浮式设施是海洋资源开发的核心装备，具有高技术、高投入、高风险、高附加值的“四高”特点，其精细设计和安全运维尤为重要。我国规划实施了多项海洋浮式设施现场监测与智能化研究任务，形成了坚实的监测技术储备。但在设计反馈、运维控制方面，距离通过智能化技术指导设计生产仍有较大差距，目前仍面临环境机理不明确、预警评估机理不完善、决策支持能力不足、智能化与设计难以有效协同等理论和技术挑战。
近年来，中海油研究总院面向海洋油气开发全产业链，逐步完成海洋资源开发“数据端”建设。随着数字化智能化转型不断迈入深水区，正全力构建以“数据端”和“业务端”为闭环的智能油田技术框架。
据介绍，从2020年开始，中海油研究总院针对浮式设施在役安全保障和设计反馈的核心机理开展攻关，历经3年时间，依托全球首座10万吨级深水半潜式生产储油平台“深海一号”能源站，完成首个基于机理模型的浮式设施实时动态孪生系统开发。系统涵盖了监测数据可视化再现及预警、实时动态机理模型孪生、作业决策智能辅助、在役设施全状态评估等系列化智能技术。各项智能化技术于2023年7月19日完成技术鉴定，达到先进水平。
“与现阶段大量以单一数据为驱动的数字孪生系统开发相比，‘深海一号’能源站浮式设施实时动态孪生系统以具备完整自主知识产权的分析软件作为核心求解器，结合现场监测技术对在役浮式设施进行实时动力学求解。”研究总院项目负责人李达介绍道。自主求解器的开发避免了国外工业软件技术垄断，解决了在役浮式设施分析软件“卡脖子”问题。
该系统考虑了浮式设施多源异构监测数据特征，开发了多阈值评估技术完成环境设施在役状态预警模块，能够有效降低突发事件导致的经济损失。同时结合高精度海—气预报数据，评估未来72小时的设施服役状态，为外输、撤/返台等作业提供科学决策辅助。进一步基于实测信息环境和设施响应信息，实现了对水下系泊系统的实时状态评估和剩余疲劳寿命评估，降低了结构失效引起的突发事故出现概率，完成浮式设施设计后评估，为未来浮式设施设计优化提供科学支撑。
“未来中海油研究总院将在‘深海一号’能源站浮式设施实时动态孪生系统开发的基础上，进一步夯实智能化技术现场指导能力，同时吸纳各类新兴智能化技术，将实时动态孪生系统推广应用到各类海洋开发设施的在役安全保障和设计优化过程中，逐步建立海洋工程智能化技术闭环，扎实推进海洋工程数字化智能化转型。”中海油研究总院负责人米立军说。
(中海油研究总院供图)
(责任编辑：范晓婷)
