从成熟和远程资产中更智能、更安全地回收

上游油气业务继续面临挑战。最近的一份报告称，在过去十年中，全球石油产量增长了12%，但与生产和勘探相关的成本翻了两番。随着油田的成熟，由于产量的下降和运营成本的增加，它们变得越来越边缘化。较新的油田通常处于偏远和恶劣的环境中，如北极气候或深水，这给他们带来了一系列挑战。推动变革的问题包括:

• 经济性:降低了作业费用，提高了油藏采收率，提高了生产能力
• 地理:在恶劣环境和偏远地区作业的成本
• 安全和环境:暴露于危险、过程完整性和排放控制。

技术进步也通过不断扩大技术能力范围来改变游戏规则。

这些挑战，加上改进技术的进步，引发了油气储量开发的新方法。例如卫星油田和海底接头、智能井和轻型井干预，以及对远程监控、集成资产管理的组织模型和采用世界级维护原则的兴趣日益增加。

综合作业(IO)是解决这些挑战的一个统称，由油气行业的主要参与者提出，如智能油田、数字油田、智能能源等。IO概念和解决方案可以从油田开发的最初阶段一直使用到生产结束。

IO的要素

IO项目通常包括技术和服务组合，以优化从井筒到出口的生产和设施的操作和维护。主要组成部分有:

• 信息和通信技术(ICT)基础设施和安全
• 数据捕获和访问，包括远程支持的软件应用程序
• 生产经营智能化、优化化
• 状态监控、诊断和报告。

针对石油、天然气和石化行业的解决方案需要非常全面，并涵盖以下领域:

• 生产和工艺的优化和控制
• 安全完整性和报警管理
• 集成系统的远程控制和操作
• 信息技术安全和通信网络基础设施
• 状态监测系统和服务
• 排放监测和能效改进
• 多相流保证和优化
• 水下智能
• 具有协作工作环境的数据捕获和存储
• 过程控制性能生命周期服务，以及
• 无线传感器系统。

IO的典型优点

当所有这些战术元素在更大的战略计划中使用时，可以以具有重大财务影响的方式实现最大的利益。额外的基础设施资本成本通常在运营阶段通过各种来源偿还，包括:

• 产量增加，通常为3%至5%
• 通过降低风险和改善工作环境来提高安全性
• 减少生产损失，或提高采收率，通常为20%至40%
• 操作和维护成本降低15%至30%
• 物流和运输的好处，和
• 减少排放，提高能源效率，改善环境监测和海洋作业监测。

ICT与系统拓扑

促进海上资产IO系统的主要组成部分符合ISA 95第5级层次标准:

• 高效的历史记录和数据集成基础设施，具有相关的连接和接口解决方案，用于收集和分发所有相关数据
• 高效、安全的IT和通信网络基础设施，促进远程访问、监控和协作支持
• 全面的资产管理系统，提供所有关键系统和处理单元的维护和性能指标
• 日常操作和优化应用
• 一个通用的用户界面，以及
• 协作室和工作站。

除了这些技术组件之外，相关的工作流程、适当的操作理念以及具有适合IO的思维模式和文化的组织都是利用IO提供的机会所必需的。跨学科的决策过程和组织不同部门之间的协作，甚至是运营公司与供应商和服务提供商之间的协作，都是必不可少的组成部分。

因此，让我们来看看在一个典型的应用中，生产优化、资产管理和安全方面的改进是如何协同工作的。

生产优化

水下开发对于上游油气行业来说变得越来越重要，无论是在深水领域，还是将小油田与现有基础设施连接起来，以弥补主井产量的下降。例如，考虑IO如何帮助海底油田优化生产，因为海底开发的油藏采收率通常比平台井低10%至15%。

有效的IO策略需要包括的一个要素是流量保证和优化系统(FAOS)。该计划的关键组成部分包括:

• 流量控制和稳定:主动控制稳定井和管道，确保持续和不间断的生产。
• 生产监测:油井和管道监测可以防止水合物形成造成的堵塞。

FAOS在一个综合系统中提供这些和更多。这确保了各要素之间的协同作用得到充分利用。例如，来自监控系统的虚拟测量值可以用作次要控制变量。此外，这种集成确保了统一的用户界面，既可以快速概述关键数据，也可以由专家用户进行详细分析。FAOS位于集成操作基础设施中，所有信息都可以通过客户的公司网络访问。

