淺談海洋油氣平臺(tái)設(shè)備關(guān)鍵性評(píng)估

羅一宇(中海石油(中國(guó))有限公司深圳分公司，廣東 深圳 518000)

0 引言

海上油氣平臺(tái)是目前人類開(kāi)采海洋原油和天然氣的主要手段。截至2019年，中國(guó)海洋石油投產(chǎn)超過(guò)15年的平臺(tái)就達(dá)到30座[1]。由于海洋石油生產(chǎn)的特殊性，更加需要保證生產(chǎn)的穩(wěn)定性和安全性，對(duì)設(shè)備的可靠性提出了更高的要求。關(guān)鍵設(shè)備是海洋油氣平臺(tái)生產(chǎn)系統(tǒng)中的重要組成部分，關(guān)鍵設(shè)備的管理、維護(hù)、更新又有技術(shù)難度高、投資大、施工難度大等特點(diǎn)。本文基于目前海洋石油設(shè)備管理的特點(diǎn)，結(jié)合國(guó)際上關(guān)于設(shè)備管理的先進(jìn)理念，總結(jié)出一套切合實(shí)際的設(shè)備關(guān)鍵性的評(píng)價(jià)方法，并進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用。

1 海洋石油平臺(tái)設(shè)備管理現(xiàn)狀

以一個(gè)典型的固定式鉆采平臺(tái)為例，全平臺(tái)總共擁有設(shè)備約200臺(tái)(套)。設(shè)備按照機(jī)械、電氣、儀表、動(dòng)力四大類進(jìn)行區(qū)分，分別由對(duì)應(yīng)的專業(yè)班組負(fù)責(zé)日常維護(hù)和緊急維修。

我國(guó)起初沿用前蘇聯(lián)的計(jì)劃維修設(shè)備管理模式，在與美國(guó)和日本合作開(kāi)發(fā)海上油氣田之后，又引進(jìn)了預(yù)防性維修模式，在運(yùn)用的過(guò)程中逐漸形成自己的方法。設(shè)備管理人員對(duì)設(shè)備實(shí)行分級(jí)管理，并采取對(duì)應(yīng)的“狀態(tài)維修、計(jì)劃維修和預(yù)防性維修、事后維修”等維修模式，這有利于將資源向關(guān)鍵設(shè)備傾斜，用有限的資源保障平臺(tái)生產(chǎn)安全穩(wěn)定。根據(jù)《中海石油(中國(guó))有限公司設(shè)備設(shè)施檢修管理程序》，將設(shè)施設(shè)備分為關(guān)鍵設(shè)備、重要設(shè)備及一般設(shè)備三類，并分別定義如下[2]：

(1)關(guān)鍵設(shè)備：指發(fā)生事故(事件)后，對(duì)人員、財(cái)產(chǎn)、環(huán)境和油氣田正常生產(chǎn)等構(gòu)成嚴(yán)重威脅的設(shè)備；

(2)重要設(shè)備：指發(fā)生事故(事件)后，對(duì)人員、財(cái)產(chǎn)、環(huán)境等構(gòu)成威脅，本身價(jià)值昂貴且故障檢修周期或備件采購(gòu)(或制造)周期較長(zhǎng)的設(shè)備；

(3)一般設(shè)備：除關(guān)鍵設(shè)備和重要設(shè)備之外的其它設(shè)備。

在設(shè)備分級(jí)時(shí)，通常做法是依照其它相似平臺(tái)已有的關(guān)鍵設(shè)備清單，結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行增減。基本流程是由平臺(tái)組織相關(guān)人員整理出清單，提交陸地維修經(jīng)理批準(zhǔn)。然而，現(xiàn)行程序?qū)τ谠O(shè)備關(guān)鍵性的分類是十分模糊的，界定標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有量化，可操作程度不高。這導(dǎo)致設(shè)備分類過(guò)程中，可能將過(guò)多設(shè)備列入關(guān)鍵設(shè)備清單，導(dǎo)致“關(guān)鍵設(shè)備”不關(guān)鍵；也可能將實(shí)際的關(guān)鍵設(shè)備少列、漏列，導(dǎo)致該關(guān)注的關(guān)鍵設(shè)備缺乏關(guān)注。因此，需要細(xì)化、量化設(shè)備關(guān)鍵性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和方法，以正確區(qū)分出關(guān)鍵設(shè)備，從而提高設(shè)備管理人力、物力、財(cái)力投入的效率。

2 設(shè)備關(guān)鍵性的評(píng)估方法

評(píng)估設(shè)備的關(guān)鍵性，本文提出的方法是找到關(guān)鍵性評(píng)估要素，并進(jìn)行科學(xué)有效的打分。具體做法是：首先討論確定設(shè)備關(guān)鍵性評(píng)估要素，這些要素應(yīng)當(dāng)從影響海洋油氣平臺(tái)安全生產(chǎn)穩(wěn)定性的因素中選擇，以保證合理性。接著，應(yīng)用層次分析法分析得到各個(gè)評(píng)估要素的權(quán)重。再采用模糊評(píng)價(jià)法，得到該設(shè)備的模糊得分。最后，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要和實(shí)際情況，按照一定的比例，或者一定的分值，劃分關(guān)鍵設(shè)備、重要設(shè)備和一般設(shè)備。

