油田站场完整性管理效能评价指标.pdf

第 43卷第 1期（2024-01）油气田地面工程 https:/完整性管理油田站场完整性管理效能评价指标侯丽娜1吴凡1赵明辉1杨龙斐1李远朋1廖柯熹21新疆油田公司实验检测研究院2西南石油大学石油与天然气工程学院摘要：新疆油田站场已经开展数据收集、风险识别、检测评价、维修维护等完整性管理的相关工作，但是从未深入开展效能评价工作，完整性管理存在缺失项，无法为站场的完整性管理提供指导与参考。基于国内完整性管理及效能评价相关标准，通过开展油气田站场完整性管理效能评价指标和方法研究，分析各完整性管理标准指标在新疆油田站场的适用性情况，优化选取适用于新疆油田的效能评价要素和评价指标，形成指标值计算方法与分级标准，从效能测试及综合效能评价两个方面建立油气田站场完整性管理效能评价体系，同时在新疆油田进行现场应用。现场应用结果显示：由于 A 油田各站场所处自然环境及设计情况差异性较大，不同单位对站场的管理难度不同，且运营时的投入产出情况不同，评价指标对各站场评价结果差异较大。结合评价结果提出的改进建议可提升各站场效能值，进一步提升油气田站场完整性管理水平和能力，为管理工作的完整性提供指导，形成新疆油田完整性管理策略闭环。关键词：油田站场；完整性管理；效能评价指标；效能测试Evaluating Indicators of Oilfield Station Integrity Management EfficiencyHOU Lina1，WU Fan1，ZHAO Minghui1，YANG Longfei1，LI Yuanpeng1，LIAO Kexi21Experimental Testing Institute of Xinjiang Oilfield Company2School of Petroleum and Natural Gas Engineering，Southwest Petroleum UniversityAbstract：Xinjiang Oilfield stations have carried out relevant work on integrity management such asdata collection，risk identification，testing and evaluation，and maintenance.However，there hasbeen no in-depth performance evaluation work，and there are missing items in integrity management，which cannot provide guidance and reference for the integrity management of the station.Based on do-mestic standards for integrity management and efficiency evaluation，this study conducts research on theevaluation indicators and methods of integrity management efficiency in oil and gas field stations，ana-lyzes the applicability of various integrity management standard indicators in Xinjiang Oilfield stations，optimizes the selection of efficiency evaluation elements and indicators suitable for Xinjiang Oilfield，and forms a method for calculating indicator values and grading standards.An efficiency evaluation sys-tem is established for the integrity management of oil and gas field stations from two aspects:efficiencytesting and comprehensive efficiency evaluation，and apply it on-site in Xinjiang Oilfield.The on-siteapplication results show that due to the significant differences in the natural environment and design con-ditions