淺談?dòng)蜌馓锲髽I(yè)設(shè)備設(shè)施完整性管理體系建設(shè)

張菁，郭紅軍，袁金雷，劉嘉玥，張行，董紹華

（1.中國石化西北油田分公司，新疆 烏魯木齊 830011；2.中國石油大學(xué)（北京）管道技術(shù)與安全研究中心，北京 102249）

1 前言

設(shè)備設(shè)施完整性管理體系是指導(dǎo)油氣田企業(yè)所屬設(shè)備設(shè)施全壽命周期管理工作、確保設(shè)備設(shè)施符合預(yù)期效能、實(shí)現(xiàn)設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)受控、降低失效事件概率、保障設(shè)備設(shè)施長期安全平穩(wěn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的綱領(lǐng)性文件和頂層文件。設(shè)備設(shè)施完整性管理文件體系包括管理導(dǎo)則（手冊）、程序文件、作業(yè)文件（技術(shù)規(guī)程）等，設(shè)備實(shí)施完整性管理支撐體系包括油氣田企業(yè)現(xiàn)有的支撐技術(shù)、風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與評(píng)價(jià)技術(shù)等。

長期以來，大量的油田事故表明，單純工程實(shí)踐的應(yīng)用對(duì)于防止事故的發(fā)生并未起到至關(guān)重要的作用，因此，必須依靠完整性管理來實(shí)現(xiàn)油氣田企業(yè)設(shè)備設(shè)施的安全管理。設(shè)備設(shè)施完整性管理通過影響油氣田企業(yè)設(shè)備設(shè)施完整性的各種因素，進(jìn)而進(jìn)行有針對(duì)性的管理，使油氣田企業(yè)設(shè)備設(shè)施完整性管理更具有效性、經(jīng)濟(jì)性和持續(xù)性。

目前，油氣田企業(yè)設(shè)備設(shè)施管理存在以下問題：設(shè)備管理組織不科學(xué)，運(yùn)作效率不高；設(shè)備管理運(yùn)作不規(guī)范，維護(hù)體制尚需完善；設(shè)備監(jiān)管體制不完善，信息化建設(shè)落后于許多現(xiàn)有的油田企業(yè)的安全管理體制；設(shè)備完整性管理有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范還未健全。因此，進(jìn)行油氣田企業(yè)設(shè)備完整性管理體系研究，無論是從當(dāng)前安全監(jiān)管工作的需求，還是從過去生產(chǎn)科學(xué)長遠(yuǎn)發(fā)展的要求來看，設(shè)備完整性管理完整性已是油田企業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

2 研究背景及現(xiàn)狀

設(shè)備完整性（Mechanical Integrity，簡稱MI）源于1992年美國職業(yè)安全健康管理局頒布的《高度危險(xiǎn)性化工過程安全管理辦法》第8條款，現(xiàn)已被世界各大石油、石化企業(yè)和危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)用，并得到一致的認(rèn)可。中韓石化提出“煉油就是煉設(shè)備”，指出績效指標(biāo)較為重要。從20世紀(jì)90年代開始，設(shè)備完整性管理的思想便逐漸在中國廣泛傳播與發(fā)展開來，目前，世界各國大部分管道公司已經(jīng)形成適用于自身公司的完整性管理體系。圖1為設(shè)備完整性管理以前使用的方法流程圖與新方法流程圖的對(duì)比。

圖1 設(shè)備完整性管理方法流程對(duì)比

由圖1中可以看出，較目前的“從事故到事故”的管理模式，現(xiàn)在的設(shè)備設(shè)施完整性管理模式是對(duì)事故進(jìn)行預(yù)防，即在發(fā)生事故之前，采取有效的預(yù)防措施進(jìn)行治理，保障油氣設(shè)備設(shè)施安全的運(yùn)行，做到“從預(yù)防到無事故”。

