机械设备在海洋石油数字化中的管理和应用

田蕊

[摘    要]发展数字经济意义重大，已经成为把握新一轮科技革命和产业变革新机遇的战略选择。“数字化”这个概念在海洋石油领域推行了十余年，已经有了很不错的成绩。大力发展海洋石油数字化是这个时代发展的必然，极大地提高了生产效率的同时也降低在数据应用过程中产生的成本，起到了“降本增效”的作用，从而能够切实地实现“油田设施设备资产全生命周期管理”，也是从根本上实现油田资产精细化管理的必由之路。文章由海洋石油数字化现状、需求和前景入手，浅析机械设备在海洋石油数字化中的管理和应用。

[关键词]海洋石油;数字化;机械设备;管理;应用

[中图分类号]TE54 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2022）03–0–03

Management and Application of Mechanical Equipment in Offshore Oil Digitization

Tian Rui

[Abstract]The development of digital economy is of great significance and has become a strategic choice to grasp the new opportunities of a new round of scientific and technological revolution and industrial reform. The concept of "digitization" has been implemented in the field of offshore oil for more than ten years and has achieved very good results. Vigorously developing the digitization of offshore oil is the necessity of the development of this era. It not only greatly improves the production efficiency， but also reduces the cost in the process of data application， and plays the role of "reducing cost and increasing efficiency"， so as to effectively realize the "life cycle management of oilfield facilities and equipment assets"， which is also the only way to fundamentally realize the fine management of oilfield assets. This paper introduces the current situation， demand and Prospect of offshore oil digitization， and analyzes the management and application of mechanical equipment in offshore oil digitization.

[Keywords]offshore oil; digitization; mechanical equipment; administration; application

1 海洋石油工程的数字化现状、需求和前景

1.1 海洋石油工程的数字化现状

海洋石油数字化是这个时代发展的必然，中国石油（中国）有限公司（以下简称中海油）早已在确立建设数字油田初期建立了“工程数据中心”（以下简称EDIS），EDIS已在中海油所属四海分公司天津、上海、深圳、湛江安装部署并稳定运行维护多年。EDIS的建设最初也是艰难的，同国际上数字化建设一样要经历从艰难到容易，从低级到高级的过程。这个过程分别是数字化阶段、网络化阶段、可视化阶段、自动化阶段和智能化阶段，目前我国海洋石油行业仍处于数字化阶段，向网络化、可视化、自动化、智能化的数字化转型迫在眉睫。2021年秦皇岛32-6智能油田成功建设完成，标志着我国海洋石油领域数字化转型已经迈上了新的台阶。

自2008年中海油全面开展数字化工作以来，截至目前四海分公司共有500多座设施完成了数字化，100多座设施正在实施数字化，设施类型主要包括海上平台、陆地终端、水下生产系统、海管、海缆、FPSO等。几百座设施正在服役，每座设施上更有几十台甚至上百台的机械设备正在维持着设施的稳定运行，那么如何细化到每1台机械设备的精细化管理呢？如何实现机械设备的全生命周期管理呢？还是依靠传统的纸质文件存档，人工查阅的方式解决？答案是否定的。大量的工程信息依然使用较为传统的纸质化管理难度巨大，且已不能适应当前时代的需求，数字化管理應运而生。数字化对机械设备的管理是实现全部精细化管理的1个缩影。

1.2 海洋石油工程的数字化需求

海洋石油的开发生产正在有序进行，且保持稳步的逐年上产。在这大生产的背后用来支撑油田资产精细化管理的基础是什么？如何实现“油田设施设备资产全生命周期管理”？在老旧管理方式和新时代生产需求的激烈碰撞下，海洋石油工程依靠数字化建设数字油田的需求就在时代的洪流中应运而生。目前，一部分项目采用的方式是，在新建设施的同时对油田群已服役实施进行综合调整和适应性改造。毋庸置疑的是，中海油已经要求全部新建设施在工程建造阶段同步开展EDIS数字化，设备设施的工程信息管理已经形成了一套相对完备的流程。那么在新建设施的同时对油田群已服役实施进行综合调整和适应性改造的工程信息管理也是同样需求的，所以对设施从工程建造阶段到生产运行阶段，直至设施最终寿终正寝退出服役，需要将历次改造的工程信息全部收集起来并实现设施安全生产平稳运行。老旧的纸文件管理已经不能满足生产大环境，将设施设备进行数字化管理，且能看到每一次维修改造数据的更新和变化，这才是从根本上发挥“降本增效”的作用，实现“油田设施设备资产全生命周期管理”的意义所在。垦利3-2油田于2021年3月投入使用了1座无人井口保护架，投入使用了无人巡检机器人，这同样需要强大的数据支撑。以往在做设施改造的时候，通常采用的是档案馆查阅纸文件和出海调研相结合的方式，实施数字化以后，从系统中直接调用工程信息和相关数据，精准定位，已经改变了以往的工作方式。目前，数字化已在海洋石油的生产中起到了不可或缺的作用。

