500×104t/a原油處理列深度預制建設方案研究

李 昊，張 濤，姜華升

中國石油工程建設有限公司中東地區(qū)公司，北京 100120

在伊拉克各油田中，原油處理設施一般以集中處理站（CPF，Central Processing Facility） 和脫氣站（DS，DegassingStation）的形式建設，尤其是在巴士拉省的西古爾納、魯邁拉、祖拜爾、馬季努等巨型油田，以?？松梨?、BP、埃尼、殼牌為代表的國際石油公司自2010年成為作業(yè)者以來，實施滾動開發(fā)，在油田區(qū)域內(nèi)分階段建設多座中心站，站內(nèi)再分階段建設多個處理列，形成了“區(qū)內(nèi)多站、站內(nèi)多列”的采出液處理設施總體布局。一般通過先期建設一座處理站，在站內(nèi)建設一個或少量處理列，對建設方案進行探索，然后不斷改進優(yōu)化，最后將成熟模式和成功經(jīng)驗推廣到后續(xù)工程建設中。

伊拉克的油田開發(fā)合同一般分為三個階段：首次商業(yè)生產(chǎn)階段、高峰產(chǎn)能階段和穩(wěn)產(chǎn)階段。在第一階段，各油田開發(fā)商已投產(chǎn)處理列的單列產(chǎn)能大多數(shù)為250×104t/a。在峰值產(chǎn)能階段，為應對各種挑戰(zhàn)，兩家國際石油公司最先嘗試建設單列產(chǎn)能500×104t/a的原油處理列，目前已按照傳統(tǒng)建設模式和深度預制模式各自建成一列。在以往油氣項目中，標準化、模塊化和預制化扮演著重要角色[1-6]，本文以深度預制的處理列為例，闡述了預制化理論在實際工程中的應用方法，研究了模塊和撬塊的實施方案，進行了經(jīng)濟性分析，結(jié)合工程實踐總結(jié)了建設方案的優(yōu)缺點，為后續(xù)多個處理列的標準化建設提供借鑒和參考。

1 項目背景

1.1 項目概況

伊拉克某巨型油田位于巴士拉省，可采石油儲量約60×108t，油田作業(yè)者為某著名國際石油公司。油田現(xiàn)有3座脫氣站，建有10個處理列（每列250×104t/a） 和3個測試列（每列125×104t/a），當前油田總產(chǎn)能約3 000×104t/a。

按照油田開發(fā)合同，油田峰值產(chǎn)能將達到5 500×104t/a，計劃通過新建5個原油處理列來達到該產(chǎn)能目標，每列產(chǎn)能均為500×104t/a。共分成3個建設階段：首期建設1列，通過總結(jié)經(jīng)驗和教訓，指導后續(xù)處理列的方案設計和優(yōu)化；后續(xù)兩個階段中，每個階段都將同時建設2列。因此，首列的成功對于實現(xiàn)峰值產(chǎn)能目標至關重要，本文以此作為研究對象。

1.2 風險與挑戰(zhàn)

伊拉克巨型油田的開發(fā)合同有如下顯著特點：投資大、合同期長、目標峰值產(chǎn)能高、本地化率要求高。合同執(zhí)行受諸多外部因素影響，如：社會不穩(wěn)定、自然環(huán)境差、缺乏合格工人、工業(yè)基礎薄弱。內(nèi)外部因素綜合作用下，項目執(zhí)行充滿風險與挑戰(zhàn)。

（1）在2010年簽署的南部巨型油田開發(fā)合同中，各油田開發(fā)總投資額均超過百億美元，合同期一般25～30年，未來很長時間內(nèi)的各種風險無法準確預計，因此油田開發(fā)商希望快速建設，加快回收，提高財務抗風險能力。

（2） 油田開發(fā)合同模式為技術(shù)服務合同（TSC，Technical Service Contract），開發(fā)商負責投資建設，新建設施投產(chǎn)后，按總銷售額的一定比例收取技術(shù)服務費，建設投資則在投產(chǎn)后由政府全額報銷。在該合同模式下，油田開發(fā)商必然希望快速建設和投產(chǎn)，加速獲得收益，降低投資回收風險，力爭合同期內(nèi)獲得更多回報，提高投資回報率。