目前，西北油田的設(shè)備管理職責(zé)分散于不同職能部門，各個(gè)部門職責(zé)不清晰且運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，有交叉重疊的現(xiàn)象，致使設(shè)備安全管理并不理想。本文針對(duì)西北油田設(shè)備設(shè)施完整性管理進(jìn)行了適用性編制，建立了能夠應(yīng)用于油氣田企業(yè)的設(shè)備設(shè)施完整性管理體系。

3 油氣田設(shè)備設(shè)施完整性管理體系構(gòu)建

3.1 油氣田設(shè)備設(shè)施完整性管理文件體系構(gòu)建

經(jīng)過調(diào)研國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域成果，結(jié)合企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際，細(xì)化研究內(nèi)容，借鑒國內(nèi)外油氣田領(lǐng)域相關(guān)完整性體系建設(shè)成果。從以下6個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)設(shè)備設(shè)施完整性管理文件體系架構(gòu)：數(shù)據(jù)采集與整合；危險(xiǎn)源識(shí)別；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)；完整性評(píng)價(jià)；維護(hù)與維修；效能評(píng)價(jià)，如圖2、圖3所示。

圖2 設(shè)備設(shè)施完整性管理6個(gè)環(huán)節(jié)

圖3 設(shè)備設(shè)施完整性管理文件體系架構(gòu)

設(shè)備設(shè)施完整性管理文件體系的核心部分如圖3所示，包括管理導(dǎo)則（手冊）、程序文件、作業(yè)文件（技術(shù)規(guī)程）等。

（1）管理手冊。在明確管理范圍和具體的管理體系內(nèi)容后，可以根據(jù)企業(yè)自身的機(jī)構(gòu)設(shè)置及職責(zé)分工，建立油氣田企業(yè)設(shè)備設(shè)施完整性管理的組織機(jī)構(gòu)和責(zé)任部門，落實(shí)崗位職責(zé)和人員，確定設(shè)備完整性管理工作與其他工作對(duì)接的工作流程，制定設(shè)備完整性管理體系的方針、目標(biāo)和管理方案，編制管理體系文件，體系文件編制完成后應(yīng)經(jīng)過審核并受控。管理手冊的主要內(nèi)容如圖4所示。

圖4 油氣田企業(yè)管理手冊主要內(nèi)容

（2）程序文件。程序文件是依據(jù)管理手冊建立的流程性文件，是設(shè)備設(shè)施完整性管理文件體系中管理手冊的下一級(jí)文件層次，規(guī)定某項(xiàng)工作的一般過程。程序文件對(duì)油氣田企業(yè)的運(yùn)行能力、安全性和收益性有十分重要的作用，是整個(gè)體系的中間部分。

程序文件作為管理手冊的支持性文件，在內(nèi)容間相互獨(dú)立，可以獨(dú)立運(yùn)行，各程序文件組合起來應(yīng)該覆蓋設(shè)備完整性管理的全生命周期。

以下為設(shè)備設(shè)施完整性管理程序文件：XBSJ EIS 01設(shè)備分級(jí)管理程序；XBSJ EIS 02設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)管理程序文件；XBSJ EIS 03設(shè)備前期管理程序文件；XBSJ EIS 04設(shè)備更新改造程序文件；XBSJ EIS 05設(shè)備變動(dòng)管理程序文件；XBSJ EIS 06設(shè)備報(bào)廢管理程序文件；XBSJ EIS 07狀態(tài)監(jiān)測管理程序文件；XBSJ EIS 08設(shè)備缺陷管理程序；XBSJ EIS 09設(shè)備變更管理程序；XBSJ EIS 10設(shè)備完整性績效管理程序文件。

（3）作業(yè)文件。作業(yè)文件是對(duì)程序文件某個(gè)步驟的具體描述，對(duì)設(shè)備設(shè)施維護(hù)、保養(yǎng)、檢查、維修等具體工作具有指導(dǎo)作用，是對(duì)程序文件的有力支撐。

