滩海钻井装备与设施信息管理系统

中国石油大港油田分公司确定的大港油田总体发展规划表明，加大滩海区域勘探开发力度，在滩海区域寻找新的接替储量，准备实现海上合作区产量递减的接替，是保证大港油田实现可持续发展的最重要的措施之一。由此，逐步完善海工设施配套工作也随之提上日程，之后几年将会研制、购置相当一批滩海钻井及其配套装备、设施以投入滩海区域勘探开发。 大港油田滩海地区经过多年的开发与建设，已拥有为数不少的各类滩海钻井装备、设施，这些装备的图纸、性能参数资料等大都分别保存在不同部门和个人手中，难以进行综合利用；其介质大都为纸质，其完整性、可靠性、保密性都难以得到保证，只有少部分资料进行了计算机管理，但管理形式多样，难以统一。随着时间的推移和人员的更迭，这些资料的完整性、可靠性、保密性受到越来越大的威胁，以至于不能在生产、设计、施工和管理决策部门之间实现有效的信息共享与传递。 为了使这些基础资料更有效地为滩海地区勘探开发服务，必须建立一整套完善的滩海钻井装备与设施信息管理系统，利用行之有效的管理手段对这些装备、设施进行数字化、自动化管理，为海上生产、施工、设计、管理和科学决策提供强有力的技术支持。 一、系统实现的功能 该信息管理系统可提供如下主要功能： 1．钻井装备与设施管理 通过建设三维立体模型模拟漫游的方式，将滩海装备和滩海工程设施的精确信息录入，建立相应的工程数据库进行数字化管理。 (1)滩海钻井装备管理部分：以“港海一号钻井平台”为例，其三维模拟漫游模型建成后播放效果就像真实的人员上船一样，所见即所得，将各种设备以三维立体的形式在屏幕上展现出来，包括以下几部分：①生产系统；②消防系统；③全船自动报警系统；④舾装部分；⑤升桩部分；⑥吊机系统等。如果需要了解某一系统的话，可将鼠标移至该设备上，会立刻在屏幕上显示该设备的主要技术参数，如需做进一步查询，例如消防系统中所有消防泵的位置，则可通过条件查询窗口输入关键字“消防泵”，则该平台上所有消防泵所在位置立即以三维立体的形式展现出来，而其他系统三维图则被屏蔽掉以避免干扰。将鼠标移至其上则其精确信息如安装位置、技术性能和经济性能指标、外形尺寸、日常保养记录、设计单位、生产厂商、安装调试单位、日常保养要点等具体技术参数，设备、部件的安全隐患位置、预防和紧急处理要点以及作业者需要的其他信息等一系列具体技术参数资料即可得到，根据这些信息对该设备进行及时保养、维护、管理，使其更有效、更充分发挥作用，使管理者可以对其状况了如指掌，做到即使有紧急情况发生，也能应对自如。 (2)工程设施部分：以庄海4×1井场布置为例，将来通过系统开发，能够以三维立体形式将井场地面和地下两部分栩栩如生地表现出来：如地面以下部分水管线、油管线、电线电缆埋设的位置、走势及该井的井身结构、每口井的轨迹等，地面以上井口设施、房屋、设备等关键点做详细的技术描述，这样即使不亲临现场，也有比到现场更直观地了解，从而更有利于决策者快速、准确地加以决策。 2．图文管理 利用钻井装备与设施的三维模型查询到的仅仅是其主要技术参数等量化的，可以通过结构化查询语言来查询的部分内容，但这是远远不够的，因为在装备、设施的设计、施工、运行和维护的全生命周期内会产生许许多多的图形资料、文档资料等，如MS Office产生的“doc”、“xls”文件或者扫描的图形文件“bmp"、“jpg”等等，这些都需要专门模块对其进行统一管理，因此我们利用知识管理模块将上述数量巨大的资料整理，建立相应的知识管理数据库，并使之与钻井装备与设施的三维工程数据库相连，从而实现对装备和设施的全生命周期整体进行系统化管理。 3．资料检索 以上装备和设施管理、知识管理功能都是建立在资料查询基础上的，以不同的形式对录入后台数据库内的所有资料通过直觉式的图形界面进行资料查询，可以是三维模型方式，也可以根据各个部件之间的逻辑关系，按照“部件位号”的树状层次结构，设定一定的查询条件进行查找，当选择某一“部件位号”时，在旁边的P&ID图上自动放大到该部件位置；反之，在旁边的P&ID图上双击某一部件时，“部件位号”树会自动展开到相应的节点，这样就可以很方便、快捷、直观地检索、查阅、使用有效信息和资料了。 4．人员培训 经验丰富的工程数据库辅助工程师利用直观的三维模型漫游模拟系统对新上岗的员工进行安全知识培训和岗位技能培训，使员工在“身临其境”中对装备产生感性认识，更好、更快地理解和掌握装备的性能、主要参数及其简单操作方法、安全生产知识等等，以便尽快地投入现场工作，提高工作效率，从而减少或避免新员工上平台、现场培训而带来的车船、膳宿等一系列的支出，大大降低了培训成本。 