數(shù)字化技術(shù)在腐蝕防護檢測中的應(yīng)用

蒲偉

摘要：在海洋工業(yè)海上設(shè)施腐蝕防護及油田開發(fā)生產(chǎn)中，在海油數(shù)字化轉(zhuǎn)型的時代下，腐蝕防護專家診斷及決策的相關(guān)信息系統(tǒng)對腐蝕防護一體化產(chǎn)業(yè)起著重要的作用。在實際海上油田開發(fā)生產(chǎn)過程中，利用數(shù)字化技術(shù)對腐蝕監(jiān)檢測、腐蝕控制、腐蝕管理提供數(shù)據(jù)分析平臺，能提高腐蝕防護產(chǎn)業(yè)的管理決策水平，并能減少腐蝕引起的環(huán)境和安全事故。在本研究中通過腐蝕防護數(shù)據(jù)管理平臺建立腐蝕管理專家診斷及決策系統(tǒng)，并闡述了數(shù)字化技術(shù)在腐蝕防護決策管理中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化技術(shù);腐蝕檢測;決策;應(yīng)用

海油在生產(chǎn)信息化方面進行了彌足珍貴的技術(shù)改革，2018年提出了數(shù)字化轉(zhuǎn)型，各專業(yè)公司也在數(shù)字化轉(zhuǎn)型的浪潮下，進行前所未有的生產(chǎn)業(yè)務(wù)數(shù)字化、經(jīng)營管理數(shù)字化的嘗試，腐蝕防護診斷與決策系統(tǒng)也是在此背景下應(yīng)運而生。海油目前腐蝕業(yè)務(wù)相關(guān)的信息化存在以下幾個問題：一、腐蝕相關(guān)數(shù)據(jù)及歷史或人工的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存放零散;二、腐蝕相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)繁多且技術(shù)架構(gòu)不統(tǒng)一，迭代開發(fā)及運維難度較大;三、腐蝕數(shù)據(jù)暫無標(biāo)準(zhǔn)且格式不統(tǒng)一;四、數(shù)據(jù)缺失不完整，數(shù)據(jù)不能互聯(lián)互通。

關(guān)鍵設(shè)備腐蝕情況的分析、診斷及評估不是單一因素決定，這就需要我們建設(shè)一套四個海域統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫信息平臺，以便在生產(chǎn)中對關(guān)鍵設(shè)備全信息要素進行全面的分析，同時業(yè)務(wù)人員可以統(tǒng)一管理海量的腐蝕數(shù)據(jù)，實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)及資料的規(guī)范、可靠。經(jīng)過對歷史數(shù)據(jù)的收集整理、未來三年系統(tǒng)的運行積累，形成“大數(shù)據(jù)”效應(yīng)，能在復(fù)雜的腐蝕狀況下，做出精確的判斷和評估，為現(xiàn)場實施人員提供科學(xué)的作業(yè)方法，為領(lǐng)導(dǎo)層提供有效的決策依據(jù)。腐蝕數(shù)據(jù)庫信息平臺通過勘探開發(fā)先進的業(yè)務(wù)驅(qū)動方法論進行建設(shè)，可通過系統(tǒng)的web界面動態(tài)設(shè)置數(shù)據(jù)庫對象及信息要素，實現(xiàn)腐蝕數(shù)據(jù)隨業(yè)務(wù)發(fā)展而動態(tài)變化擴展，達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。

1數(shù)字化技術(shù)對腐蝕防護產(chǎn)業(yè)發(fā)展的價值

腐蝕防護工作包含了腐蝕監(jiān)檢測、常規(guī)防護（如化學(xué)藥劑、防腐涂層）、工藝防護（如調(diào)整溫度、壓力、流速、優(yōu)化工藝設(shè)計）、結(jié)構(gòu)物防護（特定區(qū)域的陰極保護等）、維保、失效部位搶修等一系列的工作，是一個多學(xué)科、多維度、長周期的專業(yè)化作業(yè)。在每項作業(yè)過程中，都伴隨著大量數(shù)據(jù)的生成，如何進行這些數(shù)據(jù)的有效存儲、分析、管理，是需要不斷升級完善的課題，國內(nèi)外先進的腐蝕數(shù)據(jù)管理通常是通過腐蝕管理數(shù)據(jù)信息平臺來實現(xiàn)。

2015年以來，海油的腐蝕管理投入巨大，腐蝕管理包括數(shù)據(jù)庫的建設(shè)、運維，腐蝕分析、咨詢、培訓(xùn)等相關(guān)業(yè)務(wù)。該產(chǎn)業(yè)的需求量將隨著技術(shù)和管理能力的提升快速擴大，預(yù)計未來5年產(chǎn)值規(guī)?？稍鲩L5～10倍。而現(xiàn)在腐蝕信息平臺處于局部的實施階段，腐蝕專家診斷和標(biāo)準(zhǔn)化工作還處于發(fā)展初期。整體的市場容量沒有釋放，發(fā)展?jié)摿Υ蟆?/p>

