鄭 通，張向陽

（中海油安全技術(shù)服務(wù)有限公司，天津 300457）

1 渤海油田建設(shè)智能油田的意義

渤海油田歷經(jīng)數(shù)十年的發(fā)展，已經(jīng)成為我國最大的海上油田。2021年，渤海油田原油產(chǎn)量突破3000萬噸，成為我國第一大原油生產(chǎn)基地；原油增量占全國原油增量的近50%，成為保障我國能源安全的重要支撐力量。在渤海油田奮力增儲上產(chǎn)的背景下，渤海油田的開發(fā)生產(chǎn)仍然是傳統(tǒng)的管理模式，隨著作業(yè)量的迅速增加，作業(yè)現(xiàn)場各級管理人員的工作壓力隨之增加。隨著工業(yè)4.0時代的到來，企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型已成為必然趨勢，但石油行業(yè)作為傳統(tǒng)能源行業(yè)在這一進(jìn)程中似乎有些后知后覺［1-2］。2020年，在中海油智能油田頂層設(shè)計指導(dǎo)下，渤海油田開始了智能油田的一期建設(shè)，探索了通過油田智能化新管理方式，以減輕一線各級管理人員壓力，提升作業(yè)現(xiàn)場安全管理水平，助力油田高質(zhì)量運(yùn)營。

2 智能油田在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用

智能油田的終端主要有手環(huán)、PDA和PC端，配套設(shè)備有無人機(jī)、智能巡檢機(jī)器人等。手環(huán)為系統(tǒng)信息的接收設(shè)備，可以顯示時間和系統(tǒng)發(fā)出的警示信息。此外，還具有自動測量佩戴者心率、血壓并上傳至服務(wù)器的功能。PDA類似于一臺智能手機(jī)，具有對講、拍照、錄像、手電、作業(yè)許可申請與審批、隱患錄入等功能。PC端則可以查看系統(tǒng)全部信息，讓管理者全面掌握平臺各種信息。無人機(jī)可以實(shí)現(xiàn)海面溢油監(jiān)控，還可以短途運(yùn)送物資。本文以智能油田系統(tǒng)使用者的視角分析智能油田系統(tǒng)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用和對現(xiàn)場安全管理帶來的變化。

2.1 有效管控人員不安全行為

現(xiàn)場安全管理可分為人防、物防、技防。三者之中以人防最為困難，大到“三違”，小到各種不安全行為，均因人而起。由于海上生產(chǎn)平臺空間緊湊、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)備眾多、管理人員有限，僅僅依靠各級管理人員來監(jiān)管制止各種人的不安全行為是不現(xiàn)實(shí)的。智能油田系統(tǒng)的一個重要功能就是通過布置在全平臺各處的高清視頻監(jiān)控，利用AI智能識別技術(shù)分辨人員是否有不安全行為，并對判斷出的不安全行為進(jìn)行預(yù)警。智能油田系統(tǒng)在平臺生產(chǎn)區(qū)域各處設(shè)置監(jiān)控攝像頭，能夠?qū)崿F(xiàn)作業(yè)區(qū)域監(jiān)控全覆蓋，結(jié)合系統(tǒng)的AI識別功能，將管理者的視線眼神延伸到平臺各處。該項(xiàng)功能對人員進(jìn)入生產(chǎn)區(qū)PPE穿戴不齊這種常見不安全行為具有很好的識別效果，管理者坐在辦公室中就能收到來自系統(tǒng)的提示，第一時間對相關(guān)作業(yè)人員進(jìn)行干預(yù)和提示，極大程度的解放了管理者，也有力保障了作業(yè)安全。

2.2 減少高風(fēng)險區(qū)域暴露風(fēng)險

電子圍欄功能在陸地各領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，智能油田系統(tǒng)將此項(xiàng)功能帶到海上。通過對生產(chǎn)平臺精細(xì)建模，將整個平臺各層的空間結(jié)構(gòu)構(gòu)建于系統(tǒng)之中。管理者可以在平臺模型上手動劃分高風(fēng)險區(qū)域，系統(tǒng)也可以根據(jù)高風(fēng)險作業(yè)工單自動生成對應(yīng)的高風(fēng)險區(qū)域。當(dāng)作業(yè)者進(jìn)入高風(fēng)險區(qū)域時，作業(yè)者佩戴的手環(huán)會進(jìn)行震動報警，并將該區(qū)域存在的風(fēng)險發(fā)送至作業(yè)者的手環(huán)上，提醒人員離開高風(fēng)險區(qū)域，避免意外傷害。

