侯麗娜 吳凡 趙明輝 楊龍斐 李遠(yuǎn)朋 廖柯熹

1新疆油田公司實驗檢測研究院

2西南石油大學(xué)石油與天然氣工程學(xué)院

針對新疆油田站場完整性管理中已開展的數(shù)據(jù)收集、風(fēng)險識別、檢測評價、維修維護等工作情況，油田站場從未開展效能評價工作，完整性管理存在缺失項，無法為站場的完整性管理提供指導(dǎo)與參考。因此，有必要在新疆油田開展油田站場完整性管理效能評價體系研究。

通過對標(biāo)分析已有的效能評價標(biāo)準(zhǔn)體系，進行對標(biāo)分析[1]。國內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)缺少可執(zhí)行層面的指標(biāo)[2-3]，GB 32167—2015《油氣輸送管道完整性管理規(guī)范》對油氣田站場進行分類，對不同站場的設(shè)備宜采用不同風(fēng)險評估標(biāo)準(zhǔn)，SY/T 7664—2022《油氣管道站場完整性管理體系要求》對天然氣輸氣站場確定了效能評價標(biāo)準(zhǔn)及指標(biāo)[4]，得到效能評估流程圖，缺少體系文件及作業(yè)文件。ASME、API 關(guān)于站場效能評價主要集中在站場風(fēng)險評價、失效原因分析、失效模式、失效概率統(tǒng)計、風(fēng)險評價等方面[5]，以可靠性為中心的動設(shè)備維護等方面涉及較多，沒有建立相應(yīng)的效能評價體系和作業(yè)層面、程序文件層面的指標(biāo)。

建立油田站場完整性管理效能評價的技術(shù)指標(biāo)體系，選擇適用于新疆油田的效能評價要素和評價指標(biāo)，形成指標(biāo)值計算方法與分級標(biāo)準(zhǔn)，并開發(fā)完整性管理效能評價功能模塊[6]。從而準(zhǔn)確評估油氣田管道及站場完整性管理工作的效果、效率與效益，形成新疆油田站場完整性管理策略閉環(huán)，提升油田站場完整性管理水平和能力，并為新一輪完整性管理循環(huán)提出有效的改進建議。

1 站場完整性管理效能評價體系建立

關(guān)于油田站場完整性，目前國內(nèi)外尚無專門的概念，站場不同類型設(shè)備的完整性即可構(gòu)成站場整體設(shè)施的完整性[7-8]。根據(jù)中國石油天然氣集團有限公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/SY 1180—2009《管道完整性管理規(guī)范》中第8 部分效能評價和GB 32167—2015《油氣輸送管道完整性管理規(guī)范》中的要求及資產(chǎn)完整性相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，建立油田站場完整性管理效能測試指標(biāo)和綜合效能評價體系。

1.1 站場完整性管理效能測試

站場完整性管理效能測試是根據(jù)站場設(shè)備類型相應(yīng)的危害因素，基于數(shù)據(jù)收集、綜合風(fēng)險管理、靜設(shè)備風(fēng)險評價、動設(shè)備可靠性管理、安全儀表系統(tǒng)評估、檢測與監(jiān)測和維修維護等完整性管理工作，開展關(guān)鍵指標(biāo)的效能測試。

1.2 站場完整性管理綜合效能評價

站場完整性管理效能評價是對整個管理活動的產(chǎn)出和投入比進行分析評價，最終得出表示優(yōu)劣程度的指標(biāo)結(jié)果。根據(jù)新疆油田不同類型站場生產(chǎn)管理特點及完整性管理工作不同側(cè)重點，建立油田站場完整性管理的綜合效能評價指標(biāo)體系。

2 效能測試

針對管道的各項危害因素，回顧針對其開展實施的管道完整性管理工作具體情況，如具體針對靜設(shè)備、動設(shè)備、儀器儀表、第三方破壞、自然災(zāi)害等效能測試指標(biāo)，通過對比分析開展實施各項管道完整性管理工作前后各相關(guān)效能測試指標(biāo)歷年數(shù)據(jù)變化情況，評價該項完整性管理工作的努力程度及各種危害因素風(fēng)險消減或控制的效率、效果情況，進行控制措施的調(diào)整及評價結(jié)論的總結(jié)。

