李 昊，張 濤，姜華升

中國(guó)石油工程建設(shè)有限公司中東地區(qū)公司，北京 100120

在伊拉克各油田中，原油處理設(shè)施一般以集中處理站（CPF，Central Processing Facility） 和脫氣站（DS，DegassingStation）的形式建設(shè)，尤其是在巴士拉省的西古爾納、魯邁拉、祖拜爾、馬季努等巨型油田，以?？松梨?、BP、埃尼、殼牌為代表的國(guó)際石油公司自2010年成為作業(yè)者以來(lái)，實(shí)施滾動(dòng)開(kāi)發(fā)，在油田區(qū)域內(nèi)分階段建設(shè)多座中心站，站內(nèi)再分階段建設(shè)多個(gè)處理列，形成了“區(qū)內(nèi)多站、站內(nèi)多列”的采出液處理設(shè)施總體布局。一般通過(guò)先期建設(shè)一座處理站，在站內(nèi)建設(shè)一個(gè)或少量處理列，對(duì)建設(shè)方案進(jìn)行探索，然后不斷改進(jìn)優(yōu)化，最后將成熟模式和成功經(jīng)驗(yàn)推廣到后續(xù)工程建設(shè)中。

伊拉克的油田開(kāi)發(fā)合同一般分為三個(gè)階段：首次商業(yè)生產(chǎn)階段、高峰產(chǎn)能階段和穩(wěn)產(chǎn)階段。在第一階段，各油田開(kāi)發(fā)商已投產(chǎn)處理列的單列產(chǎn)能大多數(shù)為250×104t/a。在峰值產(chǎn)能階段，為應(yīng)對(duì)各種挑戰(zhàn)，兩家國(guó)際石油公司最先嘗試建設(shè)單列產(chǎn)能500×104t/a的原油處理列，目前已按照傳統(tǒng)建設(shè)模式和深度預(yù)制模式各自建成一列。在以往油氣項(xiàng)目中，標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和預(yù)制化扮演著重要角色[1-6]，本文以深度預(yù)制的處理列為例，闡述了預(yù)制化理論在實(shí)際工程中的應(yīng)用方法，研究了模塊和撬塊的實(shí)施方案，進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性分析，結(jié)合工程實(shí)踐總結(jié)了建設(shè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，為后續(xù)多個(gè)處理列的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)提供借鑒和參考。

1 項(xiàng)目背景

1.1 項(xiàng)目概況

伊拉克某巨型油田位于巴士拉省，可采石油儲(chǔ)量約60×108t，油田作業(yè)者為某著名國(guó)際石油公司。油田現(xiàn)有3座脫氣站，建有10個(gè)處理列（每列250×104t/a） 和3個(gè)測(cè)試列（每列125×104t/a），當(dāng)前油田總產(chǎn)能約3 000×104t/a。

按照油田開(kāi)發(fā)合同，油田峰值產(chǎn)能將達(dá)到5 500×104t/a，計(jì)劃通過(guò)新建5個(gè)原油處理列來(lái)達(dá)到該產(chǎn)能目標(biāo)，每列產(chǎn)能均為500×104t/a。共分成3個(gè)建設(shè)階段：首期建設(shè)1列，通過(guò)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，指導(dǎo)后續(xù)處理列的方案設(shè)計(jì)和優(yōu)化；后續(xù)兩個(gè)階段中，每個(gè)階段都將同時(shí)建設(shè)2列。因此，首列的成功對(duì)于實(shí)現(xiàn)峰值產(chǎn)能目標(biāo)至關(guān)重要，本文以此作為研究對(duì)象。

1.2 風(fēng)險(xiǎn)與挑戰(zhàn)

伊拉克巨型油田的開(kāi)發(fā)合同有如下顯著特點(diǎn)：投資大、合同期長(zhǎng)、目標(biāo)峰值產(chǎn)能高、本地化率要求高。合同執(zhí)行受諸多外部因素影響，如：社會(huì)不穩(wěn)定、自然環(huán)境差、缺乏合格工人、工業(yè)基礎(chǔ)薄弱。內(nèi)外部因素綜合作用下，項(xiàng)目執(zhí)行充滿(mǎn)風(fēng)險(xiǎn)與挑戰(zhàn)。

（1）在2010年簽署的南部巨型油田開(kāi)發(fā)合同中，各油田開(kāi)發(fā)總投資額均超過(guò)百億美元，合同期一般25～30年，未來(lái)很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的各種風(fēng)險(xiǎn)無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)計(jì)，因此油田開(kāi)發(fā)商希望快速建設(shè)，加快回收，提高財(cái)務(wù)抗風(fēng)險(xiǎn)能力。

（2） 油田開(kāi)發(fā)合同模式為技術(shù)服務(wù)合同（TSC，Technical Service Contract），開(kāi)發(fā)商負(fù)責(zé)投資建設(shè)，新建設(shè)施投產(chǎn)后，按總銷(xiāo)售額的一定比例收取技術(shù)服務(wù)費(fèi)，建設(shè)投資則在投產(chǎn)后由政府全額報(bào)銷(xiāo)。在該合同模式下，油田開(kāi)發(fā)商必然希望快速建設(shè)和投產(chǎn)，加速獲得收益，降低投資回收風(fēng)險(xiǎn)，力爭(zhēng)合同期內(nèi)獲得更多回報(bào)，提高投資回報(bào)率。

