海上无人平台技术标准体系研究

钟雨桐　何骁勇　陈迪　周学军

摘 要 对海上无人平台技术标准体系进行研究，包含早期无人平台技术标准规范梳理、无人平台技术标准体系建立、无人平台技术标准体系完善等方面的内容，可为今后海上无人平台技术标准体系的发展规划提供参考。

关键词 技术标准体系 海上无人平台 标准规范

中图分类号 TE95   文献标志码 A   文章编号 1000-3932（2023）05-0695-05

无人平台指的是正常生产时无人驻守，通过远程监控实现无人化操作，在巡检检修、钻修井、应急处置、访问调查等情况下允许人员登临的海上油气生产井口平台。无人平台可以降低建造和操作成本，能够有效实现油气田降本增效，提高海上油气生产自动化水平。海上无人平台大部分以简易井口平台为主，平台井数相对较少，上部设施比较简单，一般只设1～2层甲板，正常生产操作一般通过远程遥控实现［1］。

随着数字化、智能化技术的不断发展，无人平台的远程监控能力和可靠性有了巨大的提升，海油无人平台数量和比例逐年提升，也大力推动了海上油气田开发的生产方式、管理模式转变和数字化转型。为满足集团公司扩大海上井口平台无人化应用的实际需求，中国海油也开展了一系列无人平台技术标准体系的建立和完善工作，从设计源头进行提升改善。

1 国内海上无人平台发展历程

无人平台几乎分布于世界上所有油气活跃海域，截止到2018年统计的约7 000个海上平台中，有超过23%（约1 600多座）的是无人驻守平台［2］。国内从1993年开始建造第1座无人平台（BZ34-4WP）［3］。2018年，中国海油启动海上井口平台无人化改造（无人化可降低工程投资15%左右，减少生产操作费用15%左右），之后中海油研究总院有限责任公司（以下简称中海油研究总院）先后完成了50余座无人平台方案设计，仅2022年就进行了16座在役和新建无人平台方案设计。国内海上无人平台发展历程如图1所示。

2 早期无人平台标准规范梳理

截止到2018年，国内外关于无人平台的标准规范都非常有限。国外无专门针对无人平台的标准规范，大多数现行法规和标准都是基于传统的有人平台［4］。国内仅有一个针对无人平台的标准，其他仅是对无人平台有部分特殊要求。

2.1 早期国外无人平台标准规范梳理

挪威、丹麦、英国、荷兰、德国、美国等国家的相关法律、法规和规定具体如下：

a. 挪威無人平台主要遵循石油安全局（PSA）法规和NORSOK S-001技术要求。石油安全局（PSA）的规定强调在健康、安全、环保和资产的风险管理方面，有人设施和无人设施应遵循同样的总原则。NORSOK S-001中有一些对无人平台基本原则的规定，针对无人平台井口区、主电应急电、辅助系统、应急关断、火气探测、安全、消防、逃生及直升机甲板等有一些具体规定。在挪威，几个大型油气藏发现较早，多年来，人们一直认为，大型综合生产有人平台是海上油气田开发最为经济高效的方式，因此，当时的规定以及后来的更新版本，明确涉及无人平台的内容非常有限。NORSOK标准的制定也是如此。建议制定出一套指南或NORSOK标准，为无人平台提供设计方法。

b. 英国、荷兰、丹麦等国立法也都提到无人平台，并要求提交安全案例，但无专门针对无人平台的标准和规范。

c. DNV在2017年为英国Energy Institute（EI）修订的Guidelines for Offshore Oil and Gas Installations that are Not Permanently Attended（《非永久值守的海上石油和天然气设施指南》）中，对于新建无人平台和在役平台无人化改造的设计原则（远程监控、人员配备等）和设计方案（设备设施、供电、通信、直升机甲板设计等）有较为详细的描述，设计时可参考。

d. API 14C《Recommended Practice for Analysis，Design，Installation， and Testing of Basic Surface Safety Systems for Offshore Production Platforms》中规定了远程控制设施的原则，例如远程监控系统、远程启动条件，并且对暴风条件下远程控制系统的设计进行了规定。虽然API 14C中对于远程控制原则进行了描述，但并未对无人平台设计提供具体方法。

e. API规范对于平台的分级和设计条件进行了定义，即《Planning，Designing and Constructing Fixed Offshore Platforms—Working Stress Design》（API RP 2A WSD—2014），但实际使用需经过专家论证。