本次研究的課題將立足海油各公司腐蝕數(shù)據(jù)管理和評估診斷的需求，建設(shè)海油全海域的腐蝕管理數(shù)據(jù)信息平臺，同時把腐蝕管理的各個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)信息進行整合，如防腐設(shè)計、腐蝕檢測、腐蝕評估、腐蝕防護等，通過專家的數(shù)據(jù)分析診斷得出設(shè)備設(shè)施腐蝕方面的及時有效的結(jié)論，為海油的設(shè)施設(shè)備完整性提供有力的支持。

2 腐蝕檢測數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)

在腐蝕防護管理決策過程中實驗數(shù)據(jù)和安全性都是比較重要的，針對這種管理系統(tǒng)采用數(shù)字化技術(shù)，能夠解決部分開發(fā)生產(chǎn)過程中數(shù)據(jù)運行情況的遠(yuǎn)程監(jiān)測數(shù)據(jù)，以及進行預(yù)報警，腐蝕檢測技術(shù)可實現(xiàn)腐蝕防護的遠(yuǎn)程監(jiān)控，確保實現(xiàn)安全運行，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確規(guī)范。比如以腐蝕檢測的數(shù)據(jù)作為研究對象，闡述了整個檢測過程產(chǎn)生所有數(shù)據(jù)信息，并構(gòu)建成腐蝕檢測數(shù)據(jù)庫信息系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下所示。

我們可以通過分公司名稱、作業(yè)區(qū)名稱、平臺名稱以及設(shè)備名稱查詢、統(tǒng)計分析腐蝕檢測的相關(guān)信息。業(yè)務(wù)人員對所有腐蝕檢測計劃制定信息進行維護和查詢，同時能進行相關(guān)信息的增刪改查。按照檢測方法分類，我們通?？梢苑譃槌Ｒ?guī)腐蝕檢測、無損檢測、陸地管線檢測等。在此分類下，每個分類方法又可以細(xì)分到一個更為具體的檢測方法，比如腐蝕掛片、鐵離子、目視、陰極保護、結(jié)垢掛片等。

在腐蝕檢測信息系統(tǒng)上，實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程輸入，傳輸，儲存，發(fā)布，設(shè)備的遠(yuǎn)程參數(shù)監(jiān)測，視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控和傳輸?shù)榷喾N設(shè)備運行參數(shù)閾值的預(yù)警、報警，實時報表和數(shù)據(jù)統(tǒng)計，并能生成在線數(shù)據(jù)，以供領(lǐng)導(dǎo)層分析決策。要完全實現(xiàn)腐蝕檢測數(shù)據(jù)的采、存、管用，還需要分為幾個層級主要包括：采集層，通訊層，業(yè)務(wù)層以及應(yīng)用層。其中采集層主要是完成開發(fā)生產(chǎn)過程中實際產(chǎn)生的參數(shù)，視頻信息采集，也是系統(tǒng)的重點，目前很多油田及開發(fā)生產(chǎn)環(huán)境裝置無法提供遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，或者沒有涉及一些壓力，溫度等參數(shù)的監(jiān)測，對于該裝置來說，可以通過兩種方式完成信息采集。首先可以利用軟件開發(fā)對實驗數(shù)據(jù)監(jiān)測軟件進行數(shù)據(jù)提取和信息轉(zhuǎn)發(fā)，其次增加數(shù)據(jù)采集終端，進而能夠獨立采集相關(guān)生產(chǎn)指標(biāo)參數(shù)。在這一過程中，根據(jù)業(yè)務(wù)層數(shù)據(jù)接收需求能夠轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)通訊協(xié)議，滿足數(shù)據(jù)接收的實際需求。通訊層根據(jù)現(xiàn)場情況選擇合適的傳輸方式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，針對常規(guī)腐蝕監(jiān)測來說，由于地理位置離陸地較遠(yuǎn)，沒有局域網(wǎng)運行環(huán)境，因此可以采用衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)進行通訊層的構(gòu)建。生產(chǎn)過程產(chǎn)生的動態(tài)腐蝕檢測數(shù)據(jù)和相關(guān)參數(shù)包括超聲波、導(dǎo)波、壓力、流量、探針等，可以利用軟件從數(shù)據(jù)庫中提取，通過工控機串口實現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，串口與數(shù)據(jù)傳輸終端連接依托海油內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)接入到陸地的局域網(wǎng)中，并依據(jù)其網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與接收端實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，而視頻監(jiān)控可以利用代理服務(wù)器實現(xiàn)。平臺終端現(xiàn)場的監(jiān)控圖像能夠儲存在現(xiàn)場中轉(zhuǎn)服務(wù)器中，并利用衛(wèi)星通訊網(wǎng)絡(luò)進行圖像傳輸。業(yè)務(wù)層能夠?qū)崿F(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的接收儲存，其中視頻接收器能夠負(fù)責(zé)視頻接收以及相應(yīng)的權(quán)限管理，使操作人員可游覽相應(yīng)的實時畫面，能夠確保系統(tǒng)的使用安全，另一方面可以有效控制衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)所需要的流量，暫無用戶瀏覽時現(xiàn)場視頻服務(wù)器時不會主動向服務(wù)器進行圖像發(fā)送，能夠控制信息傳輸流量，節(jié)省相應(yīng)的通信成本。業(yè)務(wù)層能夠?qū)⒑Ｉ掀脚_現(xiàn)場的圖片視頻和相應(yīng)的腐蝕檢測數(shù)據(jù)進行實時同步，由現(xiàn)場作業(yè)人員、海上平臺監(jiān)督人員和陸地管理人員借助海油內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和移動終端對作業(yè)現(xiàn)場的腐蝕檢測指標(biāo)參數(shù)和圖片視頻情況進行了解、分析，同時該系統(tǒng)還涉及生產(chǎn)過程產(chǎn)生的動態(tài)腐蝕檢測數(shù)據(jù)和相關(guān)參數(shù)包括超聲波、導(dǎo)波、壓力、流量、探針等，對其閾值以及在實驗中的變化情況進行判斷，當(dāng)超出額定閾值范圍且處于不安全狀態(tài)時，可以采取報警的方式向操作人員和管理人員發(fā)出警報。除此之外，該系統(tǒng)可以利用移動網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸，采用腐蝕檢測APP和海油內(nèi)網(wǎng)結(jié)合的方式，以確保移動網(wǎng)絡(luò)在傳輸過程中信息的安全性。