對于規(guī)模型建設項目，其建設投資、合同、建設方案和招標等關鍵環(huán)節(jié)實行政府審批制，但是，伊拉克政府行政審批環(huán)節(jié)多、周期長，往往造成拖延，導致從概念設計、基礎設計、概算審批、招標及簽約的整個周期需要兩年甚至更久。因此開發(fā)商快速開發(fā)的期望與政府緩慢的審批流程形成突出矛盾。

（3）隨著戰(zhàn)亂結(jié)束，伊拉克國內(nèi)社會矛盾突顯，失業(yè)率居高不下，游行示威不斷。為了緩解執(zhí)政壓力，政府出臺各種新政，影響最大的是提高本地化率，油田開發(fā)商進行工程招標時強制要求工程建設總承包商必須滿足25%的最低本地化率，并將其列入工程總承包合同中。

伊拉克工業(yè)基礎非常薄弱，工程所需絕大部分材料需要進口。當?shù)丶夹g(shù)工人極度缺乏，國際工程承包商的技術(shù)工人和管理人員多數(shù)為外籍，通過加大當?shù)夭少彿蓊~和雇員比例實現(xiàn)最低本地化率的方法行不通。因此，在不影響工期和質(zhì)量的前提下，傳統(tǒng)建設模式滿足最低本地化率要求的難度增大。

（4）伊拉克南部省份的自然環(huán)境較差，除阿拉伯河沿岸密布耕地和村莊外，其他區(qū)域以戈壁或沙漠為主，每年6月至9月為旱季，日均最高氣溫40℃以上，最高氣溫55℃，年最大降雨量僅320 mm。而且，兩伊戰(zhàn)爭殘留爆炸物遍布油田，征地后必須首先進行掃雷，清除爆炸物，需要更多投資和時間。由于當?shù)貙嵭型恋厮接兄?，地主頻繁武裝滋事，向開發(fā)商和總包商索要工作，禁止當?shù)匾酝馐┕て髽I(yè)參與本地區(qū)工程，當?shù)胤职搪募s能力較差，合格施工分包商資源有限。

（5）受連年戰(zhàn)亂和經(jīng)濟衰退影響，南部油田基礎設施條件很差。烏姆卡薩港是唯一海港，距離油田約120 km，港口到油田之間只有一條主干公路，運輸限制條件為：高度6 m、寬度5 m、長度30 m、質(zhì)量100 t。通過海運進口的設備和材料只能在烏姆卡薩港口卸船，再由汽車運抵目的地，這是各個國際石油公司普遍采用的運輸方案。

綜上所述，國際承包商面臨很大挑戰(zhàn)和風險，既要遵守當?shù)胤煞ㄒ?guī)，又要保證建設投資預算能夠被政府接受，還要做到在確保質(zhì)量和安全的前提下實現(xiàn)自己期望的較短工期，故需妥善應對。

2 建設方案研究

2.1 建設規(guī)模

新建處理列選址于油田現(xiàn)有某個脫氣站旁，合格原油最大設計產(chǎn)能約500×104t/a，最低產(chǎn)能約155×104t/a，處理設施可用率不低于95%，設計壽命25年。建設用地規(guī)格220 m×170 m。工程建設總承包（EPCC） 合同額約2億美元，合同生效后33個月實現(xiàn)臨時驗收。項目工作范圍不包括產(chǎn)出水處理、原油存儲和外輸站等下游系統(tǒng)。

2.2 工藝技術(shù)

進站原油最高壓力1.5 MPa，最高溫度84℃，含水率最高60%。出站原油含鹽量最大28.5 mg/L，含水率（BS&W）最高0.2%，雷德蒸汽壓（RVP）最高0.07 MPa，硫化氫含量不高于10 mg/kg，最高溫度64℃。產(chǎn)出水含油率不高于1 000 μL/L。

采出液首先進入一級分離器，流出后與合格原油換熱升溫，之后進入二級分離器，流出后經(jīng)進料泵增壓，緊接著先后進入脫水器和脫鹽器，之后再經(jīng)過加熱器升溫，隨后進入低壓分離器進行脫氣，其流出原油與一級分離器流出原油進行換熱，之后再經(jīng)冷卻器降溫，最后合格原油由原油輸送泵輸送至現(xiàn)有原油儲罐。分離出的氣體，部分用作燃料，其余部分輸送至火炬。產(chǎn)出水由泵輸送至現(xiàn)有處理裝置進行處理。

