海上油田应急处置管理系统信息化建设

郝 帅 郭诗颖 孟庆军

1.中海油能源发展装备技术有限公司 天津 300452；2.北京捷海西科技有限公司 北京 300452；3.天津滨海概念人力资源有限公司 天津 300452

近年来，海上油田增储上产已经成为保障国家能源安全的重要一环。与陆上油田开发生产建设不同，海上油田开发施工作业位于平台上，受空间局限。此外，海上自然环境恶劣，条件复杂多变，危险性聚集，对于应急管理工作提出了更高的要求[1]。受管理模式、自然环境等诸多因素的影响，海上油田应急处置管理建设存在诸多问题和挑战。在互联网等现代信息技术快速发展的背景下，国内外能源公司、专业公司积极开展数字化、智能化应用研究，例如壳牌和亚马逊等公司通过应用智能化技术，处置管理效率提升显著。在充分调研国内外油田应急管理经验的基础上，融合互联网等现代信息技术，构建运转高效的应急处置管理机制，是提升海上油田应对各类突发事件的利器。

1 海上油田应急处置管理的难点

1.1 海上平台作业环境特殊

海上油田开发生产的产品主要为石油和天然气，其显著特点为易燃、易爆性，任何安全生产环节出现问题都可能导致平台起火、爆炸等重大安全事故。石油和天然气中通常含有硫化氢等有毒气体，一旦出现泄漏，将会严重威胁现场人员的生命和健康安全。另外，在油田开发生产的过程中，会采用多种化学药剂，这些化学药剂具有毒性、腐蚀性等特征，如果使用方法不妥，有可能导致现场人工作人员受到伤害。另一方面，海上作业平台空间有限，一旦出现突发事故，平台人员避险空间较小。尽管平台配置有救生筏、救生艇等逃生工具，但是当事故出现时，平台人员有时难以快速到达救生工具位置，增加了现场人员的逃生难度。此外，平台设备集中分布，某一设备出现问题，将可能造成连锁反应，从而增加事故应急救援的难度[2]。

1.2 应急管理可依托的资源有限

海上石油平台多孤立在海洋上，平台空间狭小，存放应急救援资源有限。且海上平台与陆地距离较远，当平台出现突发应急事件时，受海况以及天气的影响，难以从周围平台或陆地快速进行物资支援。海上平台位置具有特殊性，当发生火灾等情况时难以依靠社会消防力量进行快速救援的，通常情况下，平台消防多由海上工作人员兼职开展[3]。与专业的消防人员相比，海上兼职救援人员受技能水平、救援经验及心理素质等多种因素的影响，难以取得有效的应急救援效果。所以，当出现突发事件时，海上平台依托的物资和人力资源有限，极大地影响了海上油田的应急管理水平。

2 海上油田应急处置管理信息化系统设计和开发

2.1 设计目标

在数字化油田理念的指导下，依托先进的网络和信息化技术，基于海上油田应急处置管理的难点，建设海上油田应急处置管理信息化系统，该系统隶属于某海上油田海上大型装备数字化管理平台的重要组成部分，如图1所示。

图1 海上大型装备数字化管理平台示意图

该信息化系统建设的总体目标在于运用大数据融合、人工智能分析等技术手段，针对不同层面的跨专业运营和应急事件，建立生产运行协同工作平台，实现一体化运营，提高运营决策效率，提升应急处置能力，确保安全。通过海上大型装备数字化管理平台的建设，打通各独立管理系统，实现不同数据之间的互联互通，支撑开展应急处置精细化管理工作；建立线上应急资源库，应急情况下即时获取设备技术及管理等第一手信息，以高效指导应急救援工作；以报表形式统计和管理设备状态、风险隐患等各类装备管理信息；对物料、备件、滑油等库存信息，进行统一的精细化管理和有效共享；对检验和检测计划进行跟踪，并对设备设施相关法律法规和要求进行统一管理，规避违规风险，保障管理的完整性；系统梳理设备技术档案，并实时更新大型装备技术变更信息；统一管理现场生产类管理系统；提升装备应急管理数字化、智能化程度，开展基于装备基础数据的智能分析及辅助决策技术研究应用，保证海上油田应急处置的技术完整性；建立应急状态下设备维修成本数据库，快速调取和分析历史同类型应急工作的支出成本，以指导预算精细化管理；实时掌握日常生产工作及应急工作开展及费用使用情况，快速统计和分析设备设施维护成本；开展设备设施全生命周期经济性评价，实现对设备设施的经济性基础有效统一管理；从技术经济性角度对投资决策、设备选型、运营维护、处置等环节提供决策支持，保证应急处置工作的高效实施和开展。

