海上数字化油田生产指挥中心一体化平台建设研究

袁 玮 吴意明 兰卫华 邓祖跃 于海军 杨宜凡

中海石油（中国）有限公司深圳分公司 广东深圳 518000

近年来，中海油数字化油田建设力度的不断加强，开展智能硬件建设，已经成为中国海油的重要战略举措[1-2]。为全面提升油田信息化管理水平，为油田生产提供有力的信息保障，构建油田生产指挥中心一体化平台显得尤为重要[3-4]。

生产运营中心是海上智能油田的重要组成部分，其中分公司生产指挥中心作为“纵向穿透、横向协同”的中间层，发挥“承上启下”的关键作用，是实现生产运营三级联动的核心部分，开展生产指挥中心试点建设，对践行顶层设计，推进运营中心落地实施，助力分公司提升整体运营效率和应变能力，具有重要意义。根据智能油田顶层设计纲要和整体规划，生产运营中心以实现一体化运营指挥，提高运营决策效率，提升应急处理能力，确保安全生产为目标。因此，在智能油田基础框架搭建过程中，需要重点开展生产指挥中心和生产操控中心的试点建设。

1 系统设计

生产运营中心总体规划中，包含总部调控中心、分公司指挥中心和作业公司操控中心，其中生产调控中心遵循生产运营中心的总体规划，通过集成现有系统和分公司指挥中心、操控中心的数据，自下而上提取重点信息，并下达推送政策、指挥等决策信息。生产指挥中心和操控中心建设是集团公司数据集成的关键。其中生产指挥中心围绕生产、安全、作业等全业务链经营管理需求，结合先进的信息技术，整合现有系统和数据，构建分公司生产指挥中心。建成决策分析、协同作业、监控预警以及应急指挥等4个环境，提高分公司的运营管控能力，降低生产运营成本，提高生产效率。生产操控中心作为生产一线靠前指挥的管理平台，是支撑生产运营中心的重要基础。通过开展生产操控中心的建设，改变传统的管理组织架构和生产组织方式，在保障安全环保的基础上，促进实现“少人值守数字油气田”的管理模式[5]。

1.1 生产指挥中心

从职能角度看，生产指挥中心能够有效反映分公司全局的生产经营情况，生产指挥中心示意图如图1 所示。首先，从数据方面来看，生产指挥中心具有承上启下的作用，能够汇集各个作业区操控中心和海上设施的数据信息，在汇总和审核后，向集团公司生产调控中心提供数据信息和业务服务，如产量、费用、生产时率等关键考核指标。其次，从业务方面来看，生产指挥中心能够进行横向协同与生产指挥，通过信息资源共享，建立专业间业务关系，打破专业壁垒，实现分公司内部业务的横向协同和纵向的信息传递，如飞行计划、人员动态、作业计划、费用指标分解、产量分配、船舶计划、提油计划等，提高生产效率。第三，从应急指挥方面来看，按照集团公司生产运营中心的规划，在应急情况下实现三级联动，生产指挥中心将要承担应急指挥的功能，生产指挥中心作为中间层，在纵向穿透中起到承上启下的关键作用，在横向协同中起到跨专业生产优化和决策辅助作用。

图1 生产指挥中心示意图生产指挥中心示意图

1.2 生产操控中心

从其定位来看，生产操控中心能够有效反映作业区的生产经营情况。首先，生产操控中心能够向生产指挥中心提供数据支撑和业务需求，接受上级指令窗口，提供生产指挥中心需要的产量、生产时率、关键设施状态等数据信息，并且根据生产需要向生产指挥中心提出飞行、船舶、提油计划等需求。其次，生产操控中心能够快速对进行作业区的生产指挥和应急响应。作业区生产经营相关的系统和数据在操控中心进行集成汇总，包括作业区的职能部门，所辖井口平台、中心平台、FPSO 等设施。业务范围覆盖生产、油藏、采油、设备设施、能耗、安全、费用管理等业务，实现作业区的生产经营状态的实时监控，海陆协同管理，并且接受生产指挥中心的生产和调度指令。第三，生产操控中心能够实现海陆远程操控。通过自控系统建设，在海上设施进行自动化改造，使海上设施具备远程遥控的条件，实现在陆地远程遥控海上设施进行生产，逐步实现海上平台的少人化。操控中心必须配套海上设施自动化改造才能具备远程遥控功能。

