智能油田系統在渤海油田安全管理中的應用

鄭 通，張向陽

（中海油安全技術服務有限公司，天津 300457）

1 渤海油田建設智能油田的意義

渤海油田歷經數十年的發展，已經成為我國最大的海上油田。2021年，渤海油田原油產量突破3000萬噸，成為我國第一大原油生產基地；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的背景下，渤海油田的開發生產仍然是傳統的管理模式，隨著作業量的迅速增加，作業現場各級管理人員的工作壓力隨之增加。隨著工業4.0時代的到來，企業數字化轉型已成為必然趨勢，但石油行業作為傳統能源行業在這一進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計指導下，渤海油田開始了智能油田的一期建設，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，提升作業現場安全管理水平，助力油田高質量運營。

2 智能油田在實際生產中的應用

智能油田的終端主要有手環、PDA和PC端，配套設備有無人機、智能巡檢機器人等。手環為系統信息的接收設備，可以顯示時間和系統發出的警示信息。此外，還具有自動測量佩戴者心率、血壓并上傳至服務器的功能。PDA類似于一臺智能手機，具有對講、拍照、錄像、手電、作業許可申請與審批、隱患錄入等功能。PC端則可以查看系統全部信息，讓管理者全面掌握平臺各種信息。無人機可以實現海面溢油監控，還可以短途運送物資。本文以智能油田系統使用者的視角分析智能油田系統在實際生產中的應用和對現場安全管理帶來的變化。

2.1 有效管控人員不安全行為

現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。由于海上生產平臺空間緊湊、結構復雜、設備眾多、管理人員有限，僅僅依靠各級管理人員來監管制止各種人的不安全行為是不現實的。智能油田系統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控，利用AI智能識別技術分辨人員是否有不安全行為，并對判斷出的不安全行為進行預警。智能油田系統在平臺生產區域各處設置監控攝像頭，能夠實現作業區域監控全覆蓋，結合系統的AI識別功能，將管理者的視線眼神延伸到平臺各處。該項功能對人員進入生產區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的提示，第一時間對相關作業人員進行干預和提示，極大程度的解放了管理者，也有力保障了作業安全。

2.2 減少高風險區域暴露風險

電子圍欄功能在陸地各領域應用廣泛，智能油田系統將此項功能帶到海上。通過對生產平臺精細建模，將整個平臺各層的空間結構構建于系統之中。管理者可以在平臺模型上手動劃分高風險區域，系統也可以根據高風險作業工單自動生成對應的高風險區域。當作業者進入高風險區域時，作業者佩戴的手環會進行震動報警，并將該區域存在的風險發送至作業者的手環上，提醒人員離開高風險區域，避免意外傷害。

該項功能在現場應用最多的場景是吊裝區域提醒。吊裝作業通常是各作業現場頻次最高的作業。根據公司體系要求和以往事故教訓，將吊裝作業時吊臂掃過區域作為臨時紅區管理，禁止人員穿過。但由于現場作業人員安全意識等原因，還是會有人員抱著僥幸心理進入紅區，導致吊裝作業人員傷害事件仍時有發生。此外，還有部分作業者可能并不知道現場有高風險作業，電子圍欄的提醒功能可以有效避免這些人員誤入高風險區域。通過智能油田系統的電子圍欄功能，管理者即使不在作業現場，也有無數個助手幫助管理者守護現場安全。

2.3 提升突發事件應急指揮能力

人員定位功能也是智能油田系統的重要功能之一。通過作業者佩戴的手環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環境，當有應急情況發生時，需要迅速集合全平臺人員。在傳統的應急集合流程中，全平臺人員到制定集合點集合后由點名員清點人數。若發現人員未到的情況，相關應急職責人員還需逐層搜索、開展救援行動。應急逃生的每分每秒都尤為珍貴，傳統的應急點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來的電子點名功能通過應急電子點名模塊，結合電子圍欄及人員定位等技術，由計算機和定位系統代替“點名員”對集合人員進行統計，并迅速對未集合人員進行頂置提醒并定位，有效的縮短應急情況下的集合時間及搜救時間，極大提高了海上應急事件的響應速度和指揮水平。某平臺進行應急電子點名功能測試的圖片如圖1所示。

圖1 應急電子點名模塊測試圖片

2.4 作業許可證申請審批全流程監管

智能油田系統除了隨身佩戴的手環外，還為管理者配備了PDA設備。通過PDA設備，實現了作業許可證的線上申請、線上審批、線上關閉。將紙質的作業許可電子化，形成從作業許可證的申請審批、到作業過程的監護、到許可證關閉的全周期閉環管理。

傳統的作業許可證申請模式由申請者填寫紙質作業許可證，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大量時間，常常出現工作等人的情況，一定程度制約了現場作業效率。通過將作業審批模式電子化以后，作業許可的申請直接推送給相應的審批人，極大的縮短了審批時間，同時電子化的作業許可證在保存上也具有天然優勢，為寸土寸金的生產平臺節省了寶貴的空間資源。

該項功能還解決了現場安全管理的一大痛點。在傳統的作業許可審批過程中，管理者往往不知道申請人是否到作業現場查看過，也不清楚作業地點的負責人是否檢查過申請人的各項防護措施。在作業許可電子化以后，結合系統的人員定位功能，只有當申請人真的到過作業點后才能繼續申請相應的作業許可，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者在作業或者巡檢過程中發現隱患后，通過手持PDA設備直接將隱患拍照上傳系統。隱患整改后同樣通過PDA拍照關閉隱患，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，各專業發現隱患自行錄入隱患管理系統，各專業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識。智能油田系統將各專業錄入的隱患匯總起來，并輔以照片，實現了隱患管理可視化。通過系統提供的隱患數據多維度統計分析功能，為隱患分析以及現場安全管理流程的持續改進提供輔助決策數據，同時可以通過視頻功能遠程進行專家診斷、遠程指導，為更好的治理隱患奠定了堅實的基礎。

