智能油田系统在渤海油田安全管理中的应用

郑 通，张向阳

（中海油安全技术服务有限公司，天津 300457）

1 渤海油田建设智能油田的意义

渤海油田历经数十年的发展，已经成为我国最大的海上油田。2021年，渤海油田原油产量突破3000万吨，成为我国第一大原油生产基地；原油增量占全国原油增量的近50%，成为保障我国能源安全的重要支撑力量。在渤海油田奋力增储上产的背景下，渤海油田的开发生产仍然是传统的管理模式，随着作业量的迅速增加，作业现场各级管理人员的工作压力随之增加。随着工业4.0时代的到来，企业数字化转型已成为必然趋势，但石油行业作为传统能源行业在这一进程中似乎有些后知后觉［1-2］。2020年，在中海油智能油田顶层设计指导下，渤海油田开始了智能油田的一期建设，探索了通过油田智能化新管理方式，以减轻一线各级管理人员压力，提升作业现场安全管理水平，助力油田高质量运营。

2 智能油田在实际生产中的应用

智能油田的终端主要有手环、PDA和PC端，配套设备有无人机、智能巡检机器人等。手环为系统信息的接收设备，可以显示时间和系统发出的警示信息。此外，还具有自动测量佩戴者心率、血压并上传至服务器的功能。PDA类似于一台智能手机，具有对讲、拍照、录像、手电、作业许可申请与审批、隐患录入等功能。PC端则可以查看系统全部信息，让管理者全面掌握平台各种信息。无人机可以实现海面溢油监控，还可以短途运送物资。本文以智能油田系统使用者的视角分析智能油田系统在实际生产中的应用和对现场安全管理带来的变化。

2.1 有效管控人员不安全行为

现场安全管理可分为人防、物防、技防。三者之中以人防最为困难，大到“三违”，小到各种不安全行为，均因人而起。由于海上生产平台空间紧凑、结构复杂、设备众多、管理人员有限，仅仅依靠各级管理人员来监管制止各种人的不安全行为是不现实的。智能油田系统的一个重要功能就是通过布置在全平台各处的高清视频监控，利用AI智能识别技术分辨人员是否有不安全行为，并对判断出的不安全行为进行预警。智能油田系统在平台生产区域各处设置监控摄像头，能够实现作业区域监控全覆盖，结合系统的AI识别功能，将管理者的视线眼神延伸到平台各处。该项功能对人员进入生产区PPE穿戴不齐这种常见不安全行为具有很好的识别效果，管理者坐在办公室中就能收到来自系统的提示，第一时间对相关作业人员进行干预和提示，极大程度的解放了管理者，也有力保障了作业安全。

2.2 减少高风险区域暴露风险

电子围栏功能在陆地各领域应用广泛，智能油田系统将此项功能带到海上。通过对生产平台精细建模，将整个平台各层的空间结构构建于系统之中。管理者可以在平台模型上手动划分高风险区域，系统也可以根据高风险作业工单自动生成对应的高风险区域。当作业者进入高风险区域时，作业者佩戴的手环会进行震动报警，并将该区域存在的风险发送至作业者的手环上，提醒人员离开高风险区域，避免意外伤害。

该项功能在现场应用最多的场景是吊装区域提醒。吊装作业通常是各作业现场频次最高的作业。根据公司体系要求和以往事故教训，将吊装作业时吊臂扫过区域作为临时红区管理，禁止人员穿过。但由于现场作业人员安全意识等原因，还是会有人员抱着侥幸心理进入红区，导致吊装作业人员伤害事件仍时有发生。此外，还有部分作业者可能并不知道现场有高风险作业，电子围栏的提醒功能可以有效避免这些人员误入高风险区域。通过智能油田系统的电子围栏功能，管理者即使不在作业现场，也有无数个助手帮助管理者守护现场安全。

2.3 提升突发事件应急指挥能力

人员定位功能也是智能油田系统的重要功能之一。通过作业者佩戴的手环和分布于平台各处的通讯装置，可以精确确定人员在平台的位置，再结合平台电子模型就能够让管理者对平台上人员的位置一目了然。

