远程遥控、无人值守、无人机巡航、机器人巡检、安全隐患预警、人工智能测井解释……这些场景如今在中国海油海上油田的生产现场随处可见。2023年开始应用的智能FPSO(浮式生产储卸油装置),应用云计算、大数据、物联网、人工智能、边缘计算等数字技术,实现了设备数据的共享与实时分析,优化生产调度和资源配置,大大提高了油气开采和加工的效率与安全性。2024年6月完成海上安装的“海葵一号”圆筒型“海上油气加工厂”,更是标志着我国深水油田智能开发模式取得新突破。在全球能源行业变革中,数字化、智能化融合发展是大趋势,全球领先的油气公司无不将此作为重要战略举措,近几年,中国海油大力推进数智化转型,以确保在国际竞争中占据优势地位。
助力传统管理模式向现代化、数字化、智能化迈进
海上油气生产环境远比陆地油田复杂,比如遇上台风,作业人员是无法在平台上停留的,而借助数智化系统,可以实现在陆地对海上油田生产设施的远程操控和管理,从而最大限度地减少台风对海上油气生产的影响。8月29日,今年第10号台风“珊珊”在日本鹿儿岛附近登陆,我国南海东部油田“海洋石油119”FPSO,就借助数智化系统的“台风生产模式”,完成了主发电机伴生气回收利用,每天增加原油产能4500立方米,减少燃料油消耗50立方米。“台风生产模式”是指在台风来临时,海上作业人员全部撤离到陆地,通过“复制”到陆地的中控系统对海上设施进行远程操控生产,操作信号通过卫星这个“超级WiFi”进行传输,进而达到台风期间油田少停产甚至不停产的目的。
中国海油深圳分公司生产作业部经理吴意明介绍说,该模式是南海东部油田为挽回台风造成的产量损失所做的创新探索,通过对海上油气田现有设施进行自动化、智能化升级改造,实现台风撤离期间陆地对各类海上设施的远程实时监控、远程操控和设施安全关断控制等。
自2021年在恩平油田群投用我国首例海上油田台风生产模式以来,中国海油深圳分公司相继在流花油田、番禺油田“上线”台风生产模式,截至2023年底累计挽回产量损失70多万吨。其中,流花油田率先建成我国首例深水油田台风生产模式,成功应对4次台风考验,挽回产量损失超5万余吨。
近几年,中国海油高度重视数字化转型和数据治理工作的实施,聚焦数据要素价值挖掘,建设多技术融合通讯环境,围绕增储上产主责主业打造“台风生产模式”、数字孪生技术、智能制造等典型数智化场景,助力传统管理模式向现代化、数字化、智能化迈进。
“一方面,筑牢网络通讯安全屏障,深入推进光纤组网、新一代微波技术、5G公网等多技术融合通讯环境建设,促进海陆通讯能力再提升。另一方面,大力提升数据治理能力,充分应用前沿信息技术,聚焦勘探开发、生产运营、钻完井、采储一体化和智慧办公等业务领域,建立海陆一体化协同运营模式。”中国海油深圳分公司科技与信息化部经理张卫卫说。
海洋石油是高技术、高风险、高投入的行业。近年来,中国海油深圳分公司按照“试点先行,典型引路,以点带面”的策略,坚持价值驱动、问题导向原则,着力打造由1个生产指挥中心、7个生产操控中心和N个海上区域控制中心所构成的“1+7+N”智能油气田生产运营新模式,南海东部油田海陆运营一体化、操作少人化、生产智能化、决策科学化程度全面提高。
打造国内首个5G智慧深水油田群
8月29日,我国首个自营深水油田群5G项目启动,该项目投用后,将建成包括“海基二号”“海葵一号”“海洋石油119”三大“深水重器”、5个深水油田在内的我国首个5G智慧深水油田群,实现深水油田的海陆一体化协同运营。
位于珠江口盆地的流花油田群是我国最大的深水油田群,其中,流花16—2油田群为我国首个深水自营油田群,由流花16—2、流花20—2和流花21—2等3个油田组成,平均水深412米。油田群自2020年9月投产以来,累计生产油气达1350万吨,高峰年产油气超400万吨,为粤港澳大湾区经济社会发展不断注入能源动力。作为流花16—2油田群的核心设施,“海洋石油119”是国内应用水深最深、功能性最复杂的FPSO,拥有亚洲最先进的海上油气处理工艺流程及规模最大的水下生产系统,通过26套水下采油树源源不断采出深海油气。
中国海油深圳分公司正加快光纤组网、新一代微波技术、5G公网等多技术融合通讯环境建设,为生产操控中心、台风生产模式等数智化技术应用提供更稳定的数据传输通道,赋能深水油气高效勘探开发。通过5G网络,海上员工能利用移动通讯工具实时与陆地工程师进行技术交流,大幅提高投产前调试工作的效率与质量。
“海葵一号”“海基二号”作业水深约324米,共同开发流花11—1、流花4—1两个深水油田,创新采用“深水导管架平台+圆筒型油气加工厂”模式,相较于全水下生产系统的深水油气田开发模式,不仅降低了开发成本近10亿元,实现了关键核心技术的自主可控,还大幅提高了油田采收率,延长油田寿命近30年。目前,“海葵一号”“海基二号”已完成远程生产功能的海陆联合调试,顺利接入位于深圳中海油大厦的流花油田陆地生产操控中心,通过深水导管架数字孪生、船体运动及系泊数字孪生、外输作业管理、三维可视化等系统,实现更高效的生产管理和更精准的数据监控。
“中国海油依托‘海葵一号’和‘海基二号’,首次在深水油田新项目中采用台风无人生产工艺,可实现陆地远程操控,具备极端工况下的安全生产和安全关断能力,有效降低台风期间油田产量损失,实现生产时率的大幅提升。”中国海油深圳分公司流花油田作业区总经理江俊达表示。
