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打造海上智能油气田实施井口平台无人化管理

  中海石油(中国)有限公司上海分公司作为中国海洋石油有限公司(上市公司)的分支机构之一,主要以对外合作和自营方式在南黄海、东海从事石油、天然气的勘探、开发和生产。目前已有14个油气田投入开发,海上平台18座,陆上终端4座,海底管线1598千米,整个区域设施处理能力达500万吨油当量。资产主要位于3个合作区:西湖、平湖和丽水,以不同的合作模式进行油气的勘探、开发和生产,具有丰富的合作经验和海上油气开发生产管理经验。通过大量调研、统计工作,对大型设备、工艺流程配置的必要性和需求度进行全面评估,结合智能化海上油气田的生产、安全需求,提出匹配性、适应性的井口平台配置方案,为企业无人驻守井口平台的设计标准和规范的完善提供依据。在低油价寒冬大背景下,充分发挥企业的“低成本优势”发展战略,?有效突破降本增效瓶颈,加速海上油气田智能化建设,推进井口平台无人驻守远程操作的常态化。截至2016年12月,上海分公司油气产能为170万吨油当量,公司总资产达170亿元,收入及投资收益13亿元,上缴税费1.1亿元。

  井口平台无人化管理的做法

  全面推进海上油气田井口平台无人驻守远程操作管理是一项复杂而系统的工程,国际上尚无成功案例。在推动过程中,需要克服许多困难,当前,无人驻守井口平台设计标准和规范不完善,管理上缺乏相应的完整法律法规体系支持,也没有成功经验可借鉴。企业为了全面推进井口平台无人驻守远程操作管理,2015年6月成立专门的领导小组和工作小组。工作小组由开发生产部、质量健康安全环保部、作业区、作业协调部和行政管理部等部门相关人员组成。工作小组在领导小组指导下开展具体工作,负责制定全面推进海上油气田井口平台无人驻守远程操作管理的工作目标、总体思路、实施原则、实施策略和实施计划。成立技术攻关小组,进行专项研究,攻克推进过程中遇到的技术难题,组织现场调查,广泛听取现场人员意见和建议,定期组织专家讨论会和审查会,广泛听取多方专家意见,反复论证,逐一破解技术难题和管理难题,稳步推进海上油气田井口平台无人驻守远程操作管理。

  一、实施井口平台无人化管理的思路和原则

  总体思路是在海上油气田具有通过中心平台远程操作井口平台的设计功能和“台风远程操作生产模式”的基础上,充分利用现代通信、自动化和计算机网络技术,通过对海上油气田生产平台上的DCS生产过程控制系统、ESD应急关断系统、F&G火气控制消防系统和CCTV闭路电视监视系统的整合和优化,充分发挥其功能。在安全风险识别和评估的基础上,进行必要的优化改造,提高海上井口平台的安全性和操作性,强化井口平台的本质安全。加强井口平台安全仪表系统设备和消防设备的维护保养,提高其可靠性,建立健全井口平台无人驻守远程操作的管理制度,稳步推进井口平台的无人驻守远程操作。

  海洋石油的勘探、开发和生产素有“高风险、高投入、高回报”的三高特点。海上油气生产流程高温高压特性、天气海况等自然环境的不确定性、卫星通信信号的局限性、设备流程运行的可靠性、异常工况应对的及时性等诸多制约因素,令业内各专业专家对海上油气田井口平台无人驻守远程操作管理思路提出了质疑和担忧。

  工作小组组织各专业专家和技术能手,深入生产一线,开展深入、细致、全面的调研和可行性分析研究,拟定了井口平台无人驻守管理远程操作的实施原则。

  平台实施无人驻守远程操作管理要坚持“以人为本、安全第一”的基本原则。在实施过程中,始终遵循“以点带面、先易后难、稳步推进”的原则,先从无人驻守井口平台着手,试点成功后,再向有人驻守简易井口平台推进,最后攻克综合井口平台无人驻守远程操作管理。在日常生产管理过程中,始终坚守井口平台的“本质安全”;在设备维护保养上,优先考虑确保井口平台“本质安全”的ESD应急关断系统和F&G火气控制消防系统的设备;在远程操作过程中,始终保持对井口平台能够“动所想动、看所想看、有险即关”的良好状态。

  二、井口平台无人化管理的安全风险防范

  1.安全风险防范的基本思路。在推动井口平台无人驻守远程操作管理时,必须首先组织安全、环保、应急等方面的专家和专业公司对可能存在的重大安全风险,如火灾、爆炸和溢油等进行识别、评估和控制。

