海洋石油生产设施数字化探索

陈 海

海洋石油生产设施数字化探索

陈 海

（中国海洋石油总公司工程建设部，北京100010）

随着油气田区域滚动开发，大量海洋油气田生产设施面临改扩建，加之设施延寿和弃置等要求，海洋工程设施的信息交付已成为工程建设面临的课题。针对海洋油气田工程生产设施实际需求，开展了工程设施数字化项目试点研究，首次将海洋工程设施实体相关的数据信息作为与实体资产同等重要的无形“信息资产”纳入管理，实现管理和运营在物理空间上的分离。实践证明，海洋工程设施数字化工作大幅提高了运营管理水平，对现有管理模式将产生深远影响和变革。

海洋石油生产设施；数字化；产品生命周期管理

随着开发生产的进行，中国海洋石油总公司（以下简称中国海油）生产设施的建设和运维面临的挑战越来越突出：

1)随着油田区域滚动开发，大量油气田生产设施面临改扩建，由于缺乏前期完整、准确的设计数据信息，基础数据查询使用非常困难，对生产操作、维护带来不便，导致工程设施改扩建效率大幅度降低。例如流花油气田修复项目、惠州油田群FPSO修复等工程中，许多该油田设施的真实设计数据和资料无法及时找到。

2)大量海洋石油生产设施逐渐“老龄化”，超期服役设施越来越多（最老的平台已经29 a），需要定期对原有设施进行延寿评估。

3)海上油气田设施弃置已经成为法律法规的要求，弃置方案编制和延寿评估均需要详细的设施设计资料。

4)工程项目建设相关的管理、技术性文档资料基本上以纸介质或电子版保存，没有集中整理和数字化存储，随着项目的结束，大量过程资料散失，造成宝贵的信息资产流失，没有完整的数字化工程设施移交，大幅影响工程向生产准备移交的效率和质量。

5)当海上油气田发生安全应急事件，缺乏三维可视化信息以及相关资料，与应急系统不能实现信息共享，从而影响对事件快速、准确分析和应急指挥。

长期以来，中国海油重视工程建设项目的机械完工交付，却忽视了相关工程设施的信息交付。如何解决上述大量旧设施延寿、大量旧设施改扩建的难题；如何管理公司庞大的海洋石油生产设施资产，及时获得海上旧设施准确完整的设计资料并迅速开展设计研究，最大化降低运营成本等，是海洋石油工程建设者面临的一个重要课题。

1 工程建设项目信息化的需求和挑战

工程项目管理信息是一个庞大的体系，从不同维度来看，包括业主、承包商、设备供应商以及第三方检验（或监理部门）等参建单位相关文件；包括项目组织、计划、财务、施工资源、项目控制等专业文件；包括工程设计、施工、竣工验收等各阶段文件；包括导管架、上部组块、海管／海缆、终端等各分项文件。所有这些信息的发生，往往彼此联系，一个信息经常要涉及数个部门，横跨多个进展阶段。在项目生命周期中，这些信息具有易变性。实施过程中的电子文件格式也非常多，例如：MS Office文件，PDMS／PDS／AUTOPLANT／3dsmax／SmartMarine 3D／TRIBON等三维文件，工艺流程设计文件（智能P＆ID／SP P＆ID、AUTOCAD），Intools等仪控设计软件，SACS等设计分析软件的模型文件、PDF、声像文件等。

由于企业管理水平和技术水平所限，中国海油工程建设领域的信息化程度较低，缺乏统一的数据标准和数据规范，工程材料数据没有统一，工程设施的数据档案管理长期处于较低水平，工程建设往往受困于资料的缺失和信息的不准确。

在工程建设的设计、采购、建造、安装、调试、运维、改扩建，一直到弃置等全生命周期过程中，在移交实物资产的同时，如何将工程建设的数字资产完整、准确、有效地实现移交，加快工程从建设到运营的过渡，缩短工程投产时间；在项目的设计、采购、建造调试期，如何尽早提供油田运行所需要的数字信息，能够使生产单位和项目组同步了解承包商信息，并将生产培训提前，加快项目设计建造到运营投产的时间，实现对整个工程数据的有效管理、采集和增值利用，进而推进工程建设的整体管理水平，是工程建设项目数字化项目面临的挑战［1］。