2.2 早期国内无人平台标准规范梳理

截止到2018年，国内仅有1个针对无人平台的标准，其他仅是对无人平台有部分特殊要求，具体如下：

a. 《无人驻守井口平台设计规定》（中海油企业标准，2013年发布实施）。制定出无人驻守井口平台的设计规定细则，为无人驻守井口平台开发边际油气田提供工程设计依据。

b. 《固定平台安全规则》。部分内容有关于无人驻守井口平台的特殊要求。在总则中规定“允许登平台的人数应尽可能少，登台人员不得在平台上过夜”，此外在总图布置、消防、救逃生等方面给出了一些原则性要求。

c. Q/HS 4023—2011《海洋石油直升机甲板起降规范》。有针对无人平台的特殊要求，规定了无人值守海上平台飞行的起飞、下机、登机等方面的要求。

d. 《中国海上油气工程》。有关于“海上无人操作式平台的设计”的作业准则。

e. 《浅海固定平台建造与检验规范》（2004）、《渤海海上油气田水文气象设计参数区划及边际油气田环境条件参数选取推荐做法》（Q/HS 3081—2017）、《浅海钢质固定平台结构设计与建筑技术规范》（SY/T 4094—2012）3个规范对于小型无人平台及边际油田无人平台的重现期进行了推荐。其中规定，对小型无人平台，重现期可取为平台设计实用年限的2～3倍，但不宜小于20年。

3 无人平台技术标准体系建立

随着技术与设备的发展，生产操作方式的转变，海上平台自动化程度的不断提高，开发投资少、人力成本低的无人化开发模式得以大力推广，逐渐成为未来海上油气开发的趋势。现有标准不能满足海上无人平台技术发展的要求，需要对现有标准进行修订，解决无人平台存在的问题，并建立更加全面的无人化技术标准体系，指导今后的无人化设计工作。

2019年，中海油研究总院牵头完成两座试点井口平台无人化改造，并开展了海上平台无人化顶层设计研究，根据海上井口平台无人化研究结果对《海上无人驻守井口平台设计规定》进行修订，发布第2代设计标准。之后，随着新建平台无人化方案设计、井口平台无人化改造、FPSO短期无人值守生产模式设计等工作的进行，在不断总结和完善设计经验的基础上，逐步建立了海上油气生产设施无人化技术标准体系，为后续的设计工作提供了依据和参考。

中海油研究总院共牵头完成了7项针对无人平台的标准规范的编制，其中前5项为无人化相关标准，后2项为台风模式相关标准，详述如下：

a. Q/HS 3024—2019《海上无人驻守井口平台设计规定》（中海油企业标准，2013年发布实施，2019年修订）。在调研了国内外海上无人平台现状与发展趋势，总结试点平台无人化改造设计工作经验的基础上，为满足集团公司扩大海上井口平台无人化应用的实际需求，对该标准进行了补充和完善。主要对于简化流程及设备、远程监控、设备管理、安全环保、平台结构及登临等方面进行了要求。

b. Q/HS ZY BZ GC 006—2020《海上无人驻守井口平台设计指南》。在Q/HS 3024—2019《海上无人驻守井口平台设计规定》的基础上，细化了海上无人驻守井口平台工程各专业设计原则及设计方案，并规定了无人平台的筛选原则、设计原则、设计基础，用以指导海上无人驻守井口平台的工程设计。指南中规定了无人平台的筛选原则，应从油藏特点、油品物性、平台井数、平台水深、平台功能、操作维护等方面综合考虑。对于设计方案中工艺流程设计、设备远程监控、设备监测与管理等方面都给出了具体的推荐做法。