二、系统建设方案 1．系统建设原则 系统建设基本原则是充分利用现有的网络资源、信息领域内的新技术建立一套实用、耐用的、能够切实为滩海勘探开发服务的、具有先进性、可靠性的信息平台，该平台具有统一的系统、模块化结构，平台建设将进行整体一次性规划，分模块、分重点、分阶段逐步研制，边研制、边应用，通过应用发现问题，不断完善。其特点如下： (1)经济性：充分利用大港油田现有的广域网络、信息资源以及与其他已开发完成的数据库系统进行接口(如滩海工程、地质、海况数据库等)等问题进行信息系统的设计与开发，避免重复建设和投资； (2)先进性：坚持软硬件平台，开发运行环境、系统实现技术适度超前的原则，尽量采用成熟的新技术、新理论、新方法、新设备，使开发出的信息系统平台处于国内领先水平； (3)易用性：各级用户可以通过基于三维可视化立体模型进行滩海钻井装备与设施信息的浏览、查询和检索，操作方便实用，界面友好，系统对用户软硬件环境具有广泛的适应性，易于使用和维护管理； (4)可靠性：整个系统所采用的安全机制应具有较高的安全可靠性，在关键的数据库服务器和应用服务器上提供高可靠设计，在各个独立的节点注重系统的效率和安全工作。 2．系统功能结构 本系统以“港海一号钻井平台”、“庄海4×1井场布置”等装备与设施的信息管理作为最终开发成果，建立起钻井装备与设施的三维漫游模拟系统，同时集成相关信息，建立起信息管理系统平台，实现系统功能，并从宏观建设着手，为今后与更多功能模块进行集成而设计预留出相应的接口，如生产调度系统、装备维护系统等。 系统开发分为两种版本：网络版与单机版，两种版本都基于SQL Server数据库系统，便于对用户进行严格的分级授权管理。 3．系统功能实现 （1）信息系统的硬件环境建设 本着性价比最优的原则，经过多方调研我们选定了服务器、存储服务器、计算机及其他设备等作为信息系统必要的硬件支持，并建立了先进的、完善的计算机网络，以满足三维工厂设计软件在线共享开发要求，确保系统建设过程中各专业路沟通畅通。 利用以上完善的硬件网络即可进行下一步的信息系统建设，在建设过程中可以进行数据共享开发，即各专业路同时进行开发，互相参考位置、标高，边设计边检查是否会发生设备、管线、结构等的碰撞现象，及时进行调整，保证了高效、准确地系统开发、建设的需要。 （2）信息系统的软件平台建设 本系统采用三维工厂设计软件作为三维模拟系统建设的支持软件，采用SQL server作为支持数据库，AutoCAD作为二维图形界面配套软件支持。 模块一：钻井装备与设施三维漫游模拟模型建设 对三维工厂设计软件的二次开发，即在原软件标准数据库的基础上根据大港油田油气勘探开发领域特点，对相应的初始化配置文件进行修改、增添，从而生成新的等级库，进一步构建装备的三维模型。再应用三维工厂设计系统中的实时漫游模拟系统，采用集中发布、模拟展示、碰撞检查的软件解决方案，整合各种流行设计软件的模型，实现集中的交互式漫游和模拟。 模块二：装备的知识管理系统建设 本信息系统将建设出一个统一的图形化界面和后台数据库系统来管理钻井装备与设施全生命周期内的所有文档和资料。所有的装备部件(仪表、管线、管件等)都通过“位号”(Tag)来确定唯一标识，在软件系统中将所有部件的位号通过属性层次结构组织起来，方便地进行管理，主要分为以下几个部分。 1)位号树显示元件间的层次关系； 2)文档浏览页可对常见文档进行浏览，如“dwg”、“doc”、“xls”、“jpg”； 3)属性页显示元件的工程数据属性； 4)关联文档列表显示和某一元件(Tag)关联的文档。 系统通过其开放的程序接口，利用一个Add in Manager的界面，可以和外部的数据源和应用程序进行整合，从而实现装备和设施全生命周期的信息管理，例如设施维护、设备检修、材料采购、库存控制、图档管理等等。 以“港海一号钻井平台”为例，除了可以直接读取设计系统的工程数据库外，还可以方便地将其在不同阶段产生的文档如操船手册、维护保养手册、相关作业规范等文档以及平台施工、拖航、升桩等不同时期的照片、录像剪辑等也关联到相应部件。 三、结论 本项目的技术开发不仅可为目前在用滩海钻井装备与设施进行数字化、自动化管理，对现场生产、操作、管理人员进行培训及图文管理、资料检索，为后续新建项目如人工井场、海底管线等的设计、开发、管理提供技术平台。同时还可以深入推广，为陆上钻井装备与设施提供三维设计支持，通过系统开发使陆上井场以三维立体形式将井场地面<