每当我们讨论更广泛的流程信息访问时，强调安全性的概念是很重要的。一个有效的IO平台必须包括一套全面的安全策略，重点是保护本地资产信息和自动化系统网络的机密性、可用性和完整性。必须遵守公司、国家和国际标准，并开发出良好的技术和程序解决方案。大型系统供应商应该能够包括安全解决方案，以帮助建立基线，以解决与工厂自动化系统相关的风险。

资产管理系统和生命周期服务

预测性维护越来越被认为是成本效益维护的关键。该方法意味着根据设备磨损的可靠预测来管理维修操作。预测性维护还可以确保设备的可靠性和完整性。这在人员和旅行费用相当大的海上和远程设施中尤其受欢迎。该方法还通过减少计划外停机时间，使操作更接近设计极限，以及促进更结构化的维护计划来降低成本。基于状态的维护的关键是实时监控和报告技术。

有效的IO系统提供公共基础设施来集成来自各个系统的维护数据。所有主要的电气、仪表和控制以及电信系统组件都具有适合纳入资产管理系统的智能监控和诊断功能。长期监控功能提供有关设备状态、到期任务和可能的性能改进的重要信息。也可以集成第三方系统。

资产管理系统应该允许实时访问这些功能，支持监控和诊断，并集成计划和企业范围的ERP连接。

其主要优点在于能够在统一的用户界面中显示所有相关的维护数据。这允许更明智的决策，因为可以很容易地比较重叠的监测功能。

安全

在安全和报警管理领域，如果没有生命周期解决方案和服务产品组合，IO系统就不完整。这应包括意识培训和绩效基准、改进项目和服务、报告应用、系统维护以及综合安全和控制系统安装。

集成安全系统通常用于紧急停机，消防和燃气以及其他关键应用，例如防浪涌，HIPPS(高完整性管道保护系统)和BMS(燃烧器管理系统)。来自集成安全系统的所有数据都可以通过控制系统基础设施提供给资产管理系统和操作人员环境，从而实现更好的决策和根本原因分析。

“软因素”的重要性

迄今为止，从IO部署中收集到的经验表明，组织变革和个人的思维模式，特别是当他们努力获取新知识和技能时，在企业的成功中起着关键作用。事实上，超过80%的工作都集中在这个领域。

早期采用IO技术的北海小型尾产油田的举升成本显著降低。降低运营费用和延长生产预测的主要因素是“软IO”。虽然这样的组织变化可能会带来创伤，但在这种情况下，运营商和其他员工热切地接受了这些变化，他们渴望看到自己的设施拥有更长的寿命。在这种情况下，ABB在整个变更计划中成为运营商的合作伙伴，除了安装技术以实现远程操作支持外，还进行面谈和处理变更管理。从那时起，这个非常重要的客户已经建立了标准的工作流程、角色和职责，并在很大程度上基于这项开创性的工作引入了一个新的离岸组织模型。

最近，ABB集成运营公司专门从事过程和生产优化的团队在壳牌Ormen Lange工厂的过程控制性能服务、模拟和调整、调试和启动支持等领域产生了重大影响。效益体现在投产天数、减少波动、提高能源效率和减少排放等方面。正常运行时间每年增加4到5天。考虑到Ormen Lange的高原产量，每年将处理约200亿标准立方米的天然气，相当于挪威的整个能源消耗，可以猜到这里节省的资金规模。

有效的IO应提高吞吐量，创造更安全的环境，减少能源消耗，并通过先进地利用可用信息(如实时过程数据和资产状态监测)降低运营成本。IO提供了一个显著优化储量开发的机会。它已经在财务方面证明了自己，随着行业的发展，它在石油和天然气领域的重要性将继续增长。

Katrine Hilmen和Espen Storkaas在ABB位于挪威奥斯陆的综合运营产品和解决方案中心工作。

关键概念:

• 随着油气开采变得越来越困难，有效的自动化可以提高生产水平，创造更安全的环境。
• 对于那些更多考虑削减成本的公司来说，这种方法可能需要一种文化变革。
• 操作人员、维护人员和其他工厂人员对这种方法的好处做出了积极的反应。

请在网上关注这个故事:

• 欲了解更多壳牌在美国和挪威的生产情况，请访问https://www.shell.us/和https://www.shell.no/分别
• 欲了解更多ABB的产品，请访问https://www.abb.com/controlsystems
• 通过我们的过程与高级控制电子通讯跟踪控制系统策略的发展。在订阅www.globalelove.com/newsletters

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