在生产操控中心建设中结合南海东部海陆无光纤的实际情况，在具备条件的海上设施推广海上区域控制中心建设，比如恩平油田自控系统建设已经具备远程控制功能，恩平油田以海洋石油118 为控制中心，实现对EP24-2、EP23-1、EP18-1 的远程操控；实现海上中心平台控制多个平台的控制模式，可以实现生产模式的转变。将3 个设施的生产操控人员集中到118 进行远程遥控生产，在少人平台整合生产、维修、安全、甲板等人员的职能进行用工优化，实现海上设施少人化建设。

1.3 平台主要功能

通过信息化智能化手段，构建生产智慧中心，打造生产运营中心一体化平台，以此为基础，紧密围绕生产、钻完井、QHSE、应急协调的业务，构建决策分析环境、协同作业环境、监控预警环境以及应急指挥环境。海上数字化油田生产指挥中心一体化平台示意图如图2 所示。基于决策分析环境，高质量开展关键经营指标、作业量以及费用执行统计，实现快速顶层决策。协同作业环境下，注重多部门沟通，实现勘探开发、开发生产、生产经营、勘探钻井、生产应急以及生产工程等多部门、多层级业务协调。在监控预警环境下，通过生产、钻井业务多视角运营监控，提供生产监控、设备监控、关键经营指标等业务预测预警。应急指挥环境能够高效融合应急预案、应急物资、应急流程、应急资源、应急处理、周边环境等不同资源，支撑高效的应急指挥协调。构建生产运营中心一体化平台，实现经营模式和生产方式的创新和发展，通过数字化转型，实现经营决策能力、监控指挥能力、系统作战能力以及应急联动能力的提升。

图2 海上数字化油田生产指挥中心一体化平台示意图

1.3.1 基本功能

以应急指挥系统环境为例，按照现有分公司应急响应程序和流程设计而成，包括应急事件接报、会议简报、应急资源展示、应急预案、动态的台风路径、视频、船舶动态、战时模式、应急流程图、视频会议等内容，集成显示在“战时一张图”上，形成了实战效果很强的指挥平台，大大提升了应急响应能力。

通常情况下，应急资源管理包括应急仓库、应急队伍和专家、船舶监控、航班动态等方面。基于应急指挥系统环境，按照实际海上设施分布图和坐标位置，可以实时查询应急资源数量、所在位置等信息，提供应急物资保障。在应急预案管理方面，通过收集和整理分公司和海上设施既有的应急预案，按照不同场景和事件类型自动关联事故预案，在应急处置过程中可以通过大屏幕查阅预案内容，为应急处置提供决策参考。在台风路径预测方面，通过对接总部调控中心和浙江气象台的气象信息，根据台风实时路径可选择辐射半径绘制风圈，根据所选半径可自动扫描出辐射范围内所有平台、船舶以及物资情况，以达到台风实时预警功能，提高科学决策的能力。在海上视频显示方面，通过对接协调部和操控中心的视频信号，实现海陆的视频信息实时共享，部分设施摄像头可以远程操控角度，所有视频信号将通过操控中心接入指挥中心，第一时间了解海上设施的情况。在船舶动态管理方面，基于新的雷达和AIS 体系，实现实时监控、预警分析、生产设施管理、历史数据回放等功能，实现对监控区域海上作业船舶有效监管。在智能语音记录方面，基于现代化语音软件，对信息接报、信息记录、信息上报、应急启动、任务安排等内容，进行实时语音记录，自动转换为文字，准确率在90%以上，提高应急时间和能力。在战时模式管理方面，将各类基础数据进行集成、优化，在“一张图”救援指挥综合展示模块；战时模式把应急流程图进行有效的嵌套，经过一案一卡结构化、条目化后，有助于应急指挥科学化和规范化，在预案启动、应急救援过程中，系统可快速调取应急处置流程。在多屏显示方面，根据需求生产指挥中心配置大屏幕，在应急情况下，可以根据需要实现多屏和多内容的同时显示，提高应急效果。

