海上平臺井控應(yīng)急搶險技術(shù)智能化發(fā)展方向分析

劉學(xué)達(dá) 陳帆

1. 中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司 天津 300452

2. 中海石油（中國）有限公司天津分公司 天津 300452

經(jīng)過多年的發(fā)展，目前海洋石油資源已成為我國增儲上產(chǎn)的主力，海洋石油的勘探開發(fā)對我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)和能源安全具有十分重要的意義。海洋石油資源勘探開發(fā)多依靠海上平臺，井控應(yīng)急搶險技術(shù)是在海上平臺出現(xiàn)井噴、爆炸等嚴(yán)重事故時，及時對災(zāi)情進(jìn)行控制并恢復(fù)平臺正常生產(chǎn)狀態(tài)的一系列方法，是保障海洋石油資源安全高效開發(fā)的重要保障。隨著時代的進(jìn)步、科技的發(fā)展，為了進(jìn)一步提高井控應(yīng)急搶險的質(zhì)量和效率，其技術(shù)水平的智能化、數(shù)字化已勢在必行。

1 當(dāng)前海上平臺井控應(yīng)急搶險存在的不足

1.1 對井控風(fēng)險的分析和判斷能力不足

海上平臺井控應(yīng)急搶險，主要是對事故進(jìn)行及時的處理和控制，防止事故進(jìn)一步擴(kuò)大。但由于海上平臺作業(yè)的特殊性，導(dǎo)致其在井控救援過程中存在一定的風(fēng)險。尤其是海上平臺不像陸地上那樣可以依靠簡單的經(jīng)驗(yàn)來判斷井控風(fēng)險，對于井控風(fēng)險的分析和判斷積累的經(jīng)驗(yàn)不足。

當(dāng)前海上平臺采用的井控救援主要是靠經(jīng)驗(yàn)和直覺進(jìn)行判斷，缺乏對井控風(fēng)險進(jìn)行分析和判斷。在井控事故發(fā)生后，指揮中心對現(xiàn)場情況不能做出正確判斷，不能有效地采取相應(yīng)措施進(jìn)行處理，而對井控風(fēng)險的分析和判斷能力不足，不能及時有效地將井控風(fēng)險控制在最低程度。這就造成了一些井在事故發(fā)生后，由于沒有對現(xiàn)場情況進(jìn)行分析和判斷，而盲目地采取了一些應(yīng)急措施，造成事故進(jìn)一步擴(kuò)大[1]。

1.2 難以對現(xiàn)場情況作出正確的判斷

1）對現(xiàn)場情況不能作出正確的判斷，不能有效地對應(yīng)急救援人員進(jìn)行指揮和協(xié)調(diào)。

2）不能對現(xiàn)場情況進(jìn)行分析，導(dǎo)致救援方案無法有效制定。

3）缺少現(xiàn)場情況分析，導(dǎo)致無法制定有效的救援方案，從而錯失救援時機(jī)。

4）缺乏現(xiàn)場情況分析，導(dǎo)致無法合理分配救援力量。

5）缺少對現(xiàn)場情況的了解，導(dǎo)致井控方案不合理、救援計(jì)劃不明確。

6）缺少對現(xiàn)場情況的了解，導(dǎo)致對應(yīng)急預(yù)案的有效性評價不足。

7）缺少對應(yīng)急設(shè)備性能和使用狀態(tài)的了解，導(dǎo)致無法有效使用。

1.3 井控救援指揮中心沒有實(shí)現(xiàn)全流程數(shù)字化

井控救援指揮中心不能實(shí)現(xiàn)全流程數(shù)字化，還沒有達(dá)到信息化，更談不上數(shù)字化。目前，海上平臺的井控救援指揮中心還沒有實(shí)現(xiàn)全流程數(shù)字化，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

① 井控救援指揮中心人員配備不足，不能滿足現(xiàn)場救援的需要。目前，海上平臺井控應(yīng)急搶險指揮中心主要由井控管理中心的工作人員擔(dān)任，但平臺井控管理中心人員數(shù)量不足，在有限的人員配置中很難完成井控救援指揮的工作。

② 井控救援指揮中心設(shè)備設(shè)施不能實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。目前，海上平臺的井控救援指揮中心只配備了1臺大屏幕顯示器、1臺筆記本電腦和1套應(yīng)急通信設(shè)備，這些設(shè)備主要用于現(xiàn)場情況匯報(bào)和信息采集。但由于設(shè)備數(shù)量有限、體積較大等原因，不能進(jìn)行現(xiàn)場信號傳輸和視頻信號傳輸，無法實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場情況的遠(yuǎn)程監(jiān)控和視頻傳輸[2]。

1.4 井控救援技術(shù)資料管理不規(guī)范

在井控救援過程中，由于救援方案的制定、井控應(yīng)急預(yù)案的實(shí)施、井控救援培訓(xùn)和演練、井控救援記錄等，都離不開技術(shù)資料。技術(shù)資料是井控救援的重要依據(jù)，是進(jìn)行井控救援的重要依據(jù)，是制定井控應(yīng)急預(yù)案和完善井控應(yīng)急系統(tǒng)的主要依據(jù)，因此技術(shù)資料管理是一項(xiàng)非常重要的工作。在實(shí)際操作中，技術(shù)資料管理往往存在以下問題：