該項(xiàng)功能在現(xiàn)場應(yīng)用最多的場景是吊裝區(qū)域提醒。吊裝作業(yè)通常是各作業(yè)現(xiàn)場頻次最高的作業(yè)。根據(jù)公司體系要求和以往事故教訓(xùn)，將吊裝作業(yè)時吊臂掃過區(qū)域作為臨時紅區(qū)管理，禁止人員穿過。但由于現(xiàn)場作業(yè)人員安全意識等原因，還是會有人員抱著僥幸心理進(jìn)入紅區(qū)，導(dǎo)致吊裝作業(yè)人員傷害事件仍時有發(fā)生。此外，還有部分作業(yè)者可能并不知道現(xiàn)場有高風(fēng)險作業(yè)，電子圍欄的提醒功能可以有效避免這些人員誤入高風(fēng)險區(qū)域。通過智能油田系統(tǒng)的電子圍欄功能，管理者即使不在作業(yè)現(xiàn)場，也有無數(shù)個助手幫助管理者守護(hù)現(xiàn)場安全。

2.3 提升突發(fā)事件應(yīng)急指揮能力

人員定位功能也是智能油田系統(tǒng)的重要功能之一。通過作業(yè)者佩戴的手環(huán)和分布于平臺各處的通訊裝置，可以精確確定人員在平臺的位置，再結(jié)合平臺電子模型就能夠讓管理者對平臺上人員的位置一目了然。

對于海上特殊的作業(yè)環(huán)境，當(dāng)有應(yīng)急情況發(fā)生時，需要迅速集合全平臺人員。在傳統(tǒng)的應(yīng)急集合流程中，全平臺人員到制定集合點(diǎn)集合后由點(diǎn)名員清點(diǎn)人數(shù)。若發(fā)現(xiàn)人員未到的情況，相關(guān)應(yīng)急職責(zé)人員還需逐層搜索、開展救援行動。應(yīng)急逃生的每分每秒都尤為珍貴，傳統(tǒng)的應(yīng)急點(diǎn)名方式無疑會耽誤寶貴的時間。由智能油田的人員定位功能演進(jìn)來的電子點(diǎn)名功能通過應(yīng)急電子點(diǎn)名模塊，結(jié)合電子圍欄及人員定位等技術(shù)，由計算機(jī)和定位系統(tǒng)代替“點(diǎn)名員”對集合人員進(jìn)行統(tǒng)計，并迅速對未集合人員進(jìn)行頂置提醒并定位，有效的縮短應(yīng)急情況下的集合時間及搜救時間，極大提高了海上應(yīng)急事件的響應(yīng)速度和指揮水平。某平臺進(jìn)行應(yīng)急電子點(diǎn)名功能測試的圖片如圖1所示。

圖1 應(yīng)急電子點(diǎn)名模塊測試圖片

2.4 作業(yè)許可證申請審批全流程監(jiān)管

智能油田系統(tǒng)除了隨身佩戴的手環(huán)外，還為管理者配備了PDA設(shè)備。通過PDA設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了作業(yè)許可證的線上申請、線上審批、線上關(guān)閉。將紙質(zhì)的作業(yè)許可電子化，形成從作業(yè)許可證的申請審批、到作業(yè)過程的監(jiān)護(hù)、到許可證關(guān)閉的全周期閉環(huán)管理。

傳統(tǒng)的作業(yè)許可證申請模式由申請者填寫紙質(zhì)作業(yè)許可證，再找各級管理人員逐級審批，期間往往在找管理者審核的過程中花費(fèi)大量時間，常常出現(xiàn)工作等人的情況，一定程度制約了現(xiàn)場作業(yè)效率。通過將作業(yè)審批模式電子化以后，作業(yè)許可的申請直接推送給相應(yīng)的審批人，極大的縮短了審批時間，同時電子化的作業(yè)許可證在保存上也具有天然優(yōu)勢，為寸土寸金的生產(chǎn)平臺節(jié)省了寶貴的空間資源。

該項(xiàng)功能還解決了現(xiàn)場安全管理的一大痛點(diǎn)。在傳統(tǒng)的作業(yè)許可審批過程中，管理者往往不知道申請人是否到作業(yè)現(xiàn)場查看過，也不清楚作業(yè)地點(diǎn)的負(fù)責(zé)人是否檢查過申請人的各項(xiàng)防護(hù)措施。在作業(yè)許可電子化以后，結(jié)合系統(tǒng)的人員定位功能，只有當(dāng)申請人真的到過作業(yè)點(diǎn)后才能繼續(xù)申請相應(yīng)的作業(yè)許可，管理效果得到極大提升。