對(duì)于規(guī)模型建設(shè)項(xiàng)目，其建設(shè)投資、合同、建設(shè)方案和招標(biāo)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)實(shí)行政府審批制，但是，伊拉克政府行政審批環(huán)節(jié)多、周期長(zhǎng)，往往造成拖延，導(dǎo)致從概念設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、概算審批、招標(biāo)及簽約的整個(gè)周期需要兩年甚至更久。因此開(kāi)發(fā)商快速開(kāi)發(fā)的期望與政府緩慢的審批流程形成突出矛盾。

（3）隨著戰(zhàn)亂結(jié)束，伊拉克國(guó)內(nèi)社會(huì)矛盾突顯，失業(yè)率居高不下，游行示威不斷。為了緩解執(zhí)政壓力，政府出臺(tái)各種新政，影響最大的是提高本地化率，油田開(kāi)發(fā)商進(jìn)行工程招標(biāo)時(shí)強(qiáng)制要求工程建設(shè)總承包商必須滿(mǎn)足25%的最低本地化率，并將其列入工程總承包合同中。

伊拉克工業(yè)基礎(chǔ)非常薄弱，工程所需絕大部分材料需要進(jìn)口。當(dāng)?shù)丶夹g(shù)工人極度缺乏，國(guó)際工程承包商的技術(shù)工人和管理人員多數(shù)為外籍，通過(guò)加大當(dāng)?shù)夭少?gòu)份額和雇員比例實(shí)現(xiàn)最低本地化率的方法行不通。因此，在不影響工期和質(zhì)量的前提下，傳統(tǒng)建設(shè)模式滿(mǎn)足最低本地化率要求的難度增大。

（4）伊拉克南部省份的自然環(huán)境較差，除阿拉伯河沿岸密布耕地和村莊外，其他區(qū)域以戈壁或沙漠為主，每年6月至9月為旱季，日均最高氣溫40℃以上，最高氣溫55℃，年最大降雨量?jī)H320 mm。而且，兩伊戰(zhàn)爭(zhēng)殘留爆炸物遍布油田，征地后必須首先進(jìn)行掃雷，清除爆炸物，需要更多投資和時(shí)間。由于當(dāng)?shù)貙?shí)行土地私有制，地主頻繁武裝滋事，向開(kāi)發(fā)商和總包商索要工作，禁止當(dāng)?shù)匾酝馐┕て髽I(yè)參與本地區(qū)工程，當(dāng)?shù)胤职搪募s能力較差，合格施工分包商資源有限。

（5）受連年戰(zhàn)亂和經(jīng)濟(jì)衰退影響，南部油田基礎(chǔ)設(shè)施條件很差。烏姆卡薩港是唯一海港，距離油田約120 km，港口到油田之間只有一條主干公路，運(yùn)輸限制條件為：高度6 m、寬度5 m、長(zhǎng)度30 m、質(zhì)量100 t。通過(guò)海運(yùn)進(jìn)口的設(shè)備和材料只能在烏姆卡薩港口卸船，再由汽車(chē)運(yùn)抵目的地，這是各個(gè)國(guó)際石油公司普遍采用的運(yùn)輸方案。

綜上所述，國(guó)際承包商面臨很大挑戰(zhàn)和風(fēng)險(xiǎn)，既要遵守當(dāng)?shù)胤煞ㄒ?guī)，又要保證建設(shè)投資預(yù)算能夠被政府接受，還要做到在確保質(zhì)量和安全的前提下實(shí)現(xiàn)自己期望的較短工期，故需妥善應(yīng)對(duì)。

2 建設(shè)方案研究

2.1 建設(shè)規(guī)模

新建處理列選址于油田現(xiàn)有某個(gè)脫氣站旁，合格原油最大設(shè)計(jì)產(chǎn)能約500×104t/a，最低產(chǎn)能約155×104t/a，處理設(shè)施可用率不低于95%，設(shè)計(jì)壽命25年。建設(shè)用地規(guī)格220 m×170 m。工程建設(shè)總承包（EPCC） 合同額約2億美元，合同生效后33個(gè)月實(shí)現(xiàn)臨時(shí)驗(yàn)收。項(xiàng)目工作范圍不包括產(chǎn)出水處理、原油存儲(chǔ)和外輸站等下游系統(tǒng)。

2.2 工藝技術(shù)

進(jìn)站原油最高壓力1.5 MPa，最高溫度84℃，含水率最高60%。出站原油含鹽量最大28.5 mg/L，含水率（BS&W）最高0.2%，雷德蒸汽壓（RVP）最高0.07 MPa，硫化氫含量不高于10 mg/kg，最高溫度64℃。產(chǎn)出水含油率不高于1 000 μL/L。

采出液首先進(jìn)入一級(jí)分離器，流出后與合格原油換熱升溫，之后進(jìn)入二級(jí)分離器，流出后經(jīng)進(jìn)料泵增壓，緊接著先后進(jìn)入脫水器和脫鹽器，之后再經(jīng)過(guò)加熱器升溫，隨后進(jìn)入低壓分離器進(jìn)行脫氣，其流出原油與一級(jí)分離器流出原油進(jìn)行換熱，之后再經(jīng)冷卻器降溫，最后合格原油由原油輸送泵輸送至現(xiàn)有原油儲(chǔ)罐。分離出的氣體，部分用作燃料，其余部分輸送至火炬。產(chǎn)出水由泵輸送至現(xiàn)有處理裝置進(jìn)行處理。

