基于老油田油氣站場數字化建設的思考

馬洪生

大慶油田有限責任公司儲運銷售分公司工藝研究所

近年來，隨著大慶油田“創建百年油田”“建設數字油田”目標的確立，結合生產實際，進行了不同程度的數字化建設與應用的探索實踐，并已取得一定成效，為全面啟動油田數字化建設、實施數字化管理積累了寶貴經驗。數字化建設與應用是大慶油田提高生產效率、加強安全環保、促進節能減排、改善工作條件、優化生產組織方式、控制生產用工的有效途徑，也是加快發展方式轉變、提高油田開發管理水平和綜合效益的必然選擇，在實現中國石油戰略目標的過程中將發揮重要作用。

1 無人值守站現狀

石油行業油氣站場大多地處偏遠、交通不便且環境惡劣。近年來，隨著油田數字化程度不斷推進，各類生產過程控制儀表得到廣泛應用，數字化水平不斷提升。隨著老油田開發進入中晚期，人員結構老化、管理觀念陳舊等諸多矛盾日益顯現，老油田站場向無人值守站轉型需求迫切，需要對無人值守模式進行探索。

1.1 基本形式

目前石油行業無人值守站場形式一般可分為兩種：

（1）“有人值守、無人操作”模式：此類站場通常配備專門的值班人員，其工作職責主要為站場崗位巡檢，發現異常情況上報調控中心，再由管理部門派遣專業維護人員到站操作。通常駐站人員不負責流程操作或只負責簡易操作，正常運行時主要由調控中心遠程控制[1]。此類站場新建及改造成本相對較低，用工數量高于“無人值守、遠程操作”模式，目前國內大部分石油天然氣站場采用此種形式。

（2）“無人值守、無人操作”模式：此類站場采用全站無人值守模式，平時不設值守人員和維護人員，全部由調控中心遠程控制，以集中待班、周期巡檢的方式維護保養和應急處理[2]。此模式對站場建設數字化水平要求較高，新建及改造成本高、用工數量低，國外數字化程度較高的企業一般采取此種形式進行站場整體布置。

1.2 管理模式

根據油氣站場分布特點及管理方式不同，目前較為成熟的管理模式有以下三種:中心站場模式、集中管理模式、高水平無人值守模式。

（1）中心站場模式以1座站場為中心，設值守人員及維護人員，依托中心站場，實現對周圍站場的生產監控和崗位巡檢，便于快速事故處理，多用于高危險站場或復雜站場[3]。

（2）集中管理模式采用集中監控生產運行，設值守人員和維護人員，集中或分區域管理，適用于流程相對簡單、生產救援設施依托條件較好的站場。

（3）高水平無人值守模式不設值守人員和維護人員，日常運行采用無人值守及遠程控制，例行巡檢采用數字化手段實現，定期安排巡檢人員對設備設施進行檢查維護。

無人值守站通過調查場站運行和崗位設置情況，對經常需要人工操作的地方進行自動控制和改造，實現無人值守。

2 老油田油氣站場數字化建設

2.1 建設現狀

老油田管理的站場均為生產運行油庫及聯合站，布局分散、地理位置偏遠，伴隨著老油田開發分批次建設。近年來，由于自然減員造成人員結構的變化和數字化水平提高帶來生產管理模式的調整，數字化建設程度不足與管理水平提升的矛盾主要集中在以下方面：

（1）參數采集點及控制功能不足。老油田已開展過部分數字化建設工作，但建設思路有局限性，參數采集點及控制功能設置以“人工巡檢為主、數據監控為輔”為原則，側重數據的采集監視，控制功能不足。隨著人員結構的調整及生產管理模式調整，現有參數采集點設置范圍不足、控制功能不完善，給生產運行帶來很大壓力。

（2）數據傳輸不穩定。各站場在數字化建設的同時配套進行了部分通訊設施的搭建，現有數據傳輸形式包括站內工業以太網和租用運營商服務等多種形式，但由于地理位置及改造成本限制，網絡結構復雜，數據傳輸穩定性無法有效保障。

（3）系統平臺龐雜。近年來通過多種途徑分批次建設各類工業控制系統，實施渠道不同，造成現有系統硬件品牌、系統平臺眾多，運行維護難度大；建設標準不統一、缺少長期規劃、功能不完善；已建各系統平臺獨立運行，采集數據未實現互聯互通，信息孤島效應顯著，海量數據未得到充分利用。

（4）設備設施老化。各站場建設時間早、生產設施陳舊、設備老化嚴重，日常維護工作量大；數字化系統投用時間早，硬件老化明顯，控制系統運行不穩定，數據丟失、設備死機情況頻繁出現；部分硬件設備已屬于淘汰產品，維修、更換難度大；系統使用時間長，原廠家不再提供技術支持，無穩定技術服務商，自主保障能力需提高。