2.5 隱患可視化——提升隱患跟蹤治理技能

隱患可視化是指作業(yè)者在作業(yè)或者巡檢過程中發(fā)現(xiàn)隱患后，通過手持PDA設(shè)備直接將隱患拍照上傳系統(tǒng)。隱患整改后同樣通過PDA拍照關(guān)閉隱患，通過PC端可以直觀的展示平臺全部隱患記錄并跟蹤隱患整改情況。以往的隱患管理模式管理相對松散，各專業(yè)發(fā)現(xiàn)隱患自行錄入隱患管理系統(tǒng)，各專業(yè)的管理者對平臺隱患情況和整改情況可能缺乏總體上的認(rèn)識。智能油田系統(tǒng)將各專業(yè)錄入的隱患匯總起來，并輔以照片，實(shí)現(xiàn)了隱患管理可視化。通過系統(tǒng)提供的隱患數(shù)據(jù)多維度統(tǒng)計分析功能，為隱患分析以及現(xiàn)場安全管理流程的持續(xù)改進(jìn)提供輔助決策數(shù)據(jù)，同時可以通過視頻功能遠(yuǎn)程進(jìn)行專家診斷、遠(yuǎn)程指導(dǎo)，為更好的治理隱患奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)。

隱患可視化讓現(xiàn)場管理者拍手叫好的另一層功效在于可以查看平臺某一處周邊的隱患情況。不同專業(yè)人員由于工作內(nèi)容不同，對平臺各處隱患認(rèn)識并不全面，對于只在平臺短期作業(yè)的承包商人員更是如此。通過隱患可視化功能，在申請作業(yè)許可證之前，查看作業(yè)點(diǎn)附近存在的隱患，有利于更好的進(jìn)行JSA分析和作業(yè)交底，實(shí)際上助力了安全管理水平的提升。

2.6 無人機(jī)海面巡視功能初步顯現(xiàn)

無人機(jī)作為智能油田系統(tǒng)的配套設(shè)備，通過應(yīng)用測試，初步驗(yàn)證了其海面巡視等功能。海上固定生產(chǎn)設(shè)施對海面的巡視可以依靠攝像頭和守護(hù)船實(shí)現(xiàn)，平臺攝像頭更適合用于平臺附近海面的監(jiān)視，守護(hù)船雖然可以在平臺附近機(jī)動巡視，但守護(hù)船數(shù)量很有限。無人機(jī)可以與上述兩種手段形成良好互補(bǔ)，充分發(fā)揮無人機(jī)整備時間短，機(jī)動性強(qiáng)的優(yōu)勢，在海面巡查、污染物追蹤等工作上更加節(jié)省時間，節(jié)約船舶燃油。

借助無人機(jī)這個機(jī)動平臺，還可以實(shí)現(xiàn)喊話驅(qū)離功能。渤海油田部分設(shè)施靠近陸地，常常有到生產(chǎn)平臺釣魚的小型船只，這種行為給釣魚者和生產(chǎn)平臺均帶來很高的安全風(fēng)險。這些船只速度快、機(jī)動性強(qiáng)，以往只能通過平臺喊話驅(qū)離。無人機(jī)為這項(xiàng)工作提供了新的可能，在釣魚船只還未到達(dá)平臺時，通過無人機(jī)前出喊話，及早驅(qū)離相關(guān)船只，更好守護(hù)生產(chǎn)平臺，也變相保護(hù)了釣魚者的安全。此外，緊急情況下，無人機(jī)還可以實(shí)現(xiàn)平臺間的應(yīng)急物資配送功能。

2.7 監(jiān)測人員健康狀況，減少突發(fā)情況

海上石油生產(chǎn)平臺結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)備眾多，生活條件有限，一直以來是海上油田的特點(diǎn)。近年來，隨著作業(yè)量增大，作業(yè)者的工作壓力也明顯升高，由此衍生的人員健康問題越來越成為油田管理者的心腹之患。根據(jù)渤海油田的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，心腦血管疾病對于海上作業(yè)人員來說具有較高風(fēng)險，已經(jīng)引起多次應(yīng)急事件。生命重于泰山，安全高于一切。智慧油田系統(tǒng)為作業(yè)者配備的手環(huán)具有心率、血壓監(jiān)測功能，可以將員工的心率、血壓數(shù)據(jù)上傳至后臺，在系統(tǒng)上為員工建立健康檔案，有助于及時發(fā)現(xiàn)員工健康問題，防止因身體異常發(fā)生突發(fā)狀況。長期的數(shù)據(jù)積累還可以了解員工的健康變化情況，為員工提供相應(yīng)的健康提醒，默默守護(hù)作業(yè)者的健康。