3 站場綜合效能評價指標(biāo)體系

根據(jù)油田站場設(shè)備類型和完整性管理工作界面劃分，將油田站場完整性管理綜合效能評價體系分為數(shù)據(jù)管理、綜合風(fēng)險管理、靜設(shè)備風(fēng)險評價、動設(shè)備可靠性管理、安全儀表系統(tǒng)評估、站場檢測評價、在線監(jiān)測與故障診斷、站場設(shè)備維修維護和綜合管理共計9個模塊[9]。

3.1 數(shù)據(jù)管理

數(shù)據(jù)是站場完整性管理的基礎(chǔ)，輸油站場涉及機械設(shè)備、陰極保護系統(tǒng)、工藝管道、儀表自動化設(shè)備、通信設(shè)備、電氣設(shè)備、消防設(shè)備、安全防護與監(jiān)測系統(tǒng)等各種專業(yè)設(shè)備設(shè)施，相關(guān)的數(shù)據(jù)種類龐雜。因此，建立站場數(shù)據(jù)管理效能評價模塊，了解站場數(shù)據(jù)管理工作的完成情況及管理效果，如圖1所示。

3.2 綜合風(fēng)險管理

定量風(fēng)險評價（QRA）是指識別潛在危險，對潛在危險發(fā)生的概率及可能造成的后果進行分析。危險與可操作性分析（HAZOP）是指針對過程系統(tǒng)（包括流程工業(yè)）的危險（安全）進行分析。效能評價是對完整性管理工作進行評價，而風(fēng)險評價工作屬于完整性管理工作中的一環(huán)，建立的效能評價指標(biāo)體系，適用于多種風(fēng)險評價工作的效能評價。QRA 和HAZOP 均屬于風(fēng)險評價方法中的一個分類或一種方法，本文的效能評價指標(biāo)對各種風(fēng)險評價方法具有普適性，可針對實際實施的風(fēng)險評價方法進行打分。

表1 油田站場效能評價測試指標(biāo)Tab.1 Evaluation and testing indicators for oilfield station efficiency

綜合風(fēng)險管理通過評價油田站場QRA 與HAZOP 的風(fēng)險開展情況，制定詳細(xì)的效能評價風(fēng)險管理指標(biāo)以衡量該站場的風(fēng)險管理情況。量化QRA 和HAZOP 共同構(gòu)成站場的綜合風(fēng)險管理[10-12]。通過對QRA 和HAZOP 的風(fēng)險評價工作的投入與產(chǎn)出進行評價，建立綜合風(fēng)險管理效能評價模塊，了解站場綜合風(fēng)險管理工作效果如圖2所示。

圖2 油田站場綜合風(fēng)險管理模塊指標(biāo)體系Fig.2 Oilfield station comprehensive risk management module indicator system

3.3 靜設(shè)備風(fēng)險評價

靜設(shè)備在站場風(fēng)險管理中占據(jù)重要地位，基于風(fēng)險的檢驗技術(shù)[13]，采用針對性的檢驗計劃進行檢測，優(yōu)化設(shè)備維護方案，為檢修工期提供科學(xué)的決策支持。通過建立靜設(shè)備風(fēng)險評價效能評價模塊指標(biāo)體系（圖3），了解站場靜設(shè)備風(fēng)險評價工作效果。

圖3 油田站場靜設(shè)備風(fēng)險評價模塊指標(biāo)體系Fig.3 Risk assessment module indicator system for static equipment in oilfield stations

3.4 動設(shè)備可靠性管理

站場壓縮機組、輸油泵機組等動設(shè)備，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修成本高昂[14]?？煽啃跃S護對站場各系統(tǒng)進行系統(tǒng)分析，了解系統(tǒng)功能及完成這些功能的設(shè)備的失效模式，根據(jù)風(fēng)險大小和邏輯決斷來優(yōu)化維護策略，確定對備件的要求及周期性改變的維修方式，科學(xué)指導(dǎo)設(shè)備維護。通過建立動設(shè)備可靠性管理效能評價模塊，了解站場動設(shè)備可靠性維護工作效果，建立動設(shè)備可靠性管理指標(biāo)體系（圖4）。