工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 工藝流程

2.3 主要設(shè)備

主要設(shè)備包括：分離器（一級(jí)、二級(jí)和低壓）、脫水器和脫鹽器（兩列并列）、原油加熱器（低壓分離器入口前、電脫水器前）、換熱器（原料油與合格原油換熱器、洗鹽水與污水換熱器）、導(dǎo)熱油爐、火炬、泵（進(jìn)料泵、導(dǎo)熱油輸送泵、污水輸送泵、回收油泵、原油輸送泵）等，見(jiàn)圖2。

圖2 總平面圖（火炬區(qū)略去）示意

綜合考慮工藝要求、設(shè)備重要性等級(jí)和處理列可用率（95%），主要設(shè)備的配置如下：

（1）分離器：一級(jí)分離器、二級(jí)分離器和低壓分離器全部采用1×100%。

（2） 脫水器/脫鹽器：由于新處理列的產(chǎn)能兩倍于常規(guī)處理列（250×104t/a），經(jīng)研究分析，決定采用并列方案2×50%，相比單列設(shè)計(jì)1×100%，該方案有下列優(yōu)點(diǎn)：顯著減小容器尺寸、降低制造難度、滿(mǎn)足運(yùn)輸條件、增大操作彈性、允許復(fù)用現(xiàn)有脫水器/脫鹽器的成熟方案、降低技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。

（2） 換熱器：油/油換熱器和水/水換熱器全部設(shè)計(jì)為2×50%，與兩列脫水器/脫鹽器相對(duì)應(yīng)，增加操作彈性，復(fù)用以往項(xiàng)目成功應(yīng)用的換熱器方案。

（3）泵：鑒于重要性等級(jí)較高，按照“N用1備”配置。其中，導(dǎo)熱油輸送泵配置為3×50%，旨在與兩列脫水器/脫鹽器相對(duì)應(yīng)，增加可用性和操作彈性。其他泵配置為2×100%。

（4）加熱爐：業(yè)主指定產(chǎn)地為歐洲和北美，單臺(tái)加熱爐交貨期約12～14個(gè)月，位于項(xiàng)目關(guān)鍵路徑。如果配置為2×100%，兩套加熱爐的交貨期會(huì)更長(zhǎng)，成本也更高，最后綜合工期和成本影響，決定配置一套立式導(dǎo)熱油爐。但是從操作彈性和可用性的角度出發(fā)，最佳配置方案應(yīng)為2×50%，對(duì)應(yīng)兩列脫水器/脫鹽器。

2.4 總圖運(yùn)輸

總圖運(yùn)輸方案設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮生產(chǎn)流程及各組成部分的生產(chǎn)特點(diǎn)和火災(zāi)危害性，結(jié)合地形、風(fēng)向等條件，按功能分區(qū)集中布置。把生產(chǎn)性質(zhì)相近、火災(zāi)危險(xiǎn)等級(jí)相近、環(huán)境要求相近及緊密聯(lián)系的裝置集中布置在同一分區(qū)。工廠劃分為四個(gè)功能分區(qū)：工藝裝置區(qū)、公用工程區(qū)、管理區(qū)、火炬區(qū)，其中火炬區(qū)位于廠區(qū)東南角。總平面圖如圖2所示（火炬區(qū)略去）。

廠內(nèi)外運(yùn)輸方案設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)合廠外已有道路情況和工廠運(yùn)行要求，設(shè)置三個(gè)大門(mén)：人和輕型車(chē)輛出入口、中型和重型車(chē)輛出入口、緊急出入口。廠內(nèi)道路采用正交和環(huán)形布置：沿廠區(qū)圍欄內(nèi)部，與圍欄平行設(shè)置外圍環(huán)形主干道，東西向兩條平行主干道中間設(shè)置南北方向連接路，其中一條穿過(guò)主管廊，形成內(nèi)循環(huán)。通往裝置區(qū)的分支道路，以及與火炬氣管道平行的道路，全部采用盡頭式道路。工程建設(shè)總承包合同啟動(dòng)前，業(yè)主已委托第三方完成清雷、清表和初步平整，建設(shè)用地范圍內(nèi)無(wú)嚴(yán)重不良地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。豎向設(shè)計(jì)無(wú)特別之處，不予贅述。

2.5 工程方案

主要是建筑物和構(gòu)筑物的建造方案。

（1）建筑物：包括配電室、控制室和門(mén)衛(wèi)室，全部為單層建筑，業(yè)主要求必須采用“預(yù)制輕型快裝房屋”方案，方便將來(lái)改建、轉(zhuǎn)移或拆除。本項(xiàng)目采用境外集成、模塊化建造的執(zhí)行策略。

（2）構(gòu)筑物：包括主管廊、遮陽(yáng)棚和支吊架等，業(yè)主要求采用鍍鋅鋼結(jié)構(gòu)。分成兩類(lèi)管理：管廊采用模塊化實(shí)施策略，境外深度預(yù)制和裝配；其他鋼結(jié)構(gòu)采用境外預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)裝配方案。設(shè)計(jì)制造時(shí)綜合考慮建筑模數(shù)、運(yùn)輸尺寸和使用功能，同時(shí)便于進(jìn)行車(chē)間預(yù)制和現(xiàn)場(chǎng)安裝[7-8]。