工藝流程見圖1。

圖1 工藝流程

2.3 主要設備

主要設備包括：分離器（一級、二級和低壓）、脫水器和脫鹽器（兩列并列）、原油加熱器（低壓分離器入口前、電脫水器前）、換熱器（原料油與合格原油換熱器、洗鹽水與污水換熱器）、導熱油爐、火炬、泵（進料泵、導熱油輸送泵、污水輸送泵、回收油泵、原油輸送泵）等，見圖2。

圖2 總平面圖（火炬區(qū)略去）示意

綜合考慮工藝要求、設備重要性等級和處理列可用率（95%），主要設備的配置如下：

（1）分離器：一級分離器、二級分離器和低壓分離器全部采用1×100%。

（2） 脫水器/脫鹽器：由于新處理列的產(chǎn)能兩倍于常規(guī)處理列（250×104t/a），經(jīng)研究分析，決定采用并列方案2×50%，相比單列設計1×100%，該方案有下列優(yōu)點：顯著減小容器尺寸、降低制造難度、滿足運輸條件、增大操作彈性、允許復用現(xiàn)有脫水器/脫鹽器的成熟方案、降低技術(shù)風險。

（2） 換熱器：油/油換熱器和水/水換熱器全部設計為2×50%，與兩列脫水器/脫鹽器相對應，增加操作彈性，復用以往項目成功應用的換熱器方案。

（3）泵：鑒于重要性等級較高，按照“N用1備”配置。其中，導熱油輸送泵配置為3×50%，旨在與兩列脫水器/脫鹽器相對應，增加可用性和操作彈性。其他泵配置為2×100%。

（4）加熱爐：業(yè)主指定產(chǎn)地為歐洲和北美，單臺加熱爐交貨期約12～14個月，位于項目關鍵路徑。如果配置為2×100%，兩套加熱爐的交貨期會更長，成本也更高，最后綜合工期和成本影響，決定配置一套立式導熱油爐。但是從操作彈性和可用性的角度出發(fā)，最佳配置方案應為2×50%，對應兩列脫水器/脫鹽器。

2.4 總圖運輸

總圖運輸方案設計時，應考慮生產(chǎn)流程及各組成部分的生產(chǎn)特點和火災危害性，結(jié)合地形、風向等條件，按功能分區(qū)集中布置。把生產(chǎn)性質(zhì)相近、火災危險等級相近、環(huán)境要求相近及緊密聯(lián)系的裝置集中布置在同一分區(qū)。工廠劃分為四個功能分區(qū)：工藝裝置區(qū)、公用工程區(qū)、管理區(qū)、火炬區(qū)，其中火炬區(qū)位于廠區(qū)東南角?？偲矫鎴D如圖2所示（火炬區(qū)略去）。

廠內(nèi)外運輸方案設計時，結(jié)合廠外已有道路情況和工廠運行要求，設置三個大門：人和輕型車輛出入口、中型和重型車輛出入口、緊急出入口。廠內(nèi)道路采用正交和環(huán)形布置：沿廠區(qū)圍欄內(nèi)部，與圍欄平行設置外圍環(huán)形主干道，東西向兩條平行主干道中間設置南北方向連接路，其中一條穿過主管廊，形成內(nèi)循環(huán)。通往裝置區(qū)的分支道路，以及與火炬氣管道平行的道路，全部采用盡頭式道路。工程建設總承包合同啟動前，業(yè)主已委托第三方完成清雷、清表和初步平整，建設用地范圍內(nèi)無嚴重不良地質(zhì)災害風險。豎向設計無特別之處，不予贅述。

2.5 工程方案

主要是建筑物和構(gòu)筑物的建造方案。

（1）建筑物：包括配電室、控制室和門衛(wèi)室，全部為單層建筑，業(yè)主要求必須采用“預制輕型快裝房屋”方案，方便將來改建、轉(zhuǎn)移或拆除。本項目采用境外集成、模塊化建造的執(zhí)行策略。

