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数字化变革,海上平台“无人化”有多大效益?

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石油行业的数字化变革将为油气田勘探开发生产带来极大改变和推动力,海上生产平台会逐步“少人化”甚至“无人化”,油气田将越来越智慧且高效,为行业降本增效带来显著效果。

作者  | 蒙苏

今年,中海油在番禺油田区块首次试点井口平台无人化改造。据了解,这项井口平台无人化改造后,将为油田节约净现值两千多万元。更重要的是,它将是中海油深圳地区的第一个海上无人平台,也使中海油在四海范围内均有海上无人平台生产。

海上无人平台,是海上无人驻守生产平台的简称,是一项新型海上石油勘探开发的助力设施,其目的是为海上油气资源开发提供一系列兼具成本效益和生产效率的解决方案。对于未来海上油气开发,海上无人平台具有比较明显的优势。

其实,海上无人平台在中国已不是新鲜事物。从1993年渤海油田第一个无人平台渤中34-4WP平台投入使用至今,国内利用无人平台开发边际油田取得了许多实践经验。

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去年,中海油开始启动“海上井口平台无人化”方案设计项目,力求通过对国内海上井口平台现状的调研,提出“海上井口平台无人化”顶层设计方案和配套的生产方式转变规划方案,推动上游业务降本增效。

在追求控制成本的油气开发时代,海上无人平台的应用可以有效降低海上油气开采成本,大大降低污染排放,更重要的是,它通过采用信号集成和自动控制等技术实现对海上油气田的远程操作,是海上数字化油田和智能油田建设的基础。

01. 国内无人平台现状

1993年,国内建造第一座海上无人平台渤海渤中34-4WP。与有人平台相比,当年的34-4WP平台不设应急柴油发电系统,只有来自有人平台的动力电缆;用有人平台上的压井泵,通过海底输油管道进行远距离压井作业;用造价相对很低的电动葫芦代替吊机;用泡沫系统代替常规的海水系统;用节省面积和钥材的三腿平台代替常规的四腿平台;采用计算机通讯,通过有人平台的终端对平台进行监测和遥控。

以后多年间,国内又设计建造了多座无人平台,用于边际油气田开发,或滩浅海石油的开采。

胜利油田作为中国最早开展海油陆采和滩浅海石油开发的油田之一,从1996年起着手海上自动化测控系统的设计。随后10多年,胜利油田组织科研力量对从硬件配置到软件开发等多个环节进行集中攻关,终于成功研发了完全拥有自主知识产权的无人值守采油平台安全生产监控系统,实现了无人值守采油平台SCADA(数据采集与监控)技术在国内滩海油田大面积应用的先例。根据新华社报道,2011年,中石化胜利油田无人值守采油平台已达60座。

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目前,中海油共有在生产无人平台23座,集中在渤海、东海和南海西部,大多为简易井口平台或与中心平台栈桥相连的井口平台。

起初,这些符合无人驻守技术标准的海上无人平台,并未实现真正意义上的无人化管理,一直遵循着有人驻守的管理模式。后来,经过可行性分析和调研,功能测试和优化改造,建立完善无人化管理体系,模拟遥控生产、远程操作、无人驻守等阶段,才实现井口平台的无人化管理,有效突破降本增效瓶颈。

02. 国外无人平台现状

无人平台几乎分布于世界上所有油气活跃海域,目前近7000个平台中约23%(约1600多座)的为无人驻守平台。

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无人平台通常采用钢结构型式,挪威北海海域也有少数混凝土重力式结构平台,大部分以简易井口平台为主,平台井数相对较少,上部设施比较简单,一般只设1-2层甲板。正常生产操作一般通过远程遥控实现。在此仅举两例:

1 康菲英国北海SNS油田

康菲英国北海SNS油田群于1972年投产,有12个有人平台,33个无人平台。平台无人化和少人化后产生了明显的效益:80%计划性工作和计划隔离工作在陆上操作完成;优化计划性维修,减少10%工作量;人员非计划性登平台频率减少65%;设备设施效率增长9%(从83%到92%);陆地中心的可靠支持,避免经济损失约4300万美元。