（3）管道：消防管網(wǎng)和閉排管網(wǎng)埋地敷設(shè)，其余管道地上安裝。主管廊支撐的管道在工廠內(nèi)完成安裝，管廊模塊、撬塊和設(shè)備三者之間的連接管段在工廠完成預(yù)制，留有少量現(xiàn)場(chǎng)焊口用于調(diào)節(jié)安裝誤差。對(duì)影響運(yùn)輸而必須拆下的管節(jié)，單獨(dú)包裝，隨管廊模塊一起發(fā)運(yùn)。

（4）電纜：全廠主要電氣和儀表電纜埋地敷設(shè)；安裝于主管廊上的設(shè)備或儀表所需電纜，以及其他必須地上安裝的電纜，使用橋架或保護(hù)套管。

（5）廠外配套系統(tǒng)：電力供給來(lái)源于油田現(xiàn)有電站，從廠區(qū)圍欄外33 kV架空線引下，接入新建配電室。消防水由旁邊脫氣站已有消防系統(tǒng)供給，新建管網(wǎng)接入脫氣站已有消防管網(wǎng)。洗鹽水來(lái)自現(xiàn)有河水處理站，輸水管道由業(yè)主負(fù)責(zé)，該項(xiàng)目?jī)H考慮儲(chǔ)水罐和水處理裝置。壓縮風(fēng)（工廠風(fēng)和儀表風(fēng)）及氮?dú)庀到y(tǒng)由該項(xiàng)目自建自用。

3 深度預(yù)制實(shí)施方案

3.1 確定深度預(yù)制戰(zhàn)略

在過(guò)去的三十年中，石油天然氣行業(yè)的很多油氣生產(chǎn)商都選擇建造更大、更適合的設(shè)施，這導(dǎo)致出現(xiàn)進(jìn)度延誤和成本超支的項(xiàng)目不斷增多。當(dāng)原油價(jià)格超過(guò)100美元/桶時(shí)，對(duì)深度預(yù)制方案的經(jīng)濟(jì)合理性基本不用存疑。但是，自2015年原油價(jià)格暴跌以來(lái)，油田作業(yè)者謀求應(yīng)對(duì)快速變化的國(guó)際油價(jià)，保持長(zhǎng)期盈利能力，因而削減成本和縮短工期變得至關(guān)重要。深度預(yù)制方案成為石油公司應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)的一種有效策略，包括三類(lèi)：模塊、撬塊和預(yù)制構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)裝配。深度預(yù)制方案需要在實(shí)施之前進(jìn)行大量研究分析，分配足夠的時(shí)間來(lái)評(píng)估各種選項(xiàng)，方案的有效性與諸多方面有關(guān)，需要將有關(guān)要素整合在一起。

為了有效應(yīng)對(duì)前面所述風(fēng)險(xiǎn)和挑戰(zhàn)，化解當(dāng)?shù)乜捎觅Y源缺乏與高本地化率要求之間的突出矛盾，油田開(kāi)發(fā)商從概念設(shè)計(jì)階段就提出了加大境外預(yù)制深度、復(fù)用成熟方案的總體策略，并在設(shè)計(jì)階段（概念、基礎(chǔ)、詳細(xì)）及工程建設(shè)中得到了貫徹落實(shí)。

為了做到科學(xué)決策，本文采用了戰(zhàn)略決策矩陣，旨在綜合評(píng)估影響決策的客觀需求和基礎(chǔ)條件，詳細(xì)決策過(guò)程如下。

（1）確定分析參數(shù)。決策分析需要考慮驅(qū)動(dòng)因素和基礎(chǔ)條件兩個(gè)方面，驅(qū)動(dòng)因素代表對(duì)深度預(yù)制的主觀和客觀需求程度[9]，基礎(chǔ)條件代表執(zhí)行深度預(yù)制所具備的內(nèi)部和外部基礎(chǔ)條件，見(jiàn)表1。

表1 決策分析參數(shù)

（2）確定評(píng)估體系?；隍?qū)動(dòng)因素和基礎(chǔ)條件兩個(gè)評(píng)價(jià)維度，將驅(qū)動(dòng)因素作為縱軸，基礎(chǔ)條件作為橫軸，并把每種分析參數(shù)的評(píng)價(jià)結(jié)果劃分為三檔，驅(qū)動(dòng)因素強(qiáng)度等級(jí)分為“大、中、小”，基礎(chǔ)條件具備程度分為“強(qiáng)、中、弱”，據(jù)此繪制3×3戰(zhàn)略決策矩陣，見(jiàn)圖3。

圖3 深度預(yù)制戰(zhàn)略決策矩陣

（3）開(kāi)展定性評(píng)估。根據(jù)兩個(gè)參數(shù)的分析結(jié)果，可確定項(xiàng)目所處矩陣區(qū)位，據(jù)此選擇對(duì)應(yīng)的實(shí)施戰(zhàn)略，作為決策時(shí)的參考?？梢圆捎昧炕蚍址ǎ烤邆湟粋€(gè)驅(qū)動(dòng)因素計(jì)1分，具備一個(gè)基礎(chǔ)條件同樣計(jì)1分。經(jīng)分析評(píng)估，本項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)因素強(qiáng)度等級(jí)為“強(qiáng)”，基礎(chǔ)條件具備程度為“大”，處于矩陣右上角區(qū)塊，選擇“實(shí)施”戰(zhàn)略，最終決策層同意采用深度預(yù)制戰(zhàn)略。