3 智能油田系統(tǒng)應(yīng)用的思考

3.1 將智能油田系統(tǒng)融入到平臺設(shè)計中

渤海油田在建設(shè)智能油田一期工程時選取已經(jīng)建成投用的油田作為試點(diǎn)，需要在現(xiàn)有平臺上開展大量的改造、安裝、調(diào)試工作。海上石油生產(chǎn)平臺空間有限，寸土寸金，設(shè)計之初并未考慮智能油田的建設(shè)需要，在現(xiàn)有生產(chǎn)平臺上開展系統(tǒng)建設(shè)毫無疑問增大了系統(tǒng)建設(shè)難度。渤海油田有眾多老舊生產(chǎn)平臺，這些平臺設(shè)計、建造時間已經(jīng)很久，往往還經(jīng)歷過多次改造，平臺應(yīng)對現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)施空間已經(jīng)非常緊張，再加裝智能油田系統(tǒng)難度很大。如果在平臺的設(shè)計階段就考慮到智能油田的各種要求，在平臺建造階段就同步進(jìn)行智能油田建設(shè)，在試運(yùn)行階段就完成設(shè)備調(diào)試，無疑將有利于更好把控項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)度和難度，也有利于智能油田設(shè)備在平臺運(yùn)行。除此之外，渤海油田還在大力推進(jìn)岸電建設(shè)，新平臺應(yīng)在設(shè)計之初統(tǒng)籌考慮智能油田和岸電接入的需求，做出最優(yōu)設(shè)計，實(shí)現(xiàn)降本增效。

3.2 設(shè)備小型化、高能化

智能油田系統(tǒng)經(jīng)過一期的試點(diǎn)運(yùn)行后取得了較好的效果，對生產(chǎn)作業(yè)現(xiàn)場的安全管理起到了實(shí)質(zhì)性的幫助和提升，但是相關(guān)設(shè)備也暴露出一些使用上的不便。例如，智能油田的手環(huán)和PDA均為防爆設(shè)備，在體積和質(zhì)量上還有較大優(yōu)化空間。智能油田系統(tǒng)的手環(huán)其實(shí)是一只手表，但與普通智能手表不同，其只具有顯示時間和系統(tǒng)警示信息的能力。由于作業(yè)者在生產(chǎn)區(qū)域需要穿工服、戴手套，如果手環(huán)能夠更加小型化、輕量化將極大提升作業(yè)者的使用感受。PDA在功能上已經(jīng)基本滿足設(shè)計初衷，但定制設(shè)備性能有限，仍需在諸如質(zhì)量、拍照性能等方面進(jìn)一步優(yōu)化。智能油田系統(tǒng)的其他配套設(shè)備，以無人機(jī)為例，在一定程度上滿足了設(shè)計初衷，但實(shí)際應(yīng)用步驟繁瑣，甚至需要單獨(dú)配備一名飛手，限制了使用效果。無人機(jī)與平臺通訊信號質(zhì)量也限制了其應(yīng)用范圍，需要通過設(shè)備更新升級，簡化使用方式，使其更好的為智能油田服務(wù)。

3.3 平臺少人化、無人化

智能油田系統(tǒng)在試點(diǎn)應(yīng)用中對平臺的安全管理，尤其是在人員不安全行為的管理和作業(yè)許可審批等方面取得了顯著的成效，一定程度上減輕了管理人員的壓力。使用者發(fā)現(xiàn)智能油田系統(tǒng)在對生產(chǎn)設(shè)施的聯(lián)通上仍有很大的提升空間。例如，對生產(chǎn)流程各項(xiàng)數(shù)據(jù)的采集，對生產(chǎn)流程各關(guān)鍵參數(shù)的調(diào)控等。

智能油田的功能絕不只局限于助力安全管理一個方面，而應(yīng)該在平臺生產(chǎn)的方方面面均能發(fā)揮作用。陸地油田的智能化建設(shè)在這方面已經(jīng)摸索出一套行之有效的方法，相信這也是未來海上智能油田建設(shè)的著力點(diǎn)之一［3］。通過智能油田系統(tǒng)智能調(diào)節(jié)生產(chǎn)流程參數(shù)，智能判斷系統(tǒng)故障，甚至給出指導(dǎo)建議，可以極大減輕生產(chǎn)操作人員與維護(hù)人員的工作壓力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)平臺少人化、無人化，更好的推進(jìn)生產(chǎn)設(shè)施節(jié)能增效。操作人員減少，將更多的工作交給智能油田系統(tǒng)，同樣有助于提升油田的安全管理水平，有助于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)的本質(zhì)安全。

4 結(jié)語

渤海油田經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，不僅建設(shè)成了我國最大海上油田，也是我國最大原油生產(chǎn)基地，成為保障國家能源安全的主力軍之一。如今，渤海油田邁開了智能化轉(zhuǎn)型的第一步，智能油田建設(shè)給油田安全管理帶來的巨大變革初步顯現(xiàn)。中國海油提出要增強(qiáng)企業(yè)核心競爭力，建設(shè)世界一流企業(yè)，油田智能化是趨勢，智能化水平也是企業(yè)的核心競爭力。未來，智能油田必將擁有更大的舞臺，也必將更好的服務(wù)于渤海油田。