  井口平台秉承“Failure to safe”(故障安全)的设计理念,即井口平台“本质安全”的设计理念。维持井口平台始终处于“本质安全”的状态是确保井口平台安全生产的前提条件和基础。

  CCTV闭路电视监控系统、DCS远程监测控制系统、ESD关断系统和F&G火气控制系统等四大控制监视系统是井口平台“本质安全”的四大支柱,必须始终维护好四大系统的完整性和可靠性。

  在井口平台“本质安全”的基础上,通过建立健全井口平台的安全、环保和应急等方面的管理程序,加强人员培训和应急演习,提高应对井口平台发生安全事故的应急处置能力。

  2.安全管理措施。秉承井口平台“本质安全”理念,围绕“四大控制监视系统”的完整性和可靠性开展安全管理工作。专业公司开展现场调研和功能测试,识别井口平台从有人驻守到无人驻守管理存在的隐患,并对隐患进行评估,研究优化风险控制措施;同时,进行SIL(安全仪表系统)分析和HAZOP(危险与可操作性)分析,形成风险评估报告。并组织安全、环保、应急等方面的专家、设计单位和第三方发证检验机构对风险评估报告进行审查。

  设计公司根据风险评估报告的隐患控制措施进行优化改造设计,按企业变更审批流程进行优化改造的审批。

  通过这些举措,能够有效地管控井口平台在无人驻守远程操作发生如火灾、爆炸等重大安全风险。

  3.环保管理措施。井口平台从有人驻守到无人驻守管理,在海洋环境保护方面,由于井口平台上无人驻守,没有生活污水的排放,减轻对海洋环境影响,存在的最大风险是出现生产污水超标排放和溢油。

  井口平台在生产水排放口安装上国家海洋局认可的在线含油分析仪,对排放的生产污水实施在线连续监测,同时,在DCS系统上设置超标报警和关断功能,能够有效地控制和监测井口平台的生产污水达标排放。

  井口平台在DCS系统控制生产工艺流程的基础上,在关键设备和关键场所安装上CCTV探头,连续监视关键设备、关键场所和井口平台周围海边环境,如有溢油能够及时发现,及时采取措施。针对井口平台从有人驻守到无人驻守远程操作的变化,更新《溢油应急计划》,加强人员培训和溢油应急演习,提高应对井口平台发生溢油事故的应急处置能力。

  4.应急管理措施。井口平台从有人驻守到无人驻守远程操作的日常管理,主要以中心平台远程操作为主,陆岸终端远程操作为辅,设在企业办公大楼内的协同作业指挥平台作为井口平台发生突发事件时的应急指挥中心。

  针对井口平台从有人驻守到无人驻守远程操作的变化,井口平台安装了AIS船舶定位信息系统,优化改造CCTV闭路电视监视系统,通信从原来的单道改为双道,实现互联互通,提高通信线路的可靠性。同时,制定了井口平台应急状况数据传送管理程序,更新了《生产安全事故综合应急预案》。在应急状态下,应急指挥中心可通过协同作业指挥平台掌握井口平台的气象数据,调配周边船舶(守护船)和应急资源,监视井口平台状况,提高了井口平台的应急指挥能力。

  有人驻守井口平台实施无人化管理,在原本安全设备设施配置的基础上,对巡检人员的安全技术和安全素质提出更高的要求,企业结合实际需求,建立了“一岗多职、一专多能”的安全人才培养体系。

  巡检队伍人员均肩负相应的应急职责,在安全技能、应急能力培训的基础上,组织生产技术人员参加艇长证、接机证、司索指挥等安全资格取证培训,以及各专业交叉培训,着力培养“一专多能”的人才,建立一支“高、精、专”的井口平台巡检队伍。

  应急处理管理程序上,守护船配置与国际通岸接口匹配的接头、软管,编写完善《井口平台无人驻守守护船管理细则》,定期加强人员培训和演习,提高应急反应能力。直升机安全管理方面,作业协调部门制定了加强直升机维护保养的细则,配备经验丰富的机组人员,编写完善《井口平台无人驻守直升机起降管理细则》。

  三、井口平台无人化管理的管理体系构建

  根据国家的法律、法规和相关的管理规定(细则),以企业质量健康安全环保管理体系为基础,逐步建立完善井口平台无人化管理体系。针对井口平台的无人驻守远程操作管理,组织专业人员编写相关新的管理文件,更新原来针对有人驻守的管理文件,包括:

  1.新编《井口平台无人驻守安全生产管理规定》—企业指导性管理文件,内容主要包括:人员职责、日常管理、安全设备管理、登/离平台管理、环保管理、应急管理等;

  2.新编《井口平台无人驻守远程操作管理程序》—各油气田执行文件,内容主要包括:安全管理、环保管理、生产管理、设备管理、巡检保养制度、物资管理、登/离平台管理、应急管理等;

  3.更新《安全手册》—各油气田执行文件,补充井口平台无人驻守远程操作管理的安全管理内容;

  4.更新《溢油应急计划》—各油气田执行文件,补充井口平台无人驻守远程操作的溢油应急管理内容;

  5.更新《井口平台现场处置方案》—各油气田执行文件,补充井口平台无人驻守远程操作的现场处置方案内容;

  6.更新《井口平台生产安全事故应急预案》—各油气田执行文件,补充井口平台无人驻守远程操作的事故应急内容;

  7.更新《生产安全事故综合应急预案》—企业指导性管理文件,更新补充井口平台无人驻守远程操作的应急管理内容;

  8.更新《直升机管理细则》—企业指导性管理文件,更新补充直升机起降无人驻守井口平台要求的相关内容;

  9.更新《守护船管理细则》—企业指导性管理文件,更新补充守护船对无人驻守井口平台巡检和应急要求的相关内容;

  10.更新《质量健康安全环保管理体系》—企业指导性管理文件,更新补充有关井口平台无人驻守远程操作管理的内容。

  四、井口平台配置的优化和标准化

  在推进实施井口平台从有人驻守就地操作向无人驻守远程操作过程中,秉承井口平台“本质安全”和“本质环保”的理念,着眼未来智能化井口平台的构建,对现有的井口平台进行了大量调研和统计工作,对闲置设备、复杂流程配置的必要性和需求度进行了全面评估分析,结合无人驻守井口平台生产需求,提出匹配性、适用性的设备设施配置方案。

  通过优化设计,可以节省大笔设计费、建造安装费、设备采购费等直接费用;通过优化配置,削减不必要设备,可节省设备配件采购费、设备维修维护保养费、维修保养人工费等间接费用;通过优化结构,在建造材料选用、采购上,可选用普通材料代替特种材料(如防火隔热材料等),降低建造成本和材料采购成本;通过优化安装,精简设备,缩小平台规模,大大缩短建造安装调试周期,实现油气田提前投产,大幅度提高产量效益;通过优化设施,削减不必要设备,大大降低设备故障率,降低因设备故障导致的关停频次,提高生产时效,增加产量效益。

  五、为无人驻守井口平台的设计和管理提供经验

  在推进实施井口平台从有人驻守就地操作向无人驻守远程操作过程中,解决了一系列制约海上油气田实施无人化管理的问题,这些问题的发现和解决,对于企业集团在系统内推广海上油气田无人化管理具有深远意义。将企业编制的《井口平台无人驻守安全生产管理规定》上升为企业集团的企业标准,对其他海域海上油气田推进无人化管理具有指导性和规范性;进一步推动《海上无人驻守井口平台设计规定》更新升级,推动企业集团未来新建的海上无人驻守井口平台配置更合理、造价更低、设备更少、流程更简单,也更有安全性和可操作性,符合实际生产的需求。

  井口平台无人驻守远程操作管理的成果及效益

  一、提升井口平台管理水平,引领海上油气田管理转型

  本项目的构建和推广实施,成功实现海上油气田的管理转型。在低油价寒冬的大背景下,助力企业成功突破降本增效瓶颈,深度挖掘提质增效潜力,有利于公司实现扭亏为盈。企业成功构建了海上油气田开发区域一体运行管理的新模式,打开了“颠覆性创新”的新局面,为其他海域油气田推广和实现“无人化”管理提供良好科学依据的实践经验,也为企业集团打造海上智能化油气田提供了先导性尝试。

  在项目实施过程中,对现有井口平台进行了大量调研和统计工作,对闲置设备、复杂流程配置的必要性和需求度进行了全面评估分析,结合无人驻守井口平台生产需求,提出匹配性、适用性设备设施配置方案。所编制的《井口平台无人驻守安全生产管理规定》上升为企业集团的企业标准,对其他海域海上油气田推进井口平台无人化管理具有指导性和规范性。进一步推动完善的企业标准《海上无人驻守井口平台设计规定》,将成为企业未来打造“本质安全”“本质环保”和更智能化的无人驻守井口平台的设计标准和管理依据。

