数字化技术在海洋石油平台结构完整性管理中的应用

第３１卷第５期　２０１４年５月　吉　林　化　工　学　院　学　报　ＪＯＵＲＮＡ［　ＯＦ　ＪＩＬＩＮ　ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ　ＯＦ　ＣＨＥＭＩＣＡＬ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　Ｖｏｔ．３ｌ　Ｎｏ．５　Ｍａｖ．　２０１４　文章编号：１００７－２８５３（２０１４）０５－００５４－－０５　数字化技术在海洋石油平台　结构完整性管理中的应用　王　宁　，王毅坚　（１．中海油能源发展股份有限公司油田建设工程分公司天津３００４５２；２．吉林化工学院机电工程学院吉林吉林　１３２０２２）　摘要：分析了海洋石油平台结构在全生命周期内所产生完整性数据的特点．分别阐述了工程建设与生　产运维阶段的数字化技术应用．利用三维设计和可视化功能为平台结构提供数字化平台．通过工程案列　验证了数字化技术可行性、高效性，实现工程建设阶段向生产运维阶段的数字化移交，确保平台处于可　靠和安全的服役状态．　关键词：海洋石油平台结构；数字化技术；数据结构；三维设计；可视化　文献标志码：Ａ　中图分类号：ＴＰ　２７４　海洋石油平台工作环境恶劣，结构承受腐蚀、　疲劳、偶然事故等损伤，抗力逐年衰减．为确保平　通过数字化技术的应用，能够推动前期研究　的优化设计，实现工程建设阶段向生产运维阶段　的数字化移交，辅助制定基于风险的检验计划和　优化缓解风险的措施，确保平台处于可靠和安全　的服役状态．　台作业人员生命安全、正常生产乃至保护海洋环　境，必须及时掌握平台结构状况，发现安全隐患，　科学决策，避免由此引起的灾难和损失　．　近年来，数字化技术不断成熟，形成了以　【程　数据库为核心的数据管理、评估、检验、缓解风险　１　工程建设阶段的数字化技术应用　１．１　总体目标　策略、三维设计为一体的管理体系．通过引入数字　化技术，能够实现海洋石油平台全生命周期的数　据管理，推进前期研究阶段的持续改进、实现　［程　［程建设阶段数字化技术应用的总体目标为　实现对前期研究和生产运维阶段承上启下的过渡　作用，一方面促进前期研究阶段的持续改进，另一　方面实现对生产运维阶段的数据化移交．　（１）面向前期研究阶段，通过数字化技术，针　对设计规范、设计文件、设备厂家资料、运输和安　装等数据进行管理，将工程建设阶段产生的数据　与前期研究阶段数据进行对比，分析变更发生的　建设阶段的数字化交付、优化生产运维阶段的变　更管理和检验计划制定，同时提供平台弃置所需　的完整性数据支持　ｊ．　现有成果的优点在于：１）实现了电子文档、　结构化数据和三维模型的关联，极大的提高了调　用数据的效率；２）实现了数字虚拟仿真推演，从　而推动方案没计‘的持续优化；３）制定了数据质量　控制标准，并通过版本跟踪和历史追溯确保数据　原因及合理性，持续的推动前期研究阶段的设计　来源唯一，减少重复录入：Ｅ作量；现有成果缺点在　于：１）三维模型对带宽的要求较高，占用海上平　台较多的带宽资源，使访问速度受限；２）平台结　￡作进行改进．　（２）面向生产运维阶段，通过数字化技术，对　工程建设阶段产生的数据整理和分类，将生产运　维所需的参数进行结构化处理，打通数据通道，完　构化数据的范围有待进一步优化，使其更适用于　海｝：生产作、Ｉ　ｉ　３］．　成数字化移交，使作业者能够方便快捷的查询到　收稿日期：２０１４－０３—２７　作者简介：王宁（１９８２一），男，天津人，中海油能源发展股份有限公司油ＥＨ建设工程分公司中级工程师，主要从事海　洋工程和海上生产没施完整性管理方面的研究．　￥通信作者：王毅坚，Ｅ—ｍａｉｌ：＿ｊ１ｕｒｙｊｌ９６１＠１６３．ｃｏｒｎ　第５期　王宁，等：数字化技术在海洋石油平台结构完整性管理中的应用　度、基础冲刷等，通过在模型中以突出颜色的显示　实现预警功能；　３．３工作效率提升　（１）三维模型直观性馒，可有效的指导平台　陆地建造和海上安装，避免由于对设计图纸或安　装方位等的误解；　（２）三维模型对管线连接和：Ｉ二艺流程进行模　拟，减少与结构构件的碰撞、开孔，节约调试时问　和海上工作量；　（３）通过三维模型对施工进行控制，合理配　置各个＝专业的工作顺序，避免冲突和返工；　（４）对维修改造方案进行陆地模拟，减少出　海凋研工作量．　