采油厂清洁生产指标体系构建与评价*——基于模糊综合评价方法

王备战 韩 民 张 涛

（1、中国海洋大学环境科学与工程学院 山东 青岛 266100；2、中国石油大学（华东）经济管理学院 山东 东营 257061）

采油厂清洁生产指标体系构建与评价*
——基于模糊综合评价方法

王备战1韩 民2张 涛2

（1、中国海洋大学环境科学与工程学院 山东 青岛 266100；2、中国石油大学（华东）经济管理学院 山东 东营 257061）

油气田企业推行清洁生产的最大障碍是尚未颁布行业清洁生产评价指标体系，这严重影响到油气田企业清洁生产的顺利推行。本文在参考已颁布的煤炭企业评价指标体系的基础上，针对油气田企业主要的二级生产单位——采油厂的生产特点，构建了采油厂清洁生产评价指标体系，在此基础上使用模糊综合评价的方法进行了清洁生产状况的评价，并以胜利油田下属的某一采油厂为例，进行了清洁生产指标体系评价的实证研究。

采油厂清洁生产评价指标体系模糊综合评价

一、引言

油气田的开发建设是一项长期而复杂的工程，油气田开发过程主要包括：地质勘探、钻井、井下作业、采油、油气集输等五个生产环节，其中每一个环节，都会产生各种各样环境问题，如勘探过程中产生的噪音、钻井过程中使用的钻井液（泥浆）、油气开采过程中产生的落地原油、油气井大修中的洗井液、油气储运过程中产生的油气泄漏、油气开采以及储运过程中产生的含油泥污等，对环境的影响和破坏尤其严重。同时，由于油气田企业的地域范围广，因此其带来的环境问题还具有影响范围大、涉及面广的特点。随着全球能源和环境问题的日益突出，油气田作为国家的能源生产基地和能源消耗大户责任重大，注重生态设计、能源循环利用、清洁生产、可持续发展已经成为油气田提升核心竞争力的重要标志。清洁生产可以促使企业从传统、落后、粗放的生产方式向高科技、高品位、高效益的生产方式转变，清洁生产强调生产和服务活动的“全员参与、全过程控制、全方位审核、科学改进、循环上升”的现代环境保护总体预防战略，其内涵可以用“节能、降耗、减污、增效”8个字来描述。清洁生产已成为企业实现可持续发展战略的重要内容，对于油气田企业来说更是如此。我国油气田企业自2003年就开始推行清洁生产，但是效果一直不理想，缺乏评价体系已成为制约油气田企业清洁生产的主要障碍之一。所以必须尽快建立起行业的清洁生产标准和清洁生产评价体系，为油气田企业开展清洁生产提供切实可行的操作方法和指标。

二、研究设计

（一）油气田企业清洁生产评价步骤 油气田企业按照其业务流程可以分为：物探、钻井、采油、作业、集输五个环节，这五个环节分属物探公司、钻井公司、作业公司、采油厂以及集输公司等五个二级行政单位。油气田企业清洁生产评价是以二级行政单位为主题开展的，同时又是一个具有层次结构的复杂系统，具体评价流程图如（图1）所示。第一，确定指标体系。合理的评价指标体系是做出科学评价的前提条件。结合油气田企业的生产特点，首先建立清洁生产评价指标体系，评价体系包括定性评价体系和定量评价体系两部分，每一部分又包含目标层、准则层和评价层三个层次。第二，选择评价方法。由于油气田企业的评价指标体系既有定性评价指标又有定量评价指标，因此可以选择模糊综合评价法对清洁生产进行评价。模糊综合评价法是基于评价过程的非线性特点对原本仅具有模糊和非定量化特征的因素，提出的一种运用模糊推理为主的定性与定量相结合、精确与非精确相统一的分析评判方法。此方法使其具有某种量化的表达形式，从而为决策者提供可以进行比较和判别的依据，提高决策的科学性。第三，确定评价指标的标准。油气田企业的清洁生产还处于起步阶段，目前关于清洁生产的实证研究还未见到，再加上不同油气田企业所处的自然环境不同，生产过程复杂，确定所选指标的标准具有一定的难度。本文以历史清洁生产数据为基础，结合采油厂开展清洁生产的具体情况，遵循着清洁生产评价指标所要求的“起点合理，持续性改进”的原则，确定所设定指标的基本评价标准值。评价标准既要比现行的环境标准要求严格，又要给予企业一定的信心，鼓励企业不断向更高的目标持续改进。第四，利用层次分析法计算指标权重。层次分析法是美国著名运筹学家A.L.Saaty提出的确定指标权值的方法。把复杂的问题分解为各组成因素，再将这些因素按支配关系分组，形成有序的递阶层次结构，通过两两比较判断的方式确定每一层次中因素的相对重要性。利用层次分析法对清洁生产各指标体系进行一致性检验，通过检验之后再进行权重的计算。第五，结合采油厂实际指标计算综合评分值。将上一步计算得到各评价指标权重值，结合各层权重系数，代入综合评价模型，计算油气田企业清洁生产综合评分值。第六，根据综合评分值对采油厂清洁生产状况进行评价与分析。在计算出综合评分值后，参照拟定好的综合评价标准，得出清洁生产的效果，并据此制定相应的激励与管理对策，为进一步开展清洁生产工作打下良好的基础。