  二、有效降低生产成本,推动企业可持续性发展

  人员成本经济效益。通过推进实施海上井口平台的无人化管理,成功实现了海上油气田生产管理人员队伍缩编,大幅减少人员,富余人员转移支持新项目的建造调试和新油田开发,提高了劳动生产率。全面实施井口平台无人驻守远程操作管理后,将减员211人每年可节约人工成本费7495万元。

  飞机船舶成本经济效益。井口平台实施无人驻守远程操作管理后,可实现守护船资源共享,减少4艘守护船,节约成本费用4500万元/艘。同时还可优化守护船对井口平台的打油、打水作业及海上作业物资的运输,每年可节省船舶转运费用150万元。井口平台实施无人驻守远程操作管理后,海上生产作业人员大幅减少,减少倒班飞机飞行频次,每年可节省直升机费用633万元。

  综合上述系列数据统计对比和计算,井口平台实施无人驻守远程操作管理后,可以大幅度减少人员费用、船舶飞机费用等成本支出,每年可带来2.62亿元的经济效益,以平台全生命周期30年测算,共计可产生78.6亿元的经济效益。

  三、促进井口平台标准化建设,打造企业核心竞争力

  编制和完善企业标准。在推进实施井口平台无人化管理过程中,通过技术攻关,解决了一系列制约海上油气田实施井口平台无人化管理的问题,这些问题的发现和解决,对于企业集团推广海上油气田井口平台无人化管理常态化意义深远。

  编制的《井口平台无人驻守安全生产管理规定》,对其他海域海上油气田推进井口平台无人化管理具有指导性和规范作用。进一步推动完善升级了《海上无人驻守井口平台设计规定》,推动企业未来建造的海上无人驻守井口平台的配置更合理、造价更低、设备更少、流程更简单,更具安全性、合理性和可操作性,更符合实际生产的需求。

  四、优化无人驻守平台配置,促进降本增效

  企业在推进实施海上油气田井口平台的无人化管理过程中,对现有井口平台进行了大量调研和统计工作,对闲置设备、复杂流程配置的必要性和需求度进行了全面评估分析,结合无人驻守井口平台生产需求,提出匹配性、适用性设备设施配置方案。后续设计、建造的无人驻守井口平台经过优化设备设施配置,大大降低成本提高经济效益:

  1.通过优化设计,可以节省大笔设计费、建造安装费、设备采购费等直接费用;2.通过优化配置,削减不必要设备,可节省设备配件采购费、设备维修维护保养费、维修保养人工费等间接费用;3.通过优化结构,在建造材料选用、采购上,可选用普通材料代替特种材料(如防火隔热材料等),降低建造成本和材料采购成本;4.通过优化安装,精简设备,缩小平台规模,大大缩短建造安装调试周期,实现油气田提前投产,大幅度提高产量效益;5.通过优化设施,削减不必要设备,大大降低设备故障率,降低因设备故障导致的关停频次,提高生产时效,增加产量效益。

  五、加强海洋环境保护,生态效益惠及社会

  海上油气田成功实施井口平台无人化管理,大幅减少海上生产作业人员,减少海上平台生活污水排放量,减少了飞机、船舶等交通工具尾气(温室气体)排放量,大大减轻人类活动对海洋环境的影响,为碧海蓝天尽到应有的责任。

  六、稳步推进,发挥行业示范作用

  通过“以点带面、先易后难、稳步推广”的管理模式,逐步成功实施一批海上井口平台的无人化管理,为企业打造海上智能油气田的建设提供了可行性研究与实践。

  七、打造优秀管理团队,提高企业核心竞争力

  企业在井口平台无人化管理项目上,多次汇集不同领域的专家,反复讨论优化无人化管理的体系和制度。期间,制定出台了一系列的标准、规范和管理程序,填补了国内行业的空白;同时,通过积极的尝试与探索,取得了许多宝贵的认识和经验,特别是在项目的推广过程中,打造一批“一专多能”的高技能复合型一线管理人才,推动海上油气田的智能化管理转型,极大地提高了企业的核心竞争力。

  文/中海石油(中国)有限公司上海分公司

  (成果创造人:杨云 杜晓雷 葛扬志 唐南询 王义军 胡伟卿 廖仲毅 常国军 王雪中 冉广兵 肖华毅)

  (本文获中国石油企业协会行业部级2017年度全国石油石化行业管理现代化创新优秀成果评审一等奖)


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