基于老油田油氣站場數(shù)字化建設(shè)的思考

馬洪生

大慶油田有限責(zé)任公司儲運銷售分公司工藝研究所

近年來，隨著大慶油田“創(chuàng)建百年油田”“建設(shè)數(shù)字油田”目標的確立，結(jié)合生產(chǎn)實際，進行了不同程度的數(shù)字化建設(shè)與應(yīng)用的探索實踐，并已取得一定成效，為全面啟動油田數(shù)字化建設(shè)、實施數(shù)字化管理積累了寶貴經(jīng)驗。數(shù)字化建設(shè)與應(yīng)用是大慶油田提高生產(chǎn)效率、加強安全環(huán)保、促進節(jié)能減排、改善工作條件、優(yōu)化生產(chǎn)組織方式、控制生產(chǎn)用工的有效途徑，也是加快發(fā)展方式轉(zhuǎn)變、提高油田開發(fā)管理水平和綜合效益的必然選擇，在實現(xiàn)中國石油戰(zhàn)略目標的過程中將發(fā)揮重要作用。

1 無人值守站現(xiàn)狀

石油行業(yè)油氣站場大多地處偏遠、交通不便且環(huán)境惡劣。近年來，隨著油田數(shù)字化程度不斷推進，各類生產(chǎn)過程控制儀表得到廣泛應(yīng)用，數(shù)字化水平不斷提升。隨著老油田開發(fā)進入中晚期，人員結(jié)構(gòu)老化、管理觀念陳舊等諸多矛盾日益顯現(xiàn)，老油田站場向無人值守站轉(zhuǎn)型需求迫切，需要對無人值守模式進行探索。

1.1 基本形式

目前石油行業(yè)無人值守站場形式一般可分為兩種：

（1）“有人值守、無人操作”模式：此類站場通常配備專門的值班人員，其工作職責(zé)主要為站場崗位巡檢，發(fā)現(xiàn)異常情況上報調(diào)控中心，再由管理部門派遣專業(yè)維護人員到站操作。通常駐站人員不負責(zé)流程操作或只負責(zé)簡易操作，正常運行時主要由調(diào)控中心遠程控制[1]。此類站場新建及改造成本相對較低，用工數(shù)量高于“無人值守、遠程操作”模式，目前國內(nèi)大部分石油天然氣站場采用此種形式。

（2）“無人值守、無人操作”模式：此類站場采用全站無人值守模式，平時不設(shè)值守人員和維護人員，全部由調(diào)控中心遠程控制，以集中待班、周期巡檢的方式維護保養(yǎng)和應(yīng)急處理[2]。此模式對站場建設(shè)數(shù)字化水平要求較高，新建及改造成本高、用工數(shù)量低，國外數(shù)字化程度較高的企業(yè)一般采取此種形式進行站場整體布置。

1.2 管理模式

根據(jù)油氣站場分布特點及管理方式不同，目前較為成熟的管理模式有以下三種:中心站場模式、集中管理模式、高水平無人值守模式。

（1）中心站場模式以1座站場為中心，設(shè)值守人員及維護人員，依托中心站場，實現(xiàn)對周圍站場的生產(chǎn)監(jiān)控和崗位巡檢，便于快速事故處理，多用于高危險站場或復(fù)雜站場[3]。

（2）集中管理模式采用集中監(jiān)控生產(chǎn)運行，設(shè)值守人員和維護人員，集中或分區(qū)域管理，適用于流程相對簡單、生產(chǎn)救援設(shè)施依托條件較好的站場。

（3）高水平無人值守模式不設(shè)值守人員和維護人員，日常運行采用無人值守及遠程控制，例行巡檢采用數(shù)字化手段實現(xiàn)，定期安排巡檢人員對設(shè)備設(shè)施進行檢查維護。

無人值守站通過調(diào)查場站運行和崗位設(shè)置情況，對經(jīng)常需要人工操作的地方進行自動控制和改造，實現(xiàn)無人值守。

2 老油田油氣站場數(shù)字化建設(shè)

2.1 建設(shè)現(xiàn)狀

老油田管理的站場均為生產(chǎn)運行油庫及聯(lián)合站，布局分散、地理位置偏遠，伴隨著老油田開發(fā)分批次建設(shè)。近年來，由于自然減員造成人員結(jié)構(gòu)的變化和數(shù)字化水平提高帶來生產(chǎn)管理模式的調(diào)整，數(shù)字化建設(shè)程度不足與管理水平提升的矛盾主要集中在以下方面：