3.2 確定最大運(yùn)輸尺寸和重量

3.3 確定模塊和撬塊的布局及布置

開(kāi)展總圖設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)立足于傳統(tǒng)建造模式的總圖方案，考慮深度預(yù)制和設(shè)施集成帶來(lái)的平面布局和空間布局的雙重變化。鑒于模塊和撬塊的布局和布置與總圖相互制約，必須同步設(shè)計(jì)，迭代優(yōu)化。

原油處理列由許多功能單元組成，這些單元的功能由所包含的組件和設(shè)備聯(lián)合實(shí)現(xiàn)，通過(guò)在相互之間建立關(guān)聯(lián)，形成一套完整裝置。在傳統(tǒng)建造模式下，需要在現(xiàn)場(chǎng)建立這些組件和設(shè)備之間的物理聯(lián)系，而深度預(yù)制方法則是在工廠內(nèi)完成，把組件和設(shè)備組裝成模塊或撬塊。在運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，越接近最終完工狀態(tài)，則預(yù)制深度越大；越接近原始設(shè)備制造商（OEM）供貨的狀態(tài)，則預(yù)制深度越低。根據(jù)貨物抵達(dá)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)的完工度，將處理設(shè)施歸納為五類(lèi)：組件、獨(dú)立設(shè)備、預(yù)制撬塊、管廊模塊、建筑物。組件即散材，無(wú)須贅述，僅對(duì)后四類(lèi)進(jìn)行研究，詳細(xì)闡述如下。

3.3.1 獨(dú)立設(shè)備

獨(dú)立設(shè)備由廠家負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)、制造和供貨，不宜或不能與其他設(shè)備集成在一起，符合一般獨(dú)立設(shè)備的采購(gòu)慣例，例如：容器、泵和加熱爐等，如圖4所示。供應(yīng)商應(yīng)遵守總承包規(guī)定的運(yùn)輸限制條件，確定整體發(fā)運(yùn)或適當(dāng)拆分。獨(dú)立設(shè)備的附屬操作平臺(tái)和鋼梯屬于供應(yīng)商供貨范圍，工廠內(nèi)預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)裝配。經(jīng)分析研究，確定歸屬于獨(dú)立設(shè)備的主要采購(gòu)項(xiàng)見(jiàn)表2。

圖4 獨(dú)立設(shè)備

表2 獨(dú)立設(shè)備清單

3.3.2 預(yù)制撬塊

根據(jù)撬塊設(shè)計(jì)責(zé)任主體的不同，分為兩大類(lèi)：

（1）第一類(lèi)是由專(zhuān)業(yè)成套設(shè)備供應(yīng)商負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)、制造和供貨的撬塊，例如空壓機(jī)、制氮機(jī)等，把廠家直接集成的撬塊命名為廠商預(yù)制撬塊（VAU，Vendor Assembled Unit），見(jiàn)表 3。

表3 廠商撬塊清單

（2）第二類(lèi)是由總承包商負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)，并委托預(yù)制工廠制造的撬塊。圍繞與主工藝緊密相關(guān)的核心設(shè)備，將其外圍閥組、小型設(shè)備、儀表、閥門(mén)、管道等整合成撬塊，在境外工廠內(nèi)完成制造和組裝。根據(jù)核心設(shè)備類(lèi)型，可細(xì)分為四類(lèi)：閥組撬、換熱器撬、泵組撬和容器撬，詳見(jiàn)表4和圖5。

居民趙某散步時(shí)，被一只從后面跑來(lái)的流浪狗咬了一口，遂到醫(yī)院處理傷口，并注射狂犬疫苗。趙某經(jīng)打聽(tīng)得知，咬自己的那條狗似乎是附近居民馬某家的。面對(duì)找上門(mén)要求賠償?shù)内w某，馬某承認(rèn)那條狗曾經(jīng)是自己家養(yǎng)的，但卻以自己在一個(gè)月前送給了別人為由拒絕予以賠償。趙某遂將馬某告上法庭。

表4 承包商預(yù)制撬塊清單

圖5 預(yù)制撬塊類(lèi)型

遵循如下實(shí)施原則：關(guān)鍵設(shè)備、儀表和閥門(mén)等在原始供貨商的制造地完成出廠檢驗(yàn)，然后發(fā)運(yùn)到總包商指定的撬塊制造廠完成組撬；管道連接點(diǎn)設(shè)置在撬塊邊緣，采用法蘭連接；撬內(nèi)電纜和槽盒在工廠內(nèi)完成安裝，撬座上設(shè)置接線箱；撬塊集成后，在工廠內(nèi)完成所有測(cè)試和試驗(yàn)；撬塊原則上整體包裝發(fā)運(yùn)，視情況拆除運(yùn)輸途中易損壞的部件、儀表以及局部超限部分，單獨(dú)包裝，隨撬塊一起發(fā)運(yùn)。

3.3.3 管廊模塊

主管廊用于支撐管道、橋架和安全閥等。采用的模塊化策略為“縱向分段、豎向分層”，在境外工廠組裝管廊鋼結(jié)構(gòu)，并安裝管道、橋架和閥門(mén)，工廠內(nèi)完成建造和模塊試裝，現(xiàn)場(chǎng)完成最終拼裝。

