海上数字化油田生产指挥中心一体化平台建设研究.pdf

Research&Discussion研究与探讨海上数字化油田生产指挥中心一体化平台建设研究袁玮吴意明兰卫华邓祖跃于海军杨宜凡中海石油(中国)有限公司深圳分公司广东深圳518 0 0 0摘要为加快海上油田业务领域信息化建设水平，不断深人开展数字化油田项目。海上数字化油田生产指挥一体化平台作为智能油田建设的重要组成部分，依托信息化手段，围绕生产、钻完井、QHSE、应急协调的业务，通过搭建决策分析、协同作业、监控预警以及应急指挥等4 个环境，有效提升整体运营效率和应变能力。关键词数字化油田生产指挥中心生产操控中心中图分类号F426.22文献标识码B文章编号16 7 2-9 3 2 3(2 0 2 3)0 6-0 0 3 1-0 4近年来，中海油数字化油田建设力度的不断加强，开展智能硬件建设，已经成为中国海油的重要战略举措-1。为全面提升油田信息化管理水平，为油田生产提供有力的信息保障，构建油田生产指挥中心一体化平台显得尤为重要 3-4。生产运营中心是海上智能油田的重要组成部分，其中分公司生产指挥中心作为“纵向穿透、横向协同”的中间层，发挥“承上启下”的关键作用，是实现生产运营三级联动的核心部分，开展生产指挥中心试点建设，对践行顶层设计，推进运营中心落地实施，助力分公司提升整体运营效率和应变能力,具有重要意义。根据智能油田顶层设计纲要和整体规划，生产运营中心以实现一体化运营指挥，提高运营决策效率，提升应急处理能力，确保安全生产为目标。因此,在智能油田基础框架搭建过程中，需要重点开展生产指挥中心和生产操控中心的试点建设。1 系统设计生产运营中心总体规划中，包含总部调控中心、分公司指挥中心和作业公司操控中心，其中生产调控中心遵循生产运营中心的总体规划，通过集成现有系统和分公司指挥中心、操控中心的数据，自下而上提取重点信息，并下达推送政策、指挥等决策信息。生产指挥中心和操控中心建设是集团公司数据集成的关键。其中生产指挥中心围绕生产、安全、作业等全业务链经营管理需求，结合先进的信息技术，整合现有系统和数据，构建分公司生产指挥中心。建成决策分析、协同作业、监控预警以及应急指挥等4个环境，提高分公司的运营管控能力，降低生产运营成本，提高生产效率。生产操控中心作为生产一线靠前指挥的管理平台，是支撑生产运营中心的重要基础。通过开展生产操控中心的建设，改变传统的管理组织架构和生产组织方式，在保障安全环保的基础上，促进实现“少人值守数字油气田”的管理模式 5。1.1生产指挥中心从职能角度看，生产指挥中心能够有效反映分公司全局的生产经营情况，生产指挥中心示意图如图1所示。首先，从数据方面来看，生产指挥中心具有承上启下的作油化工建 2 0 2 3.0 3 1 Researche Discusion研究与探讨用，能够汇集各个作业区操控中心和海上设施的数据信息，在汇总和审核后，向集团公司生产调控中心提供数据信息和业务服务，如产量、费用、生产时率等关键考核指标。其次，从业务方面来看，生产指挥中心能够进行横向协同与生产指挥，通过信息资源共享，建立专业间业务关系，打破专业壁垒，实现分公司内部业务的横向协同和纵向的信息传递，如飞行计划、人员动态、作业计划、费用指标分解、产量分配、船舶计划、提油计划等，提高生产效率。第三，从应急指挥方面来看，按照集团公司生产运营中心的规划，在应急情况下实现三级联动，生产指挥中心将要承担应急指挥的功能，生产指挥中心作为中间层，在纵向穿透中起到承上启下的关键作用，在横向协同中起到跨专业生产优化和决策辅助作用。1.2生产操控中心从其定位来看，生产操控中心能够有效反映作业区的生产经营情况。首先，生产操控中心能够向生产指挥中心提供数据支撑和业务需求，接受上级指令窗口，提供生产指挥中心需要的产量、生产时率、关键设施状态等数据信息，并且根据生产需要向生产指挥中心提出飞行、船舶、提油计划等需求。其次，生产操控中心能够快速对进行作业区的生产指挥和应急响应。作业区生产经营相关的系统和数据在操控中心进行集成汇总，包括作业区的职能部门，所辖井口平台、中心平台、FPSO等设施。业务范围覆盖生产、油藏、采油、设备设施、能耗、安全、费用管理等业务，实现作业区的生产经营状态的实时监控，海陆协同管理，并且接受生产指挥中心的生产和调度指令。第三，生产操控中心能够实现海陆远程操控。通过自控系统建设，在海上设施进行自动化改造，使海上设施具备远程遥控的条件，实现在陆地远程遥控海上设施进行生产，逐步实现海上平台的少人化。