馬洪生

大慶油田有限責(zé)任公司儲(chǔ)運(yùn)銷(xiāo)售分公司工藝研究所

近年來(lái)，隨著大慶油田“創(chuàng)建百年油田”“建設(shè)數(shù)字油田”目標(biāo)的確立，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，進(jìn)行了不同程度的數(shù)字化建設(shè)與應(yīng)用的探索實(shí)踐，并已取得一定成效，為全面啟動(dòng)油田數(shù)字化建設(shè)、實(shí)施數(shù)字化管理積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。數(shù)字化建設(shè)與應(yīng)用是大慶油田提高生產(chǎn)效率、加強(qiáng)安全環(huán)保、促進(jìn)節(jié)能減排、改善工作條件、優(yōu)化生產(chǎn)組織方式、控制生產(chǎn)用工的有效途徑，也是加快發(fā)展方式轉(zhuǎn)變、提高油田開(kāi)發(fā)管理水平和綜合效益的必然選擇，在實(shí)現(xiàn)中國(guó)石油戰(zhàn)略目標(biāo)的過(guò)程中將發(fā)揮重要作用。

1 無(wú)人值守站現(xiàn)狀

石油行業(yè)油氣站場(chǎng)大多地處偏遠(yuǎn)、交通不便且環(huán)境惡劣。近年來(lái)，隨著油田數(shù)字化程度不斷推進(jìn)，各類(lèi)生產(chǎn)過(guò)程控制儀表得到廣泛應(yīng)用，數(shù)字化水平不斷提升。隨著老油田開(kāi)發(fā)進(jìn)入中晚期，人員結(jié)構(gòu)老化、管理觀念陳舊等諸多矛盾日益顯現(xiàn)，老油田站場(chǎng)向無(wú)人值守站轉(zhuǎn)型需求迫切，需要對(duì)無(wú)人值守模式進(jìn)行探索。

1.1 基本形式

目前石油行業(yè)無(wú)人值守站場(chǎng)形式一般可分為兩種：

（1）“有人值守、無(wú)人操作”模式：此類(lèi)站場(chǎng)通常配備專(zhuān)門(mén)的值班人員，其工作職責(zé)主要為站場(chǎng)崗位巡檢，發(fā)現(xiàn)異常情況上報(bào)調(diào)控中心，再由管理部門(mén)派遣專(zhuān)業(yè)維護(hù)人員到站操作。通常駐站人員不負(fù)責(zé)流程操作或只負(fù)責(zé)簡(jiǎn)易操作，正常運(yùn)行時(shí)主要由調(diào)控中心遠(yuǎn)程控制[1]。此類(lèi)站場(chǎng)新建及改造成本相對(duì)較低，用工數(shù)量高于“無(wú)人值守、遠(yuǎn)程操作”模式，目前國(guó)內(nèi)大部分石油天然氣站場(chǎng)采用此種形式。

（2）“無(wú)人值守、無(wú)人操作”模式：此類(lèi)站場(chǎng)采用全站無(wú)人值守模式，平時(shí)不設(shè)值守人員和維護(hù)人員，全部由調(diào)控中心遠(yuǎn)程控制，以集中待班、周期巡檢的方式維護(hù)保養(yǎng)和應(yīng)急處理[2]。此模式對(duì)站場(chǎng)建設(shè)數(shù)字化水平要求較高，新建及改造成本高、用工數(shù)量低，國(guó)外數(shù)字化程度較高的企業(yè)一般采取此種形式進(jìn)行站場(chǎng)整體布置。

1.2 管理模式

根據(jù)油氣站場(chǎng)分布特點(diǎn)及管理方式不同，目前較為成熟的管理模式有以下三種:中心站場(chǎng)模式、集中管理模式、高水平無(wú)人值守模式。

（1）中心站場(chǎng)模式以1座站場(chǎng)為中心，設(shè)值守人員及維護(hù)人員，依托中心站場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)周?chē)緢?chǎng)的生產(chǎn)監(jiān)控和崗位巡檢，便于快速事故處理，多用于高危險(xiǎn)站場(chǎng)或復(fù)雜站場(chǎng)[3]。