of the various stations in A Oilfield，the management difficulty of the stations varies among dif-ferent units，and the input-output situation during operation is different.The evaluation indicatorshave significant differences in the evaluation results of each station.The improvement suggestions pro-posed based on the evaluation results can enhance the efficiency value of each station，further enhancethe level and ability of integrity management of oil and gas field stations，provide guidance for the integ-rity of management work，and form a closed-loop integrity management strategy for Xinjiang Oilfield.Keywords：oilfield station；integrity management；efficiency evaluation indicators；efficiency testingDOI:10.3969/j.issn.1006-6896.2024.01.00949完整性管理侯丽娜等：油田站场完整性管理效能评价指标油气田地面工程 https:/针对新疆油田站场完整性管理中已开展的数据收集、风险识别、检测评价、维修维护等工作情况，油田站场从未开展效能评价工作，完整性管理存在缺失项，无法为站场的完整性管理提供指导与参考。因此，有必要在新疆油田开展油田站场完整性管理效能评价体系研究。通过对标分析已有的效能评价标准体系，进行对标分析1。国内相关标准缺少可执行层面的指标2-3，GB 321672015油气输送管道完整性管理规范 对油气田站场进行分类，对不同站场的设备宜采用不同风险评估标准，SY/T 76642022 油气管道站场完整性管理体系要求 对天然气输气站场确定了效能评价标准及指标4，得到效能评估流程图，缺少体系文件及作业文件。ASME、API 关于站场效能评价主要集中在站场风险评价、失效原因分析、失效模式、失效概率统计、风险评价等方面5，以可靠性为中心的动设备维护等方面涉及较多，没有建立相应的效能评价体系和作业层面、程序文件层面的指标。建立油田站场完整性管理效能评价的技术指标体系，选择适用于新疆油田的效能评价要素和评价指标，形成指标值计算方法与分级标准，并开发完整性管理效能评价功能模块6。从而准确评估油气田管道及站场完整性管理工作的效果、效率与效益，形成新疆油田站场完整性管理策略闭环，提升油田站场完整性管理水平和能力，并为新一轮完整性管理循环提出有效的改进建议。1站场完整性管理效能评价体系建立关于油田站场完整性，目前国内外尚无专门的概念，站场不同类型设备的完整性即可构成站场整体设施的完整性7-8。根据中国石油天然气集团有限公司企业标准 Q/SY 11802009 管道完整性管理规范 中第 8部分效能评价和 GB 321672015油气输送管道完整性管理规范 中的要求及资产完整性相关标准，建立油田站场完整性管理效能测试指标和综合效能评价体系。1.1站场完整性管理效能测试站场完整性管理效能测试是根据站场设备类型相应的危害因素，基于数据收集、综合风险管理、静设备风险评价、动设备可靠性管理、安全仪表系统评估、检测与监测和维修维护等完整性管理工作，开展关键指标的效能测试。1.2站场完整性管理综合效能评价站场完整性管理效能评价是对整个管理活动的产出和投入比进行分析评价，最终得出表示优劣程度的指标结果。根据新疆油田不同类型站场生产管理特点及完整性管理工作不同侧重点，建立油田站场完整性管理的综合效能评价指标体系。2效能测试针对管道的各项危害因素，回顾针对其开展实施的管道完整性管理工作具体情况，如具体针对静设备、动设备、仪器仪表、第三方破坏、自然灾害等效能测试指标，通过对比分析开展实施各项管道完整性管理工作前后各相关效能测试指标历年数据变化情况，评价该项完整性管理工作的努力程度及各种危害因素风险消减或控制的效率、效果情况，进行控制措施的调整及评价结论的总结。3站场综合效能评价指标体系根据油田站场设备类型和完整性管理工作界面划分，将油田站场完整性管理综合效能评价体系分为数据管理、综合风险管理、静设备风险评价、动设备可靠性管理、安全仪表系统评估、站场检测评价、在线监测与故障诊断、站场设备维修维护和综合管理共计 9个模块9。