４试点应用效果统汁　案例一：在ＬＤ１０—１油【ｆ］综合调整开发方案设　计中，应用数字化技术对外挂平台＋旅大４—　２ＷＨＰＢ平台新增污水处理没施方案、外挂平台＋　注水海管方案和独立平台＋海管海缆＋生活楼方　案进行了结构设计，对比未应用数字化技术的同　类项目，效果如下：　（１）减少档案馆资料收集、整理和复印１００　人工天和出海调研的２０人工天；　（２）利用数字化技术将历次改造图纸合并，　可节约绘图１５０人工天；　（３）利用数字化的工稚设计模型，可节约有　限元分析１５０人工天；　（４）利用三维模型辅助设计，可研方案设计　阶段排查碰撞１６处，减少管线穿梁２７处．　案例二：绥中３６—１油日｛各平台生活楼定员未　考虑钻完井人员、维修工作人员、修井工作人员的　居住需求，造成了平台服役期间居住空间严重不　足的问题，为了合法合规的解决海上施工居住问　题，采取对油田１３个平台　｝三活设施进行改造．在　本项日应用数字化技术的效果如下：　（１）利用数据库中的电子文档，减少档案馆　资料收集、整理和复印６６人工天；　（２）利用三维可视化模型，落实移动式生活　设施摆放及接口位置，节约出海调研１３０人工天；　（３）利用数字化的工　设计模型，可节约有　限元分析２００人工天　５　结　论　通过本文对数字化技术在海洋石油平台结构　完整性管理中的应用分析，并在试点应用效果统　计上，可得到以下几点：　（１）在海洋石油平台结构设计中使用数字化　技术，有利于结构化参数和非结构化文档的存储　和管理，并使其具备可追溯性．通过向海上油气田　设施的推广使用工程数字化信息系统，能够更好　的促进油田开发的智能化和信息化；　（２）数字化技术三维设计功能，能够使设计　更加精细化．通过三维模型校验碰撞和干涉，从而　避免建造阶段的变更，从而缩短建造周期和海上　安装的难度；　（３）根据调研和反馈意见，通过在试点开展　的数字化技术应用，有效的减少了出海调研时间，　增强了维修改造方案，缩短了项目工期．可见，使　用数字化信息系统的成效十分明显；　（４）数字化信息系统可以实现对平台结构特　征参数、检测数据、运行期间历史数据的管理，不　断积累设计、施工、安装、维护的数据和经验积累，　建立起完整的平台结构信息数据库，奠定平台结　构完整性管理的基础；　（５）将数字化技术、地理信息系统、ＭＡＸＩＭＯ　系统、三维模型设计功能及互联网等信息技术相　结合，搭建出一套适用于海洋石油平台结构的完　整性管理数字化信息平台，实现对其全生命周期　的管理，必将是未来发展的方向．　参考文献：　［１］　中国船级社．《海上固定平台入级与建造规范》［Ｍ¨．　北京：人民交通出版社，１９９２．　［２］　刘尊良，王宏．基于没计文件的油气田地面工程数　字化［Ｊ］．石油规划设计，２００８，１９（４）：５－１８．　［３］姚竞争，韩端锋，肖贵英．集成制造系统下的数据交　互技术研究［Ｊ］．船舶工程，２０１１，３３（４）：６０—６５．　［４］赵东岩，余建星．海底管道完整性管理研究［Ｊ］．　海洋技术，２００８，２７（４）：７１－７４．　［５］　张锡洲，吴彦君，赵毅．数字化施工管理系统的研究　及应用［Ｊ］．石油化工自动化，２０１０，３：２５－２８．　５８　吉林化工学院学报　２０１４钲　ｆ６］庞可．三维设计技术应用及前景展望［Ｊ］．电力建　设，２００３，２４（５）：４　７　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｏｆｆｓｈｏｒｅ　Ｏｉｌ　Ｐｌａｔｆｏｒｍ　ＳＩＭ　ＷＡＮＧ　Ｎｉｎｇ　．ＷＡＮＧ　Ｙｉ－ｊｉａｎ　（１．ＣＮＯＯＣ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｓｅｒｖｉｃｅｓ—Ｏｉ１ｆｉｅｌｄ　Ｃｏｎｓｔｍｅｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏ．，Ｔｉａｎｊｉｎ　Ｃｉｔｙ　３００４５２，Ｃｈｉｎａ；２．