能得到具體的故障數(shù)據(jù)。通過查詢?cè)斍?，可以了解故障單位名稱、設(shè)施名稱、設(shè)備名稱、故障分類、故障損失、故障時(shí)間、故障經(jīng)過、故障原因、故障報(bào)告表等。另外，通過原因分析功能，可以查看具體原因分析數(shù)據(jù)，包括故障類型、故障等級(jí)、故障發(fā)生概率、故障產(chǎn)生原因、檢測(cè)方法、故障影響。在事故管理部分，基于各所屬單位上報(bào)的數(shù)據(jù)，用戶通過查詢功能，能夠得到具體的事故數(shù)據(jù)及原因。

3 應(yīng)用效果

海上平臺(tái)應(yīng)急處置管理系統(tǒng)在渤海某油田應(yīng)急演習(xí)中得到了較好的應(yīng)用，順利完成了信息接報(bào)、應(yīng)急預(yù)案啟動(dòng)、物資調(diào)動(dòng)、人員集合、船舶人員監(jiān)控等功能，完滿完成了預(yù)期演習(xí)目標(biāo)，達(dá)到了項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)使用效果良好。

4 結(jié)論

海上環(huán)境惡劣、風(fēng)險(xiǎn)集中，一旦平臺(tái)出現(xiàn)事故，應(yīng)急救援難度大。近年來根據(jù)海上油田建設(shè)整體規(guī)劃方案，海上油田開始深入開展信息化建，逐步提升了海上生產(chǎn)自動(dòng)化建設(shè)水平。目前應(yīng)急處置管理系統(tǒng)已經(jīng)完成主要模塊的研發(fā)設(shè)計(jì)，在部分油田已經(jīng)取得了較好的效果，具有推廣價(jià)值。