3 腐蝕檢測數(shù)字化應(yīng)用的效果分析

利用數(shù)字化技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對海上平臺的腐蝕檢測的實時掌控，改變傳統(tǒng)陸地作業(yè)方式，能夠真正實現(xiàn)海洋工業(yè)海上設(shè)施腐蝕防護管理及決策的數(shù)字化，信息化水平，提升現(xiàn)場的工作效率和安全性，并從極大程度上提升專業(yè)的經(jīng)營管理水平，具體表現(xiàn)在：應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)尤其是應(yīng)用遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)測，能夠減輕員工的工作量，由于很多海上平臺設(shè)施腐蝕過程相對較長，但數(shù)據(jù)變化慢，通過應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)工作人員無需長時間待在現(xiàn)場，可以借助陸地的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)隨時通過海油內(nèi)部了解、分析現(xiàn)場的實時數(shù)據(jù)和靜態(tài)信息，該系統(tǒng)能夠便于掌握實時的現(xiàn)場情況，防止現(xiàn)場作業(yè)人員處于不安全環(huán)境中，提高海上作業(yè)的安全性。視頻監(jiān)控能夠配合數(shù)據(jù)監(jiān)測，可以讓現(xiàn)場作業(yè)人員更為直觀的了解目前設(shè)備的實際運行情況，同時通過視頻能夠用于整個生產(chǎn)過程的詳細(xì)記錄，使作業(yè)人員借助網(wǎng)絡(luò)查詢實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)，了解目前腐蝕檢測進展，增加數(shù)據(jù)的共享，提高數(shù)據(jù)的使用效率，使之產(chǎn)生價值。報警功能，能夠提升遠(yuǎn)程監(jiān)控的安全性，利用核心技術(shù)指標(biāo)參數(shù)的變化、閾值進行判斷，對于異常數(shù)據(jù)可以采用報警的方式發(fā)送給現(xiàn)場操作人員、平臺級管理人員以及陸地的管理層，由具備相應(yīng)權(quán)限的人員及時處理異常情況，專業(yè)技術(shù)人員可以借助專線使用移動終端、PC機和集中監(jiān)控系統(tǒng)查詢視頻和相關(guān)腐蝕檢測數(shù)據(jù)，保證整個腐蝕檢測業(yè)務(wù)能有序高效的進行，對腐蝕檢測服務(wù)的專業(yè)公司和具備平臺所有權(quán)的客戶單位產(chǎn)生的價值不言而喻。

小結(jié)

總而言之，目前腐蝕防護技術(shù)仍在技術(shù)發(fā)展，腐蝕檢測數(shù)據(jù)庫信息系統(tǒng)，運用現(xiàn)代主流的數(shù)字化技術(shù)和信息化手段實現(xiàn)了腐蝕檢測相關(guān)數(shù)據(jù)的采集、存儲、管理、運用，同時結(jié)合生產(chǎn)業(yè)務(wù)特點，進行閾值的預(yù)警、報警功能，并能通過海油內(nèi)部通訊網(wǎng)絡(luò)解決遠(yuǎn)程管理過程中數(shù)據(jù)傳輸，共享，安全管理等問題，提高了現(xiàn)場作業(yè)人員的工作效率，降低了海上油田及平臺的生產(chǎn)成本，同時也提升了腐蝕防護管理決策水平。在當(dāng)前數(shù)字化轉(zhuǎn)型的過程中，充分利用現(xiàn)代主流的數(shù)字化技術(shù)與石油石化行業(yè)實際生產(chǎn)工作相結(jié)合，能夠解決海上平臺腐蝕防護的生產(chǎn)業(yè)務(wù)問題，促進智慧油田數(shù)字化革新。

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（作者單位：中海油信息科技有限公司）