（2）構(gòu)筑物：包括主管廊、遮陽棚和支吊架等，業(yè)主要求采用鍍鋅鋼結(jié)構(gòu)。分成兩類管理：管廊采用模塊化實施策略，境外深度預制和裝配；其他鋼結(jié)構(gòu)采用境外預制、現(xiàn)場裝配方案。設計制造時綜合考慮建筑模數(shù)、運輸尺寸和使用功能，同時便于進行車間預制和現(xiàn)場安裝[7-8]。

（3）管道：消防管網(wǎng)和閉排管網(wǎng)埋地敷設，其余管道地上安裝。主管廊支撐的管道在工廠內(nèi)完成安裝，管廊模塊、撬塊和設備三者之間的連接管段在工廠完成預制，留有少量現(xiàn)場焊口用于調(diào)節(jié)安裝誤差。對影響運輸而必須拆下的管節(jié)，單獨包裝，隨管廊模塊一起發(fā)運。

（4）電纜：全廠主要電氣和儀表電纜埋地敷設；安裝于主管廊上的設備或儀表所需電纜，以及其他必須地上安裝的電纜，使用橋架或保護套管。

（5）廠外配套系統(tǒng)：電力供給來源于油田現(xiàn)有電站，從廠區(qū)圍欄外33 kV架空線引下，接入新建配電室。消防水由旁邊脫氣站已有消防系統(tǒng)供給，新建管網(wǎng)接入脫氣站已有消防管網(wǎng)。洗鹽水來自現(xiàn)有河水處理站，輸水管道由業(yè)主負責，該項目僅考慮儲水罐和水處理裝置。壓縮風（工廠風和儀表風）及氮氣系統(tǒng)由該項目自建自用。

3 深度預制實施方案

3.1 確定深度預制戰(zhàn)略

在過去的三十年中，石油天然氣行業(yè)的很多油氣生產(chǎn)商都選擇建造更大、更適合的設施，這導致出現(xiàn)進度延誤和成本超支的項目不斷增多。當原油價格超過100美元/桶時，對深度預制方案的經(jīng)濟合理性基本不用存疑。但是，自2015年原油價格暴跌以來，油田作業(yè)者謀求應對快速變化的國際油價，保持長期盈利能力，因而削減成本和縮短工期變得至關重要。深度預制方案成為石油公司應對挑戰(zhàn)的一種有效策略，包括三類：模塊、撬塊和預制構(gòu)件現(xiàn)場裝配。深度預制方案需要在實施之前進行大量研究分析，分配足夠的時間來評估各種選項，方案的有效性與諸多方面有關，需要將有關要素整合在一起。

為了有效應對前面所述風險和挑戰(zhàn)，化解當?shù)乜捎觅Y源缺乏與高本地化率要求之間的突出矛盾，油田開發(fā)商從概念設計階段就提出了加大境外預制深度、復用成熟方案的總體策略，并在設計階段（概念、基礎、詳細）及工程建設中得到了貫徹落實。

為了做到科學決策，本文采用了戰(zhàn)略決策矩陣，旨在綜合評估影響決策的客觀需求和基礎條件，詳細決策過程如下。

（1）確定分析參數(shù)。決策分析需要考慮驅(qū)動因素和基礎條件兩個方面，驅(qū)動因素代表對深度預制的主觀和客觀需求程度[9]，基礎條件代表執(zhí)行深度預制所具備的內(nèi)部和外部基礎條件，見表1。

表1 決策分析參數(shù)

（2）確定評估體系?；隍?qū)動因素和基礎條件兩個評價維度，將驅(qū)動因素作為縱軸，基礎條件作為橫軸，并把每種分析參數(shù)的評價結(jié)果劃分為三檔，驅(qū)動因素強度等級分為“大、中、小”，基礎條件具備程度分為“強、中、弱”，據(jù)此繪制3×3戰(zhàn)略決策矩陣，見圖3。