对于海上特殊的作业环境，当有应急情况发生时，需要迅速集合全平台人员。在传统的应急集合流程中，全平台人员到制定集合点集合后由点名员清点人数。若发现人员未到的情况，相关应急职责人员还需逐层搜索、开展救援行动。应急逃生的每分每秒都尤为珍贵，传统的应急点名方式无疑会耽误宝贵的时间。由智能油田的人员定位功能演进来的电子点名功能通过应急电子点名模块，结合电子围栏及人员定位等技术，由计算机和定位系统代替“点名员”对集合人员进行统计，并迅速对未集合人员进行顶置提醒并定位，有效的缩短应急情况下的集合时间及搜救时间，极大提高了海上应急事件的响应速度和指挥水平。某平台进行应急电子点名功能测试的图片如图1所示。

图1 应急电子点名模块测试图片

2.4 作业许可证申请审批全流程监管

智能油田系统除了随身佩戴的手环外，还为管理者配备了PDA设备。通过PDA设备，实现了作业许可证的线上申请、线上审批、线上关闭。将纸质的作业许可电子化，形成从作业许可证的申请审批、到作业过程的监护、到许可证关闭的全周期闭环管理。

传统的作业许可证申请模式由申请者填写纸质作业许可证，再找各级管理人员逐级审批，期间往往在找管理者审核的过程中花费大量时间，常常出现工作等人的情况，一定程度制约了现场作业效率。通过将作业审批模式电子化以后，作业许可的申请直接推送给相应的审批人，极大的缩短了审批时间，同时电子化的作业许可证在保存上也具有天然优势，为寸土寸金的生产平台节省了宝贵的空间资源。

该项功能还解决了现场安全管理的一大痛点。在传统的作业许可审批过程中，管理者往往不知道申请人是否到作业现场查看过，也不清楚作业地点的负责人是否检查过申请人的各项防护措施。在作业许可电子化以后，结合系统的人员定位功能，只有当申请人真的到过作业点后才能继续申请相应的作业许可，管理效果得到极大提升。

2.5 隐患可视化——提升隐患跟踪治理技能

隐患可视化是指作业者在作业或者巡检过程中发现隐患后，通过手持PDA设备直接将隐患拍照上传系统。隐患整改后同样通过PDA拍照关闭隐患，通过PC端可以直观的展示平台全部隐患记录并跟踪隐患整改情况。以往的隐患管理模式管理相对松散，各专业发现隐患自行录入隐患管理系统，各专业的管理者对平台隐患情况和整改情况可能缺乏总体上的认识。智能油田系统将各专业录入的隐患汇总起来，并辅以照片，实现了隐患管理可视化。通过系统提供的隐患数据多维度统计分析功能，为隐患分析以及现场安全管理流程的持续改进提供辅助决策数据，同时可以通过视频功能远程进行专家诊断、远程指导，为更好的治理隐患奠定了坚实的基础。

隐患可视化让现场管理者拍手叫好的另一层功效在于可以查看平台某一处周边的隐患情况。不同专业人员由于工作内容不同，对平台各处隐患认识并不全面，对于只在平台短期作业的承包商人员更是如此。通过隐患可视化功能，在申请作业许可证之前，查看作业点附近存在的隐患，有利于更好的进行JSA分析和作业交底，实际上助力了安全管理水平的提升。

2.6 无人机海面巡视功能初步显现

无人机作为智能油田系统的配套设备，通过应用测试，初步验证了其海面巡视等功能。海上固定生产设施对海面的巡视可以依靠摄像头和守护船实现，平台摄像头更适合用于平台附近海面的监视，守护船虽然可以在平台附近机动巡视，但守护船数量很有限。无人机可以与上述两种手段形成良好互补，充分发挥无人机整备时间短，机动性强的优势，在海面巡查、污染物追踪等工作上更加节省时间，节约船舶燃油。

借助无人机这个机动平台，还可以实现喊话驱离功能。渤海油田部分设施靠近陆地，常常有到生产平台钓鱼的小型船只，这种行为给钓鱼者和生产平台均带来很高的安全风险。这些船只速度快、机动性强，以往只能通过平台喊话驱离。无人机为这项工作提供了新的可能，在钓鱼船只还未到达平台时，通过无人机前出喊话，及早驱离相关船只，更好守护生产平台，也变相保护了钓鱼者的安全。此外，紧急情况下，无人机还可以实现平台间的应急物资配送功能。

