油田站场完整性管理技术探析

张宝良 张维智 张飞鹏 彭永刚

1大庆油田工程有限公司

2中国石油勘探与生产分公司

3新疆油田采油二厂

为了满足油气田安全、高效益开发的需要，提高油田生产管理水平，中石油组织制定了管道与站场完整性管理规定，形成了指导各油气田开展管道完整性管理的体系文件，取得了控制管道失效率的明显效果，并积极组织开展站场完整性管理技术的研究工作。本文通过对油田站场特点进行分析，结合站场完整性管理的研究现状，总结站场完整性管理技术方法的适应范围，提出了油田站场完整性管理体系研究思路及需要解决的技术问题。

1 油田站场的特点

油田站场种类繁多，处理工艺和介质变化大，按照输送和处理介质的差异，可以将站场分为集输油系统、集输气系统、配制注入系统、供水污水处理系统的站场。以大庆油田为例，不同系统的站场类别如表1所示。

表1 典型油田分系统站场类别Tab.1 Typical types of oilfield subsystem station

为了满足油田开发生产适应不同驱油技术的需要，油田地面工程系统已经形成了不同于气田开发、化工行业、油气长输的系列站场，其主要特点如下：

（1）处理介质的差异。由于开发方式的不同，油田站场类别差异较大，如稠油开发和稀油开发的站场之间的差异。

（2）站场处理工艺技术的差异导致同一类别站场内部设备差异较大。例如脱水站，由于采用电化学脱水和热化学脱水技术不同，其设备设施差异较大。

（3）同一类型的设备，运行参数差异较大。例如注水泵和集输泵为同一类型动设备，输送压力差异较大。

（4）在运行过程中，很多油田集输处理系统站场均无法实现全面停产检修，因此在设计过程中，均增加了备用系统和剩余处理负荷。例如增加备用提升泵、事故储罐等，以确保事故状态下生产系统正常运行。

（5）大多油田站场，由于实际的运行风险远小于天然气输送及处理系统，因此其安全仪表系统（SIS）的要求较天然气系统的低。

油田站场的这些特点给建立统一的站场完整性管理实施细则带来了巨大的挑战，但基于风险的站场完整性管理仍然是改进和提高现有管理水平的有效而科学的管理技术。

2 站场完整性管理技术

2.1 完整性管理技术现状

目前，站场完整性管理技术还处于研究探索阶段，国内外尚未提出系统的理论和方法。郑洪龙等[1]以管道完整性管理的理念系统描述了站场完整性管理体系。温庆等[2]以天然气站场为研究对象探索了站场完整性管理方法。陈剑峰等[3]以储罐和工艺管道为对象论述了站场完整性管理的方法。韩克江等[4]以大型原油储罐为对象论述了内检测周期的预测方法。API 1160认为，管道泵站和终端的风险管理模式应与干线管道的风险管理模式相似，任何适合管道的风险评估方法都适用于泵站和终端，但该标准未给出站场实施完整性管理的具体方法和步骤。API 353 给出了地面储罐设施的危害识别与风险评价方法，其基本的研究思路和理念还是以管道完整性管理为基础建立起来的。

由于站场工艺流程和设备设施的差异比较大，无法像单一研究对象的管道，形成一系列有针对性的管道完整性管理技术体系，因此，其解决的方法是针对站场内设备设施的类型、运行年限、运行参数、损伤机理的差异，将站场分为建设期和运行期，将站场内的设备设施分为静设备、动设备、仪表系统，分别制定差异化的站场完整性管理目标，形成了一系列有针对性的管理技术。该技术体系在长输管道输送过程中所涉及的油气站场的建设和生产管理中进行应用，取得了良好的效果。