圖4 油田站場RCM模塊指標(biāo)體系Fig.4 Oilfield station RCM module indicator system

3.5 安全儀表系統(tǒng)評估

為了保障油田站場控制系統(tǒng)運行安全，站場配置了安全儀表系統(tǒng)（SIS）[15]，SIS 的安全運行直接影響到站場的安全。由于SIS 自身的功能安全性經(jīng)常被忽略，因此采用科學(xué)的方法對站場的安全儀表進行評價，通過SIS 的完整性管理，把風(fēng)險降至要求的水平。安全完整性等級是一個安全儀表功能（SIF）的度量，即能夠降低風(fēng)險的量。SIL 評估過程即是對SIF 水平的衡量。通過建立安全儀表系統(tǒng)評估效能評價模塊，評估儀表安全完整性等級過程的有效性，建立安全儀表系統(tǒng)評估指標(biāo)體系（圖5）。

圖5 油田站場安全儀表系統(tǒng)評估模塊指標(biāo)體系Fig.5 Oilfield station safety instrument system evaluation module indicator system

3.6 站場檢測評價

通過對站場主要設(shè)備或管段進行檢測，并使用檢測數(shù)據(jù)和結(jié)果開展專業(yè)性的評價，發(fā)現(xiàn)設(shè)備潛在風(fēng)險，采取相應(yīng)的風(fēng)險控制措施，達到保障安全的目的[16-17]。站場設(shè)備檢測評價技術(shù)包括：站場管道在線檢測與評價技術(shù)、儲罐檢測與評價技術(shù)和閥門內(nèi)漏檢測與評價技術(shù)等。儲罐檢測項目包括：罐體腐蝕及變形、焊縫檢查、油罐附件、儲罐基礎(chǔ)及防腐保溫層檢查，建立油田站場檢測評價模塊指標(biāo)體系（圖6）。

圖6 油田站場檢測評價模塊指標(biāo)體系Fig.6 Oilfield station inspection and evaluation module indicator system

3.7 在線監(jiān)測與故障診斷

站場加熱爐、壓縮機組和泵機組等的穩(wěn)定性對站場和下游管道的運行效率有非常重要的影響。隨著設(shè)備運行性能指標(biāo)下降，對設(shè)備開展遠(yuǎn)程檢測和故障診斷，獲取設(shè)備運行狀態(tài)，能發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障，并預(yù)測故障發(fā)展情況，保障設(shè)備平穩(wěn)運行。對加熱爐、電氣設(shè)備進行能效測試和預(yù)防性試驗是制定大修計劃、節(jié)能投資、節(jié)能技術(shù)措施的基礎(chǔ)工作，是促進站場安全、高效經(jīng)濟運行的重要保障。站場設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)包括加熱爐監(jiān)測與評價技術(shù)、壓縮機組狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)、輸油泵機組監(jiān)測與評價技術(shù)、電氣設(shè)備預(yù)防性試驗和自動化儀表監(jiān)測與評價技術(shù)，建立油田站場在線監(jiān)測與故障診斷模塊指標(biāo)體系（圖7）。

圖7 油田站場在線監(jiān)測與故障診斷模塊指標(biāo)體系Fig.7 Oilfield station online monitoring and fault diagnosis module indicator system

3.8 站場設(shè)備維修維護

站場設(shè)備管理與維護是站場的基礎(chǔ)性工作。定期維修和狀態(tài)性維修中均可分為大修理和日常與一般性維護。站場設(shè)備維修維護工作包含日常與一般性維護、設(shè)備大修理和設(shè)備故障管理等內(nèi)容，建立油田站場設(shè)備維修維護模塊指標(biāo)體系（圖8）。

圖8 油田站場設(shè)備維修維護模塊指標(biāo)體系Fig.8 Oilfield station equipment maintenance module indicator system

3.9 綜合管理

站場完整性管理工作的效能是滿足站場完整性管理要求的程度的度量，綜合評價可具體體現(xiàn)在關(guān)鍵性能指標(biāo)上，建立油田站場綜合管理模塊指標(biāo)體系（圖9）。