（2）集中管理模式采用集中監(jiān)控生產(chǎn)運(yùn)行，設(shè)值守人員和維護(hù)人員，集中或分區(qū)域管理，適用于流程相對(duì)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)救援設(shè)施依托條件較好的站場(chǎng)。

（3）高水平無(wú)人值守模式不設(shè)值守人員和維護(hù)人員，日常運(yùn)行采用無(wú)人值守及遠(yuǎn)程控制，例行巡檢采用數(shù)字化手段實(shí)現(xiàn)，定期安排巡檢人員對(duì)設(shè)備設(shè)施進(jìn)行檢查維護(hù)。

無(wú)人值守站通過(guò)調(diào)查場(chǎng)站運(yùn)行和崗位設(shè)置情況，對(duì)經(jīng)常需要人工操作的地方進(jìn)行自動(dòng)控制和改造，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。

2 老油田油氣站場(chǎng)數(shù)字化建設(shè)

2.1 建設(shè)現(xiàn)狀

老油田管理的站場(chǎng)均為生產(chǎn)運(yùn)行油庫(kù)及聯(lián)合站，布局分散、地理位置偏遠(yuǎn)，伴隨著老油田開(kāi)發(fā)分批次建設(shè)。近年來(lái)，由于自然減員造成人員結(jié)構(gòu)的變化和數(shù)字化水平提高帶來(lái)生產(chǎn)管理模式的調(diào)整，數(shù)字化建設(shè)程度不足與管理水平提升的矛盾主要集中在以下方面：

（1）參數(shù)采集點(diǎn)及控制功能不足。老油田已開(kāi)展過(guò)部分?jǐn)?shù)字化建設(shè)工作，但建設(shè)思路有局限性，參數(shù)采集點(diǎn)及控制功能設(shè)置以“人工巡檢為主、數(shù)據(jù)監(jiān)控為輔”為原則，側(cè)重?cái)?shù)據(jù)的采集監(jiān)視，控制功能不足。隨著人員結(jié)構(gòu)的調(diào)整及生產(chǎn)管理模式調(diào)整，現(xiàn)有參數(shù)采集點(diǎn)設(shè)置范圍不足、控制功能不完善，給生產(chǎn)運(yùn)行帶來(lái)很大壓力。

（2）數(shù)據(jù)傳輸不穩(wěn)定。各站場(chǎng)在數(shù)字化建設(shè)的同時(shí)配套進(jìn)行了部分通訊設(shè)施的搭建，現(xiàn)有數(shù)據(jù)傳輸形式包括站內(nèi)工業(yè)以太網(wǎng)和租用運(yùn)營(yíng)商服務(wù)等多種形式，但由于地理位置及改造成本限制，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性無(wú)法有效保障。

（3）系統(tǒng)平臺(tái)龐雜。近年來(lái)通過(guò)多種途徑分批次建設(shè)各類(lèi)工業(yè)控制系統(tǒng)，實(shí)施渠道不同，造成現(xiàn)有系統(tǒng)硬件品牌、系統(tǒng)平臺(tái)眾多，運(yùn)行維護(hù)難度大；建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、缺少長(zhǎng)期規(guī)劃、功能不完善；已建各系統(tǒng)平臺(tái)獨(dú)立運(yùn)行，采集數(shù)據(jù)未實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，信息孤島效應(yīng)顯著，海量數(shù)據(jù)未得到充分利用。

（4）設(shè)備設(shè)施老化。各站場(chǎng)建設(shè)時(shí)間早、生產(chǎn)設(shè)施陳舊、設(shè)備老化嚴(yán)重，日常維護(hù)工作量大；數(shù)字化系統(tǒng)投用時(shí)間早，硬件老化明顯，控制系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，數(shù)據(jù)丟失、設(shè)備死機(jī)情況頻繁出現(xiàn)；部分硬件設(shè)備已屬于淘汰產(chǎn)品，維修、更換難度大；系統(tǒng)使用時(shí)間長(zhǎng)，原廠家不再提供技術(shù)支持，無(wú)穩(wěn)定技術(shù)服務(wù)商，自主保障能力需提高。