2.2 完整性管理目标

站场完整性管理属于资产管理的一部分。冯晓东等[5]以长输管道的站场为对象，从站场设施的风险管控、备品备件的库存、运行时率、完好率、维修维护的针对性等方面论述了站场完整性管理目标。GB/T 33173/ISO 55001 资产管理标准从组织目标、资产管理方针等方面论述了相关的管理目标，提出了目标应可测量、可实现、适度等原则。

对于油田站场完整性管理，由于站场类别、处理介质、工艺流程、工艺参数差异很大，而且多数动、静设备均在设计初期都预留备用，以满足检修的需要，因此已经在长输管道站场形成的站场完整性管理目标、具体的工作流程和方法不适应油田站场完整性管理的需求。依据完整性管理的理念，总体上分析油田站场完整性管理目标是以风险管理技术为手段，确保站场设备设施的运行安全可控、经济有效。

2.3 完整性管理的工作流程

目前，还未形成公认统一的站场完整性管理工作流程，但是不同学者基于风险管理的理念，从站场管理者关注焦点的差异角度，已经形成了四种典型的站场完整性管理流程，主要包括：以设备设施为主体的管理流程（图1）[5]、以人员误操作为主体的管理流程（图2）[6]、以关键工艺单元划分为主体的管理流程（图3）[7]、以质量评价为主体的管理流程（图4）[8]。

图1 以设备设施为主体的管理流程Fig.1 Main management process based on equipment and facilities

图2 以人员误操作为主体的管理流程Fig.2 Management process based on personnel misoperation

图3 以关键单元划分为主体的管理流程Fig.3 Management process based on the division of key units

3 站场完整性管理体系研究

3.1 研究思路

由于油田站场设备设施类型和运行参数的多样性、工艺流程的复杂性、已有管理模式的差异性、处理介质的多变性，如何将站场完整性管理技术有效地应用在现有的比较成熟的站场管理中提高油田站场安全运行水平，是一个亟待研究的问题。结合站场完整性管理的目标和理念，提出站场完整性管理技术研究的思路如下：

图4 以质量评价为主体的管理流程Fig.4 Management process based on quality Evaluation

（1）应明确站场完整性管理的基本工作流程。油田站场完整性管理的建立是基于风险的管理理念，因此其基本的工作流程与已经成熟的管道完整性管理类似，也是一个从数据采集到数据归纳的循环工作流程，即：数据采集与分析→风险种类的识别→风险的检测、风险等级确认→风险减缓技术措施的实施→数据采集与归档。

（2）应结合站场类型、介质的危害性、规模、工艺流程、对油田生产的影响、外部环境，以及现有的管理模式等因素进行站场分类，可以将站场总体上分为一类站场、二类站场和三类站场。要明确工作流程各环节的工作内容，实现差异化管理。

（3）对于同一类站场应根据工艺流程、介质的危害性、设备设施的种类，明确工作流程中各环节工作要求。

（4）在实施风险种类的识别时，应充分结合已发生生产事故的成因分析结果以及生产一线操作与管理人员的经验，将他们真正担心的事故因素作为风险识别的参考依据。

（5）油田站场完整性管理的主要技术手段为基于风险的检测（RBI）和以可靠性为中心的维护（RCM），在实施过程中应组成包括腐蚀防护专业、设备专业、工艺专业以及现场维修维护工作人员的工作组，分析各种风险发生可能性，制定有效的检测和维修维护技术方案。

3.2 面临的挑战及需要注意的问题

（1）数据。油田站场完整性管理的基础是数据，特别是站场设备设施失效数据，目前该部分数据的缺失和不健全是影响油田站场完整性管理工作的主要问题。因此，在后续实施站场完整性管理过程中，对于数据的收集、整理，特别是失效数据的收集和整理是关键。

（2）与现有管理体制和机制融合。通常，站场管理是油田生产管理的重点，在长期管理实践中，已经形成了一系列比较完善的管理体制和机制，其管理和操作人员基本上也是遵循风险管理的理念，只不过缺少风险检测和确认的技术环节，导致风险管理具有一定的盲目性。因此，在研究应用站场完整性管理技术的过程中，应充分借鉴已有的管理成果，本着完善现有管理体制和机制的理念开展工作，将站场完整性管理作为对现有体制和机制的继承和完善，这样才能实现技术成果的有效应用。