Ｃｏｌ１ｅｇｅ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ＆Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｊｉｌｉｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｊｉｌｉｎ　Ｃｉｔｙ　１３２０２２，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ　ｄａｔａ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｏｆｆｓｈｏｒｅ　ｏｉｌ　ｐｌａｔ￣）ｉ＇ｍ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｄｕｒｉｎｇ　ｉｔｓ　ｗｈ０ｌｅ　ｌｉｆｅ　ｃｙｃｌｅ　ｗｅｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ　ｓｔａｇｅ　ｗａｓ　ｅｘｐｌａｉｎｅｄ．Ｕｓｅｄ　ｔｈｅ　ｔｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｖｉｓｕａｌｉｚｉｎｇ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｔｏ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｐｌａｔｆｂｒｍ　ｆｉ）ｒ　ｔｈｅ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｔｈｅ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｗａｓ　ｖｅｒｉｆｌｅｄ　ｆｅａｓｉｂｌｙ　ａｎｄ　ｅｆｉｃｉｅｎｔｌｆｙ　ｂｙ　ｍｅａｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｃａｓｅｓ，ｓｏ　ｉｔ　ｗｉｌｌ　ｒｅａｌｉｚｅ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｓｔａｇｅ　ｔｕｒｎｓ　ｏｖｅｒ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ　ｓｔａｇｅ　ｉｎ　ｄｉｇｉｔｉｚａｔｉｏｎ，ａｎｄ　ｅｎｓｕｒｅｓ　ｔｈｅ　ｒｅｌｉａｂｌｅ　ａｎｄ　ｓａｆｅ　ｓｅｒｖｉｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｌａｔｆｏｒｍ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｏｆｆｓｈｏｒｅ　ｏｉｌ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｄｉｇｉｔａｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｄａｔａ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；３　Ｄ　ｄｅｓｉｇｎ；ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ　（上接４９第页）　［４］　Ｃｈｅｎ　ＺＹ，ｓｕ　ＹＬ，Ｌａｕ　ＣＷ．Ｅｎｄｏｔｈｅｌｉｕｍ—ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ　ｃｏｎｔｒａｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｄｉｒｅｃｔ　ｒｅｌａｘａｔｉｏｎ　ｉｎｄｕｃｅｄ　ｂｙ　ｂａｉｃａ１ｅｉｎ　Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ，２００５，２２（７）：１０５０—１０５８．　高燕，顾振纶，蒋小岗，等．黄芩素药理学研究新进　展［Ｊ］．时珍囝医圈药．２０１０．２ｌ（７）：１７６５一】７６７　刘耀武，栗进才，夏成凯．关于天然药物活性成分结　ｉｎ　ｒａｔ　ｍｅｓｅｎｔｅｒｉｃ　ａｒｔｅｒｙ　ｆ　Ｊ｝．Ｅｕｒｏｐｅａｎ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｐｈａｒｍａｅｏｌｏｇｙ，１９９９，３７４（１）：４１．　［５．）　