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无人FPSO呼之欲出

摄影:张华江、周明威等
文字:李豫黔
发自:办公室
编辑:李豫黔

“FPSO实现有限的无人化操作管理,是FPSO不断升级的终极目标。”海油发展首届以“数字化”为主题的创新创业大赛后,海油发展采油公司创新研究院院长孙恪成表示,“采油公司正在致力于研发新的无人浮式生产储卸油船(FPSO)的运行功能设计,逐步只保留最低限度的设备操作人员,从而减少油田开发和生产成本。”

采油服务公司从2002年开始涉足FPSO产业。积累了16年的操作运营经验,并可提供FPSO设计、采购、建造、监造、安装、再利用、废弃等全生命周期管理和服务。作为中国唯一FPSO专业化运营管理公司,采油公司目前拥有8艘FPSO,适用于不同海域,原油总处理能力每天超过40万桶。

无人化是FPSO的必由之路

FPSO是英文Floating Production Storage and Offloading的缩写,即浮式生产、储油、卸油船,这种船并不是一种真正意义上用于油气运输的船,是集海上油气处理、储存、外输等功能于一身的海上浮式生产装置,被称为“海上石油工厂”,为大陆架和深海区域生产、储存油气提供了经济的解决方案。截止2017年3月,全球浮式储油装置的数量已经超过312座,其中FPSO有194座,占比约为62%。

2002年以来,我国海洋石油行业FPSO的需求较大。但是,随着管道油气运输管网的普及,近年来,石油公司在近岸油气开采中能够选择成本更低廉的海上平台。FPSO逐渐失去了市场。这主要是因为FPSO集生产处理、储存外输及生活、动力供应于一体,因此系统复杂程度和造价远远高出同吨位油船,建造和运营成本均高于海上平台。

我国的南海海底储藏了大量的石油和天然气,由于技术原因,大部分未能开采。日本、越南、印度、菲律宾、马来西亚等国家依靠西方国家先进技术装备,大肆在该海域攫取本属于我国的海底能源。因此,随着国家大力推动南海开发战略,新型、高端、低成本的FPSO产品的研发建造具有非常重要的战略意义。

2015年9月,采油服务公司总经理俞华首次提出无人FPSO概念,他表示,近年来国际油价跌宕起伏,FPSO需求也随之变化。国际上FPSO产业的发展趋势,是走向深水。采油公司FPSO产业需要发展,必须要在国际深水市场上取得标的。要取得深水区的标的,还需要解决突出问题,我们的竞争力怎么样?我们的竞争优势有哪些?通过SWOT分析、竞争对手对标等研究得出结论,走产品领先战略是能源企业常青的必由之路。由此推导出FPSO产业的终极产品就是无人FPSO。公司当前需要做的就是通过数字化和智能化手段,不断降低FPSO劳动强度,降低能耗,并提高装卸载效率,以期最终达到FPSO无人化的境界。近几年,采油公司围绕无人FPSO做了一些相关的实践工作。

2014年以来,采油公司先后在“海洋石油111”“海洋石油118”等FPSO上,安装监测系统,实现无人FPSO在线监测。

2015年10月1日至3日,太平洋第22号强热带台风 “彩虹”吹袭南海西部油田,“海洋石油111”FPSO人员全部撤离,守护船也到港湾避风,台风期间,基岸值班人员通过在线监测系统 ,实时地看到了“海洋石油111”FPS0的运动状态以及现场的风向风速等气象信息,系统第一次无人值守应用成功,效果反映良好。此后,技术人员持续实施数次南海FPSO台风无人期间的监测,取得了相应的台风后评估报告和监测数据资源。

智能化雏形源于生产实践

FPSO操作少人化和无人化的雏形,源自于长期生产实践。早在2011年,在渤中25-1油田作业的“海洋石油105”(渤海明珠号)FPSO达到产能上线,当时最突出的问题是回注生产水化验结果不达标。生产工艺操作工王彬开始思考:“能不能通过智能化的手段解决这个问题?”

调整生产工艺流程,曾帮助FPSO一度实现回注生产水达标。但是,该调整频次不仅使得操作工劳动强度大增,而且导致生产水处理系统负荷大幅度增加。

“必须对工艺系统再设计。”然而,没有人了解容器内部结构。王彬开始在全船搜寻相关资料,包括新建FPOS的图纸和建成后改造项目图纸。他还找到进过生产水系统容器罐体的改造施工人员了解,摸清罐体内部的真实情况。