圖9 油田站場綜合管理模塊指標(biāo)體系Fig.9 Oilfield station comprehensive management module indicator system

4 現(xiàn)場應(yīng)用

4.1 指標(biāo)體系權(quán)重

各站場所處自然環(huán)境及設(shè)計情況差異性較大，不同單位對站場的管理難度參差不齊，且運營時的投入產(chǎn)出情況不同，因此，需根據(jù)各單位各站場的實際情況進行動態(tài)調(diào)整管理難度系數(shù)。以新疆油田A 油田為例，科學(xué)計算得出各站場業(yè)務(wù)模塊權(quán)重值（參考值），如表2所示。

表2 A油田權(quán)重比例Tab.2 Weight ratio of A Oilfield

4.2 A油田各站場計算評分

基于建立的油田站場評價指標(biāo)詳細(xì)項，針對某業(yè)務(wù)模塊，某一評價單元相對有效性值乘以100 為該評價單元的效能值得分。每個業(yè)務(wù)模塊中，各評價單元效能值得分最高為100 分。根據(jù)效能值得分高低，將效能情況分為高、較高、中、較低、低五級。效能值得分與結(jié)果分級見表3。采用數(shù)據(jù)包絡(luò)法、C2R 模型及DEA 分析方法，分別計算A 油田站場1、站場2、站場3各項得分，如表4所示。

表3 效能評價結(jié)果分級Tab.3 Classification of effectiveness evaluation results

表4 A油田各站場區(qū)塊業(yè)務(wù)得分Tab.4 Business scores of various stations and blocks in A Oilfield

4.3 改進及建議

根據(jù)油田站場效能計算結(jié)果可以判斷各評價單元在某些業(yè)務(wù)模塊是DEA 有效的，而在其他業(yè)務(wù)模塊為非DEA 有效，具有一定的提升空間，通過計算評價單元在有效生產(chǎn)前沿的投影，可以得到油田站場非DEA 有效評價單元的效率改善信息如表5所示。針對各站場各評價單元的改進值有正數(shù)及負(fù)數(shù)。其中，負(fù)數(shù)代表需要在該單元減少投入，負(fù)數(shù)越小，投入減少越多；相反，正數(shù)代表需要在該單元增加投入，正數(shù)越大，投入增加越多。

表5 油田站場各評價單元改進值Tab.5 Improved values of various evaluation units in oilfield stations

在投入方面，對于站場2，在靜設(shè)備風(fēng)險評價模塊、站場檢測評價模塊和站場設(shè)備維修維護模塊，均需要進一步控制投入，提高經(jīng)濟效率；在產(chǎn)出方面，站場1 和站場2 均需要提高靜設(shè)備風(fēng)險評價的覆蓋率、評價結(jié)果準(zhǔn)確性、評價完成及時率和風(fēng)險辨識情況。對于站場2，還需提高站場檢測評價模塊中，檢測評價結(jié)果對其他工作的貢獻度；建議開展風(fēng)險評價工作時，提前對風(fēng)險評價人員進行專業(yè)培訓(xùn)，要求有站場風(fēng)險評價相關(guān)工作經(jīng)驗的員工參與，加強風(fēng)險評價工作各環(huán)節(jié)審查和監(jiān)督工作，提高風(fēng)險評價結(jié)果質(zhì)量；若有信息管理平臺，在許可范圍內(nèi)，站場檢測評價數(shù)據(jù)在本單位個業(yè)務(wù)部門實現(xiàn)信息交互，數(shù)據(jù)共享，提高檢測數(shù)據(jù)利用率。

4 結(jié)論

本文基于管道效能評價標(biāo)準(zhǔn)和方法，結(jié)合新疆油田實際情況，開展油田管道及站場完整性管理效能評價方法研究。通過建立油田站場完整性管理效能評價體系，并結(jié)合油田站場已開展數(shù)據(jù)收集、綜合風(fēng)險管理、靜設(shè)備風(fēng)險評價、動設(shè)備可靠性管理、安全儀系統(tǒng)評估、檢測與監(jiān)測、維修維護等工作發(fā)現(xiàn)，可以形成新疆油田完整性管理策略閉環(huán)，該體系的建立為油氣田站場完整性管理效能評價提供理論研究與參考。