（3）油田站场完整性管理工作计划。依据油田站场完整性管理的工作流程，为形成两个计划提供决策依据，一是检测计划，二是维修维护计划。提高这两个计划的针对性和效果，是实现油田站场完整性管理工作目标的关键。因此，如何准确地识别风险位置，评价危害大小，采取有效的维修维护策略是油田站场完整性管理的工作重心。

（4）风险检测技术。目前，油田站场风险的检测与评价还不成熟，特别是不停产设备设施的风险检测技术亟待研究。

（5）风险检测与压力设备的定期检验。在进行站场完整性管理技术研究中面对的一些设备属于压力容器，而压力容器有一套相对完善的检验标准制度，如何将风险检测与压力设备的定期检验相结合，是后续研究中需要解决的问题之一。

4 站场完整性管理的核心技术方法

站场完整性管理的核心是风险的识别与评价，依据站场的工艺和设备设施的差异以及失效后果的大小，采用适宜的风险识别与评价技术，确定发生失效的风险大小（包括失效的可能性和后果），提出站场工艺和设备设施维修维护管理工作重点，制定有针对性的预防措施，使有限的维修维护资金在规避不可接受的风险过程中发挥最大的作用，即实现站场维护维修的最优化。

目前，站场常用的风险识别与评价方法包括：量化风险评价（QRA）、危险与可操作性分析（HAZOP）、基于风险的检测（RBI）、以可靠性为中心的维护（RCM）以及安全完整性分级（SIL）等方法。其中量化风险评价是与人员和环境安全相关的评价方法，可应用于站场安全评价；危险与可操作性分析是对站场系统工艺和操作安全的评价方法；QRA 和HAZOP 方法只适用于站场设计阶段，对已经建成的站场虽然也可以开展QRA 和HAZOP分析工作，但针对存在的问题进行已建设施改进或设计修改困难较大。因此，常用的站场完整性管理的核心技术方法为RBI、RCM以及SIL。

（1）RBI。RBI 分析对象为储罐、静设备与工艺管道，主要工作流程为：数据收集与整合→通过腐蚀和物流回路分析确定失效机理、成因和模式→利用失效可能性和失效后果进行风险计算与评价→提出检测计划。其实施流程见图5。

图5 RBI实施流程Fig.5 Implementation process of RBI

（2）RCM。RCM 分析对象为转动设备和电器仪表，基本流程为：依据系统结构和相关标准确定待分析评价的系统和功能指标→依据运行维护数据和使用要求分析确定系统部件的失效原因、模式和失效后果→通过逻辑决断确定预防性维修间隔期，制订防止和减小失效的措施→制订维修及备品、备件计划。其实施流程见图6。

（3） SIL。SIL 分析对象为安全仪表系统（SIS）、其他技术安全相关系统和外部风险降低设施，基本流程为：危害辨识→过程危险性分析、危险事件的后果和发生的可能性评估→SIL 等级的核实或确定。其实施流程见图7。

图6 RCM实施流程Fig.6 Implementation process of RCM

图7 SIL实施流程Fig.7 Implementation process of SIL

5 结束语

站场完整性管理是一种基于风险的管理机制，它是一种通过风险评价制定有针对性的检测计划，通过检测确定风险转化为事故的可能性制定有针对性的风险渐缓措施，进而实现风险可控目的的管理方法。虽然目前已经形成了一些具有成功应用的技术系列，但对于油田地面工程复杂的站场体系，需要将完整性管理的理念和方法与现有成熟的管理经验进行融合，形成具有适应油田生产现状的站场完整性管理体系，以提高现有的生产管理水平。