（二）采油厂清洁生产评价指标的选择思路 合理的评价指标体系是做出科学评价的前提条件，随着我国石油企业清洁生产工作的深入开展，制定一套科学的评价指标体系，不仅是对油气田企业开展清洁生产审核以及清洁生产效果评价的需要，而且还可以促进油气田企业完善环境管理体系、指导企业正确选择符合可持续发展要求的清洁生产技术，促进石油企业清洁生产的顺利推进。由中国标准化研究院负责编制的国家标准《工业清洁生产评价指标体系编制通则》（GB/T20106-2006）发布后，国家发改委组织开展了二十多个行业的清洁生产评价指标体系的制定工作。油气田企业也应依据《工业清洁生产评价指标体系编制通则》，借鉴与之相似的煤炭行业清洁生产评价指标体系，构建油气田企业清洁生产评价指标体系。由于油气田开采企业的情况非常复杂，不仅有油田和气田之分，还有稠油和稀油之分。油气田企业按照生产流程划分为五个二级单位——物探公司、钻井公司、作业公司、采油厂以及集输公司，这五个二级单位分布在油气生产的五个主要环节上，每一环节在生产过程、工艺特点、技术水平和管理水平方面都不相同，无法像其他行业一样，建立一个统一的清洁生产评价指标体系，因此，当前对油气田企业清洁生产的评价是以各二级单位为对象开展的，然后按照清洁生产达标单位的比例来评价整个油气田企业的清洁生产情况。

（三）采油厂清洁生产评价指标体系的构建 油气田企业最主要的二级单位就是采油厂，采油厂生产过程中所产生的污染物最主要的就是落地原油以及含有泥污。因此，在构建采油厂的清洁生产评价指标体系时，应根据采油厂的特点设置准则层，可以选择生产工艺与装备指标、资源与能耗效率指标、污染物控制指标、资源再利用指标和环境管理指标等五个指标，其中每一准则层中包括若干指标层。采油厂清洁生产评价指标体系的具体内容如（表1）所示。

表1 采油厂清洁生产评价指标

（1）生产工艺与装备指标。清洁生产既是一种生产方法，又是一种生产理念，其贯穿于企业整个生产过程中，清洁生产要从源头抓起，首先要选择清洁的工艺技术和先进设备。生产工艺与装备指标主要反映出油气田企业清洁生产的基本条件，生产工艺与装备要求是一类混合性指标。采用先进的工艺与设备会降低能源的消耗、提高作业的效率以及减少污染物的生成，通常来说生产工艺与装备的先进程度决定其对环境产生影响的大小，生产设备自动化程度、各类废物回收利用技术是决定资源能源利用效率、废物排放量多少的关键。此类指标一方面主要考虑采用较成熟的清洁生产技术、废物回收利用技术、节能装置等的先进性，另一方面通过一些指标间接反映生产工艺与装备水平。因此该指标包括防渗漏装置的覆盖范围、油气集输流程的密闭状况、套管气回收装置的回收情况，联合站装置运行中的工艺自动监控程度以及间接反映工艺水平的三个指标：注水合格率、有效注水率以及含水上升率等。

（2）资源与能耗效率指标。资源与能耗效率指标是最能反映油气田企业清洁生产内涵的指标，同时体现出节能、降耗、增效三重含义。从清洁生产的角度看，不仅反映企业对能源的消耗程度与资源利用情况，同时也反映企业的生产过程对生态系统的影响程度，因为在同等条件下资源消耗量越高则对环境的影响越大。对于采油厂而言，其自身的生产特点决定了其资源与能耗指标主要包括机采系统效率、注水系统效率、集输系统效率、锅炉平均效率、新鲜水耗系数、原油损耗率、油气生产综合能耗等七个指标。