3.1数据管理数据是站场完整性管理的基础，输油站场涉及机械设备、阴极保护系统、工艺管道、仪表自动化设备、通信设备、电气设备、消防设备、安全防护与监测系统等各种专业设备设施，相关的数据种类庞杂。因此，建立站场数据管理效能评价模块，了解站场数据管理工作的完成情况及管理效果，如图1所示。图 1油田站场数据管理模块指标体系Fig.1 Oilfield station data management module indicator system3.2综合风险管理定量风险评价（QRA）是指识别潜在危险，对50第 43卷第 1期（2024-01）油气田地面工程 https:/完整性管理表 1油田站场效能评价测试指标Tab.1 Evaluation and testing indicators for oilfield station efficiency设备类型/危害因素静设备（工艺管道、清管器收发球筒、储罐、阀门、分离器、过滤器、塔器等压力容器）动设备（输油泵机、压缩机、空冷器、制冷机等）安全仪表系统（ESD等系统中的各类传感器、逻辑运算器、执行器）第三方破坏误操作自然与地质灾害外腐蚀内腐蚀应力腐蚀开裂制造缺陷脆化高温氢损伤疲劳蠕变衬里失效设备损坏输出不稳结构缺陷误动作堵塞或阻塞介质外泄不能按要求打开或关闭仪表读数异常逻辑中断电压不稳执行器不能按要求动作传感器信号失效效能测试指标泄漏次数根据设备内部检测结果进行的立即实施或计划实施的维修缺陷点数根据设备外部检测结果进行的立即实施或计划实施的维修缺陷点数泄漏次数根据设备内部检测进行维修的次数根据管道或设备内部检测评价结果进行维修的次数泄漏及失效次数维修次数换管等维修次数泄漏次数本体制造缺陷修复点数焊缝缺陷修复点数设备损坏及失效次数设备缺陷点数设备断裂及损坏的次数管道或设备断裂次数泄漏次数设备损坏次数设备输入不稳及无法输出次数停车、失效的事故次数停车、失效的事故次数设备堵塞及阻塞次数介质泄漏次数无法操作及运行次数异常次数失效及无法响应次数失效及无法响应次数失效次数失效次数设备或管道泄漏及失效次数打孔盗油次数正常施工引起的破坏次数违章施工引起的破坏次数故意或恶意破坏引起的破坏次数恐怖袭击次数站场附属设施（光缆、防腐层）损坏次数管道或储罐泄漏及失效引起的维修次数站场其他设施失效引起的维修次数站场设备泄漏及失效的次数通过检查纠正的操作数量站场设备泄漏次数站场设备维修次数站场设备设施损毁次数51完整性管理侯丽娜等：油田站场完整性管理效能评价指标油气田地面工程 https:/潜在危险发生的概率及可能造成的后果进行分析。危险与可操作性分析（HAZOP）是指针对过程系统（包括流程工业）的危险（安全）进行分析。效能评价是对完整性管理工作进行评价，而风险评价工作属于完整性管理工作中的一环，建立的效能评价指标体系，适用于多种风险评价工作的效能评价。QRA 和 HAZOP 均属于风险评价方法中的一个分类或一种方法，本文的效能评价指标对各种风险评价方法具有普适性，可针对实际实施的风险评价方法进行打分。综 合 风 险 管 理 通 过 评 价 油 田 站 场 QRA 与HAZOP 的风险开展情况，制定详细的效能评价风险管理指标以衡量该站场的风险管理情况。量化QRA 和 HAZOP 共同构成站场的综合风险管理10-12。通过对 QRA 和 HAZOP 的风险评价工作的投入与产出进行评价，建立综合风险管理效能评价模块，了解站场综合风险管理工作效果如图 2所示。图 2油田站场综合风险管理模块指标体系Fig.2 Oilfield station comprehensive risk managementmodule indicator system3.3静设备风险评价静设备在站场风险管理中占据重要地位，基于风险的检验技术13，采用针对性的检验计划进行检测，优化设备维护方案，为检修工期提供科学的决策支持。通过建立静设备风险评价效能评价模块指标体系（图 3），了解站场静设备风险评价工作效果。3.4动设备可靠性管理站场压缩机组、输油泵机组等动设备，结构复杂，维修成本高昂14。可靠性维护对站场各系统进行系统分析，了解系统功能及完成这些功能的设备的失效模式，根据风险大小和逻辑决断来优化维护策略，确定对备件的要求及周期性改变的维修方式，科学指导设备维护。通过建立动设备可靠性管理效能评价模块，了解站场动设备可靠性维护工作效果，建立动设备可靠性管理指标体系（图 4）。图 3油田站场静设备风险评价模块指标体系Fig.3 Risk assessment module indicator system forstatic equipment in oilfield stations图 4油田站场 RCM模块指标体系Fig.4 Oilfield station RCM module indicator system3.5安全仪表系统评估为了保障油田站场控制系统运行安全，站场配置了安全仪表系统（SIS）15，SIS 的安全运行直接影响到站场的安全。