1.3.2 关键业务事件报警功能

该功能能够实现生产运营动态监测，掌握生产计划完成情况，跟踪作业最新进展，监控实时生产动态，异常数据自动预警，报警数据实时推送，方便管理人员及时准确地了解业务动态和及时处置，提高工作效率，降低事故影响。比如设施关停报警模块能够关联操控中心或MES 系统数据，动态监控设施生产状况，实现海上生产状况实时掌控。关键设备关停报警模块能够持续监控关键设备，掌握关键设备健康状况，实现预防维护预警，故障关停报警。关键考核指标偏离报警模块能够实现重要考核指标智能监控，关键参数趋势预判，实现指标偏离预警、报警及原因预判。重大事件及项目节点提醒模块能够跟踪作业最新进度，对比项目进程，实现关键节点提醒。

1.3.3 协同智能以及智能分析应用功能

建设智能大脑，从飞机航路、船舶路径规划、工艺参数优化等方面降低生产成本，提升生产工作效率，落实生产指挥中心业务协同能力。比如在飞机管理模块能够协同制定和管理飞行计划，并对接航司飞行数据，实时监测最新动态，实现计划填报审批、飞行路线智能优化，辅助管理决策，提高工作效率，压缩飞行时间。船舶管理模块能够对接船舶管理，实现船舶位置监控，依据货物数量、目的地位置智能优化航路，实现船舶资源最优化使用，减少船舶航行里程。优化工艺参数模块能够深度分析各设施工艺状况，横向对标关键参数，优化提升参数设置合理性，如综合对标化学药剂使用，优化药剂使用种类、注入量，提升药剂使用效率，减少使用量。该功能能够实现信息资源共享，建立专业间业务关系，打破专业壁垒，实现分公司内部业务的横向协同，提高工作劳动效率。智能定位产量波动要因模块能够深度分析生产综合大数据，动态监控产量，实时监测产量波动，智能定位产量波动要因，提升产量波动原因分析效率。智能线上填报模块能够解决飞机、船舶、提油计划线下填报冗长、繁琐、耗时问题，实现智能线上填报，自动提取人员信息，简化人员审核，提高填报效率。此外，平台通过应用数字孪生技术实现天然气处理系统生产优化、智能预警、动态可视化。数字孪生技术以装置效益为目标，搭建一套天然气处理实时优化系统、先进控制系统、三维可视化系统，使装置在扰动发生时保持平稳，提升工艺系统稳定性；增加附加值产品的回收率，装置的效益最大化；实现生产工艺实时可视化，满足生产运营实时监测、应急指挥的需求。

2 实施路径

生产运营中心一体化平台的建设遵循“试点先行，分步实施”的原则，分为主体搭建、完善提升以及智能化建设等三期。其中主体搭建阶段以生产、钻完井、QHSE、协调为主线，结合安全环境、协调业务，搭建实体硬件环境和软件平台，完成软件主要功能建设，完成相关数据集成、图形化展示、智能分析等，建设决策分析、协同作业、监控预警、应急指挥等相关功能；完善提升阶段，围绕勘探、开发、工程、作业区操控中心等业务功能，完成相关数据集成、图形化展示、智能分析等，补充完善决策分析、协同作业、监控预警、应急指挥等相关功能，实现分公司业务全覆盖和协同工作，完善和升级的一期的系统功能和数据源系统优化；智能化建设阶段，基于大数据、人工智能等现代信息技术，经过前期投入使用的运营模式摸索，结合组织结构调整和智能油田规划，进行资源补建、功能调整和智能化升级，实现三级中心联动，提升公司整体运营能力。

3 结语

生产运营中心一体化平台的建设，能够覆盖总部、分公司、作业公司统建及自建的多套系统数据源，打破信息孤岛，实现数据集中共享，关键业务指标集中监测、关键业务流程E 化，实现跨部门及不同专业的协同化办公，为生产模式的转变奠定基础。