（5）工藝流程需簡化。老油田油氣站場工藝流程根據油田產能需求分批建設，缺少整體規劃，導致整體布局分散，管理難度大；部分站場工藝流程復雜、生產設施布局不合理，后續改造空間受限；油田產能減少造成部分設備設施停運，導致運維成本居高不下，現有流程需優化簡化；作為運行油庫，流程切換頻繁、日常操作多；對外交接計量口交接雙方人工核對數據，對在線檢測設備的使用上未達成共識。

2.2 形勢分析

針對現有站場生產運行特點，在數字化建設中采用“有人值守、無人操作”模式比較適合老油田油氣站場數字化建設需求，主要有以下原因：

（1）各單位地處偏遠，站內生產區域相對集中。

（2）各站場屬于生產運行單元，日常操作多，全面實現無人值守站存在安全風險。

（3）建設時間早、設備設施老化，實現無人值守站庫需對現有設備進行大規模升級，改造成本巨大。

（4）計量化驗等工作仍需人工完成，無法完全取消人工操作，“無人值守、無人操作”模式無法實施。

3 數字化應用場景探索方向

基于老油田油氣站場均為建設時間較早的老舊站場的現狀，工藝流程及設備設施數字化水平距新建站場有較大差距，無人值守站改造適合采取“少人值守、遠程監控”管理模式。

在開展無人站改造過程中，需要就無人值守站實施范圍及無人值守站可能面臨的主要風險進行系統分析，針對性地完善無人值守站改造方案。同時，借助傳統IT 技術，引入物聯網、大數據等新技術和智能化設備[4]，構建以云平臺為依托的智能化應用場景，打造支撐油氣站場智能化生產運維平臺，實現各類生產信息資源的整合和共享、智能化分析和科學管控[5]。數字化建設探索方向主要有智能管控、智能巡檢、視頻監控及協同辦公等[6]。

3.1 智能管控

目前多數站場已通過各類自動化儀表和控制系統的應用實現生產數據的實時采集，但由于分期建設造成系統數據之間相互獨立、信息孤島現象嚴重[7]，歷史數據并未獲得有效利用。通過健全數據指控體系，開展數據治理，打造智能化生產運維平臺，促進多系統數據融合，開展生產運行、運維管控、安全環保等領域建設，實現站場運行全面感知、生產運行輔助決策、業務流程全面協同的運營目標。

3.2 智能巡檢

目前站場、管道安全最主要的巡檢方式仍然采用人工巡檢，值班人員按照工作計劃按時、按點巡檢并填寫報表，以達到對站場設備設施、儀表數據的運行監控，工作人員勞動量大、工作效率低。隨著無人值守站管理理念的深入和各種智能化設備的推廣應用，智能巡檢已在多個行業場景中得到廣泛應用。

通過梳理工藝流程關鍵節點，分析現場巡檢需求，合理優化現有巡檢方式、巡檢系統，利用站場三維模型等技術手段實現管理人員對關鍵部位進行虛擬巡檢，查看生產設備設施實時參數和運行狀態[8]；在站場及長輸管道等特殊應用場景，采用無人機巡檢實現生產運行監控的“數據化”“可視化”，充分發揮無人機空中巡檢快捷高效、視野開闊、不受路況限制的優勢對站場進行通尋通檢。

3.3 視頻監控

傳統視頻監控系統采集的視頻信息均為零散的分鏡頭視頻，未與實際地理位置對應，無法實現大場景的全局實時監測和歷史事件的準確定位查找。采用三維視頻融合技術，提供視頻繼承、全場景融合、智能識別等功能，可以將視頻信息映射到三維場景中，實現對全局大場景進行監控、準確定位及多角度查看視頻，為管理人員遠程操控和應急指揮提供準確參考[9]。

3.4 協同辦公

在構建智能化管控平臺，實現生產運行遠程監控、應急指揮的同時，建設協同辦公平臺，對各種辦公業務進行梳理并集中整合為同一平臺統籌管理[10]，具備任務管理、公文管理、檔案管理、新聞管理、內部信息、會議管理等功能，使各種資源可以被迅速找到并集合到一起，實現集中管理、協同整合、靈活適應、有效應用的目標。

4 結束語

推進油氣站場無人值守站建設，實現生產運行的“無人化、少人化”管理，推進“數字化、智能化、智慧化”進程，需要廣泛應用新產品、新技術，打破傳統管理模式束縛，以統一平臺、多系統融合、數據共享、協同操作為目標，實現生產設備的遠程監控，海量數據的有效利用，多部門的業務協同，真正在油氣站場“無人值守、少人值守”改造工程中做到提質增效。