由于 SIS 自身的功能安全性经常被忽略，因此采用科学的方法对站场的安全仪表进行评价，通过 SIS 的完整性管理，把风险降至要求的水平。安全完整性等级是一个安全仪表功能（SIF）的度量，即能够降低风险的量。SIL 评估过程即是对 SIF 水平的衡量。通过建立安全仪表系统评估效能评价模块，评估仪表安全完整性等级过程的有效性，建立安全仪表系统评估指标体系（图5）。3.6站场检测评价通过对站场主要设备或管段进行检测，并使用检测数据和结果开展专业性的评价，发现设备潜在风险，采取相应的风险控制措施，达到保障安全的目的16-17。站场设备检测评价技术包括：站场管道在线检测与评价技术、储罐检测与评价技术和阀门内漏检测与评价技术等。储罐检测项目包括：罐体腐蚀及变形、焊缝检查、油罐附件、储罐基础及防腐保温层检查，建立油田站场检测评价模块指标体52第 43卷第 1期（2024-01）油气田地面工程 https:/完整性管理系（图 6）。图 5油田站场安全仪表系统评估模块指标体系Fig.5 Oilfield station safety instrument systemevaluation module indicator system图 6油田站场检测评价模块指标体系Fig.6 Oilfield station inspection and evaluationmodule indicator system3.7在线监测与故障诊断站场加热炉、压缩机组和泵机组等的稳定性对站场和下游管道的运行效率有非常重要的影响。随着设备运行性能指标下降，对设备开展远程检测和故障诊断，获取设备运行状态，能发现设备故障，并预测故障发展情况，保障设备平稳运行。对加热炉、电气设备进行能效测试和预防性试验是制定大修计划、节能投资、节能技术措施的基础工作，是促进站场安全、高效经济运行的重要保障。站场设备在线监测技术包括加热炉监测与评价技术、压缩机组状态监测与故障诊断技术、输油泵机组监测与评价技术、电气设备预防性试验和自动化仪表监测与评价技术，建立油田站场在线监测与故障诊断模块指标体系（图 7）。3.8站场设备维修维护站场设备管理与维护是站场的基础性工作。定期维修和状态性维修中均可分为大修理和日常与一般性维护。站场设备维修维护工作包含日常与一般性维护、设备大修理和设备故障管理等内容，建立油田站场设备维修维护模块指标体系（图 8）。图 7油田站场在线监测与故障诊断模块指标体系Fig.7 Oilfield station online monitoring and faultdiagnosis module indicator system图 8油田站场设备维修维护模块指标体系Fig.8 Oilfield station equipment maintenancemodule indicator system3.9综合管理站场完整性管理工作的效能是满足站场完整性管理要求的程度的度量，综合评价可具体体现在关键性能指标上，建立油田站场综合管理模块指标体系（图 9）。图 9油田站场综合管理模块指标体系Fig.9 Oilfield station comprehensive managementmodule indicator system4现场应用4.1指标体系权重各站场所处自然环境及设计情况差异性较大，53完整性管理侯丽娜等：油田站场完整性管理效能评价指标油气田地面工程 https:/不同单位对站场的管理难度参差不齐，且运营时的投入产出情况不同，因此，需根据各单位各站场的实际情况进行动态调整管理难度系数。以新疆油田A 油田为例，科学计算得出各站场业务模块权重值（参考值），如表 2所示。表 2A油田权重比例Tab.2 Weight ratio of A Oilfield业务模块数据管理综合风险管理静设备风险评价动设备可靠性管理安全仪表系统评估站场检测评价在线检测与故障诊断站场设备维修维护综合管理权重0.050.120.030.160.230.080.120.190.024.2A油田各站场计算评分基于建立的油田站场评价指标详细项，针对某业务模块，某一评价单元相对有效性值乘以 100为该评价单元的效能值得分。每个业务模块中，各评价单元效能值得分最高为 100分。根据效能值得分高低，将效能情况分为高、较高、中、较低、低五级。效能值得分与结果分级见表 3。采用数据包络法、C2R 模型及 DEA 分析方法，分别计算 A 油田站场 1、站场 2、站场 3各项得分，如表 4所示。