（3）污染物控制指标。污染物产生指标属于定量指标，直接与环境有关。如果这一指标较高说明生产工艺比较落后或管理水平较低。通常情况下污染物产生指标分三类即废水产生指标、废气产生指标和固体废物产生指标。针对采油厂而言污染物控制指标主要应包括废水外排量、COD排放量、固废产生量和噪声排放等四项指标。其中含水上升率是间接反映污染物产生状况的重要指标。

（4）资源再利用指标。污染物的较少除了控制污染物的排放以外，还应该遵循循环经济的原理最大限度地实现资源的再利用，因此资源再利用指标就是能反映出企业清洁生产状况的一项重要的定量指标。采油厂的资源再利用指标主要包括含油污水回注率、废气回收利用率和废固回收率等三项指标。

（5）环境管理与安全指标。技术与管理是企业实现清洁生产的两个主要手段，因此环境管理与安全指标是反映企业清洁生产状况的一项重要指标之一。环境保护已经成为石油开采企业生产管理的一项重要的任务，是衡量企业管理工作的一项重要指标。环境管理与安全指标在清洁生产评价指标体系中占有非常重要的内容。其内容包括很多方面，但是最能反映采油厂清洁生产状况的指标有污染物排放量控制情况、“三同时”制度执行情况、环境影响评价制度、重大环境事故的控制能力、ISO1400环境管理体系的认证情况、清洁生产组织的机构、执行与审核情况等六项。

（四）确定指标体系的评价标准 要让石油企业通过一定程度的努力能够达到相应要求，同时还要让企业意识到清洁生产的最终目标不是一蹴而就的，而是始终贯穿于企业生产过程中的一项工作。依据这一原则，结合油气田企业的实际情况，对采油厂各指标制定评价标准如（表2）所示。

（五）样本公司背景 油气田企业自2003年才开始推行清洁生产工作，但是由于种种原因进展较缓慢，大多数油气田企业还处于起步阶段，相应的数据资料较少。由于胜利油田在清洁生产方面起步较早，已经具有了一定的经验，据实际调研发现，XX采油厂是胜利油田十几个采油厂中清洁生产效果最好、数据最全面的，因此在此以XX采油厂清洁生产的实际数据为例进行实证研究。

表2 采油厂清洁生产评价标准

表3 准则层专家赋值判断矩阵A-Bi

表4 特征向量值和一致性检验

表5 清洁生产评价指标体系权重系数表

三、实证结果分析

（一）层次分析法确定评价指标的权重 美国著名运筹学家A.L.Saaty提出的层次分析法可以用来确定指标权值。首先根据评价指标体系对同一层次的各元素关于上一层次中某一准则和重要性进行量量比较，构造判断矩阵，判断与量化个元素间影响程度大小；其次计算向量并做一致性检验；最后计算组合权向量，做组合一直性检验。在上述建立的评价指标体系的基础上，判断五个准则层对于总目标层清洁生产水平A的相对重要性。根据对专家赋值的计算，得到5个准则层对目标的权重如（表3）所示。特征向量的计算和一致性检验的结果如（表4）所示。一致性指标CR=-0.0228<0.10，表明判断矩阵的层次排序结果满足一致性检验，说明五个准则层的权重可以接受。利用同样的方法对评价层的专家赋分分别进行一致性检验，结果全部通过，这说明各指标层和各准则层指标的权重可以接受。在总排序下计算各准则层指标对目标层的权重及组合一致性检验。记mi为各指标Ci对总指标A的权重，则由mi=bi×Mi得：

（m1，m2，m3，m4，m5，m6，m7）=（0.0661，0.0661，0.0259，0.0259，0.0259，0.0103，0.0103）

（m9，m10，m11，m12，m13，m14）=（0.1146，0.1146，0.0490，0.0490，0.0192，0.0192，0.0192）

（m15，m16，m17，m18）=（0.1087，0.0504，0.0226，0.0106）

（m19，m20，m21）=（0.0817，0.0331，0.0134）

（m22，m23，m24，m25，m26）=（0.0329，0.0168，0.0083，0.0041，0.0021）

根据公式CR(p)=CR(p-1)+CI(p-1)/RI(p-1)（P=3，4，…，n）进行层次的总排序和一致性检验，得：CR(3)=CR(2)+CI(2)/RI(2)，全部CR(3)都小于0.10满足组合一致性要求，可作为最终决策依据。通过以上计算得到，各层次间的权重如（表5）所示。

（二）XX采油厂清洁生产各评价指标实际数据 根据XX采油厂清洁生产状况，收集相关清洁生产指标体系所涉及各指标的数据，并用XX采油厂清洁生产的实际数据和上述评价标准进行比较，得到评价矩阵。具体数值如（表6）所示。