本文建立的設(shè)備設(shè)施完整性管理作業(yè)文件分為以下6類，電設(shè)備類、動(dòng)設(shè)備類、管理類、靜設(shè)備類、特種車輛類、儀表類，共計(jì)103項(xiàng)。涵蓋了油氣田企業(yè)全部設(shè)備設(shè)施的全壽命周期，且具有極強(qiáng)的可操作性，為設(shè)備設(shè)施平穩(wěn)安全運(yùn)行提供了具體的操作規(guī)范。作業(yè)文件主要內(nèi)容如圖5所示。

圖5 油氣田企業(yè)作業(yè)文件主要內(nèi)容

3.2 油氣田設(shè)備實(shí)施完整性管理支撐體系

油氣田設(shè)備實(shí)施完整性管理支撐體系是建立在文件體系上的體系，是為了更好地保障設(shè)備設(shè)施在全壽命周期內(nèi)的平穩(wěn)、安全運(yùn)行。支撐體系以設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和風(fēng)險(xiǎn)削減為核心，通過研究這三方面技術(shù)的先進(jìn)成果以及在油氣田上游企業(yè)設(shè)備上的適用性，提出了完整性管理體系。

如圖6所示，風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與風(fēng)險(xiǎn)削減是層層遞進(jìn)的關(guān)系。風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別是風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的基礎(chǔ)，風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別前需要確定危害因素和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的范圍，然后據(jù)此進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別；對(duì)識(shí)別出的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)或危險(xiǎn)源采用相關(guān)技術(shù)方法進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的危險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行劃分；根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的結(jié)果制定削減措施或者控制措施，用以消除或降低風(fēng)險(xiǎn)。

圖6 設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和風(fēng)險(xiǎn)削減的相互關(guān)系

針對(duì)不同類型的設(shè)備，本文采用不同的風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)，如RBI、IOW、RAM、SIL、PIMS等，應(yīng)用的對(duì)象分類如圖7所示。

圖7 風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)應(yīng)用分類

（1）RBI，即基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)（圖8）。對(duì)該類風(fēng)險(xiǎn)的管理主要通過對(duì)設(shè)備的檢測來實(shí)現(xiàn)。首先，對(duì)設(shè)備進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析,給出風(fēng)險(xiǎn)排序，找出薄弱環(huán)節(jié)，進(jìn)而優(yōu)化檢驗(yàn)方案；同時(shí)，重點(diǎn)對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)或高失效可能性的設(shè)備實(shí)施有針對(duì)性地檢驗(yàn)，延長低風(fēng)險(xiǎn)或低失效可能性設(shè)備的檢驗(yàn)周期。具有減低檢驗(yàn)費(fèi)用、減低檢驗(yàn)輔助費(fèi)用（如腳手架，打磨，保溫拆除等）和縮短停工檢修周期的作用，如圖8所示。

圖8 RBI風(fēng)險(xiǎn)管理流程

（2）LOW，即完整性操作窗口。該技術(shù)來源于美國石油協(xié)會(huì)(American Petroleum Institute，API)制定的API 584《完整性操作窗口》，主要是針對(duì)工藝防腐問題的。它是一套被定義的操作參數(shù)界限，通過建立這些操作參數(shù)，以維持對(duì)系統(tǒng)腐蝕和結(jié)垢的控制，見表1。

表1 完整性操作窗口的操作參數(shù)限定值

（3）RAM是 對(duì) 可 靠 性（Reliability）、可 用 性（Availability）、可維修性（Maintainability）等三個(gè)要素進(jìn)行量化的技術(shù)?？捎糜谠u(píng)估系統(tǒng)中設(shè)備的關(guān)鍵性，確定最佳的冗余設(shè)置方法，提高完整性管理水平，為確定投資成本和運(yùn)行成本提供參考。

設(shè)備的可靠性一般理解為有效運(yùn)行的概率，與運(yùn)行時(shí)間有密切關(guān)系，其隨著運(yùn)行時(shí)間的增加而降低。失效率是設(shè)備可靠性研究的重要特征量。設(shè)備的失效率曲線典型形態(tài)如圖9所示，又稱為浴盆曲線。失效率曲線的變化分別對(duì)應(yīng)設(shè)備運(yùn)行中的不同階段。