2 项目实施

产品生命周期管理（Product Life-Cycle Management，PLM）是从对产品的需求开始，到产品淘汰报废的全部生命历程的全生命管理。从一个角度而言，PLM是一种理念，即对产品从创建到使用，到最终报废等全生命周期的产品数据信息进行管理的理念，强调了对产品生命周期内跨供应链的所有信息进行管理和利用的概念。

中国海油调研国内外先进做法（例如：BP、壳牌、雪佛龙、康菲等公司），明确了海洋石油生产设施全生命周期管理（Product Life-Cycle Management，PLM）理念，应用工程建设项目管理方法，自2007年进行工程设施数字化项目（Engineering Data Information System，EDIS）并取得成功，并完成整个数字化实施的一整套制度、一整套标准、一个系统，把以后数字化工作变为日常的“运维管理”，从而保障整个数字化工程设施资产的长久稳健运行［2］。

2．1 工程建设信息规划的编制

结合国际PLM理论的发展，综合考虑中国海油内部现有工程建设基础和信息化现状、国内外工程信息系统开发现状、企业业务需求与未来发展规划等方面，中国海油认真分析管理、技术、软件等各方面，搭建工程建设的信息化规划，实现统筹规划、分步实施（如图1）。制定的工程建设信息化规划总体为技术架构、技术标准、制度体系3个维度及总部、分／子公司、项目组3个层次展开（如图2）。

图1　工程建设信息化发展规划编制流程

图2　中国海油工程建设信息化建设维度

2．2 技术规范及标准体系和制度体系的建立

统一、规范和科学的标准体系是实现业务数据交换、资源共享和对接的前提，可以保证工程建设各业务应用系统在各层面和各环境下能够进行正确的数据交换，实现数据共享和对接，可以从整体到局部全程指导工程建设数字化工程的开展和实施；若要实现工程设施全生命期的数字化管理，必须从统一信息规范入手。

在工程建设过程中，根据工程信息范围、关注对象差异，中国海油把数据规范分为工程信息移交规范、工程设计编码规范、项目文件管理规范3类（如表1）。除项目文件管理规范为业主项目内使用外，其他要求可作为招标要求，通过合同规范承包商及供应商资料移交。

表1　数据规范分类

续表1

2．3 技术架构的建立及数据中心的规划和建设

根据中国海油管理运行模式、信息级别管理制度和项目总体目标求，为保证海量工程数据安全、可靠、易用，中国海油完成了工程建设信息化业务需求分析，统一设计了系统架构和技术平台以及系统开发和应用安全策略［3］。

围绕工程信息数字化管理为核心，结合海油实际情况，中国海油规划建立全过程工程信息数字化管理平台，实现工程信息关联和集成，并考虑与中国海油正在运行的信息系统（例如ERP、MAXIMO、安全应急系统等）进行数据接口，确保各类工程信息在统一平台集成（如图3）。

系统蓝图设计方案主要考虑了项目总体设计思路及原则、业务现状及方案设计、EDIS数据中心管理和运维、技术设计原则、逻辑设计架构、数据库设计和配置方案等（如图4）。

图3　EDIS总体架构

图4　EDIS系统部署

2．4 将工程设施数字化工作纳入“常规运营管理范畴”

数字资产的生命在于和实物资产的一致，如果不进行日常维护，其价值就会大幅降低。在这个项目实施过程中，中国海油同时制定一整套制度，对EDIS项目的数字资产实施4个维度管理（如图5）。