① 技術(shù)資料不全、不及時。技術(shù)資料缺失或不完整、不及時，將導(dǎo)致在井控應(yīng)急救援過程中遇到無法解決的問題，尤其在井控應(yīng)急預(yù)案和技術(shù)方案中缺少必要的技術(shù)資料，將使井控應(yīng)急救援工作失去方向。

② 技術(shù)資料使用不當(dāng)。有些平臺在井控管理人員培訓(xùn)過程中，由于對井控知識缺乏了解，錯誤地認(rèn)為井控救援就是在井口進(jìn)行應(yīng)急演練和操作。雖然這種做法有一定的必要性，但從整個平臺安全管理的角度來看是錯誤的。

1.5 井控救援培訓(xùn)和演練缺乏有效手段

目前，海上平臺井控應(yīng)急搶險培訓(xùn)和演練工作都是在井控管理中心統(tǒng)一組織下進(jìn)行，井控管理中心對井控救援人員的培訓(xùn)和演練不夠重視，這也是影響井控救援工作效果的一個重要因素。在現(xiàn)場應(yīng)急演練過程中，對演練方案的細(xì)節(jié)把握不到位，應(yīng)急指揮中心對演練方案的實(shí)際操作性和可操作性不夠明確，缺乏有效的監(jiān)督，導(dǎo)致演練效果不佳。此外，由于海上平臺井控應(yīng)急搶險工作存在一定的特殊性，井控救援技術(shù)人員對自身安全防護(hù)意識不強(qiáng)，在井控救援現(xiàn)場往往容易出現(xiàn)麻痹大意的心理，這也是造成井控救援工作不能有效開展的一個重要原因。

2 海上平臺井控應(yīng)急搶險技術(shù)智能化發(fā)展方向

2.1 井控救援設(shè)備智能化

井控救援設(shè)備智能化，主要是指井控救援設(shè)備在執(zhí)行井控救援任務(wù)過程中，能夠依據(jù)實(shí)際情況對設(shè)備功能進(jìn)行有效優(yōu)化，使其在安全的環(huán)境下發(fā)揮最大作用。目前，井控救援設(shè)備智能化的實(shí)現(xiàn)方式主要有2種：一種是將井控救援設(shè)備與智能控制系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合，將井控救援設(shè)備作為控制系統(tǒng)的終端設(shè)備，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對井控救援設(shè)備的智能化管理；另一種是將井控救援設(shè)備與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，實(shí)現(xiàn)井控救援設(shè)備的智能化控制。但是，由于井控救援設(shè)備涉及到多個學(xué)科，因此在研發(fā)過程中存在一定的困難。我國井控應(yīng)急救援技術(shù)起步較晚，井控應(yīng)急救援技術(shù)和裝備主要依賴于國外進(jìn)口，其在滿足國內(nèi)應(yīng)急救援工作需求的同時，也存在一定的局限性。在此背景下，我國必須對井控應(yīng)急救援技術(shù)進(jìn)行研究和開發(fā)，不斷研發(fā)和創(chuàng)新井控應(yīng)急裝備，實(shí)現(xiàn)井控管匯、井口裝置、井口監(jiān)測等關(guān)鍵裝備的智能化升級。此外，在海上平臺井控應(yīng)急搶險過程中，需要考慮到平臺環(huán)境、施工條件等多方面因素。因此要提高海上平臺井控應(yīng)急搶險設(shè)備的智能化程度，必須加強(qiáng)與鉆井平臺工作人員的溝通和交流。例如：在海上平臺井控事故發(fā)生后，井上作業(yè)人員需要及時了解現(xiàn)場情況并將情況反饋給井控組內(nèi)人員。

2.2 井控救援指揮平臺的數(shù)字化

數(shù)字化技術(shù)在井控救援指揮平臺中的應(yīng)用，能夠使井控救援指揮平臺實(shí)現(xiàn)全面數(shù)字化、智能化。井控救援指揮平臺數(shù)字化，可以實(shí)現(xiàn)救援?dāng)?shù)據(jù)的采集、處理、傳輸?shù)裙δ?，為井控救援指揮提供實(shí)時數(shù)據(jù)支持。

井控救援指揮平臺數(shù)字化，需要將井控救援現(xiàn)場的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行全面采集，并將這些數(shù)據(jù)上傳到井控救援指揮平臺，同時利用通信網(wǎng)絡(luò)將這些數(shù)據(jù)傳輸至遠(yuǎn)程控制中心。井控救援指揮平臺數(shù)字化，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制中心與井控救援現(xiàn)場之間的遠(yuǎn)程溝通、指令傳遞、視頻會議等功能，從而實(shí)現(xiàn)井控救援現(xiàn)場的實(shí)時控制和信息共享。

