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让井场实现万物互联——中国石化胜利石油工程公司钻井工艺研究院

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于丽丽心中一直有个梦想,那就是为钻井施工现场插上智能互联的翅膀。

2008年,于丽丽博士毕业,来到中国石化胜利石油工程公司钻井工艺研究院智能信息技术研究所,潜心钻研信息技术。通过持续跟踪调研前沿信息技术,2016年,她将目光锁定在了“物联网”。

传统意义的钻井施工,设备之间关联度低,井场设备管理以人工巡视为主,消耗大量的人力物力。由于井场环境恶劣,设备一旦出现故障就要逐一进行排查,大大增加了工作量,也间接影响了钻井时效。党的十九大提出推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合的战略部署,于丽丽更加确信自己找对了方向,也更坚定了这份信心和决心。

“如果把物联网技术搬到钻井现场,实现井场设备之间互联互通,变人工巡视为终端监测,必将大大提升钻井现场管理水平,提高设备的保障能力。”凭着一股子冲劲,于丽丽大胆提出了想法,在信息所领导的支持下,与胜利工程公司设备管理部门一拍即合,信息所立即组建团队展开攻关。

首先遇到的第一道难关就是数据采集关。整个胜利工程的井场设备成千上万,这些设备种类繁多、型号各异,购置时间不同,设备数据千差万别。单就柴油机来说,有进口的,有国产的,即便是济柴一个生产厂家的也有十几种型号。更要命的是,新设备上还留有数据采集口,一些老旧的设备上连采集口都没有。在这样的条件下,要想实时采集信息,难度之大可想而知。

再难也要干下去。数据采集没有捷径,只能是一点一点摸索,一台一台研究。没有采集口就设计安装采集口,为此,她们研发出了能够快速对接井场各种设备、兼容多种协议的智采终端。不管什么设备,什么型号只要联接智采终端都可以实现互联。

数据采集上来了,如何判断设备是否出现故障才是真正的难题。如何蹚开技术落地“最后一公里”,才是MRO系统真正产品化的关键一步。刚开始采集上来的数据,按照厂家提供的参数进行分析,发现根本不行,判断的结果与现场大相径庭。问题出在哪里呢?于丽丽风风火火的赶往了施工现场。到现场一看,全明白了。井场设备运行环境恶劣,设备之间相互干扰,噪音、振动等干扰因素很多,如何排除干扰信号成了困扰她的最大难题。

由于缺乏现场经验,于丽丽请来集团公司技能大师刘东章现场授课,看大师如何“望闻问切”,通过听、看、摸就能准确判断设备故障。她和同事们为大师的精湛技艺所折服,但毕竟不是人人都可以成为大师的,她要做的就是让电脑实现故障诊断,不能靠听、看、摸来解决,要实现远程诊断。她要做的就是把大师几十年的经验翻译成数字语言,让电脑代替人脑进行分析。

于丽丽带领团队建立各种分析模型,通过电流、电压、振动信号等参数的细微变化判断出设备运行状况,并做出预测。她们通过建立数理模型、数据挖掘分析以及人工智能等前沿科技,建立起了一套具有故障预判功能的MRO物联网系统。

知之非艰,行之惟艰,五年时间里于丽丽像拧紧的发条一样高速运转。她满脑子想的全是泥浆泵泵压是多少?相关的配置应该是多少?如何通过数据异常发现设备故障?她的脑子里时刻都有一部开动的钻机,以及井场配套的全部装备。为了攻克一个难关,她带领项目组成员常常连续工作几十个小时,才换来项目的一点点突破、一丝丝进展。一路走来,多少苦辣辛酸,有时半夜灵感突现,猛然想起一个解决方案,赶紧翻身下床,抓紧记录,“我甚至做梦都是在工作”,提起那段日子,于丽丽心里满是感慨。

苦心不负,经过多番现场试验、大量计算和反复验证,2021年,于丽丽带领团队终于完成钻井装备MRO物联网技术研发,实现了关键设备远程运行监测和数据处理,为客观、真实反映钻井装备状况,加强设备动态管理,优化运行机制,提高装备利用率带来了福音。

MRO物联网系统实现了现场客户端、现场移动端、平台端三种应用模式。前两种模式为井队操作人员提供了便利,通过一台平板就可以实现对井场所有设备的实时监测,井队人员再也不用手写设备运转记录了,工作量减少的同时,减少了差错率,能更真实、更准确的反映设备状况。平台端则可以通过网络上传实时监测数据,为监测中心、设备管理中心等提供准确的实时数据,为设备管理提供决策依据。

2021年,先后为黄河钻井70183队等15部陆地电动钻机、18部顶驱、中原3部电动钻机、江汉3部电动钻机配套MRO系统,实现了装备的全面感知、实时监测、维保提醒、故障诊断,为现场人员减负,为装备管理提效。井队设备管理人员说:“于博士研发的MRO物联网,就像给钻机装上了一套24小时的‘心脏监测器’,随时掌握关键设备的运行情况,让我们安心多了。”

同年,MRO纳入石化油服SICP一体化云平台,在中国石化全面推广应用。这让于丽丽以及她的团队欢欣鼓舞。

2022年,集万千瞩目的国家页岩油示范区牛页一区的井场上,于丽丽再次披挂上阵,带领团队冲锋一线,深化MRO应用,探索关键设备故障诊断研究。在团队的努力下,牛页一区MRO物联网系统全年提供阀值预警提醒信息337条、故障提醒信息58条,成功拓展MRO物联网的泥浆泵柱塞系统故障辨识能力,实现缸套磨损,缸套松动以及活塞刺漏等故障诊断及预判,多次准确预警异常,有效提升装备问题发现与处理时效。

百尺竿头思更进,策马扬鞭自奋蹄。于丽丽带领团队进一步拓展MRO应用范围,将工业互联网标识技术用于管理井场装备,在装备数字化基础上再次中标SICP石油工程钻井关键装备电子标签项目,完成在6个地区公司的钻井关键装备配套应用,实现了关键装备动态的准确掌握。同时,MRO物联网也荣获2022年山东省工业互联网平台、山东省质量标杆产品。

“党的二十大再次发出了‘促进数字经济和实体经济深度融合’的动员令,”于丽丽说道,“我将潜心钻研信息技术,再创佳绩、再立新功,把能源的饭碗牢牢端在手里。(作者:李燕、王宁、徐智华、李晓)

来源:中国石化胜利石油工程公司

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