该系统通过管理流程信息化、设备设施信息数字化，为油田应急处置管理提供数据基础，并从数据中研判趋势，实现数据多向赋能、辅助决策，实现装备精细化管理，提高油田应急管理和处置能力，有效预防各类突发事件。

2.2 系统架构

从系统架构上来说，海上油田应急处置管理是一项复杂的工程，涉及部门较多，并且分属于不同的层面。根据海上油田应急处置管理的需求和建设原则，该系统分为5 层结构模式，从下到上依次为数据接入层、基础服务层、平台服务层、应用层及展示层，如图2 所示。

图2 海上油田应急处置管理系统结构图

（1）数据接入层主要包括MAXIMO 数据、SAP 数据、传播信息数据及其他系统数据，其涵盖数据较广，包括油田基本设施、应急救援力量、应急救援方案、海上油田重点风险、设备物资、设备常见故障和设备故障原因等，在全面详细调查并收集数据的基础上，建立风险隐患、事故事件应急案例库，通过数据接口将整理统计到的数据上传到基础服务层[4]。

（2）基础服务层包括存储设备、服务器以及网络设备等，负责数据的存储、传输、共享等功能。

（3）平台服务层由服务网关、中间件、非关系数据库、服务认证发现、关系数据库、文件服务、服务模块化管理等构成，为应用层提供通讯支持、保证等功能。

（4）应用层主要为设备设施资料管理、设备设施动态管理等，其中主要模块为风险隐患管理和故障事故管理两大模块。通过各个功能模块之间的集成应用，能够为海上油田应急处置管理提供全方位、长周期的信息支撑，为海上油田突发事件应急指挥和资源调配提供保障和支持。

（5）展示层主要为数据信息可视化显示部分，该模块能够实现油田范围内应急现场的可视化，方便管理人员清晰地掌握突发事件现场的情况，并指导现场处置。

2.3 应急处置管理系统主要功能模块

综合系统设计目标和系统结构能够看出，该系统的建设力求操作便捷、注重可拓展性。该系统的建设从实际油田的需求出发，将各类数据集成关联为有效的信息，通过信息关联等多种技术手段简化操作步骤，提升了海上应急处置管理的效率。另外，系统开发拥有良好的拓展空间，其他系统易于接入，可以根据新增加的业务要求进一步拓展应用功能。海上油田应急处置管理信息化系统主要具有应急预案管理、突发事件应急处置、指挥调度等功能，并划分为以下两个模块：风险和隐患管理模块及事故事件管理模块。

2.3.1 风险和隐患管理模块

风险和隐患管理模块示意图如图3 所示。在模块设计方面，由公司装备部制定设备设施风险与隐患管理要求，指导、监督和检查所属单位设备设施风险与隐患管理工作。各所属单位一方面组织本单位设备风险的识别、分析、应对及上报管理；另一方面明确设备设施全生命周期的风险管理，开展设备设施隐患的排查、分级建档、上报和治理工作，并对其发生的原因进行分析。该模块主要包括三部分：风险管理、隐患管理及隐患统计部分。

图3 风险和隐患管理模块示意图

2.3.1.1 风险管理部分

在风险管理部分，基于各所属单位上报的数据，得到风险管理数据，并将统计数据导入到系统中。管理人员通过查询功能，能够查看风险类别、风险名称、风险评价参数（R）、风险评价参数（L）、风险评价参数（S）、风险等级、是否可接收风险（Y/ N）、现有控制措施描述、是否需要进一步措施、进一步措施（制度）、进一步措施（技术/ 方法）、进一步措施（工具）、进一步措施（控制目标）、进一步措施（完成时间）、进一步措施（责任人）、风险控制措施有效性验证（验证人）、风险控制措施有效性验证（验证日期）、风险控制措施有效性验证（验证结论）、剩余风险评价参数（R）、剩余风险评价参数（L）、剩余风险评价参数（S），以及控制后风险等级、备注等信息。