2.7 监测人员健康状况，减少突发情况

海上石油生产平台结构紧凑，设备众多，生活条件有限，一直以来是海上油田的特点。近年来，随着作业量增大，作业者的工作压力也明显升高，由此衍生的人员健康问题越来越成为油田管理者的心腹之患。根据渤海油田的统计数据，心脑血管疾病对于海上作业人员来说具有较高风险，已经引起多次应急事件。生命重于泰山，安全高于一切。智慧油田系统为作业者配备的手环具有心率、血压监测功能，可以将员工的心率、血压数据上传至后台，在系统上为员工建立健康档案，有助于及时发现员工健康问题，防止因身体异常发生突发状况。长期的数据积累还可以了解员工的健康变化情况，为员工提供相应的健康提醒，默默守护作业者的健康。

3 智能油田系统应用的思考

3.1 将智能油田系统融入到平台设计中

渤海油田在建设智能油田一期工程时选取已经建成投用的油田作为试点，需要在现有平台上开展大量的改造、安装、调试工作。海上石油生产平台空间有限，寸土寸金，设计之初并未考虑智能油田的建设需要，在现有生产平台上开展系统建设毫无疑问增大了系统建设难度。渤海油田有众多老旧生产平台，这些平台设计、建造时间已经很久，往往还经历过多次改造，平台应对现有生产设施空间已经非常紧张，再加装智能油田系统难度很大。如果在平台的设计阶段就考虑到智能油田的各种要求，在平台建造阶段就同步进行智能油田建设，在试运行阶段就完成设备调试，无疑将有利于更好把控项目建设进度和难度，也有利于智能油田设备在平台运行。除此之外，渤海油田还在大力推进岸电建设，新平台应在设计之初统筹考虑智能油田和岸电接入的需求，做出最优设计，实现降本增效。

3.2 设备小型化、高能化

智能油田系统经过一期的试点运行后取得了较好的效果，对生产作业现场的安全管理起到了实质性的帮助和提升，但是相关设备也暴露出一些使用上的不便。例如，智能油田的手环和PDA均为防爆设备，在体积和质量上还有较大优化空间。智能油田系统的手环其实是一只手表，但与普通智能手表不同，其只具有显示时间和系统警示信息的能力。由于作业者在生产区域需要穿工服、戴手套，如果手环能够更加小型化、轻量化将极大提升作业者的使用感受。PDA在功能上已经基本满足设计初衷，但定制设备性能有限，仍需在诸如质量、拍照性能等方面进一步优化。智能油田系统的其他配套设备，以无人机为例，在一定程度上满足了设计初衷，但实际应用步骤繁琐，甚至需要单独配备一名飞手，限制了使用效果。无人机与平台通讯信号质量也限制了其应用范围，需要通过设备更新升级，简化使用方式，使其更好的为智能油田服务。

3.3 平台少人化、无人化

智能油田系统在试点应用中对平台的安全管理，尤其是在人员不安全行为的管理和作业许可审批等方面取得了显著的成效，一定程度上减轻了管理人员的压力。使用者发现智能油田系统在对生产设施的联通上仍有很大的提升空间。例如，对生产流程各项数据的采集，对生产流程各关键参数的调控等。

智能油田的功能绝不只局限于助力安全管理一个方面，而应该在平台生产的方方面面均能发挥作用。陆地油田的智能化建设在这方面已经摸索出一套行之有效的方法，相信这也是未来海上智能油田建设的着力点之一［3］。通过智能油田系统智能调节生产流程参数，智能判断系统故障，甚至给出指导建议，可以极大减轻生产操作人员与维护人员的工作压力，进而实现平台少人化、无人化，更好的推进生产设施节能增效。操作人员减少，将更多的工作交给智能油田系统，同样有助于提升油田的安全管理水平，有助于实现生产系统的本质安全。

4 结语

渤海油田经过数十年的发展，不仅建设成了我国最大海上油田，也是我国最大原油生产基地，成为保障国家能源安全的主力军之一。如今，渤海油田迈开了智能化转型的第一步，智能油田建设给油田安全管理带来的巨大变革初步显现。中国海油提出要增强企业核心竞争力，建设世界一流企业，油田智能化是趋势，智能化水平也是企业的核心竞争力。未来，智能油田必将拥有更大的舞台，也必将更好的服务于渤海油田。