2.1 確定評(píng)估要素及權(quán)重

應(yīng)用層次評(píng)分法，首先應(yīng)分析各要素之間的相互關(guān)系，繪出層次結(jié)構(gòu)圖[3]。其中，系統(tǒng)目標(biāo)是“選擇關(guān)鍵性設(shè)備”，因此作為目標(biāo)層；方案層是各種待評(píng)估的設(shè)備；準(zhǔn)則層是設(shè)備關(guān)鍵性評(píng)估的評(píng)定要素，也是影響海洋石油平臺(tái)整體工作穩(wěn)定性的關(guān)鍵要素。影響要素由設(shè)備部經(jīng)理組織討論確定，參與人員應(yīng)是設(shè)備部各專業(yè)的主管、安全部經(jīng)理、生產(chǎn)支持經(jīng)理以及海上設(shè)施總監(jiān)。結(jié)合平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，列舉出八個(gè)影響海洋石油平臺(tái)整體工作穩(wěn)定性的要素，分為外部因素(氣象、水文、油藏條件)和內(nèi)部因素(生產(chǎn)流程穩(wěn)定性、安全保障、備件與運(yùn)行成本、人力投入、環(huán)保因素)。

在列舉出影響要素之后，建立對(duì)比矩陣A，判斷準(zhǔn)則層八個(gè)要素對(duì)海洋油氣平臺(tái)生產(chǎn)穩(wěn)定性而言的重要程度。對(duì)各個(gè)因素影響程度進(jìn)行兩兩互相比較分析，確定相互之間的重要性程度，按照不同程度賦值1～9，形成對(duì)比矩陣。接著，進(jìn)行層次單排序，計(jì)算該判斷矩陣的最大特征根λmax，以及其對(duì)應(yīng)的特征向量W，得到：

特征向量W就是各個(gè)影響因素的相對(duì)重要性排序。再接著，對(duì)判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。最終得出，八個(gè)要素重要程度從大到小分別為：安全保障31.58%、環(huán)保因素22.94%、生產(chǎn)流程穩(wěn)定性16.71%、油藏條件11.18%、人力投入6.66%、備件與運(yùn)行成本4.91%、氣象3.52%、水文2.51%。其中，外部因素權(quán)重僅占17.2%，而內(nèi)部因素權(quán)重占到了82.8%。

由于外部因素屬于自然條件，平臺(tái)上的設(shè)備對(duì)不能夠?qū)ζ洚a(chǎn)生影響。因此，選擇內(nèi)部因素作為評(píng)價(jià)設(shè)備關(guān)鍵程度的五個(gè)指標(biāo)。當(dāng)設(shè)備對(duì)這五個(gè)因素總體影響程度越大時(shí)，說(shuō)明該設(shè)備更為關(guān)鍵。對(duì)這五個(gè)因素的權(quán)重進(jìn)行歸一化可以得到設(shè)備關(guān)鍵性評(píng)價(jià)要素的權(quán)重：

即分別為：生產(chǎn)流程穩(wěn)定性20.18%、安全保障38.15%、備件與運(yùn)行成本5.93%、人力投入8.04%、環(huán)保因素27.7%。

2.2 選擇評(píng)價(jià)人員和評(píng)分

根據(jù)模糊評(píng)分法，該工作應(yīng)由具有豐富設(shè)備管理知識(shí)的現(xiàn)場(chǎng)管理人員、維修人員及生產(chǎn)人員組成，總?cè)藬?shù)控制在15～20人為佳，不宜太多或太少。對(duì)于海洋油氣生產(chǎn)平臺(tái)，這些人包括平臺(tái)經(jīng)理、生產(chǎn)監(jiān)督、維修監(jiān)督以及機(jī)、電、儀、動(dòng)、生產(chǎn)專業(yè)主操。請(qǐng)?jiān)u估人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，評(píng)價(jià)各種設(shè)備對(duì)五個(gè)要素“生產(chǎn)流程穩(wěn)定性、安全保障、備件與運(yùn)行成本、人力投入、環(huán)保因素”的影響程度的大小，分為四個(gè)級(jí)別“很大(A)、大(B)、一般(C)、無(wú)(D)”。

本文以南海東部某平臺(tái)為例，評(píng)估人數(shù)20人，共評(píng)估設(shè)備154臺(tái)(套)。對(duì)于每個(gè)設(shè)備，統(tǒng)計(jì)打分的人數(shù)，以表1高壓配電盤為例。