2.3.1.2 隐患管理部分

在隐患管理部分，基于各所属单位上报的数据，统计整理隐患管理数据，并将统计信息导入到系统中，隐患统计数据主要涉及以下几方面：

（1）隐患类别：A- 1［（员工）人的不安全因素］、A- 2［（承包商）人的不安全因素］、B- 1(设备隐患)、B- 2(恶劣天气、自然环境、作业场地、受限空间等)、B- 3(保护装置、个人防护用品、工具等)、C（管理缺陷）；

（2）隐患主要因素：物的不安全状态、员工的不安全行为、管理缺陷、环境影响、承包商不安全行为、设备隐患；

（3）是否需公司协调：1（现场解决）、2（需公司二级单位协助解决）、3（需公司及以上部门协助解决）；

（4）隐患严重程度：1（损失1w 以下）、2（损失10w以下）、3（损失100w 以下）、4（损失1000w 以下）、5（损失1000w 以上）；

（5）隐患发生几率：A（极少发生）、B (较少发生)、C（可能发生）、D(很可能发生)、E(时常发生)；

（6）跟踪调查情况：已解决、处理中；

（7）挂牌督办：是、否；

（8）隐患风险分析工具：火灾爆炸风险评估（道化学指数或帝国化学公司指数法）、非火灾爆炸风险评估及特定对象风险评估（如预先危险性风险，PHA）、HAZOP（危险性与可操作性分析）、JSA（工作前安全分析）、WES（作业条件风险程度评价）、OCA（作业条件危险性分析）、FMEA（故障类型影响分析）、工业界其他常用风险分析法、专家经验判断法、安全检查表法、事故树、危险指数系数分析法、其他；

（9）隐患整改难度：困难、较难、一般、容易；

（10）隐患风险等级：一（极高风险）、二（较高风险）、三（中等风险）、四（低风险）；

（11）隐患管理等级：Ⅰ（公司级）、Ⅱ（所属单位级）、Ⅲ（现场级）；

（12）隐患整改情况：1（已整改关闭）、2（未关闭但有临时措施）、3（未关闭且无临时措施）；

（13）隐患发现时间以及计划完成时间。通过系统查询功能，能够快速地查看隐患名称、负责人、隐患类别、隐患风险等级、整改计划、整改内容等详细情况[5]。

2.3.1.3 隐患统计部分

在隐患统计部分，收集各单位数据信息，并将隐患录入到“重大危险源及隐患排查风险管控系统”，根据时间维度进行统计，从隐患数量、隐患整改率、风险等级等方面进行形象化展示，一目了然，确保管理人员快速了解油田风险隐患管理情况。

2.3.2 事故事件管理模块

事故事件管理模块主要分为故障管理及事故管理两部分。其中故障管理部分，根据各所属单位设备设施故障的上报情况，对数据进行统计分析，比如故障等级包括安全的（一级）、临界的（二级）、危险的（三级）、破坏性的（四级）等。管理人员通过设施名称、设备编号、故障等级筛选项，利用查询功能得到具体的故障数据。通过查询详情，可以了解故障单位名称、设施名称、设备名称、故障分类、故障损失、故障时间、故障经过、故障原因、故障报告表等。另外，通过原因分析功能，可以查看具体原因分析数据，包括故障类型、故障等级、故障发生概率、故障产生原因、检测方法、故障影响。在事故管理部分，基于各所属单位上报的数据，用户通过查询功能，能够得到具体的事故数据及原因。

3 应用效果

海上平台应急处置管理系统在渤海某油田应急演习中得到了较好的应用，顺利完成了信息接报、应急预案启动、物资调动、人员集合、船舶人员监控等功能，完满完成了预期演习目标，达到了项目设计要求，系统使用效果良好。

4 结论

海上环境恶劣、风险集中，一旦平台出现事故，应急救援难度大。近年来根据海上油田建设整体规划方案，海上油田开始深入开展信息化建，逐步提升了海上生产自动化建设水平。目前应急处置管理系统已经完成主要模块的研发设计，在部分油田已经取得了较好的效果，具有推广价值。