在役海洋石油平台智能化升级改造技术展望

张海波* 李 凯 刘恕平

（海洋石油工程股份有限公司）

0 前言

21 世纪以来，全球几个重要的石油公司，如雪佛龙、BP、壳牌、挪威国家石油公司等都开启了智能油气建设的探索作业，并且部分国际石油公司已经陆续完成了单个石油平台的智能化建设项目。近年来，全球油价并不稳定性，这也对智能化油田建设项目提出了更高的要求。

海洋石油平台的智能化改造是发展“智慧油田”的重要环节，目前从已经完成的海洋石油平台智能化改造项目（如恩平智能化油田改造项目）的结果来看，平台的智能化改造基本上处在起步阶段，一些高新技术企业的智能化设备在陆地上应用较多，而在海洋石油平台上的应用还相对较少[1]。

1 智能化改造新技术介绍

随着5G 技术不断发展，将5G 技术与“智慧油田”以及平台的智能化改造相融合，将会是未来的主要发展方向。海洋石油平台的智能化改造技术主要包括智能电网调度技术、智能检修及远程监测技术、电网智能保护系统建设、电力数据传输系统改造、平台智能监控及可视化改造技术、智能巡检及自动控制应用技术、数字孪生系统技术及动设备状态监测系统设计技术等[2]。

目前，在渤海油田和南海一部分石油平台正在进行的改造项目，也在逐渐应用部分新技术，表1 列出了部分改造的新技术应用情况。

表1 部分智能化改造项目新技术应用情况

智能化改造新技术的应用具有广阔的应用前景，但是目前的技术仍不够成熟，海上油气田设备种类众多、结构管线复杂，且在役平台在多年的运营过程中大多经过多次维修改造，使得施工时的可操作空间有限，海洋环境的影响也给设备的安全运行带来很大的挑战。智能化平台的改造技术及应用还有很长的一段路要走，该技术的研究需要与具有相关专业知识背景的高等院校联合进行技术攻关，需要和一些高新技术企业联合进行相关设备的研发，设备以及集成系统在海洋环境运行可靠性以及数字化技术更新迭代的速度导致成本投入也带来了一定的风险[3]。

2 智能化改造的应用案例

我国的海洋油气田的智能化建设在智能化改造的大环境下稳步推进，一些智能化技术在也正在逐步得到应用，如天津临港海工基地正在建设的DIMS系统（外场组装作业管理系统），流花16-2 项目安全管理智能化系统以及无人值守智能化平台垦利3-2WPFB 组块的成功就位，都是智能化技术在海洋石油领域应用中的良好体现。

2.1 海洋石油平台组块桩腿应力监测系统应用

由于曹妃甸某石油平台水平度存在问题，需要在该平台8 根组块腿上分别安装4 台光纤光栅应力传感器，并通过光纤连接后接入调试主机反馈应变信号，实时监测组块腿的应力变化情况。

导管架平台结构应力监测系统是通过监测平台组块腿应力来反应其安全状态，该系统主要分为传感器子系统、信号采集传输系统与控制系统三大部分。因此，需要在平台各组块腿上安装相应的应力传感器，连接线缆传输信号，并在平台控制室安装解调和控制设备，系统工作模式如图1 所示。

图1 系统工作模式图

通过对平台组块腿进行应力监测，可以实时显示组块腿的受力情况，判断结构是否存在受力不均，结构承载力是否达到极限等情况。采用应力传感器测量组块腿应变的变化值，并换算为应力值。

工控机和显示器放置于中控室内，并连接电源，如图2 所示。传感器的数据传输线缆通过终端盒与工控机背面的通道接口连接，实现收发信号实时控制监测并进行数据处理。

图2 仪器安装示意图

2.2 海洋石油平台“岸电”技术应用

目前，我国海上平台主要采用以伴生天然气或者原油作为燃料的自发电形式。自发电形式有效保障了海上油田开发及电力供应，但也存在一系列问题，主要体现在：（1）与联合循环发电机组相比，海上自发电机组效率较低；（2）发电过程中产生了大量的温室气体和污染物；（3）进口电机组居多，购买和维护成本高昂，同时容易被国外供应商“卡脖子”，对国家能源安全产生威胁，可见图3。

图3 岸电智能化改造示意图

为了落实关于渤海湾环保升级综合治理和蓝天保卫战的要求，中国海油提出利用陆地大电网为海上油田生产供电的方案（简称“岸电”）。通过岸电替代油田自发电方式，可大幅削减海上温室气体和污染气体的排放量。

为了保障海上平台的供电可靠性，确保在各区域海上变电站至国家电网变电站之间线路发生故障的情况下仍然能够为海上平台供电，通过“岸电”技术，对海上石油平台的电力系统进行改造，将是未来海洋石油平台电力系统智能化改造的主要方向。

3 结语

海洋石油平台的智能化改造是未来平台升级改造的“必经之路”，一些主要的技术目前已经能够在个别项目中得到应用，但是在目前百余座海洋石油平台中，智能化的改造应用还不是很多，且技术还未完全成熟，如果更多成熟的技术能够在大型的综合改造项目中得到应用，且运行的效果能够达到业主的要求以及预期，那么在智能化改造技术执行过程中，公司能够积累经验做法和相应的工法，也能够培养一批专业化的人才。在以后的类似改造项目中，能够发挥技术优势，在市场的竞争中占据有利位置。