1.3 海洋石油工程的数字化前景

目前我国海洋石油行业仍处于数字化初期阶段，还有很长的路要走，数字化转型也是一条必经之路。国际上已有许多国家和公司大力开展数字化业务，中海油也在积极地开展海外市场的业务，拓展业务的同时也要学习和借鉴海外先进的数字化理念和管理方式，学习和借鉴到我国的数字化技术发展中，极大意义上对我国石油行业的数字化起到一个良性发展和促进的作用。比如，加拿大尼克森公司对工程信息在数字化管理方向的一些做法就值得同行思考和借鉴。制约数字化发展的很重要的一个因素是市场，受2016年国际油价跳水的影响，除了全力保证生产以外，会放缓一部分重要但不紧急的工作，数字化工作的发展就在此时受到了市场的制约，2020年突如其来的新冠疫情也或多或少地影响了数字化发展的进程。在未来发展数字化的道路上，前景可见，但是过程不会平坦，除加快自身发展和积极学习引进先进技术外，更多的是要克服阻碍，最大限度上保证数字化的进程。

2 机械设备在海洋石油数字化中的管理

2.1 企业标准的建立

绥中36-1二期综合调整项目是第1个在工程建造阶段同步实施EDIS工作的新建设施项目，项目实施过程完全遵循2011版《设施信息采集规范-工程信息编码规则》（以下简称规范），在规范中对设备，尤其是机械设备中的九类关键设备作出了明确的要求，包括设备位号的书写格式，与之相关的关联关系文件的种类，在工程模型中体现的位号书写方式、层级和配色。2013年升版的规范中除了已有的要求外，增加了工程位号属性表的概念，要求设备供应商在提交设备完工文件的同时，填写规范附件中要求参数的工程位号属性表，按照设备大类的通用模板，此时已向设备精细化管理迈出了第1步。2015年和2017年升版的规范中去掉了工程位号属性表，将设备供应商求提交的方式演变为EDIS的专业团队采集和质控，也将设备大类的通用模板细化为几十个小类，每个小类均使用独有的模板进行结构化数据采集。于2019年12月30日发布，2020年4月1日起实施中国海洋石油集团有限公司企业标准Q/HS5069—2019《海上油（气）田工程信息数字化采集规范》（以下简称企标）中，将几十个小类的设备重新划分为撬块设备、子设备、子子设备等，划分成两百多个小类，也将每个设备的管理参数由原来的几十个调整为两百多个。同时也将要求设备供应商求提交的9类关键设备完工文件，由原来的基本大类精准定义为需要提交哪一份文件，从根本上保证了设备资料和数据的完整性。经过几年的努力，从无到有，从规范到企标，机械设备尤其是九类关键设备，在海洋石油数字化中管理中的地位至关重要。

2.2 机械设备数字化管理方式

最开始实行的EDIS数字化项目，将收集到的全部工程信息录入SPO数据库，就机械设备而言，只能看到与之相关联的设计文件和设备完工文件，例如图纸、数据表、计算书等，无法通过设备位号直接查询设备参数。鉴于此，在SPO数据库的基础上EDIS专业团队开发出了EDIS轻量化库和EDIS数据中心两个数据库供工程建造和生产运行使用，数据库除了能实现SPO数据库的功能外，将9类关键机械设备单独列出展示，还能将采集到的结构化数据全部在系统中展示，将工程模型通过软件转化到可视化模型中，直接点击设备位号的方式查询相关参数，另外也能将历次维修改造的参数生成记录，在系统中查询到，为实现“油田设施设备资产全生命周期管理”奠定了基础。在以上这些数据库的基础上，EDIS专业团队又搭建了数据资产管理平台，该系统已于2021年投入试运行，除涵盖上述功能外，还能实现通过DWG格式的物理文件生成的智能P&ID热点，对机械设备的参数实现逆向查找，以往系统是通过设备位号到模型，现在已经升级为能通过模型到设备位号，优化了用户体验的同时也在机械大设备的管理上有了质的飞跃。按照企标细化的设备类别，在数据资产管理平台中逐一展示。目前系统正在试运行阶段，更多的功能等待正式上线后去体验和发掘。