表1 設(shè)備評(píng)分統(tǒng)計(jì)表-高壓配電盤

對(duì)高壓配電盤的評(píng)價(jià)矩陣進(jìn)行歸一化，乘以評(píng)價(jià)要素的權(quán)重，得到高壓配電盤的模糊得分：

說(shuō)明高壓配電盤對(duì)平臺(tái)生產(chǎn)安全穩(wěn)定性的影響“很大”的程度為44.3%，“大”的程度為16.2%，“一般”的程度為23.6%，“無(wú)”的程度為15.9%。同樣方法得到每個(gè)設(shè)備的關(guān)鍵程度模糊評(píng)分。

3 設(shè)備關(guān)鍵性等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)

在本文的方法中，這一步是將關(guān)鍵性模糊評(píng)分按照分?jǐn)?shù)大小進(jìn)行排列，并分為對(duì)應(yīng)關(guān)鍵設(shè)備、重要設(shè)備和一般設(shè)備的三個(gè)區(qū)間。首先將各設(shè)備按照對(duì)平臺(tái)生產(chǎn)安全穩(wěn)定的影響“很大”和“大”的程度之和，按從大到小的順序進(jìn)行排列。在確定分?jǐn)?shù)區(qū)間時(shí)，應(yīng)當(dāng)保證關(guān)鍵設(shè)備和重要設(shè)備的比例不能過(guò)大，兩者之和所占比例應(yīng)小于40%，最好控制在20%～35%左右[4]。在此基礎(chǔ)上，本文提出關(guān)鍵設(shè)備臺(tái)數(shù)占參加評(píng)估的設(shè)備總臺(tái)數(shù)的比例應(yīng)控制在10%～15%之間，從而得出設(shè)備關(guān)鍵設(shè)備劃分標(biāo)準(zhǔn)為：對(duì)平臺(tái)生產(chǎn)安全穩(wěn)定的影響程度“很大”+“大”≥50%。從而可以得到該平臺(tái)的關(guān)鍵設(shè)備清單(見(jiàn)表2)。

表2 南海東部某平臺(tái)設(shè)備關(guān)鍵設(shè)備清單(部分)

評(píng)估結(jié)果為關(guān)鍵設(shè)備16臺(tái)(套)，重要設(shè)備臺(tái)12臺(tái)(套)，一般設(shè)備126臺(tái)(套)。關(guān)鍵設(shè)備臺(tái)數(shù)占參加評(píng)估的設(shè)備總臺(tái)數(shù)的比例為10.4%。

與原關(guān)鍵設(shè)備清單相比，新的關(guān)鍵設(shè)備清單有 8臺(tái)(套)設(shè)備相同，占總數(shù)的50%。它們分別是交/直流不間斷電源、東/西邊吊車、柴油消防泵、電動(dòng)消防泵、生產(chǎn)空壓機(jī)、原油外輸泵。這些設(shè)備無(wú)論是在什么評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)下，關(guān)鍵性都是毋庸置疑的。原關(guān)鍵設(shè)備清單中的氮?dú)獍l(fā)生器、氮?dú)饪諌簷C(jī)、救生艇、污水處理橇、臺(tái)風(fēng)發(fā)電機(jī)、應(yīng)急發(fā)電機(jī)、制冷單元等設(shè)備，在新分類中被歸類到“重要設(shè)備”。相對(duì)于原關(guān)鍵設(shè)備清單中關(guān)注單個(gè)設(shè)備較多的情形，新關(guān)鍵設(shè)備清單中增加了火氣系統(tǒng)、生產(chǎn)集散控制系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)、主變壓器、低壓配電盤、高壓配電盤、化學(xué)藥劑泵等由多個(gè)小設(shè)備組成的“系統(tǒng)”，有助于提高設(shè)備維保人員對(duì)平臺(tái)自動(dòng)化控制系統(tǒng)、配電系統(tǒng)的關(guān)注度，也更加符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際。

4 結(jié)語(yǔ)

目前海洋油氣平臺(tái)設(shè)備采用分級(jí)管理與預(yù)防性維修相結(jié)合的管理模式，因此需要一種比較科學(xué)的設(shè)備關(guān)鍵程度評(píng)價(jià)方式。根據(jù)層次分析法和模糊評(píng)分法，可以將定性問(wèn)題進(jìn)行定量分析，從而將主觀判斷轉(zhuǎn)化為權(quán)重和分值。該方法能夠有效篩選出影響海洋油氣平臺(tái)生產(chǎn)安全穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。使用層次分析法，建立海洋油氣平臺(tái)的設(shè)備關(guān)鍵性評(píng)價(jià)體系，確定各級(jí)指標(biāo)權(quán)重，運(yùn)用模糊綜合評(píng)分法對(duì)海洋油氣平臺(tái)當(dāng)前的關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行評(píng)價(jià)；在南海東部某平臺(tái)上進(jìn)行的實(shí)際應(yīng)用，證明了該方法有效可行，對(duì)海洋石油平臺(tái)設(shè)備管理起到積極的推進(jìn)作用。