操控中心必须配套海上设施自开发打破专业壁垒，分公司内跨部门横向协同数据流生产操控中心白云（已建）恩平、番禺（待建）动化改造才能具备远程遥控功能。在生产操控中心建设中结合南海东部海陆无光纤的实际情况，在具备条件的海上设施推广海上区域控制中心建设，比如恩平油田自控系统建设已经具备远程控制功能，恩平油田以海洋石油118 为控制中心，实现对EP24-2、E P 2 3-1、E P 18-1的远程操控；实现海上中心平台控制多个平台的控制模式，可以实现生产模式的转变。将3 个设施的生产操控人员集中到118 进行远程遥控生产，在少人平台整合生产、维修、安全、甲板等人员的职能进行用工优化，实现海上设施少人化建设。1.3平台主要功能通过信息化智能化手段，构建生产智慧中心，打造生产运营中心一体化平台，以此为基础，紧密围绕生产、钻完井、QHSE、应急协调的业务，构建决策分析环境、协同作业环境、监控预警环境以及应急指挥环境。海上数字化油田生产指挥中心一体化平台示意图如图2 所示。基于决策分析环境，高质量开展关键经营指标、作业量以及费用执行统计，实现快速顶层决策。协同作业环境下，注重多部门沟通，实现勘探开发、开发生产、生产经营、勘探钻井、生产应急以及生产工程等多部门、多层级业务协调。在监控预警环境下，通过生产、钻井业务多视角运营监控，提供生产监控、设备监控、关键经营指标等业务预测预警。应急指挥环境能够高效融合应急预案、应急物资、应急流程、应急资源、应急处理、周边环境等不同资源，支撑高效的应急指挥协调。构建生产运营中心一体化平台，实现经营模式和生产方式的创新和发展，通过数字化转型，实现经营决策能力、监控指挥能力、系统作战能力以及应急联动能力的提升。1.3.1 基本功能以应急指挥系统环境为例，按照现有分公司应急响生产调控中心流程发起流程审批，发布数据流生产指挥中心山，勘探业务流生产钻完井流程发起工流程审批，发布业务流其他（规划）工程图1生产指挥中心示意图生产指挥中心示意图32 油化工建设 2 3 .6 Researche Disusion研究与探讨数字化转型经营模式创新生产方式创新经营决策能力决策分析环境关键经营指标勘探开发协同生产开发协同作业量统计生产经营协同勘探钻井协同费用执行统计生产应急协同生产工程协同生产运营中心一体化平台传感器、视频实时数据图2 海上数字化油田生产指挥中心一体化平台示意图应程序和流程设计而成，包括应急事件接报、会议简报、应急资源展示、应急预案、动态的台风路径、视频、船舶动态、战时模式、应急流程图、视频会议等内容，集成显示在“战时一张图”上，形成了实战效果很强的指挥平台，大大提升了应急响应能力。通常情况下，应急资源管理包括应急仓库、应急队伍和专家、船舶监控、航班动态等方面。基于应急指挥系统环境，按照实际海上设施分布图和坐标位置，可以实时查询应急资源数量、所在位置等信息，提供应急物资保障。在应急预案管理方面，通过收集和整理分公司和海上设施既有的应急预案，按照不同场景和事件类型自动关联事故预案，在应急处置过程中可以通过大屏幕查阅预案内容，为应急处置提供决策参考。在台风路径预测方面，通过对接总部调控中心和浙江气象台的气象信息，根据台风实时路径可选择辐射半径绘制风圈，根据所选半径可自动扫描出辐射范围内所有平台、船舶以及物资情况，以达到台风实时预警功能，提高科学决策的能力。在海上视频显示方面，通过对接协调部和操控中心的视频信号，实现海陆的视频信息实时共享，部分设施摄像头可以远程操控角度，所有视频信号将通过操控中心接人指挥中心，第一时间了解海上设施的情况。在船舶动态管理方面，基于新的雷达和AIS体系，实现实时监控、预警分析、生产设施管理、历史数据回放等功能，实现对监控区域海上作业船舶有效监管。在智能语音记录方面,基于现代化语音软件，对信息接报、信息记录、信息上报、应急启动、任务安排等内容，进行实时语音记录，自动转换为文字，准确率在90%以上，提高应急时间和能力。在战时模式管理方面，将各类基础数据进行集成、优化，在“一张图”救援指挥综监控指挥能力打造“四种能力”协同作业环境监控预警环境生产监控设备监控关键经营指标ERP合展示模块；战时模式把应急流程图进行有效的嵌套，经过一案一卡结构化、条目化后，有助于应急指挥科学化和规范化，在预案启动、应急救援过程中，系统可快速调取应急处置流程。在多屏显示方面，根据需求生产指挥中心配置大屏幕，在应急情况下，可以根据需要实现多屏和多内容的同时显示，提高应急效果。