3 机械设备在海洋石油数字化中的应用

3.1 工程建造阶段的应用

工程项目在工程建造阶段，主要是涉及各阶段设计文件、工程模型和设备供应商的管理应用。在这一阶段，EDIS的数据质控工作组就起到了举足轻重的作用。对各阶段设计文件、工程模型和设备供应商进行数据质控，主要工作是保证以上文件满足规范和企标的要求，成功录入数据库，机械设备的设备位号是所有质控中必须要保证的也是最终要的工作，必须满足正确性和唯一性的要求，也必须实现逻辑关系的准确，为后续数据库系统内生成录入关联关系打下坚实的基础。设备供应商的管理，也是项目实施过程中比較困难的部分，因为供应商对规范和企标的理解不同，更有一些国外的供应商还要跨过语言的障碍，每一个设备供应商都需要逐一宣贯，并质控文件要求完全达到采集要求，工程模型的提交更关注机械设备的设备位号，层级和配色的要求，后续系统呈现时候这部分的逻辑关系，须在这一部分质控。在采集到满足要求的全部文件之后，EDIS的数据采集工作组会将规范要求的结构化数据采集完成，并将9类关键设备单独列出，已满足数据库系统中的显示要求。工程建造阶段的机械设备应用更偏向于数据质控和数据采集，目的也能更好地为生产运行阶段服务。

3.2 生产运行阶段的应用

工程项目工程建造完成后的时间节点被称之为“机械完工”，使用了机械两个字，同时可见机械设备在海洋石油生产中的重要性。设施在机械完工之后经过设备调试、投产，完成工程建造阶段向生产运行的正式移交之后，标志着设施开始服役进入生产运行阶段。那么将工程建造阶段产生的静态数据和生产运行阶段历次维修改造的数据完成时间上的串联和数据调用，就是目前该阶段数据应用的主要目的。

（1）在企标发布之后，要求设备供应商按照采集要求移交9类主要关键设备的全部完工文件，精准到提交哪一份，并按照企标的要求规范命名和整理，录入数据库，在生产运行的过程中机械师可以在系统中检索并直接调用文件，精准定位。减少了保存纸质文件的风险，避免查找的冗繁，同时降低错误率的发生。

（2）在企标发布之后，细化了机械设备的种类和相关参数，明确了撬块设备、子设备、子子设备的关系，克服了系统开发中只能表达点与点之间关联的问题，使得效果最终得以呈现。在生产运行的过程中，机械师除可以在系统中检索设备位号并直接调用设备参数外，还能在浏览模型的同时直接正向查询设备的全部參数，更能在浏览设计文件的同时通过系统自动生成的热点逆向查找模型及相关参数。正向和逆向的查找是通过三代系统的升级开发实现的交互效果，目前的应用效果已经得到了多方的好评，且正在进一步论证中。

3.3 同类型项目的应用和发展

绥中36-1二期综合调整项目是第1个在工程建造阶段同步实施EDIS工作的新建设施项目，新建设施EDIS项目随工程建造项目同步实施，大概两年1个运行周期。目前，同类型项目已经完工的例如秦皇岛33-1南油田I期开发项目、垦利3-2油田扩建项目、旅大21-2旅大16-3油田区域开发项目和锦州25-1油田6/11井区开发项目，正在实施的例如渤中19-6凝析气田试验区开发项目、曹妃甸6-4油田开发项目、垦利6-1油田10-1N区块开发项目和垦利16-1油田开发项目。在项目实施的过程中，必然会经历一些从无到有，从陌生到熟悉的过程，同样会经历一些从未有过的问题和挑战。处理问题的过程，迎接挑战的洗礼，就是项目实施过程中最宝贵的经验财富，同样会应用到下一个同类项目的实施过程中去。也同样会有与在行规范发生的冲突，这类冲突会促使项目的发展，也在加速规范到企标的发展，所有的发展和变革都是在处理问题和解决冲突的过程中实现的。从第1个新建设施EDIS项目的实施，到现在二三十个同类型的项目并行，项目已趋向于平稳的方式运行，并正在向更加良性的方向发展。

4 结束语

海洋石油数字化技术每天都在发生着翻天覆地的变革，在自身发展的同时，更多的是为海洋石油的工程建设和生产运行服务。对海洋石油数字化技术来说，是机遇同样也是挑战。加快数字化转型进程以适应高速发展，同时培养和吸收更多的利于数字化发展的复合型人才，学习和引进更多先进的数字化技术以及革新理念，更多地投入到未来的数字化发展之中去。

参考文献

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