（1）參數(shù)采集點及控制功能不足。老油田已開展過部分數(shù)字化建設(shè)工作，但建設(shè)思路有局限性，參數(shù)采集點及控制功能設(shè)置以“人工巡檢為主、數(shù)據(jù)監(jiān)控為輔”為原則，側(cè)重數(shù)據(jù)的采集監(jiān)視，控制功能不足。隨著人員結(jié)構(gòu)的調(diào)整及生產(chǎn)管理模式調(diào)整，現(xiàn)有參數(shù)采集點設(shè)置范圍不足、控制功能不完善，給生產(chǎn)運行帶來很大壓力。

（2）數(shù)據(jù)傳輸不穩(wěn)定。各站場在數(shù)字化建設(shè)的同時配套進行了部分通訊設(shè)施的搭建，現(xiàn)有數(shù)據(jù)傳輸形式包括站內(nèi)工業(yè)以太網(wǎng)和租用運營商服務(wù)等多種形式，但由于地理位置及改造成本限制，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性無法有效保障。

（3）系統(tǒng)平臺龐雜。近年來通過多種途徑分批次建設(shè)各類工業(yè)控制系統(tǒng)，實施渠道不同，造成現(xiàn)有系統(tǒng)硬件品牌、系統(tǒng)平臺眾多，運行維護難度大；建設(shè)標準不統(tǒng)一、缺少長期規(guī)劃、功能不完善；已建各系統(tǒng)平臺獨立運行，采集數(shù)據(jù)未實現(xiàn)互聯(lián)互通，信息孤島效應(yīng)顯著，海量數(shù)據(jù)未得到充分利用。

（4）設(shè)備設(shè)施老化。各站場建設(shè)時間早、生產(chǎn)設(shè)施陳舊、設(shè)備老化嚴重，日常維護工作量大；數(shù)字化系統(tǒng)投用時間早，硬件老化明顯，控制系統(tǒng)運行不穩(wěn)定，數(shù)據(jù)丟失、設(shè)備死機情況頻繁出現(xiàn)；部分硬件設(shè)備已屬于淘汰產(chǎn)品，維修、更換難度大；系統(tǒng)使用時間長，原廠家不再提供技術(shù)支持，無穩(wěn)定技術(shù)服務(wù)商，自主保障能力需提高。

（5）工藝流程需簡化。老油田油氣站場工藝流程根據(jù)油田產(chǎn)能需求分批建設(shè)，缺少整體規(guī)劃，導(dǎo)致整體布局分散，管理難度大；部分站場工藝流程復(fù)雜、生產(chǎn)設(shè)施布局不合理，后續(xù)改造空間受限；油田產(chǎn)能減少造成部分設(shè)備設(shè)施停運，導(dǎo)致運維成本居高不下，現(xiàn)有流程需優(yōu)化簡化；作為運行油庫，流程切換頻繁、日常操作多；對外交接計量口交接雙方人工核對數(shù)據(jù)，對在線檢測設(shè)備的使用上未達成共識。

2.2 形勢分析

針對現(xiàn)有站場生產(chǎn)運行特點，在數(shù)字化建設(shè)中采用“有人值守、無人操作”模式比較適合老油田油氣站場數(shù)字化建設(shè)需求，主要有以下原因：

（1）各單位地處偏遠，站內(nèi)生產(chǎn)區(qū)域相對集中。

（2）各站場屬于生產(chǎn)運行單元，日常操作多，全面實現(xiàn)無人值守站存在安全風(fēng)險。

（3）建設(shè)時間早、設(shè)備設(shè)施老化，實現(xiàn)無人值守站庫需對現(xiàn)有設(shè)備進行大規(guī)模升級，改造成本巨大。

（4）計量化驗等工作仍需人工完成，無法完全取消人工操作，“無人值守、無人操作”模式無法實施。

3 數(shù)字化應(yīng)用場景探索方向

基于老油田油氣站場均為建設(shè)時間較早的老舊站場的現(xiàn)狀，工藝流程及設(shè)備設(shè)施數(shù)字化水平距新建站場有較大差距，無人值守站改造適合采取“少人值守、遠程監(jiān)控”管理模式。