井控救援指揮平臺數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)，還需要將井控?fù)岆U模擬器與井控臺進(jìn)行連接。井控臺是井控?fù)岆U模擬器的核心部件，在模擬器中安裝有模擬裝置，利用該裝置可以完成對井控?fù)岆U系統(tǒng)的模擬操作。通過在井控?fù)岆U模擬器中安裝井控臺，能夠使井控?fù)岆U人員掌握應(yīng)急搶險過程中的各種操作技巧，提升應(yīng)急搶險能力。同時利用模擬設(shè)備對井控臺進(jìn)行操作控制，能夠在一定程度上提高井控?fù)岆U效率和井控臺使用壽命。

2.3 井控救援培訓(xùn)教育和救援演練數(shù)字化

海上鉆井平臺井控救援培訓(xùn)教育和救援演練過程中，對安全生產(chǎn)的影響比較大。因此，可以借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)搭建井控救援虛擬仿真場景，通過情景構(gòu)建、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開展井控救援培訓(xùn)教育和演練工作。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)將現(xiàn)實(shí)場景與虛擬環(huán)境有機(jī)結(jié)合在一起，可以很好地模擬海上鉆井平臺井控救援現(xiàn)場，提升井控救援培訓(xùn)教育和演練工作效率。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還可以模擬海上鉆井平臺井控救援現(xiàn)場的真實(shí)環(huán)境，通過交互方式對模擬場景進(jìn)行控制，讓參與者可以在模擬場景中體驗(yàn)井控救援過程。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開展井控救援培訓(xùn)教育和演練工作，能夠有效提升安全生產(chǎn)水平，降低安全風(fēng)險發(fā)生率，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。

2.4 井控設(shè)備智能化檢測與分析系統(tǒng)

井控設(shè)備智能化檢測與分析系統(tǒng)是一種集自動化、智能化和信息化為一體的綜合型系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以利用無線網(wǎng)絡(luò)，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與井控設(shè)備、井控平臺進(jìn)行連接，對井控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時檢測與分析。同時，還可以利用人工智能技術(shù)，對井控設(shè)備的故障類型和發(fā)生原因進(jìn)行智能診斷，為井控設(shè)備維護(hù)和維修提供科學(xué)依據(jù)。

通過智能化系統(tǒng)對井控設(shè)備進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，一旦出現(xiàn)故障，可以及時發(fā)現(xiàn)故障位置并快速維修，縮短維修時間。同時，利用傳感器技術(shù)對井控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，一旦出現(xiàn)故障可以及時報(bào)警，降低設(shè)備停機(jī)時間和設(shè)備維修成本。通過智能化系統(tǒng)的應(yīng)用可以有效提高井控救援工作的效率和質(zhì)量。

2.5 井控裝備智能維護(hù)保養(yǎng)系統(tǒng)

井控裝備智能維護(hù)保養(yǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用，可以通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對井控裝備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理，同時結(jié)合井控裝備的現(xiàn)場狀況，對故障設(shè)備進(jìn)行智能診斷和維護(hù)保養(yǎng)。該系統(tǒng)能夠?qū)匮b備的實(shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，通過傳感器對數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測和處理，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)系統(tǒng)中。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的作用下，可以將現(xiàn)場圖像傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)控中心，在中心人員的授權(quán)下，通過遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)對故障設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和維護(hù)保養(yǎng)。當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時，維修人員可以通過網(wǎng)絡(luò)連接到平臺上的服務(wù)器，獲取相關(guān)信息和數(shù)據(jù)。如果出現(xiàn)緊急情況需要對設(shè)備進(jìn)行緊急處理時，維修人員可以通過遠(yuǎn)程控制平臺上的操作手柄對設(shè)備進(jìn)行遙控操作和維護(hù)保養(yǎng)。該系統(tǒng)在應(yīng)用過程中，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、故障診斷、遠(yuǎn)程維護(hù)保養(yǎng)等功能，而且還能夠有效降低海上平臺井控應(yīng)急搶險成本。

3 結(jié)束語

隨著科技的發(fā)展和時代的進(jìn)步，海上平臺井控應(yīng)急搶險智能化數(shù)字化技術(shù)也在不斷完善。但是，海洋石油勘探開發(fā)平臺井控救援的智能化、數(shù)字化建設(shè)在我國起步較晚，目前還處于初期階段，一些關(guān)鍵技術(shù)還不夠成熟。因此，要充分認(rèn)識到智能化數(shù)字化技術(shù)的重要性和必要性，從井控救援智能化數(shù)字化技術(shù)的基礎(chǔ)建設(shè)、核心技術(shù)和關(guān)鍵環(huán)節(jié)等方面入手，不斷進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化、工藝改進(jìn)、設(shè)備更新等，推動我國海上石油鉆井平臺井控救援智能化數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，提高井控救援的質(zhì)量和效率，保障石油鉆井平臺井控系統(tǒng)的安全運(yùn)行，有效預(yù)防和減少海上油氣勘探開發(fā)中發(fā)生的各種事故和安全生產(chǎn)事故。