（5）工藝流程需簡(jiǎn)化。老油田油氣站場(chǎng)工藝流程根據(jù)油田產(chǎn)能需求分批建設(shè)，缺少整體規(guī)劃，導(dǎo)致整體布局分散，管理難度大；部分站場(chǎng)工藝流程復(fù)雜、生產(chǎn)設(shè)施布局不合理，后續(xù)改造空間受限；油田產(chǎn)能減少造成部分設(shè)備設(shè)施停運(yùn)，導(dǎo)致運(yùn)維成本居高不下，現(xiàn)有流程需優(yōu)化簡(jiǎn)化；作為運(yùn)行油庫(kù)，流程切換頻繁、日常操作多；對(duì)外交接計(jì)量口交接雙方人工核對(duì)數(shù)據(jù)，對(duì)在線(xiàn)檢測(cè)設(shè)備的使用上未達(dá)成共識(shí)。

2.2 形勢(shì)分析

針對(duì)現(xiàn)有站場(chǎng)生產(chǎn)運(yùn)行特點(diǎn)，在數(shù)字化建設(shè)中采用“有人值守、無(wú)人操作”模式比較適合老油田油氣站場(chǎng)數(shù)字化建設(shè)需求，主要有以下原因：

（1）各單位地處偏遠(yuǎn)，站內(nèi)生產(chǎn)區(qū)域相對(duì)集中。

（2）各站場(chǎng)屬于生產(chǎn)運(yùn)行單元，日常操作多，全面實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守站存在安全風(fēng)險(xiǎn)。

（3）建設(shè)時(shí)間早、設(shè)備設(shè)施老化，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守站庫(kù)需對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行大規(guī)模升級(jí)，改造成本巨大。

（4）計(jì)量化驗(yàn)等工作仍需人工完成，無(wú)法完全取消人工操作，“無(wú)人值守、無(wú)人操作”模式無(wú)法實(shí)施。

3 數(shù)字化應(yīng)用場(chǎng)景探索方向

基于老油田油氣站場(chǎng)均為建設(shè)時(shí)間較早的老舊站場(chǎng)的現(xiàn)狀，工藝流程及設(shè)備設(shè)施數(shù)字化水平距新建站場(chǎng)有較大差距，無(wú)人值守站改造適合采取“少人值守、遠(yuǎn)程監(jiān)控”管理模式。

在開(kāi)展無(wú)人站改造過(guò)程中，需要就無(wú)人值守站實(shí)施范圍及無(wú)人值守站可能面臨的主要風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行系統(tǒng)分析，針對(duì)性地完善無(wú)人值守站改造方案。同時(shí)，借助傳統(tǒng)IT 技術(shù)，引入物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)和智能化設(shè)備[4]，構(gòu)建以云平臺(tái)為依托的智能化應(yīng)用場(chǎng)景，打造支撐油氣站場(chǎng)智能化生產(chǎn)運(yùn)維平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)各類(lèi)生產(chǎn)信息資源的整合和共享、智能化分析和科學(xué)管控[5]。數(shù)字化建設(shè)探索方向主要有智能管控、智能巡檢、視頻監(jiān)控及協(xié)同辦公等[6]。

3.1 智能管控

目前多數(shù)站場(chǎng)已通過(guò)各類(lèi)自動(dòng)化儀表和控制系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，但由于分期建設(shè)造成系統(tǒng)數(shù)據(jù)之間相互獨(dú)立、信息孤島現(xiàn)象嚴(yán)重[7]，歷史數(shù)據(jù)并未獲得有效利用。通過(guò)健全數(shù)據(jù)指控體系，開(kāi)展數(shù)據(jù)治理，打造智能化生產(chǎn)運(yùn)維平臺(tái)，促進(jìn)多系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合，開(kāi)展生產(chǎn)運(yùn)行、運(yùn)維管控、安全環(huán)保等領(lǐng)域建設(shè)，實(shí)現(xiàn)站場(chǎng)運(yùn)行全面感知、生產(chǎn)運(yùn)行輔助決策、業(yè)務(wù)流程全面協(xié)同的運(yùn)營(yíng)目標(biāo)。