圖3 深度預制戰(zhàn)略決策矩陣

（3）開展定性評估。根據(jù)兩個參數(shù)的分析結(jié)果，可確定項目所處矩陣區(qū)位，據(jù)此選擇對應的實施戰(zhàn)略，作為決策時的參考。可以采用量化打分法，每具備一個驅(qū)動因素計1分，具備一個基礎條件同樣計1分。經(jīng)分析評估，本項目驅(qū)動因素強度等級為“強”，基礎條件具備程度為“大”，處于矩陣右上角區(qū)塊，選擇“實施”戰(zhàn)略，最終決策層同意采用深度預制戰(zhàn)略。

3.2 確定最大運輸尺寸和重量

3.3 確定模塊和撬塊的布局及布置

開展總圖設計時，應立足于傳統(tǒng)建造模式的總圖方案，考慮深度預制和設施集成帶來的平面布局和空間布局的雙重變化。鑒于模塊和撬塊的布局和布置與總圖相互制約，必須同步設計，迭代優(yōu)化。

原油處理列由許多功能單元組成，這些單元的功能由所包含的組件和設備聯(lián)合實現(xiàn)，通過在相互之間建立關聯(lián)，形成一套完整裝置。在傳統(tǒng)建造模式下，需要在現(xiàn)場建立這些組件和設備之間的物理聯(lián)系，而深度預制方法則是在工廠內(nèi)完成，把組件和設備組裝成模塊或撬塊。在運抵現(xiàn)場時，越接近最終完工狀態(tài)，則預制深度越大；越接近原始設備制造商（OEM）供貨的狀態(tài)，則預制深度越低。根據(jù)貨物抵達現(xiàn)場時的完工度，將處理設施歸納為五類：組件、獨立設備、預制撬塊、管廊模塊、建筑物。組件即散材，無須贅述，僅對后四類進行研究，詳細闡述如下。

3.3.1 獨立設備

獨立設備由廠家負責設計、制造和供貨，不宜或不能與其他設備集成在一起，符合一般獨立設備的采購慣例，例如：容器、泵和加熱爐等，如圖4所示。供應商應遵守總承包規(guī)定的運輸限制條件，確定整體發(fā)運或適當拆分。獨立設備的附屬操作平臺和鋼梯屬于供應商供貨范圍，工廠內(nèi)預制，現(xiàn)場裝配。經(jīng)分析研究，確定歸屬于獨立設備的主要采購項見表2。

圖4 獨立設備

表2 獨立設備清單

3.3.2 預制撬塊

根據(jù)撬塊設計責任主體的不同，分為兩大類：

（1）第一類是由專業(yè)成套設備供應商負責設計、制造和供貨的撬塊，例如空壓機、制氮機等，把廠家直接集成的撬塊命名為廠商預制撬塊（VAU，Vendor Assembled Unit），見表 3。

表3 廠商撬塊清單

（2）第二類是由總承包商負責設計，并委托預制工廠制造的撬塊。圍繞與主工藝緊密相關的核心設備，將其外圍閥組、小型設備、儀表、閥門、管道等整合成撬塊，在境外工廠內(nèi)完成制造和組裝。根據(jù)核心設備類型，可細分為四類：閥組撬、換熱器撬、泵組撬和容器撬，詳見表4和圖5。

居民趙某散步時，被一只從后面跑來的流浪狗咬了一口，遂到醫(yī)院處理傷口，并注射狂犬疫苗。趙某經(jīng)打聽得知，咬自己的那條狗似乎是附近居民馬某家的。面對找上門要求賠償?shù)内w某，馬某承認那條狗曾經(jīng)是自己家養(yǎng)的，但卻以自己在一個月前送給了別人為由拒絕予以賠償。趙某遂將馬某告上法庭。

表4 承包商預制撬塊清單

圖5 預制撬塊類型

遵循如下實施原則：關鍵設備、儀表和閥門等在原始供貨商的制造地完成出廠檢驗，然后發(fā)運到總包商指定的撬塊制造廠完成組撬；管道連接點設置在撬塊邊緣，采用法蘭連接；撬內(nèi)電纜和槽盒在工廠內(nèi)完成安裝，撬座上設置接線箱；撬塊集成后，在工廠內(nèi)完成所有測試和試驗；撬塊原則上整體包裝發(fā)運，視情況拆除運輸途中易損壞的部件、儀表以及局部超限部分，單獨包裝，隨撬塊一起發(fā)運。