根据工艺流程图,王彬大概摸排查找了一个多月,每天都对着图纸找各个工艺管线的位置,对标生产水化验结果,对三级处理进行先期的工艺调整试验。

“化验结果不能接入到控制系统软件中?”王彬找到仪表师李振斌,要求为控制系统接入一些必要的信号。数十次推理论证后,仅通过软件指令的调整,就达到了智能化控制效果。人工劳动强度一举减少了70%,一年增产合约34万桶成品油。FPSO智能化的火种就这样被点燃了!不久,王彬提出的《明珠号工艺流程优化建议》获得中国海油建功立业十二五建言献策做贡献活动一等奖。

“这大概就是无人FPSO构想雏形,智能化是实现FPSO无人化的前期阶段和必由之路。”王彬说。

据王彬介绍,无人FPSO是设计与无人技术的结合,应用数字技术与人工智能技术,达到降低资本投入、运营成本的目的。它是FPSO市场的差异化产品。无人FPSO项目中的模块化、平台化技术可以缩短FPSO的建造周期,可以帮助中国海油提升在国际市场的竞争力。最重要的是,无人FPSO项目是真实的并且可以落地,目前已掌握无人原油处理、无人生产水处理、无人化学药剂系统等的部分关键技术。

自动化和数字化服务南海

传统的FPSO的电机控制主要有接触器、热保护器等主要电源部件,作为电动机的保护系统仅配置了过电流保护装置,这些装置没有通讯方式接口,因此很难实现远距离操作和监控,相关数据采集也难以满足管理者的使用要求。

当前最先进的FPSO“海洋石油118”上则实现了突破。在它上边有几百个电动机回路,用于满足各种机械设备的拖动工作。采油公司首次创新使用了具有智能功能的马达保护装置,其电动机管理控制器具有保护功能多,操作方便,控制及显示集中化等特点,操作人员实现了远距离操作和监控,能够更方便快捷地操作及监事每个电动机状态。

其电动机管理控制器比传统起动器方式,对于电动机保护更全面、监测更具体,同时具备故障统计及历史数据存档,使得操作人员更容易排查及维修电机故障。其通讯功能根据用户不同需求配置不同的通讯方式接口,中控人员可以从本地或远程获得电机运行状态、时间监控、参数监控和管理等信息。

参与开发该功能的采油深圳公司副经理陈忠亭表示:“我们可以在中央控制系统对该FPSO上的所有电动机进行控制和全数据监测,这使得操作人员不用到电动机现场,就可以及时了解每台电动机的实际运行状态。是否存在故障隐患,操作人员只要在中控室操作鼠标和键盘,就能控制每台电动机的启动停止及参数设施,大大节约了人力物力和财力。”

巡检智能化

长期以来,FPSO上的人员巡查管理始终是管理者的一道难题。在传统的巡检管理中,一般采用的是挂牌、拔针、签到等方式,这些方式的弊端显而易见,早检、晚检、漏检、不检等不按规定进行的巡检时有发生。据统计,石油化工安全事故中,55%为违章操作导致。其他不确定因素还包括,所记录数据真实性;大量巡检信息保存不便,易丢失、耗费工时;设备隐患不能及时处理。通过智能化技术提高设施安全管理水平;降低人工消耗,减少药剂使用,提高整体能效;降低设备维护成本,提高设备可靠性;提高员工技能水平,生产设施智能化管理。

采油公司目前正致力于设计开发一套智能巡检与作业许可系统。将明显提升FPSO安全管理效率,保障现场数据采集效率;自动将存在逻辑关系的现场数据进行汇总,使各项业务数据形成完整、动态的信息链条,管理人员可以一键筛选查看和生成统计报表。然而,传统的设备巡检涉及大量人工投入。需要操作工手持纸张和相机,步行到生产甲板,人工记录检查结果。如果需要做概率与统计分析时,还需人工把数据录入电脑,运用Excel表格等相关软件。如果遇到不合格的检查项目,还需要用相机拍照以便保留证据,并手动记录好照片及不合格项目的对应关系,在录入时依次上传照片,操作相当繁琐。

“该系统将由智能巡检、作业许可、隐患管理等几大模块组成,并提供覆盖PC和移动端的现场管理工具,兼顾智能性和移动性,将来还要向免维护阶段推进。” 采油深圳公司经理张振翔说,“新系统不仅大幅节省巡检时间及人力成本,还避免原来纸质手写、手抄这样的烦琐过程,通过自动生成巡检项目,自动生成巡检结果,为管理人员提供丰富的数据统计分析报表。”

“FPSO逐步实现无人化,只需要最低限度的人工干预便可以实现‘海上石油工厂’的生产运营,仅需阶段性的通过系泊在FPSO旁边的支援船登船和预知性维修,预计成本将大幅度降低。目前,采油公司已经介入中国无人船产业联盟,2019年上半年,采油公司将牵头完成中国无人FPSO产业联盟的组建,此联盟计划于今年的中海油FPSO论坛前正式成立。”采油公司总经理俞华说。

来源:海油发展采油服务公司

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