3.2 智能巡檢

目前站場(chǎng)、管道安全最主要的巡檢方式仍然采用人工巡檢，值班人員按照工作計(jì)劃按時(shí)、按點(diǎn)巡檢并填寫(xiě)報(bào)表，以達(dá)到對(duì)站場(chǎng)設(shè)備設(shè)施、儀表數(shù)據(jù)的運(yùn)行監(jiān)控，工作人員勞動(dòng)量大、工作效率低。隨著無(wú)人值守站管理理念的深入和各種智能化設(shè)備的推廣應(yīng)用，智能巡檢已在多個(gè)行業(yè)場(chǎng)景中得到廣泛應(yīng)用。

通過(guò)梳理工藝流程關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，分析現(xiàn)場(chǎng)巡檢需求，合理優(yōu)化現(xiàn)有巡檢方式、巡檢系統(tǒng)，利用站場(chǎng)三維模型等技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)管理人員對(duì)關(guān)鍵部位進(jìn)行虛擬巡檢，查看生產(chǎn)設(shè)備設(shè)施實(shí)時(shí)參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)[8]；在站場(chǎng)及長(zhǎng)輸管道等特殊應(yīng)用場(chǎng)景，采用無(wú)人機(jī)巡檢實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)運(yùn)行監(jiān)控的“數(shù)據(jù)化”“可視化”，充分發(fā)揮無(wú)人機(jī)空中巡檢快捷高效、視野開(kāi)闊、不受路況限制的優(yōu)勢(shì)對(duì)站場(chǎng)進(jìn)行通尋通檢。

3.3 視頻監(jiān)控

傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)采集的視頻信息均為零散的分鏡頭視頻，未與實(shí)際地理位置對(duì)應(yīng)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)大場(chǎng)景的全局實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和歷史事件的準(zhǔn)確定位查找。采用三維視頻融合技術(shù)，提供視頻繼承、全場(chǎng)景融合、智能識(shí)別等功能，可以將視頻信息映射到三維場(chǎng)景中，實(shí)現(xiàn)對(duì)全局大場(chǎng)景進(jìn)行監(jiān)控、準(zhǔn)確定位及多角度查看視頻，為管理人員遠(yuǎn)程操控和應(yīng)急指揮提供準(zhǔn)確參考[9]。

3.4 協(xié)同辦公

在構(gòu)建智能化管控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)運(yùn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控、應(yīng)急指揮的同時(shí)，建設(shè)協(xié)同辦公平臺(tái)，對(duì)各種辦公業(yè)務(wù)進(jìn)行梳理并集中整合為同一平臺(tái)統(tǒng)籌管理[10]，具備任務(wù)管理、公文管理、檔案管理、新聞管理、內(nèi)部信息、會(huì)議管理等功能，使各種資源可以被迅速找到并集合到一起，實(shí)現(xiàn)集中管理、協(xié)同整合、靈活適應(yīng)、有效應(yīng)用的目標(biāo)。

4 結(jié)束語(yǔ)

推進(jìn)油氣站場(chǎng)無(wú)人值守站建設(shè)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)運(yùn)行的“無(wú)人化、少人化”管理，推進(jìn)“數(shù)字化、智能化、智慧化”進(jìn)程，需要廣泛應(yīng)用新產(chǎn)品、新技術(shù)，打破傳統(tǒng)管理模式束縛，以統(tǒng)一平臺(tái)、多系統(tǒng)融合、數(shù)據(jù)共享、協(xié)同操作為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控，海量數(shù)據(jù)的有效利用，多部門(mén)的業(yè)務(wù)協(xié)同，真正在油氣站場(chǎng)“無(wú)人值守、少人值守”改造工程中做到提質(zhì)增效。