3.3.3 管廊模塊

主管廊用于支撐管道、橋架和安全閥等。采用的模塊化策略為“縱向分段、豎向分層”，在境外工廠組裝管廊鋼結(jié)構(gòu)，并安裝管道、橋架和閥門，工廠內(nèi)完成建造和模塊試裝，現(xiàn)場完成最終拼裝。

綜合管廊整體作為一個功能單元，其空間長度遠遠超出運輸限制，需要縱向分段，兩段中間設置一定間隔，每段管廊可單獨制造和現(xiàn)場吊裝，視為一個管廊模塊（PAR，Preassembled Rack）。鑒于管道原材制造模數(shù)為3 m，沿管廊縱向設置6 m標準柱距，單個管廊模塊最多包含4個標準跨。對于模塊間的拼接跨，取跨距為3 m，模塊之間僅用水平連系梁拉結(jié)，中間無柱，采用預制桿件現(xiàn)場裝配方案（Stick Built），即工廠預制、現(xiàn)場安裝。管道兩端各自向外懸挑1.5 m，在拼接跨留置一道現(xiàn)場焊口，完成管道對接焊；單個管廊模塊最大長度約27 m，含管道懸挑長度。管廊寬度需計入連接板尺寸，鋼結(jié)構(gòu)框架外緣寬度4.8 m。可見，管廊長度和寬度均未超限。管廊布置見圖6。

圖6 管廊立面布置

考慮到運輸條件限制，把管廊模塊在豎向分成三層：底層為支撐層，作用是增加管廊高度，起到支撐上部結(jié)構(gòu)的作用，此層勞動密集度很低，采用預制桿件現(xiàn)場裝配方案；中間層和頂層為設施層，根據(jù)工藝要求，頂層安裝安全閥和氣管道，中間層安裝燃料氣、壓縮風、水、原油和污水管道，勞動密度較大。根據(jù)運輸高度要求，將中間層和頂層分別設計成可運輸模塊，見圖7。模塊清單見表5。

圖7 管廊模塊及吊裝

表5 管廊模塊清單

3.3.4 建筑物

每棟建筑物屬于一個獨立功能單元，如控制室、變電所和門衛(wèi)室。采用境外工廠整體集成的策略，稱為集成單元（PAU，Preassembled Unit）。建筑物及其室內(nèi)外設施在出廠前完成安裝和聯(lián)合調(diào)試（IFAT），包括：電氣、控制、空調(diào)通風、通信、照明、消防等系統(tǒng)。設計平面布置時，充分考慮拆分、包裝、運輸和復裝四方面要求，妥善設計模塊之間的連接。根據(jù)室內(nèi)設施的重量和尺寸，優(yōu)化平面布局，合理設置重心位置，降低模塊吊裝安全風險。

設計時需要考慮運輸限制條件：門衛(wèi)室尺寸滿足運輸限制條件，可整棟發(fā)運，共2棟。控制室和變電所各1棟，建筑尺寸均超限，將其拆分為多個可采用汽車運輸?shù)哪K，見表6和圖8。每個模塊單獨包裝，包含其中盤柜等設施，必須拆除的易損部件須單獨包裝，隨模塊一起發(fā)運，在工程現(xiàn)場完成建筑物模塊組裝及少量現(xiàn)場復裝工作。

表6 建筑物模塊清單

圖8 建筑物模塊化方案

4 方案經(jīng)濟比選與分析

4.1 成本節(jié)約

應根據(jù)經(jīng)濟評價的“有無對比”原則進行方案經(jīng)濟比選，研究深度預制方案與傳統(tǒng)建設方案相比帶來的增量效益和增量費用，評判深度預制方案的經(jīng)濟合理性。無需關注獨立設備和廠商預制撬塊，只須評價承包商預制撬塊、管廊模塊和建筑物模塊三類。

撬塊和模塊的總成本節(jié)約包含兩部分：直接成本節(jié)約Cd和間接成本節(jié)約Ci。對于直接成本節(jié)約，每個模塊和撬塊的直接成本包含：人工費、材料成本、機械臺班費、運輸費和進口從屬費，對比深度預制方案實施前后，主材成本、機械臺班費、進口從屬費差異不大，可忽略不計。則直接成本節(jié)約Cd可以表示為人工費節(jié)約C1與額外成本C2（增加的設計、鋼材和運輸）之差：Cd=C1-C2。