Ｉｎｏｕｅ　Ｔ，Ｊａｃｋｓｏｎ　Ｅ　Ｋ．Ｓｔｒｏｎｇ　ａｎｔｉ—ｐｒｏｌｉｆｅｎｔｉｖｅ　ｅｆｔ￣ｃｔｓ　ｏｆ　ｂａｉｃａｌｅｉｎ　ｉｎ　Ｃｕｌｔｕｒｅｄ　ｒａｔ　ｈｅｐａｔｉｃ　ｓｔｅｌｌａｔｅ　ｃｅｌ１ｓ『Ｊ］．Ｅｕｒ　Ｊ　Ｐｈａｒｍｃｏｌ，１９９９，３７８（１）：１２９—１３５．　构修饰与改造的研究探讨［Ｊ］．时珍围医罔药．　２００９，２０（６）：１５５３—１５５５．　李云霞，索全伶．黄芩素的分离纯化与结构表征『．１］．　光谱学与光谱分析．２００８，２８（８）：１８９５—１　８９９．　［６］　Ｚｈａｎｇ　Ｉ　，Ｌｉｎ　Ｇ，ｃｈａｎｇ　Ｑ．Ｒｏｌｅ　ｏｆ　Ｉｎｔｅｓｔｉｎａｌ　Ｆｉｒｓｔ—Ｐａｓｓ　Ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ　ｏｆ　Ｂａｉｃａｌｅｉｎ　ｉｎ　ｉｔｓ　Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　ｌＪ］．　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｂａｉｃａｌｅｉｎ　Ｈ０Ｕ　Ｊｕｅ—ｚｈｕｏ，ＣＨＥＮ　Ｚｈｅ　（Ｔｉａｎｊｉｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ　ＣｏｍｐａｎＹ　Ｌｉｄ．Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ．　Ｆｉａｎｊ　ｉｎ　Ｃｉｔｙ　３００１９３，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂａｉｅａｌｅｉｎ　ｗａｓ　ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ａｃｔｉｖｉｔｙ　ｏｆ　一１１ｙｄｒｏｇｅｎ　ａｔ（：，８．Ｖａｒｉｅｔｙ　ｋｉｎｄｓ　ｏｆ　ａｍｉｎｅ　ｇｒｏｕｐｓ　ｗｅｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　Ｍａｎｎｉｃｈ　ｒｅａｃｔｉｏｎ，ａｎｄ　ｔｈｒｅｅ　Ｍａｎｎｉｃｈ　ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ　ｗｅｒｅ　ｏｂｔａｉｎｅｄ　ａｎｄ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ．Ｔｗｏ　ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ　ｂｙ　ｍｏｄｉｆｙｉｎｇ　６．７．ｈｙｄｒｏｘｙｌ　ｗｅｒｅ　ｓｅｐａｒａｔｅｄ　ａｎｄ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ．Ｔｈｉｓ　ｒｅａｃｔｉｏｎ　ｌｌａｓ　ｍｉＭ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｓｉｍｐｌｅ　ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｈｉｇｈ　ｙｉｅｌｄ．　ｒｈｉｓ　ｍｅｔｈｏｄ　ｃａｎ　ｂｅ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｗａｔｅｒ—ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｂａｉｅａｌｅｉｎ　ｃｏｒｎｐｏｕｎｄｓ　ｂｙ　ｉｎｔｒｏｄｕｅｉｎｇ　ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ｇｒｏｕｐｓ　ｉｎｔｏ　ｔｈｅ　ｍｏｔｈｅｒ　ｎｕｃｌｅｕｓ　ｏｆ　ｂａｉｃａｌｅｉｎ　ＳＯ　ｔｈａｔ　ｔ｝１ｅ　ｂｉｏａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｂａｉｃａｌｅｉｎ　ｉｓ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｂａｉｃａｌｅｉｎ；ｓｔｒｅｅｔｕｒａｌ　ｍｏｄｉｉｅａｔｉｏｎ；ｍａｎｎｉｆｅｈ　ｒｅａｃｔｉｏｎ