綜合管廊整體作為一個(gè)功能單元，其空間長(zhǎng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出運(yùn)輸限制，需要縱向分段，兩段中間設(shè)置一定間隔，每段管廊可單獨(dú)制造和現(xiàn)場(chǎng)吊裝，視為一個(gè)管廊模塊（PAR，Preassembled Rack）。鑒于管道原材制造模數(shù)為3 m，沿管廊縱向設(shè)置6 m標(biāo)準(zhǔn)柱距，單個(gè)管廊模塊最多包含4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)跨。對(duì)于模塊間的拼接跨，取跨距為3 m，模塊之間僅用水平連系梁拉結(jié)，中間無(wú)柱，采用預(yù)制桿件現(xiàn)場(chǎng)裝配方案（Stick Built），即工廠預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)安裝。管道兩端各自向外懸挑1.5 m，在拼接跨留置一道現(xiàn)場(chǎng)焊口，完成管道對(duì)接焊；單個(gè)管廊模塊最大長(zhǎng)度約27 m，含管道懸挑長(zhǎng)度。管廊寬度需計(jì)入連接板尺寸，鋼結(jié)構(gòu)框架外緣寬度4.8 m?？梢?jiàn)，管廊長(zhǎng)度和寬度均未超限。管廊布置見(jiàn)圖6。

圖6 管廊立面布置

考慮到運(yùn)輸條件限制，把管廊模塊在豎向分成三層：底層為支撐層，作用是增加管廊高度，起到支撐上部結(jié)構(gòu)的作用，此層勞動(dòng)密集度很低，采用預(yù)制桿件現(xiàn)場(chǎng)裝配方案；中間層和頂層為設(shè)施層，根據(jù)工藝要求，頂層安裝安全閥和氣管道，中間層安裝燃料氣、壓縮風(fēng)、水、原油和污水管道，勞動(dòng)密度較大。根據(jù)運(yùn)輸高度要求，將中間層和頂層分別設(shè)計(jì)成可運(yùn)輸模塊，見(jiàn)圖7。模塊清單見(jiàn)表5。

圖7 管廊模塊及吊裝

表5 管廊模塊清單

3.3.4 建筑物

每棟建筑物屬于一個(gè)獨(dú)立功能單元，如控制室、變電所和門(mén)衛(wèi)室。采用境外工廠整體集成的策略，稱(chēng)為集成單元（PAU，Preassembled Unit）。建筑物及其室內(nèi)外設(shè)施在出廠前完成安裝和聯(lián)合調(diào)試（IFAT），包括：電氣、控制、空調(diào)通風(fēng)、通信、照明、消防等系統(tǒng)。設(shè)計(jì)平面布置時(shí)，充分考慮拆分、包裝、運(yùn)輸和復(fù)裝四方面要求，妥善設(shè)計(jì)模塊之間的連接。根據(jù)室內(nèi)設(shè)施的重量和尺寸，優(yōu)化平面布局，合理設(shè)置重心位置，降低模塊吊裝安全風(fēng)險(xiǎn)。

設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮運(yùn)輸限制條件：門(mén)衛(wèi)室尺寸滿(mǎn)足運(yùn)輸限制條件，可整棟發(fā)運(yùn)，共2棟?？刂剖液妥冸娝?棟，建筑尺寸均超限，將其拆分為多個(gè)可采用汽車(chē)運(yùn)輸?shù)哪K，見(jiàn)表6和圖8。每個(gè)模塊單獨(dú)包裝，包含其中盤(pán)柜等設(shè)施，必須拆除的易損部件須單獨(dú)包裝，隨模塊一起發(fā)運(yùn)，在工程現(xiàn)場(chǎng)完成建筑物模塊組裝及少量現(xiàn)場(chǎng)復(fù)裝工作。

表6 建筑物模塊清單

圖8 建筑物模塊化方案

4 方案經(jīng)濟(jì)比選與分析

4.1 成本節(jié)約

應(yīng)根據(jù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的“有無(wú)對(duì)比”原則進(jìn)行方案經(jīng)濟(jì)比選，研究深度預(yù)制方案與傳統(tǒng)建設(shè)方案相比帶來(lái)的增量效益和增量費(fèi)用，評(píng)判深度預(yù)制方案的經(jīng)濟(jì)合理性。無(wú)需關(guān)注獨(dú)立設(shè)備和廠商預(yù)制撬塊，只須評(píng)價(jià)承包商預(yù)制撬塊、管廊模塊和建筑物模塊三類(lèi)。

撬塊和模塊的總成本節(jié)約包含兩部分：直接成本節(jié)約Cd和間接成本節(jié)約Ci。對(duì)于直接成本節(jié)約，每個(gè)模塊和撬塊的直接成本包含：人工費(fèi)、材料成本、機(jī)械臺(tái)班費(fèi)、運(yùn)輸費(fèi)和進(jìn)口從屬費(fèi)，對(duì)比深度預(yù)制方案實(shí)施前后，主材成本、機(jī)械臺(tái)班費(fèi)、進(jìn)口從屬費(fèi)差異不大，可忽略不計(jì)。則直接成本節(jié)約Cd可以表示為人工費(fèi)節(jié)約C1與額外成本C2（增加的設(shè)計(jì)、鋼材和運(yùn)輸）之差：Cd=C1-C2。

