建在海面上的油氣加工廠

探訪我國首艘全新智能浮式生產儲卸油裝置“海洋石油123”

在距離深圳東南約250公里的南海珠江口盆地海域，一艘明黃色的“鋼鐵巨艦”橫亙在深藍色海面上。不久后，這座全新智能FPSO(浮式生產儲卸油裝置)“海洋石油123”將在這片海域的陸豐12-3油田投產，預計投產后的高峰年產量可達173萬噸。近期，技術團隊正在進行投產前的調試工作。

(相關資料圖)

浮式生產儲卸油裝置是開采海洋油氣資源的高端大型海洋工程裝備，可實現海上石油、天然氣等能源的開采、加工、儲存、外輸、發電，被稱為“海上油氣加工廠”。“海洋石油123”的成功交付，標志著中國加快推進海上智能油田建設取得新進展，對于實現我國能源產業與數字技術深度融合，加快推進我國能源數字化轉型和智能化發展具有重要意義。

實現從海上設施“獨立作戰”向橫向集成、縱向貫通的海陸一體化運營模式轉變

“海洋石油123”是一艘10萬載重噸級的船型浮式生產儲卸油裝置，船長241.5米，型寬45.2米，型深25.4米，其系泊中心水深大約236米，甲板面積相當于1.5個標準足球場大小，由中海油能源發展股份有限公司投資建造。在這座“龐然大物”上，隨處可見的數據采集裝置如靈敏的神經末梢及時把各類數據匯集至中樞大腦——“海精靈”邊緣數據中心。

與常規FPSO相比，智能化程度高是“海洋石油123”最大的特點。它是目前我國首艘應用了云計算、大數據、物聯網、人工智能、邊緣計算等數字技術的全新智能FPSO，將為投產后的油氣生產運營智能化奠定基礎。

海油發展副總經理王偉介紹，“海精靈”將會對船上8000余個數據采集點采集到的各類現場生產數據進行預處理，然后再通過海陸通訊鏈路傳輸至陸地智控中心，可實現海上生產數據的全面感知、實時采集和智能輔助決策，全面提升油氣生產設施智能化運營水平。

由于南海油氣田大多遠離岸基，且位置分散，遠程通訊時延長，限制了常規數字化智能化手段的使用。“過去，FPSO生產作業是以獨立模式運行，倘若現場的關鍵設備出現故障，需要多個專業的技術專家乘坐交通工具從陸地趕赴海上作業平臺才能解決問題，這種方式實效性不高，影響現場的正常生產。”王偉告訴記者，智能化的設計使“海洋石油123”改變了傳統運營模式，實現從過去的海上設施“獨立作戰”向橫向集成、縱向貫通的海陸一體化運營模式轉變，現場生產數據可及時回傳至陸地，技術專家在陸地就能進行聯合診斷，不僅能大幅縮短設備故障修復時間，還有助于更早發現和解決海上生產隱患，將有效提高作業效率20%、降低生產運營成本10%以上。

據了解，在開展全新FPSO建設的同時，技術團隊也同步對已投產運營的老舊FPSO進行智能化改造升級。隨著“海洋石油123”的成功交付，陸地智控中心成功實現了FPSO“一對多”集約化管理，實現油田開發經濟效益和管理效率的更優化。

“倘若遇到極端天氣導致海陸之間的通訊受影響，‘海精靈’可以充當‘臨時指揮站’，為化學藥劑智能加注、生產工藝優化、全船監測系統等智能化應用提供算力支撐，經人工智能模型算法分析后，全面提升設備設施全生命周期管理的科學性。”王偉表示。

為做好“海洋石油123”智能化工作并發揮青年人在數字化智能化方面的強項優勢，海油發展組建了“FPSO智能化青年先鋒隊”，研發過程中，技術團隊不斷加大創新研發力度，實現一個又一個突破。

“基于多年FPSO的操作經驗及‘海洋石油123’的現場需求，我們首次研發并配備了智能裝配載系統、智能照明系統、生活樓防疫系統、工藝流程數字孿生系統及化學藥劑智能加注系統等，使得‘海洋石油123’在提高安全性、降低能耗及碳排放的基礎上，減少了9%的操作人力。”海油發展有關負責人告訴記者，團隊成員還經常與中國船級社開會探討細節到深夜，最終首次建立FPSO智能化建設行業規范指南，使得“海洋石油123”成為國內首個擁有智能符號認證的FPSO。

數字“克隆體”全面監測海上生產動態，實現設備設施遠程映射與海陸協同管理

如果說“海精靈”邊緣數據中心是現場數據的匯集中樞，那么數字孿生技術就是海陸數據共享的橋梁紐帶。

據“海洋石油123”建造項目組負責人譚靜軒介紹，研發團隊將數字孿生技術首次應用在“海洋石油123”的生產工藝流程優化、船體及單點系統健康管理，相當于給FPSO創造了一個數字版的“克隆體”，技術人員在FPSO陸地智控中心便可通過這一數字“克隆體”全面監測海上生產動態，實現設備設施遠程映射與海陸協同管理，為海陸一體化智能生產運營搭建數據共享橋梁。

