海洋石油生产设施数字化探索.pdf

2 0 1 5年 第 4 4卷 第 4期第 9 4页 石 油矿 场 机械 0I L F I EL D EQUI P ME NT 文 章 编 号 1 0 0 1 - 3 4 8 2 2 O 1 5 0 4 0 0 9 4 0 4 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 1 0 0 0 1 0 摘要 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 。 关键 词 海洋石 油 生产设施 ； 数 字化 ； 产品 生命 周期 管理 中图分 类号 TE 9 5 2 文献 标识 码 B d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 3 4 8 2 ． 2 0 1 5 ． 0 4 ． 0 2 3 Di g i t a l Da t a M a n a g e me n t o f Of f s h o r e Pr o d u c t i o n Fa c i l i t i e s CH EN Ha i En g i n e e r i n g Co n s t r u c t i o n De p a r t me n t ， C h i n a Na t i o n a l Of fs h o r e Oi l Co r p o r a t i o n， BP i j i g 1 0 0 0 1 0 ， C h i n Ab s t r a c t I n v i e w o f t h e o f f s h o r e o i l g a s f i e l d f a c i l i t i e s ma n a g e me n t d e ma n d， a p i l o t s t u d y o f En g i n e e r i n g Da t a I n f o r ma t i o n S y s t e m EDI S p r o j e c t o n o f f s h o r e p r o d u c t i o n f a c i l i t i e s wa s c o n d u c t e d i n Ch i na Na t i o na l Offs h or e Oi 1 Co r po r a t i on CNOOC， a nd go o d r e s u l t s we r e a c h i e v e d． I nf or ma t i o n a s s e t s ma na g e me n t wi l l p l a y a n i m p o r t a nt r ol e i n c o m p a ny ma na ge m e nt ， a n d d i g i t a l da t a ma n a g e me n t wi l l c ha n ge t he CN OOC f a c i l i t y ma na g e me n t mo de 1 ． Ke y wo r d s o f f s h or e pr o du c t i o n f a c i l i t i e s； d i gi t a l e ng i ne e r i n g； pr o du c t l i f e c y c l e ma na ge m e nt 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F P S O 补贴 位置 的影 响 ， 该 伸 长 量 与膨 胀 启 动 压 力 和 补贴 位置 的深 度成 正 比。 3 对于补 贴 位 置在 5 0 0 m 以 内 ， 可 以 忽 略管 柱伸 长量对 施工 结果 的影 响 。 4 若使用 的补贴管长度远大于待补贴长度 ， 也可不考虑伸长量对施工结果的影响。 参考文献 [ 1 ] 胡彪 ， 何 世明 ， 刘爱 民， 等． 实体膨胀管在封隔深井侧 钻 [ 2 3 [ 3 3 E 4 ] [ 5 ] 井复杂泥岩段 的应用 I J ] ． 石油矿场机 械 ， 2 0 1 4 ， 4 3 6 8 4 8 8． 白强 ， 李 德君 ， 刘强 ， 等． 实体膨胀管膨胀过程几何参 数 变化试验研究[ J ] ． 石油矿场机械 ， 2 0 1 4 ， 4 3 7 4 5 4 9 ． 董成林． 实体 膨胀管 大塑性变 形有 限元 分析[ J ] ． 石 油 矿场机械 ， 2 0 1 4 ， 4 3 3 4 3 4 7 ． 黄满 良． 关于实体 膨胀管补 贴 中准 确定位 问题 的探 讨 [ J ] ． 科学研究月 刊， 2 0 1 0 5 1 0 8 1 1 0 ． 苏翼林． 材料力学[ M] ． 北京 高等教育出版社 ， 1 9 7 9 ． 收 稿 日期 2 01 4 1 0 1 6 作者简介 陈海 1 9 7 2 一 ， 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 。 第 4 4卷第 4期 陈海 海洋石油生产设施数字化探索 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 2 9 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 Of f i c e文 件 ， P DMS ／ PDS ／ AUTOPLANT／ 3 d s ma x ／ S ma r t Ma r i n e 3 D ／ T RI B ON 等三 维 文 件 ， 工 艺 流 程 设 计 文 件 智 能 PI D ／ S P P I D、 AUTOC AD ， I n t o o l s等仪 控设计软件 ， S AC S等设 计分析 软件 的模 型文件 、 P D F、 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l 1 ] 。 