图片来源：Deepwater Subsea
作者：Michael Fry
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放喷器系统监测人员通过使用高级分析软件，可以有效帮助石油和天然气客户避免停机和事故。
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2010 年 4 月，防喷器 (BOP) 故障导致墨西哥湾的深水地平线钻井平台事故灾难，造 成 11 名船员丧生，并成为美国历史上最严重的漏油事件之一。此后，整个石油和天然气行业都开始重视对 BOP 系统的全面监测。
BOP 系统是阀门、液压和电气设备的组合，用于密封、控制和监测油井，以防止石油或天然气不受控制的释放（见图1）。它们一般被部署在陆上和海洋钻机上，并固定在油井顶部。
▎图1：已安装好的防喷器系统。
为了遵守 2019 年制定的法规，BOP 系统测试必须由第三方公司执行，例如总部位于德克萨斯州的 Deepwater Subsea（DS）。该公司可以将数据从位于世界任何地方的 BOP 系统，传输到其监控中心进行分析和报告，从而为其客户提供监测服务。
除 了 BOP 测 试 外， DS 公司还拥有一批训练有素的主题专家 (SME) 团队，可以提供海底运营支持和培训，以减少停机时间并提高运营性能。
寻找更好的解决方案
在 油 气 行 业 中， 许多运营商和服务公司都采用自己既定的、通常效率低下的流程。与大多数运营商一样，DS 公司使用 Excel 等通用工具来分析数据，因此很难预测和排除问题，也很难帮助其客户满足监管要求。
作为 BOP 监管合规性的一部分，必须将报告发送给安全与环境执法局，这通常需要可追溯数月甚至数年的定制报告。必须能够快速有效地创建这些任务，因此电子表格并不是一个合适的工具。
为帮助运营商实现卓越运营，需要分析钻机数据、生成合规报告和故障报告并进行定期检查。这些活动产生的信息，可为运营商提供历史经验教训、关键绩效指标、运营日志和检查报告，从而帮助其改进运营并遵守法规。
这些服务的交付因地理位置而变得复杂，因为大多数 BOP 安装在水面或地表以下数千英尺处。另一个问题是数据量巨大，每天有多达 4 万个数据标签进入 DS 的监测中心，24/7/365 实时流式传输。
必须快速准确地分析这些数据，并立即将任何问题报告给运行人员。首要目标是防止防喷器系统发生故障，其次是如果发现不危及防喷器运行的问题，要保持系统的正常运行，这 一目标也很重要。
为了达到所需的确定性水平，该公司决定从电子表格切换到 Seeq 高级分析软件，以便与感兴趣的数据进行交互、创建见解并生成定制报告。
不同站点之间的数据比较
DS 公司采用 OSIsoft PI 历史数据库从其客户的油井和 BOP 系统中收集和存储时间序列数据。这些数据主要是压力测量值，来自控制BOP 操作不同部分的液压系统。通常通过 VSAT 卫星通信系统，实现从钻机到监控中心的通信（见图 2）。
▎图 2 ：Deepwater Subsea 的监控中心，配备了专业人员来分析其 石油和天然气客户的数据。
除了来自钻井的有关 BOP 系 统运行的实时数据流外，历史数据库还包含 BOP 资产信息，例如制造 商、型号、序列号、制造日期、安装日期、上次维护日期、历史故障和泄漏数据之类的信息。
Seeq 系统可靠性工程师与 DS 公司主题专家合作安装该软件，耗时不到两个小时。安装后，Seeq 软件会自动监测、连接到 PI 系统数据并为其编制索引。当需要分析新数据集时，数据提取过程快速而简单，而电子表格则必须通过手动，从历史数据库中复制数据并粘贴到电子表格中。
此外，可以连接多个 PI 系统， 以提供不同站点之间的数据比较。Seeq 和 OSIsoft PI 的资产框架之间的紧密集成，被用于分析和资产相关的显示。该解决方案还提供了与 其它工具的集成，例如用于数据透视表、图形和业务分析的微软 Excel 和 Power BI。
在微软的 Azure 云服务平台上，DS 公司将 Seeq 作为 SaaS 应用程序运行。与就地安装相比，云托管 具有多种优势。不需要本地服务器硬件和支持；可以简洁、快速的扩展，几乎没有任何限制；云托管公 司提供安全保护、备份和其它功能。无需开展这些活动，使能够专注于其核心任务。
增加正常运行时间
使用该软件独特的分析功能，监控中心的主题专家可以应用其专业知识来帮助监测 BOP 系统的异常。现在，专家可以准确量化 BOP 控制系统在性能、压力泄漏等方面的变化，并快速与钻井人员共享这些信息。
通过捕获数据标签并将其与历史数据比较，监测人员可以分析资产性能，例如压力测试的结果（图 3）。历史记录中的数据不会受到这些活动的干扰，完全保真的 PI 数据 被缓存起来，并可以实现即时快速的访问。
▎图 3 ：SME 使用 Seeq 进行叠加压力测试。
叠加先前测试结果以进行比较的功能，使监测人员能够确保设备的机械完整性没有改变。与单个液压回路相关的 BOP 系统，可能具有一百多种功能，如果想要查明问题 （通常是由于组件泄漏）往往极具挑战性。
通过 Seeq 软件主题专家可以查看信号（例如，歧管调节器压力趋势），并将其与任何期望时间的其它信号进行比较。这些信号可以相 互叠加，从而可以快速识别哪个组件正在泄漏或会导致某些其它类型的问题。
举个例子：BOP 系统中的上部外部节流阀在阀门关闭时泄漏。进 一步的分析可以显示这是否是一个必须立即解决的问题，或者是否可以安全地推迟维修，以实现主动而非被动的维护。
在最近的一次监测检查中，DS 公司利用 Seeq 的各种工具和功能， 识别出 22 个控制系统泄漏。这些项目中的每一个都可能导致生产中断事件，会导致数百万美元的收入损失。
新的监测服务显著增加了石油和天然气运营商的正常运行时 间。一些寻求美国安全与环境执法局 (BSEE) 批准的运营商已经可以将 BOP 测试间隔从 14 天延长 至 21 天，每台钻机每年可以节省约 1000 万美元。这些测试间隔的延长不仅减少了停机时间，而且还提供了进行更详细分析的机会，在此期间可以查明问题。这有助于确保正确的零件和人员在场执行所需的工作，从而加快了维护和维修的速度。
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本文来自于控制工程中文版（CONTROL ENGINEERING China）2021年8月刊《聚焦过程自动化》栏目：如何通过远程监控防喷器系统改善运营？
来源：控制工程中文版
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