油田站场完整性管理效能评价指标

侯丽娜 吴凡 赵明辉 杨龙斐 李远朋 廖柯熹

1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

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 32167—2015《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 7664—2022《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 1180—2009《管道完整性管理规范》中第8 部分效能评价和GB 32167—2015《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。

3.2 综合风险管理

定量风险评价（QRA）是指识别潜在危险，对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。

表1 油田站场效能评价测试指标Tab.1 Evaluation and testing indicators for oilfield station efficiency

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 management module indicator system

3.3 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。

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 for static equipment in oilfield stations

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4 油田站场RCM模块指标体系Fig.4 Oilfield station RCM module indicator system

3.5 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）。

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 system evaluation module indicator system

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系（图6）。

图6 油田站场检测评价模块指标体系Fig.6 Oilfield station inspection and evaluation module indicator system

3.7 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）。

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 fault diagnosis module indicator system

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8 油田站场设备维修维护模块指标体系Fig.8 Oilfield station equipment maintenance module indicator system

3.9 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 management module indicator system

4 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，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2 A油田权重比例Tab.2 Weight ratio of A Oilfield

4.2 A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

表4 A油田各站场区块业务得分Tab.4 Business scores of various stations and blocks in A Oilfield

4.3 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5 油田站场各评价单元改进值Tab.5 Improved values of various evaluation units in oilfield stations

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。

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。