在傳統(tǒng)建設(shè)模式下，人員動(dòng)遷費(fèi)、勞工許可手續(xù)費(fèi)、安保服務(wù)費(fèi)、營(yíng)地建設(shè)維護(hù)費(fèi)、現(xiàn)場(chǎng)津貼等視為間接成本。采用深度預(yù)制方案時(shí)，間接成本節(jié)約屬于增量收益。在伊拉克，由于社會(huì)安全形勢(shì)差，安保服務(wù)費(fèi)和現(xiàn)場(chǎng)津貼支出占比很高。

4.2 人工成本節(jié)約

假設(shè)傳統(tǒng)建造模式是將目標(biāo)預(yù)制工廠的工人從異地轉(zhuǎn)移到現(xiàn)場(chǎng)，傳統(tǒng)模式和預(yù)制模式的安裝工日費(fèi)率p相同。深度預(yù)制情況下，總?cè)斯と諟p少量占傳統(tǒng)模式總?cè)斯と誸的比例定義為勞動(dòng)轉(zhuǎn)移比例r，可以得到如下簡(jiǎn)化計(jì)算式：C1=t r p。

由上式可知，人工成本節(jié)約與模撬塊總?cè)斯と铡⑥D(zhuǎn)移勞動(dòng)比例和人工日費(fèi)率三個(gè)因素正相關(guān)。

（1）境外完成的工作越多，勞動(dòng)轉(zhuǎn)移比例越高。這里忽略了預(yù)制工廠的高機(jī)械化作業(yè)水平帶來(lái)的額外收益，偏于保守。

（2）塊體單位體積人工日定義為勞動(dòng)密度，相同外形尺寸（最大運(yùn)輸尺寸條件）的模塊或撬塊，其勞動(dòng)密度越高，總?cè)斯と赵礁?，可轉(zhuǎn)移基數(shù)就越大。理想的模塊和撬塊應(yīng)具有較高的勞動(dòng)密度，如果勞動(dòng)密度過(guò)低，可獲取的人工費(fèi)節(jié)約有限，不適合采用模塊化或撬塊化方案，此時(shí)可以采用預(yù)制構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)裝配方案，例如：設(shè)備遮陽(yáng)棚、管廊底部支撐層、火炬管道支架等。

（3）實(shí)際上，境內(nèi)外人工費(fèi)率并不相等，比如：伊拉克境內(nèi)使用大量中國(guó)或土耳其工人，其成本水平高于阿聯(lián)酋預(yù)制工廠的印度和巴基斯坦工人，如果采用阿聯(lián)酋預(yù)制工廠的人工日費(fèi)率計(jì)算傳統(tǒng)模式下的總?cè)斯べM(fèi)以及采用深度預(yù)制方案后的人工費(fèi)節(jié)約，結(jié)果偏于保守。

4.3 額外成本

方案經(jīng)濟(jì)比選時(shí)，額外成本帶來(lái)負(fù)面影響，應(yīng)視為增量費(fèi)用，采用定性與定量相結(jié)合的分析方法。定量分析時(shí)，可根據(jù)被評(píng)價(jià)方案的具體數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，這里僅闡述定性分析方法和步驟。

（1）確定影響因素：對(duì)于常規(guī)原油處理設(shè)施，通過(guò)敏感性分析可知額外成本與運(yùn)距和工廠預(yù)制規(guī)?；境示€性關(guān)系。預(yù)制工廠距離現(xiàn)場(chǎng)越遠(yuǎn)，額外運(yùn)費(fèi)越多；工廠預(yù)制規(guī)模越大，額外增加的設(shè)計(jì)費(fèi)、材料費(fèi)和運(yùn)輸成本越高。預(yù)制工廠遠(yuǎn)近程度和工程預(yù)制深度共同決定額外成本的大小，在選擇方案時(shí)，需要在運(yùn)距和貨物規(guī)模之間進(jìn)行權(quán)衡。

（2）確定分析方法：定性評(píng)估額外成本影響的目的，旨在指導(dǎo)深度預(yù)制方案的比選。這里采用“額外成本影響度”作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，“額外成本影響矩陣”作為分析工具。首先，預(yù)制工廠可根據(jù)與工程現(xiàn)場(chǎng)的距離遠(yuǎn)近程度劃分為三類(lèi)：境內(nèi)、同地區(qū)國(guó)家、遠(yuǎn)洋國(guó)家；然后，把工程預(yù)制對(duì)象按照規(guī)模劃分為三類(lèi)：設(shè)備、撬塊、裝置；最后繪制3×3矩陣，根據(jù)預(yù)制工廠遠(yuǎn)近度和預(yù)制對(duì)象規(guī)模，確定額外成本影響程度，分三級(jí)表示：低（L）、中（M）、高（H），見(jiàn)圖9。

圖9 額外成本影響矩陣

（3）進(jìn)行定性評(píng)估：根據(jù)預(yù)制撬塊、管廊模塊和建筑物的功能和建造方案，對(duì)周邊國(guó)家的制造廠資源進(jìn)行篩選后，選擇在土耳其制造管廊模塊，在阿聯(lián)酋建造預(yù)制撬塊和建筑物，通過(guò)船舶運(yùn)抵伊拉克。土耳其和阿聯(lián)酋距離伊拉克較近，預(yù)制工廠遠(yuǎn)近度為“中等”。預(yù)制撬塊和建筑物的預(yù)制規(guī)模為“中等”，管廊模塊的預(yù)制規(guī)模為“大”。根據(jù)圖9所示矩陣，預(yù)制撬塊和建筑物的額外成本影響級(jí)別為“中等（M）”，管廊模塊的額外成本影響級(jí)別為“高（H）”。

