油田站場完整性管理技術探析

張寶良 張維智 張飛鵬 彭永剛

1大慶油田工程有限公司

2中國石油勘探與生產分公司

3新疆油田采油二廠

為了滿足油氣田安全、高效益開發的需要，提高油田生產管理水平，中石油組織制定了管道與站場完整性管理規定，形成了指導各油氣田開展管道完整性管理的體系文件，取得了控制管道失效率的明顯效果，并積極組織開展站場完整性管理技術的研究工作。本文通過對油田站場特點進行分析，結合站場完整性管理的研究現狀，總結站場完整性管理技術方法的適應范圍，提出了油田站場完整性管理體系研究思路及需要解決的技術問題。

1 油田站場的特點

油田站場種類繁多，處理工藝和介質變化大，按照輸送和處理介質的差異，可以將站場分為集輸油系統、集輸氣系統、配制注入系統、供水污水處理系統的站場。以大慶油田為例，不同系統的站場類別如表1所示。

表1 典型油田分系統站場類別Tab.1 Typical types of oilfield subsystem station

為了滿足油田開發生產適應不同驅油技術的需要，油田地面工程系統已經形成了不同于氣田開發、化工行業、油氣長輸的系列站場，其主要特點如下：

（1）處理介質的差異。由于開發方式的不同，油田站場類別差異較大，如稠油開發和稀油開發的站場之間的差異。

（2）站場處理工藝技術的差異導致同一類別站場內部設備差異較大。例如脫水站，由于采用電化學脫水和熱化學脫水技術不同，其設備設施差異較大。

（3）同一類型的設備，運行參數差異較大。例如注水泵和集輸泵為同一類型動設備，輸送壓力差異較大。

（4）在運行過程中，很多油田集輸處理系統站場均無法實現全面停產檢修，因此在設計過程中，均增加了備用系統和剩余處理負荷。例如增加備用提升泵、事故儲罐等，以確保事故狀態下生產系統正常運行。

（5）大多油田站場，由于實際的運行風險遠小于天然氣輸送及處理系統，因此其安全儀表系統（SIS）的要求較天然氣系統的低。

油田站場的這些特點給建立統一的站場完整性管理實施細則帶來了巨大的挑戰，但基于風險的站場完整性管理仍然是改進和提高現有管理水平的有效而科學的管理技術。

2 站場完整性管理技術

2.1 完整性管理技術現狀

目前，站場完整性管理技術還處于研究探索階段，國內外尚未提出系統的理論和方法。鄭洪龍等[1]以管道完整性管理的理念系統描述了站場完整性管理體系。溫慶等[2]以天然氣站場為研究對象探索了站場完整性管理方法。陳劍峰等[3]以儲罐和工藝管道為對象論述了站場完整性管理的方法。韓克江等[4]以大型原油儲罐為對象論述了內檢測周期的預測方法。API 1160認為，管道泵站和終端的風險管理模式應與干線管道的風險管理模式相似，任何適合管道的風險評估方法都適用于泵站和終端，但該標準未給出站場實施完整性管理的具體方法和步驟。API 353 給出了地面儲罐設施的危害識別與風險評價方法，其基本的研究思路和理念還是以管道完整性管理為基礎建立起來的。

由于站場工藝流程和設備設施的差異比較大，無法像單一研究對象的管道，形成一系列有針對性的管道完整性管理技術體系，因此，其解決的方法是針對站場內設備設施的類型、運行年限、運行參數、損傷機理的差異，將站場分為建設期和運行期，將站場內的設備設施分為靜設備、動設備、儀表系統，分別制定差異化的站場完整性管理目標，形成了一系列有針對性的管理技術。該技術體系在長輸管道輸送過程中所涉及的油氣站場的建設和生產管理中進行應用，取得了良好的效果。