（三）运用模糊数学综合评价法进行评价 基于AHP（The Analytic Hierarchy Process）的模糊数学综合评价方法，是在使用AHP法确定清洁生产评价指标权重分配的基础上，采用模糊数学综合评价方法对采油厂的清洁生产展开的一种综合评价。模糊综合评价法是基于评价过程的非线性特点对原本仅具有模糊和非定量化特征的因素，提出的一种运用模糊推理为主的定性与定量相结合、精确与非精确相统一的分析评判方法。此方法使其具有某种量化的表达形式，从而为决策者提供可以进行比较和判别的依据，提高决策的科学性。因此，本为选用模糊综合评价法来建立清洁生产评价模型。

（1）一级模糊综合评价。根据所处理的数据，建立胜利采油厂清洁生产各项指标的综合评价矩阵，以生产工艺与装备情况为例，其评价矩阵为

其权重集为：w1=（0.2868，0.2868，0.1124，0.1124，0.1124，0.0447，0.0447），则生产工艺与装备情况综合评价分值为：M1=w1·R1（0.2868，0.2868，0.1124，0.1124，0.1124，0.0447，0.0447）·（0.5736，0.3819，0.0447）

同理，可对资源与能耗效率、污染物控制、资源再利用和环境管理与安全情况进行一级模糊综合评价，评价结果如下：

资源与能耗效率情况M2=（0.0998，0.6024，0.2977）

污染物控制情况M3=（0.1175，0.8825，0）

资源再利用情况M4=（0.7417，0.2583，0）

环境管理与安全情况M5=（0.8710，0.1290，0）

（2）二级模糊综合评价。根据一级模糊评价结果，建立二级模糊综合评价矩阵，对胜利采油厂清洁生产情况进行综合评价。

清洁生产评价结果是将计算出评价指标的权重以及各评价指标的评价分值代入评价模型中而得出的综合评价分值。其计算公式如下其中：pij为各指标无量纲转换分值；wij为指标权重；Wi为准则层权重；对XX采油厂清洁生产综合评价值作归一化处理后，得到：B=WR=（0.2304 0.3848 0.1924 0.1283 0.0641）誘=（0.3442 0.5310 0.1248）

表6 XX采油厂清洁生产指标数据及矩阵

这表明XX采油厂清洁生产综合评价值有34.42%的概率被评价为一级，53.10%的概率被评价为二级，有12.48%的概率被评价为三级。根据前面研究的指标评价分值转换方法和确定的和转换函数参数，对于清洁生产评价，结合评价体系应用结果，清洁生产评价分值划分类型为：一级：综合评价得分达到90分以上（含90分）；二级：综合评价得分达到80分～90分（含80分）；三级：综合评价得分达到60分～80分（含60分）。由此可以计算出：胜利采油厂清洁生产综合评价得分在86.57分。对应分级区间可知，胜利采油厂清洁生产综合评估等级为“二级”。

四、结论

从上述评估结果可以看出：XX采油厂的清洁生产评级等级为二级，这与实际情况基本一致。从一级模糊评价结果来看，XX采油厂清洁生产的资源与能耗效率、污染物控制两项指标处于二级水平，而生产工艺与装备、资源再利用和环境管理与安全情况处于一级水平。从二级评价概率来看，XX采油厂清洁生产被评价为二级的概率均相对较高，企业应注意从中发现问题，寻找解决问题的突破口，以更大限度地发挥评价结果的价值，并采取相关激励措施，加大清洁生产力度，促进采油厂清洁生产水平的提高。

*本文系山东省自然科学基金项目“油田绿色生态发展过程与调控对策研究”（项目编号：ZR2009HQ009）阶段性成果

［1］娄维国、张殿瑞、高鹏：《浅论油田企业实施清洁生产的途径和意义》，《西南民族大学学报（自然科学版）》2003年第7期。

［2］王斌、陈建宏：《矿山清洁生产评价体系研究》，《金属矿山》2007年第8期。

［3］李何：《石油天然气开采业（稠油）清洁生产指标体系的研究》，《油气田环境保护》2003年第3期。

［4］李增强、刘波：《油田清洁生产清凉评价体系的研究及应用》，《油气田环境保护》2004年第3期

［5］UNEP.Cleaner Production Assessment.Cleaner Production Assessmentin MeatProcessing,Benmark:COWI,2000.

王备战（1971-），男，陕西乾县人，中国海洋大学环境科学与工程学院博士研究生

韩 民（1970-），女，山东郓城人，中国石油大学（华东）经济管理学院副教授

张 涛（1980-），男，江苏盐城人，中国石油大学（华东）经济管理学院讲师

（编辑 虹 云）