在傳統(tǒng)建設模式下，人員動遷費、勞工許可手續(xù)費、安保服務費、營地建設維護費、現(xiàn)場津貼等視為間接成本。采用深度預制方案時，間接成本節(jié)約屬于增量收益。在伊拉克，由于社會安全形勢差，安保服務費和現(xiàn)場津貼支出占比很高。

4.2 人工成本節(jié)約

假設傳統(tǒng)建造模式是將目標預制工廠的工人從異地轉(zhuǎn)移到現(xiàn)場，傳統(tǒng)模式和預制模式的安裝工日費率p相同。深度預制情況下，總?cè)斯と諟p少量占傳統(tǒng)模式總?cè)斯と誸的比例定義為勞動轉(zhuǎn)移比例r，可以得到如下簡化計算式：C1=t r p。

由上式可知，人工成本節(jié)約與模撬塊總?cè)斯と铡⑥D(zhuǎn)移勞動比例和人工日費率三個因素正相關。

（1）境外完成的工作越多，勞動轉(zhuǎn)移比例越高。這里忽略了預制工廠的高機械化作業(yè)水平帶來的額外收益，偏于保守。

（2）塊體單位體積人工日定義為勞動密度，相同外形尺寸（最大運輸尺寸條件）的模塊或撬塊，其勞動密度越高，總?cè)斯と赵礁撸赊D(zhuǎn)移基數(shù)就越大。理想的模塊和撬塊應具有較高的勞動密度，如果勞動密度過低，可獲取的人工費節(jié)約有限，不適合采用模塊化或撬塊化方案，此時可以采用預制構(gòu)件現(xiàn)場裝配方案，例如：設備遮陽棚、管廊底部支撐層、火炬管道支架等。

（3）實際上，境內(nèi)外人工費率并不相等，比如：伊拉克境內(nèi)使用大量中國或土耳其工人，其成本水平高于阿聯(lián)酋預制工廠的印度和巴基斯坦工人，如果采用阿聯(lián)酋預制工廠的人工日費率計算傳統(tǒng)模式下的總?cè)斯べM以及采用深度預制方案后的人工費節(jié)約，結(jié)果偏于保守。

4.3 額外成本

方案經(jīng)濟比選時，額外成本帶來負面影響，應視為增量費用，采用定性與定量相結(jié)合的分析方法。定量分析時，可根據(jù)被評價方案的具體數(shù)據(jù)進行計算，這里僅闡述定性分析方法和步驟。

（1）確定影響因素：對于常規(guī)原油處理設施，通過敏感性分析可知額外成本與運距和工廠預制規(guī)?；境示€性關系。預制工廠距離現(xiàn)場越遠，額外運費越多；工廠預制規(guī)模越大，額外增加的設計費、材料費和運輸成本越高。預制工廠遠近程度和工程預制深度共同決定額外成本的大小，在選擇方案時，需要在運距和貨物規(guī)模之間進行權(quán)衡。

（2）確定分析方法：定性評估額外成本影響的目的，旨在指導深度預制方案的比選。這里采用“額外成本影響度”作為評價指標，“額外成本影響矩陣”作為分析工具。首先，預制工廠可根據(jù)與工程現(xiàn)場的距離遠近程度劃分為三類：境內(nèi)、同地區(qū)國家、遠洋國家；然后，把工程預制對象按照規(guī)模劃分為三類：設備、撬塊、裝置；最后繪制3×3矩陣，根據(jù)預制工廠遠近度和預制對象規(guī)模，確定額外成本影響程度，分三級表示：低（L）、中（M）、高（H），見圖9。

圖9 額外成本影響矩陣

（3）進行定性評估：根據(jù)預制撬塊、管廊模塊和建筑物的功能和建造方案，對周邊國家的制造廠資源進行篩選后，選擇在土耳其制造管廊模塊，在阿聯(lián)酋建造預制撬塊和建筑物，通過船舶運抵伊拉克。土耳其和阿聯(lián)酋距離伊拉克較近，預制工廠遠近度為“中等”。預制撬塊和建筑物的預制規(guī)模為“中等”，管廊模塊的預制規(guī)模為“大”。根據(jù)圖9所示矩陣，預制撬塊和建筑物的額外成本影響級別為“中等（M）”，管廊模塊的額外成本影響級別為“高（H）”。