2.2 完整性管理目標

站場完整性管理屬于資產管理的一部分。馮曉東等[5]以長輸管道的站場為對象，從站場設施的風險管控、備品備件的庫存、運行時率、完好率、維修維護的針對性等方面論述了站場完整性管理目標。GB/T 33173/ISO 55001 資產管理標準從組織目標、資產管理方針等方面論述了相關的管理目標，提出了目標應可測量、可實現、適度等原則。

對于油田站場完整性管理，由于站場類別、處理介質、工藝流程、工藝參數差異很大，而且多數動、靜設備均在設計初期都預留備用，以滿足檢修的需要，因此已經在長輸管道站場形成的站場完整性管理目標、具體的工作流程和方法不適應油田站場完整性管理的需求。依據完整性管理的理念，總體上分析油田站場完整性管理目標是以風險管理技術為手段，確保站場設備設施的運行安全可控、經濟有效。

2.3 完整性管理的工作流程

目前，還未形成公認統一的站場完整性管理工作流程，但是不同學者基于風險管理的理念，從站場管理者關注焦點的差異角度，已經形成了四種典型的站場完整性管理流程，主要包括：以設備設施為主體的管理流程（圖1）[5]、以人員誤操作為主體的管理流程（圖2）[6]、以關鍵工藝單元劃分為主體的管理流程（圖3）[7]、以質量評價為主體的管理流程（圖4）[8]。

圖1 以設備設施為主體的管理流程Fig.1 Main management process based on equipment and facilities

圖2 以人員誤操作為主體的管理流程Fig.2 Management process based on personnel misoperation

圖3 以關鍵單元劃分為主體的管理流程Fig.3 Management process based on the division of key units

3 站場完整性管理體系研究

3.1 研究思路

由于油田站場設備設施類型和運行參數的多樣性、工藝流程的復雜性、已有管理模式的差異性、處理介質的多變性，如何將站場完整性管理技術有效地應用在現有的比較成熟的站場管理中提高油田站場安全運行水平，是一個亟待研究的問題。結合站場完整性管理的目標和理念，提出站場完整性管理技術研究的思路如下：

圖4 以質量評價為主體的管理流程Fig.4 Management process based on quality Evaluation

（1）應明確站場完整性管理的基本工作流程。油田站場完整性管理的建立是基于風險的管理理念，因此其基本的工作流程與已經成熟的管道完整性管理類似，也是一個從數據采集到數據歸納的循環工作流程，即：數據采集與分析→風險種類的識別→風險的檢測、風險等級確認→風險減緩技術措施的實施→數據采集與歸檔。

（2）應結合站場類型、介質的危害性、規模、工藝流程、對油田生產的影響、外部環境，以及現有的管理模式等因素進行站場分類，可以將站場總體上分為一類站場、二類站場和三類站場。要明確工作流程各環節的工作內容，實現差異化管理。

（3）對于同一類站場應根據工藝流程、介質的危害性、設備設施的種類，明確工作流程中各環節工作要求。

（4）在實施風險種類的識別時，應充分結合已發生生產事故的成因分析結果以及生產一線操作與管理人員的經驗，將他們真正擔心的事故因素作為風險識別的參考依據。

（5）油田站場完整性管理的主要技術手段為基于風險的檢測（RBI）和以可靠性為中心的維護（RCM），在實施過程中應組成包括腐蝕防護專業、設備專業、工藝專業以及現場維修維護工作人員的工作組，分析各種風險發生可能性，制定有效的檢測和維修維護技術方案。

3.2 面臨的挑戰及需要注意的問題

（1）數據。油田站場完整性管理的基礎是數據，特別是站場設備設施失效數據，目前該部分數據的缺失和不健全是影響油田站場完整性管理工作的主要問題。因此，在后續實施站場完整性管理過程中，對于數據的收集、整理，特別是失效數據的收集和整理是關鍵。

（2）與現有管理體制和機制融合。通常，站場管理是油田生產管理的重點，在長期管理實踐中，已經形成了一系列比較完善的管理體制和機制，其管理和操作人員基本上也是遵循風險管理的理念，只不過缺少風險檢測和確認的技術環節，導致風險管理具有一定的盲目性。因此，在研究應用站場完整性管理技術的過程中，應充分借鑒已有的管理成果，本著完善現有管理體制和機制的理念開展工作，將站場完整性管理作為對現有體制和機制的繼承和完善，這樣才能實現技術成果的有效應用。