c. Q/HS 3134—2021《在役海上油气生产固定平台无人化设计要求》，对在役平台无人化设计原则有较详细的规定。结合生产操作现状，根据实际远程操作要求，进行必要的改造，实现远程操作，降低操作成本，提高气田的经济效益，延长海上油气田经济年限。主要对于远程监控、设备管理、安全环保、平台结构及登临等方面进行了要求。

d. Q/HS 3135—2021《海上无人驻守井口平台安全评估规程》规定了海上无人驻守井口平台安全评估的基本要求，包括对工程方案研究及设计阶段、建造及海上安装阶段、生产阶段的安全评估。

e. Q/HS 3045—2018《海洋石油工程建设质量验收规范》增加了无人平台建造验收内容，内容基于《海洋石油工程建设质量验收规范》第2部分——组块，编制内容主要为无人平台上部组块工程建设设计和调试过程的质量验收标准，其余内容与第2部分相同。设计阶段验收增加的内容主要是核查工艺设计文件、设备设计文件（机械、电气、仪表等）中的内容是否满足远程监测、远程控制功能要求，调试阶段验收增加的内容主要是核查单机设备是否可实现远程监测、远程控制功能要求。

f. Q/HS 3133—2021《FPSO短期无人值守生产模式设计要求》。浮式生产储卸油装置（FPSO）被广泛用于海上油田开发。近年来，中国海油南海东部海上油田通过提高平台自动化程度，扩大远程监控水平，增强远程控制能力，在保障安全可靠的前提下，开展了油田短期无人值守生产模式改造。人员避台撤离后，在台风中心到达油田之前，风浪海况条件在允许范围内时，通过远程遥控海上设施在短期无人值守模式下生产，在超限工况下对油田实施远程遥控或自动关停。通过2～5天短期无人值守远程遥控生产作业，可减少因躲避台风引起的产量损失。其中，固定平台无人值守生产模式设计可以依据Q/HS 3024—2019《海上无人驻守井口平台设计规定》，本标准借鉴了已有FPSO短期无人值守模式设计和操作经验，规范和指导台风来临前FPSO短期无人值守生產模式设计，主要对于远程监控、设备管理、安全环保、船体及系泊系统、压排载系统等方面进行了要求。

g. Q/HS 3136—2021《FPSO短期无人值守生产模式安全评估规程》。为适应FPSO短期无人值守模式生产，在总结已有FPSO短期无人值守生产模式改造设计和安全评估工作经验的基础上，形成FPSO短期无人值守生产模式安全评估规程，用以规范可行性研究（或改造方案研究）、工程设计（或改造设计）和油气生产（含试生产）等不同阶段的安全评估工作。

此外，中国海油各分公司结合海域特点和无人平台建设、运行情况，也相继编制了各自技术标准和管理文件，例如天津分公司编制的《在役海上平台少人化改造标准化方案》等。

4 无人平台技术标准体系完善

4.1 标准修订

近年来，无人平台应用数量不断增加，部分作业区已形成一定规模，且逐渐成为海上油气田开发的方向和趋势。经过几年的应用实践，在无人平台在设计、建造和生产运维方面积累了一定的经验，形成了一些新的认识。在此基础上，开展了无人平台应用效果的总结和评估工作，同时修订现行企业标准，以此进一步提升无人平台实际运营效果，应对未来发展趋势。

2023年，中海油研究总院完成了对五海分公司和海工的书面以及现场调研，通过深入一线，与工程建设和生产人员广泛交流，共收集各类信息、问题及建议1 160余项。根据书面调研、现场调研成果，完成了问题和建议的梳理分析工作，针对无人平台存在的修井费用较高、无人平台登平台作业频繁等关键问题，开展了大型装备支持作业保障研究、井下作业频次及费用优化研究、平台设计优化及设备可靠性提升研究、防腐提升研究、登平台技术研究、全生命周期经济性测算对比研究等多项专题研究，根据研究结果修订升级相关条款。通过修订标准，主要提升和解决的问题如下：