1.3.2关键业务事件报警功能该功能能够实现生产运营动态监测，掌握生产计划完成情况，跟踪作业最新进展，监控实时生产动态，异常数据自动预警，报警数据实时推送，方便管理人员及时准确地了解业务动态和及时处置，提高工作效率，降低事故影响。比如设施关停报警模块能够关联操控中心或MES系统数据，动态监控设施生产状况，实现海上生产状况实时掌控。关键设备关停报警模块能够持续监控关键设备，掌握关键设备健康状况，实现预防维护预警，故障关停报警。关键考核指标偏离报警模块能够实现重要考核指标智能监控，关键参数趋势预判,实现指标偏离预警、报警及原因预判。重大事件及项目节点提醒模块能够跟踪作业最新进度，对比项目进程，实现关键节点提醒。1.3.3协同智能以及智能分析应用功能建设智能大脑，从飞机航路、船舶路径规划、工艺参数优化等方面降低生产成本，提升生产工作效率，落实生产指挥中心业务协同能力。比如在飞机管理模块能够协同制定和管理飞行计划，并对接航司飞行数据，实时监测最新动态，实现计划填报审批、飞行路线智能优化，辅助管理决策，提高工作效率，压缩飞行时间。船舶管理模块能够对接船舶管理，实现船舶位置监控，依据货物数量、目的地位置智能优化航路，实现船舶资源最优化使用，减少船油化工建 2 0 2.6 0 3 协同作战能力应急预案应急物资应急流程应急资源应急处理周边环境周边环境应急联动能力应急指挥环境Research&Discussion研究与探讨舶航行里程。优化工艺参数模块能够深度分析各设施工艺状况，横向对标关键参数，优化提升参数设置合理性，如综合对标化学药剂使用，优化药剂使用种类、注入量，提升药剂使用效率，减少使用量。该功能能够实现信息资源共享，建立专业间业务关系，打破专业壁垒，实现分公司内部业务的横向协同，提高工作劳动效率。智能定位产量波动要因模块能够深度分析生产综合大数据，动态监控产量，实时监测产量波动，智能定位产量波动要因，提升产量波动原因分析效率。智能线上填报模块能够解决飞机、船舶、提油计划线下填报长、繁、耗时问题，实现智能线上填报，自动提取人员信息，简化人员审核，提高填报效率。此外，平台通过应用数字李生技术实现天然气处理系统生产优化、智能预警、动态可视化。数字李生技术以装置效益为目标，搭建一套天然气处理实时优化系统、先进控制系统、三维可视化系统，使装置在扰动发生时保持平稳，提升工艺系统稳定性；增加附加值产品的回收率，装置的效益最大化；实现生产工艺实时可视化，满足生产运营实时监测、应急指挥的需求。2实施路径生产运营中心一体化平台的建设遵循“试点先行，分步实施”的原则，分为主体搭建、完善提升以及智能化建设等三期。其中主体搭建阶段以生产、钻完井、QHSE、协调为主线，结合安全环境、协调业务，搭建实体硬件环境和软件平台，完成软件主要功能建设，完成相关数据集成、图形化展示、智能分析等，建设决策分析、协同作业、监控预警、应急指挥等相关功能；完善提升阶段，围绕勘探、开发、工程、作业区操控中心等业务功能，完成相关数据集成、图形化展示、智能分析等，补充完善决策分析、协同作业、监控预警、应急指挥等相关功能，实现分公司业务全覆盖和协同工作，完善和升级的一期的系统功能和数据源系统优化；智能化建设阶段，基于大数据、人工智能等现代信息技术，经过前期投入使用的运营模式摸索,结合组织结构调整和智能油田规划，进行资源补建、功能调整和智能化升级，实现三级中心联动，提升公司整体运营能力。3结语生产运营中心一体化平台的建设，能够覆盖总部、分公司、作业公司统建及自建的多套系统数据源，打破信息孤岛，实现数据集中共享，关键业务指标集中监测、关键业务流程E化，实现跨部门及不同专业的协同化办公，为生产模式的转变奠定基础。参考文献1杨建伟.油田生产指挥中心软件架构设计与实现分析.中国设备工程,2 0 2 2,(3)：2 3 1-2 3 2.2杨天翼，刘楠.浅谈数字油田之生产指挥中心的建设 J.城市建设理论研究：电子版，2 0 13，(2 7）：1-5。3黎若鹏，魏茂安，孙正义.海上油田石油工程决策指挥中心建设探讨 J.中国教育研究与创新，2 0 0 5,2(8)：12 5-12 6.4李志鹏，吕雪峰，杨励奋.从采油厂生产指挥中心如何防范和应对油气泄漏的调度和管理 J.商讯，2 0 19，2 1)：14 6-14 7.5李峰，辛盛，陈彦利，等.浅谈数字化生产指挥系统在油田生产领域的升级完善 C/第十六届宁夏青年科学家论坛石化专题论坛，2020:56-59.(收稿日期：2 0 2 2-11-2 6)34 化 建 2 0 2 6