綜上可知，對于預制撬塊和建筑物，額外成本影響中等，深度預制帶來增量效益的可能性較高；對于管廊模塊，額外成本的影響水平高，需要進行詳細定量分析。實際定量分析結(jié)果顯示，采用深度預制方案的成本節(jié)約為正，說明人工費節(jié)約和間接成本節(jié)約之和高于額外成本。

4.4 經(jīng)濟分析結(jié)果

采用前述方法進行定性和定量經(jīng)濟分析，表明深度預制建設方案在經(jīng)濟上合理可行，而且相比傳統(tǒng)模式略具成本優(yōu)勢：采用預制撬塊方案以后，節(jié)省成本約5%；采用建筑物模塊化方案后，節(jié)省成本約2%；采用管廊模塊化方案后，節(jié)省成本約3%。降低成本不是本項目最高目標，因此只要總成本節(jié)約的評估結(jié)果為正，方案即可被接受。當然，成本節(jié)約數(shù)額越大，說明深度預制方案的經(jīng)濟性越好。

5 結(jié)論

該項目旨在應對本地化率高和政府審批效率低情況下帶來的合同風險。通過復用成熟技術(shù)和設備方案，將產(chǎn)能加倍，采用深度預制策略，驗證了500×104t/a原油處理列深度預制建設方案的可行性。在不超出項目預算的前提下，實現(xiàn)了減少現(xiàn)場工作量和提高單列產(chǎn)能規(guī)模的目標，取得下列成果和經(jīng)驗：

（1）深度預制方案的成功因素可簡單概括為：早期決策、加深設計、早下訂單、減少變更。加深基礎設計（FEED）可以節(jié)省成本、減少變更。

（2）確立清晰的項目目標，采用科學方法和有效工具及早進行正確決策，可應用戰(zhàn)略決策矩陣選擇合適的深度預制戰(zhàn)略。

（3）精準界定預制范圍，應用分解和組合思想，化繁為簡，組合增效，將處理設施分成五類，提高了方案策劃效率。以預制撬塊、管廊模塊和建筑物為工作對象，分別進行方案編制和經(jīng)濟比選。

（4）組撬方案突出核心、關注外圍，根據(jù)核心設備類型分成四種撬塊：閥組、容器、換熱器和泵。通過將核心設備與外圍設施集成到撬塊，降低現(xiàn)場安裝人工時超過70%。

（5）安裝工作大部分轉(zhuǎn)移后，本地化率計算基數(shù)降低，可輕松實現(xiàn)政府規(guī)定的最低本地化率，僅將土建工程分包給當?shù)毓炯纯蓾M足。

（6）采用定性與定量相結(jié)合的分析方法，進行方案經(jīng)濟比選，通過額外成本影響矩陣定性評估運距和預制規(guī)模對成本的影響，輔助方案比選，最后通過定量分析驗證方案的經(jīng)濟合理性。

（7）后續(xù)將新建4個處理列，在規(guī)模、工藝、設備和總圖方面基本相同，首列的建成投產(chǎn)為提高油田標準化水平做出了積極貢獻。

（8）縮短了后續(xù)處理列的設計周期，首列的前期工作耗時約1年，第2、3列的基礎設計僅用時6個月，節(jié)省約50%時間和約30%人工時。

（9）深度預制方案有優(yōu)點，但也有缺點：需要進行大量前期規(guī)劃以避免工期延誤，協(xié)調(diào)眾多參與方的工作變得更加復雜，材料控制更加繁瑣，運輸費用更高，挑戰(zhàn)更大。

在石油天然氣行業(yè)，深度預制模式得到廣泛應用，隨著可用勞動力獲取難度增大，技術(shù)工人成本升高，工廠預制水平增強，執(zhí)行敏捷度要求提高，陸上原油處理列深度預制方案的優(yōu)勢也必將越來越明顯。該項目可為類似原油處理項目提供借鑒和參考。