建成智能化LNG储运中心
2024年8月17日,我国首艘江海全域LNG加注船“海洋石油302”靠泊中国海油宁波“绿能港”接收站码头,进行返装作业。正值三伏天,宁波地区高温、雷电预警频发,宁波“绿能港”启动雷云信息实时监测系统,为返装作业保驾护航。宁波“绿能港”通过“智改数转”让传统工业与人工智能深度结合,实现了LNG接收站数字化、高端化、智能化发展。
LNG接收站属于危险化学品企业,现场设备设施的巡检及跑冒滴漏排查是保障安全平稳生产的重要措施。中国海油气电集团自主研发安全风险智能化管控平台,以“数据+平台+应用”架构,充分融合物联网、北斗定位、人工智能等先进技术,打造稳定可靠、灵活扩展的工业互联网,深度融合、支撑安全生产业务。
在中国海油宁波“绿能港”接收站现场各个区域,一个名为“小瓦”的智能巡检机器人,代替人工完成全天候巡检。搭载激光雷达、红外线传感器的“小瓦”能够自主导航并感知周围环境,不论刮风下雨,都会在工作地点与能量补给站之间的既定路线上精准通行。它会拍下一路上巡检点的仪表数据,将数据实时传输到控制系统中,最终以照片、数据记录和数据分析的形式生成巡检报告,为一线巡检人员提供额外的巡检保障。“小瓦”利用激光光谱检测空气中的甲烷气体,实现远距离三维立体覆盖式精准检测和定位,有效帮助一线巡检人员及时发现天然气的漏点。在接收站压缩机厂房,“小瓦”利用搭载的防爆拾音器对压缩机运行声音进行采集,通过声波识别技术检测压缩机的音频信息,根据历史数据变化判断当前设备健康状况,及早发现设备的“亚健康”运行状态。
2020年,由中国海油气电集团研发的自助提气系统在宁波“绿能港”接收站上线应用,这是行业首个智能化自助式液态外输系统。系统的应用改善了场内物流微循环,打通了LNG运输“毛细血管”,为构建高效集约的供应链补上关键一环。自助提气系统融合了中国海油物流系统、槽车充装管理系统、地磅系统等多个系统,对槽车液态外输13个环节中的11个环节进行数字化改造,打通车辆充装全流程,使得LNG槽车排队、充装过程100%透明化,全局掌控装车进度,为业务人员提供了充足的业务信息。槽车自助提气系统通过获取装车计划信息、槽车数据、排队信息等情况,实现无纸化安检、自动排队叫号及分配橇位、无人值守自助过磅、自助结算的全生产流程信息化管理,减少人工操作环节和工作强度,有效提高数据追踪处理能力和槽车运转效率,大大缩减了司押人员等待时间。
实现海洋油气全业务领域数据统一管理与共享应用
在油气生产运营中产生的大量地质、油藏、生产等数据,经数智化技术整合、分析和挖掘后,可为决策提供准确全面的信息支持。8月12日,中国海油勘探开发数据湖平台二期全面启用。勘探开发数据湖是支撑中国海油数据治理和数智化转型的数据汇聚平台、数据治理平台和数据基础服务平台。勘探开发数据治理自2020年四季度启动以来,构建了中国海油油气全业务覆盖统一的数据资产目录,系统盘点了上游系统现状、数据资产和业务情况。勘探开发数据湖二期在此前的基础上,对平台底座、治理工具和服务能力进行了全面提升,建设了面向勘探开发多元数据类型的湖仓一体架构,彻底打破数据孤岛,实现了海洋油气全业务领域数据统一管理、共享应用。
勘探开发数据湖平台对中国海油上游业务约4.9亿条数据资源实行集中统一管理和共享,以此为基础,搭建“勘探开发协同研究平台”,推动研究设计方式从线下转向线上,从分散转向协同,从依靠人工经验转向智能辅助转变,目前可支持勘探、开发、钻完井等专业104个研究场景在线研究,减少90%科研数据收集时间,提升了研究精确度。
在油气勘探方面,通过关键技术攻关研究,初步形成了全链条、数字化、智能化技术路线,建成人工智能应用研究平台,实现了人工智能测井解释和砂岩薄片智能鉴定等智能化应用。测井解释时效提升90%以上;砂岩薄片智能鉴定系统鉴定的精准度可达到90%,相当于一位传统肉眼鉴定模式下拥有10年鉴定经验的专家,而鉴定效率是人工鉴定的25倍。在油气开发方面,构建“地下—井筒—工程”可视化研究环境,打开油藏“黑箱”,形成一体化全生命周期数字孪生体,实现全专业数字化交付,科学研究、决策效率提升30%。在钻完井方面,引入智能驾驶理念,基于多模态数据和人工智能—机理模型结合的算法,实现钻速优化、井下异常检测、钻井参数路线导航等功能。
数智化转型是破解海上油气田开发高投入、高风险、高技术难题的重要手段。“未来,我们将加快生产方式转变和管理模式创新,加速培育发展海洋能源新质生产力,逐步建成以作业现场少人化、研究设计可视化、生产运营协同化、经营决策科学化为目标的海上智慧油气田。”中国海油研究总院董事长、总经理田立新表示。

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刊出日期:2024.10
主管单位:中国石油天然气集团有限公司
主办单位:中国石油企业协会 中国石油企业协会海洋石油分会
国际标准刊号:ISSN 1672-4267
国内统一刊号:CN11-5023/F
国外发行代号:M1803
国内邮政编码:100724
广告经营许可证号:京西工商广字第0433号(1-1)