图5　工程信息交付审查流程

1)组织方面。公司总部对分公司和工程项目组的数字化工作进行检查和考核，细化检查考核指标；同时，委托第三方进行数据监理，确保数据质量。

2)运作机制方面。总部统一规划系统架构和技术平台，统一数据标准，统一二次开发。

3)规范方面。建立统一的各类数据规范和标准，建立公司级的管理办法。

4)保障系统方面。加强人员培训和系统维护；落实EDIS人员的标准化培训课程和考核办法，进行相关人员的资格认证。

3 工程建设设施数字化初步经济性分析

通过持续6 a的工作，中国海油初步实现全过程设施信息数字化管理，达到了以下业务目标：

1)对于新建油气田工程设计和在役油气田设施改造等，提供完整真实的数据信息作参考，实现在原设计基础上，快速完成新工程的设计方案，有效缩短新项目设计周期，降低设计成本。

2)当海上油气田设施发生意外损伤破坏时，及时提供全面真实的设施数据，为修复方案提供依据和参考，从而帮助快速复产；同时对于三维应急平台建设，也可以提供三维信息。当应急事件发生时，协助模拟还原事故现场，为快速制定应急方案提供支持。

3)通过项目实施以及全过程规范化、标准化的数据资料管理，提升项目质量控制和管理水平，同时通过工程档案数字化移交，为生产准备信息系统输出相关数据，有效降低生产准备时间和成本，尽早实现油气田投产。

4)加强对项目设计服务商／供应商的标准化管理。促进标准化设计，提高设计质量与效率，统一的工程设计标准及原始设计模型，可减少重构设计模型工作量。

对于信息化项目进行经济性评价相对比较困难，康菲、BP、Woodside等多个公司已实施工程设施数字化工作。根据有关公司认证的报告，通过对整个工厂生命周期增长效益的分析以及总承包商的共识，准确的电子信息管理和互换可以帮助他们缩短均值为7．5%的工期。当全面管理一个运营商时，整个生命周期的资产成本将减少10%，并且在生命周期的特定阶段，还可实现如下效益：减少10%～30%的概念设计时间；减少15%～28%的工程时间；生产率增长30%；减少10%～30%因质量或管理变更造成的时间损失；减少15%～20%工程投产时间；减少60%交货和启动费用；减少10%～20%IT支出；减少10%～20%运营成本［4］。

4 结语

经过8 a的实践，中国海油已完成70多座平台设施的数字化工作。中国海油最大的自营油田绥中36-1已实现全油田21座平台、1个终端处理厂、28条海管、13条海缆的数字化，建成了第1座整装的数字化油田，以荔湾3-1为代表的第1个深水数字化油气田已在2014年建成投产。

工程数字化项目首次将工程设施实体相关的数据信息作为与实体资产同等重要的无形“信息资产”纳入管理，实现管理和运营在物理空间上的分离，基于数字化的设施设备全生命期的管理和精细化安全运营将逐步实现。实践证明，海洋工程设施数字化工作已大幅提高中国海油的运营管理水平，对中国海油现有管理模式都将产生深远影响和变革。

［1］郭宇，贺建勋，AVEVA一体化解决方案的工程应用［J］．工程建设项目管理与总承包，2008（6）：22-24．

［2］俞勇，刘丽媛．海上油气田平台数字化实践和方法论研究［J］．中国信息界，2011（7）：32-36．

［3］邱慧，俞勇．基于SPF的海上油气田工程数据处理浅析［J］．中国勘察设计，2012（12）：90-94．

［4］黄增宏．电力工程设计数字化移交实施案例［J］．高科技与产业化，2009（8）：92-94．

Eigital Eata Management of Offshore Production Facilities

CHEN Hai
（Engineering&Construction Department，China National Cf fshore Cil Corporation，Beijing 100010，China）

In view of the offshore oil＆gas field facilities management demand，a pilot study of Engineering Data Information System（EDIS）project on offshore production facilities was conducted in China National Offshore Oil Corporation（CNOOC），and good results were achieved．Information assets management will play an important role in company management，and digital data management will change the CNOOC facility management model．

offshore production facilities；digital engineering；product life-cycle management

TE952

B

10．3969／j．issn．1001-3482．2015．04．023

1001-3482（2015）04-0094-04

2014-10-16

陈 海（1972-），男，湖北谷城人，高级工程师，主要从事海洋石油工程设计建造和工程项目管理工作。