（3）油田站場完整性管理工作計劃。依據油田站場完整性管理的工作流程，為形成兩個計劃提供決策依據，一是檢測計劃，二是維修維護計劃。提高這兩個計劃的針對性和效果，是實現油田站場完整性管理工作目標的關鍵。因此，如何準確地識別風險位置，評價危害大小，采取有效的維修維護策略是油田站場完整性管理的工作重心。

（4）風險檢測技術。目前，油田站場風險的檢測與評價還不成熟，特別是不停產設備設施的風險檢測技術亟待研究。

（5）風險檢測與壓力設備的定期檢驗。在進行站場完整性管理技術研究中面對的一些設備屬于壓力容器，而壓力容器有一套相對完善的檢驗標準制度，如何將風險檢測與壓力設備的定期檢驗相結合，是后續研究中需要解決的問題之一。

4 站場完整性管理的核心技術方法

站場完整性管理的核心是風險的識別與評價，依據站場的工藝和設備設施的差異以及失效后果的大小，采用適宜的風險識別與評價技術，確定發生失效的風險大?。òㄊУ目赡苄院秃蠊?，提出站場工藝和設備設施維修維護管理工作重點，制定有針對性的預防措施，使有限的維修維護資金在規避不可接受的風險過程中發揮最大的作用，即實現站場維護維修的最優化。

目前，站場常用的風險識別與評價方法包括：量化風險評價（QRA）、危險與可操作性分析（HAZOP）、基于風險的檢測（RBI）、以可靠性為中心的維護（RCM）以及安全完整性分級（SIL）等方法。其中量化風險評價是與人員和環境安全相關的評價方法，可應用于站場安全評價；危險與可操作性分析是對站場系統工藝和操作安全的評價方法；QRA 和HAZOP 方法只適用于站場設計階段，對已經建成的站場雖然也可以開展QRA 和HAZOP分析工作，但針對存在的問題進行已建設施改進或設計修改困難較大。因此，常用的站場完整性管理的核心技術方法為RBI、RCM以及SIL。

（1）RBI。RBI 分析對象為儲罐、靜設備與工藝管道，主要工作流程為：數據收集與整合→通過腐蝕和物流回路分析確定失效機理、成因和模式→利用失效可能性和失效后果進行風險計算與評價→提出檢測計劃。其實施流程見圖5。

圖5 RBI實施流程Fig.5 Implementation process of RBI

（2）RCM。RCM 分析對象為轉動設備和電器儀表，基本流程為：依據系統結構和相關標準確定待分析評價的系統和功能指標→依據運行維護數據和使用要求分析確定系統部件的失效原因、模式和失效后果→通過邏輯決斷確定預防性維修間隔期，制訂防止和減小失效的措施→制訂維修及備品、備件計劃。其實施流程見圖6。

（3） SIL。SIL 分析對象為安全儀表系統（SIS）、其他技術安全相關系統和外部風險降低設施，基本流程為：危害辨識→過程危險性分析、危險事件的后果和發生的可能性評估→SIL 等級的核實或確定。其實施流程見圖7。

圖6 RCM實施流程Fig.6 Implementation process of RCM

圖7 SIL實施流程Fig.7 Implementation process of SIL

5 結束語

站場完整性管理是一種基于風險的管理機制，它是一種通過風險評價制定有針對性的檢測計劃，通過檢測確定風險轉化為事故的可能性制定有針對性的風險漸緩措施，進而實現風險可控目的的管理方法。雖然目前已經形成了一些具有成功應用的技術系列，但對于油田地面工程復雜的站場體系，需要將完整性管理的理念和方法與現有成熟的管理經驗進行融合，形成具有適應油田生產現狀的站場完整性管理體系，以提高現有的生產管理水平。