海上油气生产5G+智能建设

海上油气是我国能源供应主要组成部分,在国家大力推进能源行业数字化转型升级与绿色低碳发展的背景下。智能化建设成为中国海油的重要工作任务。

东方智能气田及东方智能终端是中国海油海上油气5G+智能生产的试点标杆项目,聚焦解决“海上通讯难、设备数量繁多、安全管理难、台风天气维持正常生产”等四大关键难点问题,组建5G+卫星+微波融合专网,建设电气实时监测系统及生产操控中心,部署激光甲烷监测系统、智能巡检机器人等设备,有效提升安全防护智能化水平,实现设备预防性维护避免生产关停损失,建设少人化无人化平台,实现台风天气遥控生产保障民生供气,取得了可观的经济与社会效益,有效保障海上油气清洁能源稳定供给。

一、实施背景

海上油气是我国能源供应主要组成部分,在国家大力推进能源行业数字化转型升级与绿色低碳发展的背景下。智能化建设成为中国海油的重要工作任务。中国海油海南分公司作为我国远海、深水油气资源的主要开发者,其中东方气田是重要的天然气产区,该气田群包括海上气田和陆地终端两个生产区,采用传统的生产运营模式,面临着工艺流程复杂、设备数量繁多、天然气易燃易爆、有毒有害、台风关停生产等诸多风险,因此亟需借助新型数智化技术,推动生产方式转变和管理流程优化,助力实现安全效益双提升,打造海上气田智能化建设样板。

二、实施目标

聚焦解决海上油气开采面临的四大关键难点问题:(1)海上气田远离陆地且受到海洋环境干扰,海上通讯面临信号覆盖范围小、数据传输速度慢、通信质量难以保障等问题,通过5G+卫星+微波技术组建融合网络,实现恶劣天气下的可靠通讯;(2)天然气属于易燃易爆高危品,且泄露发现难,响应时间紧,安全生产管理难,通过部署智能巡检机器人、激光甲烷监测系统与智能移动终端等智能设备,实现安全生产;(3)天然气开采流程工艺杂、设备设施多,几乎每平米一台设备,难以高效协同管理,基于设备设施预防性维护的理念,通过电气设备监测管理系统,实现设备设施实时全面监测;(4)南海台风多、年均5-7个台风,停产损失大,通过陆地操控中心远程遥控生产,实现远程停复产,保障民生用气。

三、建设内容

在东方气田及东方终端部署5G+网络,利用“大带宽、低时延、高可靠”的优势,有效支撑各类智能化应用,实现装备智能化、安防智能化、操控远程化。

(1)5G专网保生产:采用5G专网2.6GHz组网技术,通过5G+MEC组网方式,实现5G用户在4G/5G无线网络的媒体面业务处理和转发等功能。采用AAU+BBU的方式,部署5G网络全覆盖。

(2)安全防护智能化:①激光甲烷监测系统:部署4套激光甲烷监测系统,实现对微小可燃气泄露的及时感知,极大提高了油气泄露监测的有效性,强化了现场安全保障能力。②智能摄像头:部署57台高清摄像头,可用于对现场环境的监控预警与仪表识别;③智能巡检机器人与智能移动终端:5台防爆巡检机器人整合机器人、非接触检测、多传感器融合等技术,能够实现场站全天候、全方位、全自主智能巡检和监控,进行“视、听、嗅、测”仿人的综合循环巡检,进行实时巡检与可燃气泄露监测,有效降低了现场人员巡检强度。为关键技术人员配备20台智能移动终端,通过对讲、照明、测量、拍照等功能的集成,实现电子化巡检、在线隐患管理以及电子化作业单可签审,极大提升现场安全保障协同能力。

(3)设备设施智能化:基于设备设施预防性维护的理念,实现了变压器局部放电监测及温度监测、海缆箱局部放电监测及温-湿度监测、配电柜红外温度监测、绝缘监测及故障定位、UPS系统、蓄电池在线监测等功能,全面实现设备设施运行状态实时感知,提前进行设备设施预防性维护,有效避免因设备故障导致生产关停。例如,终端配电间部署了温度、湿度探头22套,在配电柜内部安装40套红外探头,填补了配电间监测盲区,实现了对电气系统的全方位监控,可有效避免电气异常导致的生产故障或关停。远程专家协同功能为指导现场故障维修提供了一种全新的解决模式,有效提升工作效率并降低作业费。

(4)操控生产智能化:实现台风期间,人员从海上平台撤离的情况下,通过陆地终端的操控中心远程遥控生产,实现12级及以下台风撤人不停产,12级以上台风天停产后可实现“一键复产”,年提升民生供气量一亿方。

四、实施效果

智能化发展主要在人工成本、避免生产关停、台风正常生产盈利等方面产生直接经济效益,总计直接效益5000万元/年,具体如下:

(1)设备设施智能化节省人工成本:一主四分平台减少人员17名,大约可减少人力成本约700万元/年。

(2)安全防护智能化避免生产关停损失:甲烷检测仪发现气体微小泄露12次/年,可减少泄露导致停产损失约800万元/年。

(3)操控生产智能化实现台风正常生产盈利:避免台风导致天然气减产及关停天然气损失1800万方/年,年均减少损失3500万元/年。

习近平总书记高度重视海洋强国建设,要推动海洋科技实现高水平自立自强,加强原创性、引领性科技攻关,从建设海洋强国的角度分析,本项目社会效益主要体现在提高能源自给率,进一步扩大了能源的来源,保障国家能源安全。

东方智能气田建设作为中国海油5G+智能示范项目标杆,采用业界领先的5G+MEC独立专网技术,建立了完整、可靠的无线独立专网,基于5G+网络开展了海上油气生产的安全智能化、设备智能化、操控智能化等应用创新,将为后续行业发展提供经验。

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