表 3效能评价结果分级Tab.3 Classification of effectiveness evaluation results效能分级高较高中较低低相对有效性值0.901.000.800.900.600.800.400.600.40效能值得分X90X10080X9060X8040X60X404.3改进及建议根据油田站场效能计算结果可以判断各评价单元在某些业务模块是 DEA 有效的，而在其他业务模块为非 DEA 有效，具有一定的提升空间，通过计算评价单元在有效生产前沿的投影，可以得到油田站场非 DEA 有效评价单元的效率改善信息如表 5所示。针对各站场各评价单元的改进值有正数及负数。其中，负数代表需要在该单元减少投入，负数越小，投入减少越多；相反，正数代表需要在该单元增加投入，正数越大，投入增加越多。表 4A油田各站场区块业务得分Tab.4 Business scores of various stations andblocks in A Oilfield专项模块数据管理综合风险管理静设备风险评价动设备可靠性管理安全仪表系统评估站场检测评价在线检测与故障诊断站场设备维修维护综合管理总效能值得分总排序总效能分级效能结果效能值得分相对有效性值效能分级效能值得分相对有效性值效能分级效能值得分相对有效性值效能分级效能值得分相对有效性值效能分级效能值得分相对有效性值效能分级效能值得分相对有效性值效能分级效能值得分相对有效性值排序效能分级效能值得分相对有效性值效能分级效能值得分相对有效性值效能分级站场 148.650.49较低70.770.71中56.250.56较低93.070.93高80.000.80中100.001.00高94.120.942高66.670.67中82.100.82较高79.362中站场 237.390.37低63.640.64中46.880.47较低87.400.87较高65.160.65中80.000.80中84.440.843较高47.980.48较低74.970.75中67.473中站场 3100.001.00高100.001.00高100.001.00高100.001.00高100.001.00高100.001.00高100.001.001高100.001.00高100.001.00高100.001高在投入方面，对于站场 2，在静设备风险评价模块、站场检测评价模块和站场设备维修维护模块，均需要进一步控制投入，提高经济效率；在产出方面，站场 1 和站场 2 均需要提高静设备风险评价的覆盖率、评价结果准确性、评价完成及时率和风险辨识情况。对于站场 2，还需提高站场检测评价模块中，检测评价结果对其他工作的贡献度；建议开展风险评价工作时，提前对风险评价人员进行专业培训，要求有站场风险评价相关工作经验的员工参与，加强风险评价工作各环节审查和监督工作，提高风险评价结果质量；若有信息管理平台，在许可范围内，站场检测评价数据在本单位个业务部门实现信息交互，数据共享，提高检测数据利用率。54第 43卷第 1期（2024-01）油气田地面工程 https:/完整性管理表 5油田站场各评价单元改进值Tab.5 Improved values of various evaluationunits in oilfield stations业务模块静设备风险评价站场检测评价站场设备维修维护指标名称评价费用检验覆盖率高风险检验覆盖率评价结果准确性评价完成及时率风险辨识情况检验策略合理性评价结果决策贡献率评价费用站场设备或管段检测评价覆盖率重点设备或管段检测评价覆盖率检测评价项目计划完成率检测方法适用性检测结果准确性检测评价结果准确性对站场设备缺陷认知情况检测项目本身风险控制情况评价结果指导修复率评价结果对风险监控指导率检测评价结果对其他工作的贡献情况站场设备维修维护费用设备检查维护完成率维护修理计划完成率维护修理计划适用性故障或失效分析准确性设备维护修理合格率故障管理情况维护修理工作完成及时率年度设备失效频次设备计划外报废率站场 1-4.3816.885.6314.7512.5012.5012.88-5.00-站场 2-6.3816.8810.6316.7512.5012.507.88-12.00-6.676.676.671.006.675.335.331.000.6711.00-11.445.565.56-2.721.25.005.56-4结论本文基于管道效能评价标准和方法，结合新疆油田实际情况，开展油田管道及站场完整性管理效能评价方法研究。通过建立油田站场完整性管理效能评价体系，并结合油田站场已开展数据收集、综合风险管理、静设备风险评价、动设备可靠性管理、安全仪系统评估、检测与监测、维修维护等工作发现，可以形成新疆油田完整性管理策略闭环，该体系的建立为油气田站场完整性管理效能评价提供理论研究与参考。参考文献1 国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会油气输送管道完整性管理规范：GB 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