在開展無人站改造過程中，需要就無人值守站實施范圍及無人值守站可能面臨的主要風(fēng)險進行系統(tǒng)分析，針對性地完善無人值守站改造方案。同時，借助傳統(tǒng)IT 技術(shù)，引入物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)和智能化設(shè)備[4]，構(gòu)建以云平臺為依托的智能化應(yīng)用場景，打造支撐油氣站場智能化生產(chǎn)運維平臺，實現(xiàn)各類生產(chǎn)信息資源的整合和共享、智能化分析和科學(xué)管控[5]。數(shù)字化建設(shè)探索方向主要有智能管控、智能巡檢、視頻監(jiān)控及協(xié)同辦公等[6]。

3.1 智能管控

目前多數(shù)站場已通過各類自動化儀表和控制系統(tǒng)的應(yīng)用實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實時采集，但由于分期建設(shè)造成系統(tǒng)數(shù)據(jù)之間相互獨立、信息孤島現(xiàn)象嚴重[7]，歷史數(shù)據(jù)并未獲得有效利用。通過健全數(shù)據(jù)指控體系，開展數(shù)據(jù)治理，打造智能化生產(chǎn)運維平臺，促進多系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合，開展生產(chǎn)運行、運維管控、安全環(huán)保等領(lǐng)域建設(shè)，實現(xiàn)站場運行全面感知、生產(chǎn)運行輔助決策、業(yè)務(wù)流程全面協(xié)同的運營目標。

3.2 智能巡檢

目前站場、管道安全最主要的巡檢方式仍然采用人工巡檢，值班人員按照工作計劃按時、按點巡檢并填寫報表，以達到對站場設(shè)備設(shè)施、儀表數(shù)據(jù)的運行監(jiān)控，工作人員勞動量大、工作效率低。隨著無人值守站管理理念的深入和各種智能化設(shè)備的推廣應(yīng)用，智能巡檢已在多個行業(yè)場景中得到廣泛應(yīng)用。

通過梳理工藝流程關(guān)鍵節(jié)點，分析現(xiàn)場巡檢需求，合理優(yōu)化現(xiàn)有巡檢方式、巡檢系統(tǒng)，利用站場三維模型等技術(shù)手段實現(xiàn)管理人員對關(guān)鍵部位進行虛擬巡檢，查看生產(chǎn)設(shè)備設(shè)施實時參數(shù)和運行狀態(tài)[8]；在站場及長輸管道等特殊應(yīng)用場景，采用無人機巡檢實現(xiàn)生產(chǎn)運行監(jiān)控的“數(shù)據(jù)化”“可視化”，充分發(fā)揮無人機空中巡檢快捷高效、視野開闊、不受路況限制的優(yōu)勢對站場進行通尋通檢。

3.3 視頻監(jiān)控

傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)采集的視頻信息均為零散的分鏡頭視頻，未與實際地理位置對應(yīng)，無法實現(xiàn)大場景的全局實時監(jiān)測和歷史事件的準確定位查找。采用三維視頻融合技術(shù)，提供視頻繼承、全場景融合、智能識別等功能，可以將視頻信息映射到三維場景中，實現(xiàn)對全局大場景進行監(jiān)控、準確定位及多角度查看視頻，為管理人員遠程操控和應(yīng)急指揮提供準確參考[9]。

3.4 協(xié)同辦公

在構(gòu)建智能化管控平臺，實現(xiàn)生產(chǎn)運行遠程監(jiān)控、應(yīng)急指揮的同時，建設(shè)協(xié)同辦公平臺，對各種辦公業(yè)務(wù)進行梳理并集中整合為同一平臺統(tǒng)籌管理[10]，具備任務(wù)管理、公文管理、檔案管理、新聞管理、內(nèi)部信息、會議管理等功能，使各種資源可以被迅速找到并集合到一起，實現(xiàn)集中管理、協(xié)同整合、靈活適應(yīng)、有效應(yīng)用的目標。

4 結(jié)束語

推進油氣站場無人值守站建設(shè)，實現(xiàn)生產(chǎn)運行的“無人化、少人化”管理，推進“數(shù)字化、智能化、智慧化”進程，需要廣泛應(yīng)用新產(chǎn)品、新技術(shù)，打破傳統(tǒng)管理模式束縛，以統(tǒng)一平臺、多系統(tǒng)融合、數(shù)據(jù)共享、協(xié)同操作為目標，實現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備的遠程監(jiān)控，海量數(shù)據(jù)的有效利用，多部門的業(yè)務(wù)協(xié)同，真正在油氣站場“無人值守、少人值守”改造工程中做到提質(zhì)增效。