綜上可知，對(duì)于預(yù)制撬塊和建筑物，額外成本影響中等，深度預(yù)制帶來(lái)增量效益的可能性較高；對(duì)于管廊模塊，額外成本的影響水平高，需要進(jìn)行詳細(xì)定量分析。實(shí)際定量分析結(jié)果顯示，采用深度預(yù)制方案的成本節(jié)約為正，說(shuō)明人工費(fèi)節(jié)約和間接成本節(jié)約之和高于額外成本。

4.4 經(jīng)濟(jì)分析結(jié)果

采用前述方法進(jìn)行定性和定量經(jīng)濟(jì)分析，表明深度預(yù)制建設(shè)方案在經(jīng)濟(jì)上合理可行，而且相比傳統(tǒng)模式略具成本優(yōu)勢(shì)：采用預(yù)制撬塊方案以后，節(jié)省成本約5%；采用建筑物模塊化方案后，節(jié)省成本約2%；采用管廊模塊化方案后，節(jié)省成本約3%。降低成本不是本項(xiàng)目最高目標(biāo)，因此只要總成本節(jié)約的評(píng)估結(jié)果為正，方案即可被接受。當(dāng)然，成本節(jié)約數(shù)額越大，說(shuō)明深度預(yù)制方案的經(jīng)濟(jì)性越好。

5 結(jié)論

該項(xiàng)目旨在應(yīng)對(duì)本地化率高和政府審批效率低情況下帶來(lái)的合同風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)復(fù)用成熟技術(shù)和設(shè)備方案，將產(chǎn)能加倍，采用深度預(yù)制策略，驗(yàn)證了500×104t/a原油處理列深度預(yù)制建設(shè)方案的可行性。在不超出項(xiàng)目預(yù)算的前提下，實(shí)現(xiàn)了減少現(xiàn)場(chǎng)工作量和提高單列產(chǎn)能規(guī)模的目標(biāo)，取得下列成果和經(jīng)驗(yàn)：

（1）深度預(yù)制方案的成功因素可簡(jiǎn)單概括為：早期決策、加深設(shè)計(jì)、早下訂單、減少變更。加深基礎(chǔ)設(shè)計(jì)（FEED）可以節(jié)省成本、減少變更。

（2）確立清晰的項(xiàng)目目標(biāo)，采用科學(xué)方法和有效工具及早進(jìn)行正確決策，可應(yīng)用戰(zhàn)略決策矩陣選擇合適的深度預(yù)制戰(zhàn)略。

（3）精準(zhǔn)界定預(yù)制范圍，應(yīng)用分解和組合思想，化繁為簡(jiǎn)，組合增效，將處理設(shè)施分成五類(lèi)，提高了方案策劃效率。以預(yù)制撬塊、管廊模塊和建筑物為工作對(duì)象，分別進(jìn)行方案編制和經(jīng)濟(jì)比選。

（4）組撬方案突出核心、關(guān)注外圍，根據(jù)核心設(shè)備類(lèi)型分成四種撬塊：閥組、容器、換熱器和泵。通過(guò)將核心設(shè)備與外圍設(shè)施集成到撬塊，降低現(xiàn)場(chǎng)安裝人工時(shí)超過(guò)70%。

（5）安裝工作大部分轉(zhuǎn)移后，本地化率計(jì)算基數(shù)降低，可輕松實(shí)現(xiàn)政府規(guī)定的最低本地化率，僅將土建工程分包給當(dāng)?shù)毓炯纯蓾M(mǎn)足。

（6）采用定性與定量相結(jié)合的分析方法，進(jìn)行方案經(jīng)濟(jì)比選，通過(guò)額外成本影響矩陣定性評(píng)估運(yùn)距和預(yù)制規(guī)模對(duì)成本的影響，輔助方案比選，最后通過(guò)定量分析驗(yàn)證方案的經(jīng)濟(jì)合理性。

（7）后續(xù)將新建4個(gè)處理列，在規(guī)模、工藝、設(shè)備和總圖方面基本相同，首列的建成投產(chǎn)為提高油田標(biāo)準(zhǔn)化水平做出了積極貢獻(xiàn)。

（8）縮短了后續(xù)處理列的設(shè)計(jì)周期，首列的前期工作耗時(shí)約1年，第2、3列的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)僅用時(shí)6個(gè)月，節(jié)省約50%時(shí)間和約30%人工時(shí)。

（9）深度預(yù)制方案有優(yōu)點(diǎn)，但也有缺點(diǎn)：需要進(jìn)行大量前期規(guī)劃以避免工期延誤，協(xié)調(diào)眾多參與方的工作變得更加復(fù)雜，材料控制更加繁瑣，運(yùn)輸費(fèi)用更高，挑戰(zhàn)更大。

在石油天然氣行業(yè)，深度預(yù)制模式得到廣泛應(yīng)用，隨著可用勞動(dòng)力獲取難度增大，技術(shù)工人成本升高，工廠預(yù)制水平增強(qiáng)，執(zhí)行敏捷度要求提高，陸上原油處理列深度預(yù)制方案的優(yōu)勢(shì)也必將越來(lái)越明顯。該項(xiàng)目可為類(lèi)似原油處理項(xiàng)目提供借鑒和參考。