不过,今年5月,康菲将两家英国子公司以近27亿美元的价格“打包”卖给英国独立勘探生产商Chrysaor,去年康菲已将英国一家子公司出售给了BP。至此康菲退出北海上游勘探生产领域,其在北海的无人平台资产也换了东家。

2 挪威 Oseberg-H无人平台

挪威 Oseberg-H无人平台水深110m左右,距中心平台约8km,共计11口井, 2018年10月14日投产。该平台由Oseberg油田中心远程操作,不需定期巡检,每年仅进行1-2次维护。

由于利用新型数字技术设计和建造,交付价7.95亿美元,比开发和运营计划(PDO)估算成本低20%以上,项目盈亏平衡价格也从34美元/桶降至20美元/桶以下。

纵观国外无人平台,总体上工艺流程简单、动设备少;自动化水平与数字化程度高,远程监控与操作功能强大;设备可靠性高,关键设备大都实现了远程状态监测和故障预警;生产可视化,陆地建有模拟仿真中心辅助海上生产操作和人员培训;登平台方式先进(W2W);巡检周期长;大部分已经开始采用移动应用、大数据、云计算等新技术;海上平台大部分生产计划、隔离和维修准备工作在陆地完成,多专业远程协同操作。

03. 国内无人平台要完成哪些目标

“无人驻守平台”指无人居住的平台,在日常生产条件下, 平台上无人进行生产操作;特殊条件下, 如检修期间、应急故障处理期间、经批准的访问、以及定期巡检时, 允许登平台的人数应尽可能少;登台人员不得在平台上过夜。

依此定义,与国外先进国家和地区的海上无人平台相比,国内无人平台在生产、标准、管理、生产时率等方面尚存在一定差距,需要解决远程监控功能、设备可靠性、消防安全、登平台方式等方面的问题。

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1 安全可靠 降本增效

中海油“海上井口平台无人化”项目,就是要通过不断扩大无人平台范围,逐步实现井口平台无人化,中心平台/FPSO/半潜生产平台少人化,大幅提升海上平台自动化与数字化水平,实现远程集中监控与操作、多专业协同作业和远程辅助支持,改变现有海上油气田生产操作方式,减少海上生产操作人员和现场操作工作量。从而实现海上平台作业两大目标:安全可靠,降本增效。

2 填补标准规范空白

目前,国内外的无人平台标准、规范都存在空白,现有法规和标准都是基于传统有人的平台,无专门针对无人平台的标准规范。国内相对较新的《无人驻守井口平台设计规定》,是中海油2013年发布实施的企业标准,主要针对海上边际油气田开发。另外几项规则规范部分内容涉及无人平台的特殊要求,但均难以全面描述。

现有标准不能满足海上无人平台技术发展的要求,需要对现有标准进行修订。所以中海油在井口平台调研的同时,也将开展《海上无人驻守平台设计指南》的编制和《海上无人驻守井口平台设计规定》的修订工作。

3 为智能油气田打下坚实基础

此次中海油“海上井口平台无人化”方案设计项目,不仅是对目前国内海上井口平台的一次摸底,更剑指未来的数字化油气田和智能油气田建设。随着智能仪表的不断增加,设备自诊断技术的进步、远程专家支持系统的成熟、大数据、云计算、人工智能技术的发展,目前的无人平台工作会自然过渡到智能油气田建设工作。

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诚然,与挪威能源巨头Equinor耗资6.06亿英镑在北海推出的全自动石油和天然气平台相比,中国的海上无人平台改造建设之路,道阻且长。这其中既有海上工程技术上的差距,也有行业规范标准上的差距,还有资金方面的缺口……而此次中海油提出“海上井口平台无人化”顶层设计方案和配套的生产方式转变规划方案,正是抓住了一个大好契机:一是国家勘探开发政策利好,二是上游行业整体进入活跃期,三是数字化转型好时机,将井口平台无人化改造作为向数字化、智能化油田过度的重要步骤,放眼长期效益,落实短期目标,达到降本增效的目的。(材料:中海油研究总院)

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