隱患可視化讓現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。不同專業人員由于工作內容不同，對平臺各處隱患認識并不全面，對于只在平臺短期作業的承包商人員更是如此。通過隱患可視化功能，在申請作業許可證之前，查看作業點附近存在的隱患，有利于更好的進行JSA分析和作業交底，實際上助力了安全管理水平的提升。

2.6 無人機海面巡視功能初步顯現

無人機作為智能油田系統的配套設備，通過應用測試，初步驗證了其海面巡視等功能。海上固定生產設施對海面的巡視可以依靠攝像頭和守護船實現，平臺攝像頭更適合用于平臺附近海面的監視，守護船雖然可以在平臺附近機動巡視，但守護船數量很有限。無人機可以與上述兩種手段形成良好互補，充分發揮無人機整備時間短，機動性強的優勢，在海面巡查、污染物追蹤等工作上更加節省時間，節約船舶燃油。

借助無人機這個機動平臺，還可以實現喊話驅離功能。渤海油田部分設施靠近陸地，常常有到生產平臺釣魚的小型船只，這種行為給釣魚者和生產平臺均帶來很高的安全風險。這些船只速度快、機動性強，以往只能通過平臺喊話驅離。無人機為這項工作提供了新的可能，在釣魚船只還未到達平臺時，通過無人機前出喊話，及早驅離相關船只，更好守護生產平臺，也變相保護了釣魚者的安全。此外，緊急情況下，無人機還可以實現平臺間的應急物資配送功能。

2.7 監測人員健康狀況，減少突發情況

海上石油生產平臺結構緊湊，設備眾多，生活條件有限，一直以來是海上油田的特點。近年來，隨著作業量增大，作業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。根據渤海油田的統計數據，心腦血管疾病對于海上作業人員來說具有較高風險，已經引起多次應急事件。生命重于泰山，安全高于一切。智慧油田系統為作業者配備的手環具有心率、血壓監測功能，可以將員工的心率、血壓數據上傳至后臺，在系統上為員工建立健康檔案，有助于及時發現員工健康問題，防止因身體異常發生突發狀況。長期的數據積累還可以了解員工的健康變化情況，為員工提供相應的健康提醒，默默守護作業者的健康。

3 智能油田系統應用的思考

3.1 將智能油田系統融入到平臺設計中

渤海油田在建設智能油田一期工程時選取已經建成投用的油田作為試點，需要在現有平臺上開展大量的改造、安裝、調試工作。海上石油生產平臺空間有限，寸土寸金，設計之初并未考慮智能油田的建設需要，在現有生產平臺上開展系統建設毫無疑問增大了系統建設難度。渤海油田有眾多老舊生產平臺，這些平臺設計、建造時間已經很久，往往還經歷過多次改造，平臺應對現有生產設施空間已經非常緊張，再加裝智能油田系統難度很大。如果在平臺的設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行智能油田建設，在試運行階段就完成設備調試，無疑將有利于更好把控項目建設進度和難度，也有利于智能油田設備在平臺運行。除此之外，渤海油田還在大力推進岸電建設，新平臺應在設計之初統籌考慮智能油田和岸電接入的需求，做出最優設計，實現降本增效。

3.2 設備小型化、高能化

智能油田系統經過一期的試點運行后取得了較好的效果，對生產作業現場的安全管理起到了實質性的幫助和提升，但是相關設備也暴露出一些使用上的不便。例如，智能油田的手環和PDA均為防爆設備，在體積和質量上還有較大優化空間。智能油田系統的手環其實是一只手表，但與普通智能手表不同，其只具有顯示時間和系統警示信息的能力。由于作業者在生產區域需要穿工服、戴手套，如果手環能夠更加小型化、輕量化將極大提升作業者的使用感受。PDA在功能上已經基本滿足設計初衷，但定制設備性能有限，仍需在諸如質量、拍照性能等方面進一步優化。智能油田系統的其他配套設備，以無人機為例，在一定程度上滿足了設計初衷，但實際應用步驟繁瑣，甚至需要單獨配備一名飛手，限制了使用效果。無人機與平臺通訊信號質量也限制了其應用范圍，需要通過設備更新升級，簡化使用方式，使其更好的為智能油田服務。

3.3 平臺少人化、無人化

智能油田系統在試點應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。使用者發現智能油田系統在對生產設施的聯通上仍有很大的提升空間。例如，對生產流程各項數據的采集，對生產流程各關鍵參數的調控等。

智能油田的功能絕不只局限于助力安全管理一個方面，而應該在平臺生產的方方面面均能發揮作用。陸地油田的智能化建設在這方面已經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的著力點之一［3］。通過智能油田系統智能調節生產流程參數，智能判斷系統故障，甚至給出指導建議，可以極大減輕生產操作人員與維護人員的工作壓力，進而實現平臺少人化、無人化，更好的推進生產設施節能增效。操作人員減少，將更多的工作交給智能油田系統，同樣有助于提升油田的安全管理水平，有助于實現生產系統的本質安全。

4 結語

渤海油田經過數十年的發展，不僅建設成了我國最大海上油田，也是我國最大原油生產基地，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型的第一步，智能油田建設給油田安全管理帶來的巨大變革初步顯現。中國海油提出要增強企業核心競爭力，建設世界一流企業，油田智能化是趨勢，智能化水平也是企業的核心競爭力。未來，智能油田必將擁有更大的舞臺，也必將更好的服務于渤海油田。