2 项 目实施 产 品 生 命 周 期 管 理 P r o d u c t L i f e C y c l e Ma n a g e me n t ， P L M 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 ， P L M 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 B P 、 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 P r o d u c t L i f e C y c l e Ma n a g e me n t ， P L M 理念 ， 应 用 工 程 建 设 项 目管 理 方 法 ， 自 2 0 0 7 年进行 工程 设 施 数 字 化项 目 E n g i n e e r i n g D a t a I n f o r ma t i o n S y s t e m， E D I S 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 ． 1工程建 设信 息规 划 的编 制 结 合 国 际 P L M 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 。 石 油 矿 场 机 械 2 O 1 5 年 4月 墅 巫 1 ． 企业发展战略； 2 ．企业信息化规划； 3 ．企业组织架构及管理 程序文件； 4 ． 工程项 目管理程序文件； 5 ． 工程设计软件现状调研； 6 ． 国内外行业实施案例； 7 ． 行业标准 。 1 ． 管理差异分析 ； 2 ．技术差异分析 ； 3 ．编码差异分析 ； 4 ．行业软件分析 。 图 1 工程建设 信息化发展规划编制流程 技术架构 技术标准 管理付 总 部 I 工 程 信 息 数 据 中 心I 工 工 舟 程 程 瞄 信 信 息 息 竹， r 工 程 信 息 数 学 化 档 案 库I 技 管 公 司 术 理 菌 规 制 范 度 J贝 工程信息数学化采集管 及 流 目 标 程 组 理平台 准 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 范人 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 数 据规 范类 型 内容 简述 编制 目的与作用 续 表 1 数据规范类 型 内容简述 编制 目的与作用 常 规 范业 主单 位项 凳 器 项目文件 编码；采办合同类文 _ ， 二二 管理规范 件编码；设备完工资 ． 。 。 料编码；标准化项目 二。 ’ 。 ，’． ⋯’ 文件模板 ⋯⋯ ⋯⋯。 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 E RP 、 MAX I MO、 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 、 E D I S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 。 罢 嗔一 、、 玎 ⋯ 簪一] 、 [二 蔓 ] 图 3 E DI S总体架构 E D I S 总体部署网络架构 、 1 臼 臼 臼 I I￡ l I l 服 务 器 服 务 嚣 服 务 器 I l l I 、 、 圆、 、 E D I S ED I S E D1 51 史 卓 卓 卓 天津 深圳 湛江 上海 分公 司 ， 分公 司 分公 司 分公 司 图 4 E D I S系统部署 第 4 4卷第 4 期 陈海 海洋石 油生产设施数字化探索 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 E D I S项 目的数字资产实施 4个维度管理 如图 5 。 甲 方 项 目 组1 分 公 司 } 第 三 方 蝴 f 工 程 建 设 部 Y ． _ _ J ⋯ n l N 媚 暖 。 i l完 鹚 I。 J l I ，l剖 娥 耩 l。 l生 。l I l I 一 l 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 E D I S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 、 B P、 Wo o d s i d e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 1 0 ， 并 且 在 生命 周 期 的特 定 阶段 ， 还 可 实 现如 下效 益 减 少 1 0 ～3 O 的概 念设 计 时 间 ； 减少 1 5 ～ 2 8 的工 程时间； 生产率增长 3 O ； 减少 1 0 ～3 o 因质量 或 管理 变更 造成 的 时间损 失 ； 减 少 1 5 ～ 2 0 工 程 投产时间； 减少 6 0 交货和启动费用； 减少 1 O ～ 2 O I T支 出 ； 减少 1 O ～2 0 运 营成 本[ 4 ] 。 4 结语 经 过 8 a的实践 ， 中国海 油 已完成 7 0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 3 6 1已实现全油田 2 1座平台、1个终端处理厂、 2 8 条海管 、 1 3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 2 0 1 4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 。 参 考文献 [ 1 ] 郭宇 ， 贺建 勋 ， AV E VA 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 ， 2 0 0 8 6 2 2 2 4 ． [ 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 ， 2 O l 1 7 3 2 - 3 6 ． [- 3 3 邱 慧 ， 俞勇． 基 于 S P F的海 上油 气 田工 程数 据 处理 浅 析[ J ] ． 中国勘察设计 ， 2 0 1 2 1 2 9 0 9 4 ． E 4 3 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 ， 2 0 0 9 8 9 2 9 4 ．