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Topsides 4.0助力海洋油气数字化飞跃

Topsides 4.0助力油气行业数字化飞跃

数字化无疑是当前工业中提及频率最高的词汇之一,面对滚滚变革浪潮,油气行业该如何选择一条自己的路,或许西门子的Topside 4.0可以作为参考。

来自丨Siemens 
编译丨TOM 惊蛰

油气行业经历了两年半的低迷期,资本投入持续削减,项目也不断推迟,更残酷的现实还等横在眼前,“长期低油价”可能成为新常态,迫使各公司改变商业模式,保持竞争力。

目前,世界正处于第四次工业革命的风口浪尖。数字工具与技术的广泛运用,正使各行业能够更智能的工作,做出更好的决策,提高项目成果。从改善医疗保健中的患者诊断,到保证铁路网的准时到达,再到提高汽车工厂的产量,“工业4.0”的能力是真切的,它从根本上改变了企业的运营方式。

尽管这种模式发生了转变,但油气行业一直未能充分发挥数字化的潜力。虽然目前越来越多的油气公司正借助数字工具发挥了大数据的力量,但大多数公司采用的是自下而上的方法。通常在设施级别实施了数字技术,缺乏系统性并且几乎对经营或商业模式没有任何影响。

目前油气行业的低迷无疑是因为资本预算受限,这是导致数字化进程缓慢的部分因素,油气行业的整体保守性以及其规避风险的文化也是一个促成因素。不过,现在该是变革的时候了,因为行业已经处于转折点。在持续的低油价环境中,必须要提高产量并进一步降低成本,这为拥抱数字化的公司创造了重要机遇。

现如今,问题不再是该行业是否会进行全面的数字化转型,而是何时。并且早期的采用者将会受益最多。

海上油气的数字化路线

针对海上油气领域,业内围绕数字化带来的机遇进行了大量讨论。但该行业在很大程度上未能提供一种全面的解决方案,使作业者能够应对它们面临的挑战,比如高投资与作业成本,以及开发周期长。

西门子公司看准了这一机遇,利用其广泛的软件套件以及在数据分析方面的深厚专业知识,开发出了Topsides 4.0,这是业内首个用于海上油气开采的全面数字化解决方案。西门子长期以来一直致力于帮助石油、天然气与其他行业的客户,利用数据提高效率并降低成本。使用Topsides 4.0,就可将上述体验应用于海上环境。

Topsides 4.0是一种数字化生命周期方法,它始于项目的概念与设计阶段,并开发了全面的数字路线图。西门子评估了作业者是如何使用数据的,差距在哪里,以及如何最好地填补这些数据。有了这些认知,西门子就能与作业者合作,根据他们的具体需求定制解决方案。

总体而言,Topsides 4.0旨在降低投资与作业支出,缩短项目开发周期,最小化接口风险,并降低海上劳动力需求。这是利用Topsides 4.0的高级功能,如通过高级虚拟化(即创建数字双胞胎)来优化设计、测试、制造与生命周期维护;远程监测与抢先维护关键性设备;以及网络安全。

数字双胞胎是一种软件模型,它不仅能近乎实时地反映海上设施的现状与运行状况,而且表现得像现实世界的对应物。通过如此,作业者就能够在无风险的环境中执行设计与测试,该技术还能作为生命周期内辅助决策与资产优化的宝贵工具。

利用Topsides 4.0,在项目的设计与构建阶段,智能数字双胞胎与水面以上设施并行构建。它由两个主要部分组成:一个过程双胞胎与一个设施双胞胎。

过程双胞胎是过程与自动化系统的数字复制品,可在设施启动前测试流程与控制的基础结构、安全逻辑以及作业流程。设施双胞胎是一个智能3D查看器,用于整个水面上设施,可以访问设备维护与实时作业的数据,并将这些数据用于施工、调试与维护计划。

这些工具使作业者能够在设施上运行虚拟场景,并更好地了解不同作业条件对流程、设备与维护的影响。数字双胞胎的智能源于通过多种分析来解释原始数据的能力,其中一些是自动化的,另一些是作为OEM服务提供的。自动分析独立于设备供应商,并基于对仪表与自动化系统的实时数据进行统计分析。对于压缩机与涡轮机等关键设备,西门子通过OEM连接服务补充了这一层监控,以进行预测诊断、备件管理以及故障规划。

技术优势

更短的项目开发周期:利用配置程序与工程模板,Topsides 4.0允许作业者根据用户要求,开发符合行业标准的解决方案,而无需完整的功能规范。

降低资本支出:Topside 4.0有助于减少资本支出,使作业者能够在概念阶段评估更多的设计方案,并确定一个配置,使整个油田寿命内的投资回报最大化。此外,支持远程控制与监控的自动化设计,意味着只需更小的海上生活区,而虚拟调试功能则降低了场地与海上调试成本。这可以节省约1000至1500万美元的资本支出。

提高安全性与效率:Topsides 4.0使公司能够在设施到位之前对运营与维护(O&M)人员进行培训。这是通过一个虚拟的“走进”上层设施实现的。客户可以在数字双胞胎中找到阀门、面板以及工艺设备,如冷却器、分离器与过滤器,并熟悉开关设备以及其他电气设备。还有机会进行各种模拟并进行“假设”情景,确保运维人员在现场工作时以最安全、最高效的方式做出反应。

最小化接口风险。西门子负责整个设施的集成控制与安全系统(ICSS),并将第三方软件包集成到其ICSS系统中。这样可以最大限度地降低接口风险,缩短测试与调试时间,并降低备件保持以及维护成本。该集成还提供了操作与维护整个上部设施的ICSS的能力,这是远程操作的关键驱动因素。

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