a. 降低了修井频次和费用，减少了登台测调作业天数；

b. 提升了设备可靠性，降低了设备检维修工作量，减少了非计划登台次数；

c. 提升了无人平台应急保障能力（消、救、逃）；

d. 提升了无人平台防腐性能；

e. 提升了守护船方式登台的安全性；

f. 提升了无人平台大型作业的支持保障；

g. 解决了登台作业人员临时休息问题。

此外，标准中还增加了无人平台智能化设计的相关内容，对无人平台智能化系统的功能要求和详细配置情况进行了规定。

4.2 定型化、标准化成果

在中海油研究总院牵头开展的渤海湾油气设施定型方案设计中，按照处理规模将无人平台分为3类，分别为小型无人井口平台、中型无人井口平台和气田无人井口平台。在总结以往类似无人平台设计经验的基础上，完成了这3类无人平台在前期研究阶段的工程全专业的标准化成果文件，将作为今后渤海无人平台大规模应用的基础。通过定型化和标准化，缩短了项目运行和建产周期，提升了油气田经济效益，推进批量集中采购与管理，实现降本增效，备品备件可实现统筹调配、考虑预留空间等，提升了油气田生产运维阶段全生命周期经济效益。在渤海的研究成果基础上，结合海域特点和无人平台建设、运行情况，即将开展东海、南海东部的定型化研究（包含无人平台）。

此外，在海洋油气工程建设中通用技术规格书中，完成了《带远程操作功能的无人平台井口控制盘规格书》，规格书中对于适用于无人平台井口盘的远程开井功能、电动驱动液压泵控制模式等特殊设计做了详细的要求。因为无人平台在各专业的方案设计、设备可靠性要求等都与有人平台有较大的区别，建议在遵循最新修订的《无人驻守井口平台设计规定》基础上，构建完整的无人平台技术要求标准化体系。

5 结束语

经过近30年的研究、设计及应用实践，中海油逐步建立起了较为完善的海上无人平台技术标准体系，未来计划继续开展在无人平台的可靠性设计技术研究、修井及平台大型作业支持装备区域共享利用研究、动态补偿栈桥技术应用研究，完善无人平台设备采办、防腐施工管理办法等工作，通过不断地探索和实践，逐渐完善和提升，不断加强无人化、智能化技术研究和方案设计执行力建设，致力于不断提高海上平台和油气田无人化、智能化水平，助力行业数字化转型和高质量发展。

参 考 文 献

［1］ 何骁勇，徐正海.从海上无人平台到智能油气田［C］//第四届中国油气田地面工程技术交流大会论文集.2019：743-748.

［2］ 何骁勇，徐正海，陈绍凯.海上井口平台无人化设计探索与实践——以某海上气田井口平台无人化改造为例［C］//第六届数字油田国际学术会议论文集.2019：187-190.DOI：10.26914/c.cnkihy.2019.091710.

［3］ 何骁勇，徐海波.海上无人平台现状与发展趋势研究［C］//第四届中国油气田地面工程技术交流大会论文集.2019：749-754.

［4］ 刘春悦.渤海油田井口平台无人化改造分析［J］.化工设计通信，2022，48（10）：20-22.

（收稿日期：2023-03-01）

Research on the Technical Standard System for

Unmanned Offshore Platforms

ZHONG Yu-tong ， HE Xiao-yong ， CHEN Di ， ZHOU Xue-jun

（CNOOC Research Institute Co.， Ltd.）

Abstract   The technical standard system for unmanned offshore platforms was studied， including technical standard specifications for the early unmanned offshore platforms and the establishment of new technical standard system and their improvements so as to provide a reference for their future development planning.

Key words   technical standard system， unmanned offshore platform， standard specifications

作者簡介：钟雨桐（1991-），工程师，从事石油化工自动化设计工作，zhongyt2@cnooc.com.cn。

引用本文：钟雨桐，何骁勇，陈迪，等.海上无人平台技术标准体系研究［J］.化工自动化及仪表，2023，50（5）：695-699.