“此前，海上操作人員需要時刻關注外部條件變化，根據生產規程和工作經驗進行工藝系統調節，以保證生產的穩定性。有了‘數字孿生’系統后，不僅可以真實還原工藝流程，還可以根據生產的實時狀態和變化情況進行控制參數調優和趨勢預警，避免了傳統工作方式中容易產生的操作系統異常、預警信息不足等問題，在安全高效運行的前提下，確保FPSO生產時率最大化。”譚靜軒說。

與此同時，在“雙碳”背景下，如何持續改善能源管理模式，實現綠色經濟用能，減少能源成本，也是“海洋石油123”技術研發團隊努力的方向。

據了解，“海洋石油123”首次利用先進的工業無線信號傳輸及電子感應技術，將FPSO的照明系統連接成一個智能控制網絡，可以自動控制和調節智能燈具的亮度，滿足不同工作時間、不同工作模式下各個場所對光照強度的不同需求。此舉每年將節約照明用電30%，節約的電能相當于每年節約原油約2575桶(標準煤46噸)。

此外，“海洋石油123”上的煙氣模式惰氣系統，回收利用熱介質鍋爐燃燒的尾氣用于大艙所需的惰氣覆蓋氣，能有效減少惰氣發生器的柴油消耗，進而降低FPSO的整體能源消耗。另外配置的四臺(套)主發電機煙氣余熱利用鍋爐，單臺功率為1500千瓦，正常生產期間利用余熱鍋爐就能滿足FPSO所需的熱能。

“上述兩套系統將每年節約標準煤4400余噸，減少二氧化碳排放約1.1萬余噸，相當于植樹6120棵。”譚靜軒表示，“海洋石油123”還是我國首個統一批量應用滿足國標二級能效電機的FPSO，相比以前的三級能效電機，效率提升3%左右，每年將節電12萬余千瓦時。

我國擁有的浮式生產儲卸油裝置數量與總噸位均居世界前列

我國油氣勘探開發正不斷向深海挺進，很大程度上得益于海洋油氣裝備產業的進步。

近年來，一系列由我國自主設計建造，擔負地球物理探測、地質勘察、鉆井作業、工程建設、安全保障和生產管理等功能的海洋油氣裝備先后投入使用。例如，勘探開發方面，“海洋石油720”“海洋石油721”姊妹船最大作業水深達3000米，能高效、精確、大面積地進行三維地震采集作業。在建造安裝上，我國已擁有包括“藍鯨”號、“海洋石油201”在內的多艘起重、鋪管作業船，最大起重能力達7500噸。在生產設備上，去年6月，我國首套國產化深水水下采油樹投入使用，海洋高端裝備制造能力進一步增強。中國海油已有在用生產平臺和浮式生產儲卸油裝置超300座，最大作業水深超1500米，部分油氣田完成了數字化、智能化改造，可實現遠程遙控生產。

歷經從對外合作到自主研發的過程，目前，我國已成為全球最大的FPSO制造與應用國之一，所擁有的FPSO數量與總噸位均居世界前列。

“20世紀80年代初，我國在渤海灣與外國作業者合作首次在國內應用FPSO‘渤海友誼號’，從那時開始，便開始探索FPSO設計建造及操作運營的自主性。”王偉告訴記者，伴隨著我國海上油氣開發的爆發式增長，至21世紀前十年，渤海灣以FPSO為油田開發核心設施開發了數個大型油田。伴隨著渤海灣管網化建設，以及南海油氣勘探的成果涌現，FPSO逐漸向更深水轉移。在FPSO設計制造方面，隨著21世紀我國造船業的崛起以及海洋工程市場的蓬勃發展，國際FPSO的制造逐漸向我國轉移，從起初的照圖施工，逐漸形成FPSO船體和上部模塊設計、建造及運營的一體化能力。

縱觀全球，海洋油氣開發目前正朝著深遠海發展。與近海工程不同，由于遠離陸地海岸，深遠海油氣田無法將油氣通過海底管道輸送至陸地終端進行處理。作為深遠海油氣田開發的重要手段，FPSO作為整裝油田開發的核心海上設施之一，將扮演越來越重要的角色。

“尤其是未來我國油氣開發的主戰場將位于南海海域。當進入深遠海應用FPSO開發油氣田時，將面臨超深水、超深井及超遠距離等挑戰，需要攻克FPSO超深水系泊及立管海纜系統，尤其是要克服南海特有的臺風工況。”王偉表示。

未來，我國的海上油氣開發將加快建設以智能油田、智能工程、智能工廠為代表的數字綠色低碳轉型示范工程，不斷提高海上平臺無人化率。“將緊盯油氣行業數字綠色低碳轉型新趨勢，抓住新一輪科技革命為油氣產業帶來的新契機，建立相關行動方案，通過清潔替代、低碳跨越、綠色發展三個階段，助力‘碳達峰、碳中和’目標實現，為持續推動海洋石油工業高質量發展、保障國家能源安全作出新的更大貢獻。”王偉說。(中國紀檢監察報記者 侯顆)

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