圖9 浴盆曲線

可用性是指可維修設(shè)備使用效率的廣義可靠性尺度，通常以可用度表征，可用度理想狀態(tài)為1，表示系統(tǒng)無限正常運(yùn)行。

可維修性是針對(duì)在規(guī)定條件下運(yùn)行的可維修系統(tǒng)，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，按規(guī)定的程序和方法進(jìn)行維修時(shí)，保持或恢復(fù)到能完成規(guī)定功能的能力。可維修性好的系統(tǒng)，能在最短的時(shí)間內(nèi)，以最低限度的資源和最省的費(fèi)用，經(jīng)過維修使設(shè)備恢復(fù)到工作狀態(tài)?？删S修性既是設(shè)備可靠性的必要補(bǔ)充，又是設(shè)備維修保障決策的重要依據(jù)?？删S修性可用平均修復(fù)時(shí)間來評(píng)價(jià)。整體流程如圖10所示。

圖10 RAM流程

（4）SIL，即安全完整性等級(jí)。根據(jù)IEC61508，安全完整性等級(jí)共有4級(jí)，SIL4最高，SIL1最低。SIL等級(jí)越高，說明其安全相關(guān)系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)安全功能的可能性越高。圖11為SIL等級(jí)確定流程。

圖11 SIL等級(jí)確定流程

（5）PIMS，即管道完整性管理系統(tǒng)，通過對(duì)管道完整性管理的風(fēng)險(xiǎn)管理、本體管理、腐蝕防護(hù)、管道保護(hù)、風(fēng)險(xiǎn)消減與維修維護(hù)、失效管理與效能評(píng)價(jià)等各方面業(yè)務(wù)的信息錄入、信息存儲(chǔ)、業(yè)務(wù)的審批以及各類業(yè)務(wù)的監(jiān)控等功能，將各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行集成，統(tǒng)一管理；是通過對(duì)管道完整性管理過程中各崗位業(yè)務(wù)完成情況的記錄，指導(dǎo)監(jiān)督基層完整性管理工作按規(guī)范、照制度要求完成。圖12為完整性管理系統(tǒng)組成。

圖12 完整性管理系統(tǒng)組成

4 建議

加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，運(yùn)行體系均要遵守ISO標(biāo)準(zhǔn)，完整性管理體系則是覆蓋所有要素的頂層體系。同時(shí)，完整性管理體系也包括對(duì)各體系文件架構(gòu)的要求，如管理手冊的文件格式要求。

優(yōu)化運(yùn)行機(jī)制，就要以團(tuán)隊(duì)形式進(jìn)行業(yè)務(wù)職責(zé)劃分。在管理體系運(yùn)行階段，應(yīng)當(dāng)采用“團(tuán)隊(duì)作戰(zhàn)”的管理機(jī)制，取締之前一人多職的傳統(tǒng)方式。

設(shè)備設(shè)施完整性管理體系應(yīng)從概念落到實(shí)處，并且需要各個(gè)部門的人員相互配合。所得出的體系文件，建議在結(jié)合本企業(yè)設(shè)備完整性管理實(shí)際情況以及在有相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的管理人員和工程作業(yè)人員的建議下使用。

為了更好地推廣設(shè)備設(shè)施完整性管理體系，建議將油氣田企業(yè)的完整性體系文件貫穿整個(gè)設(shè)備設(shè)施的全生命周期，以保證油氣田企業(yè)設(shè)備設(shè)施的安全運(yùn)行。國家、社會(huì)對(duì)安全環(huán)保的關(guān)注，必將持續(xù)促進(jìn)設(shè)備完整性管理在中國的持續(xù)發(fā)展。

5 結(jié)語

本文結(jié)合國內(nèi)外先進(jìn)管理經(jīng)驗(yàn)與西北油田現(xiàn)場實(shí)際，建立了國內(nèi)首套適用于油氣田設(shè)備設(shè)施完整性管理的體系，并結(jié)合西北油田設(shè)備管理現(xiàn)狀進(jìn)行了適用性編制。主要包括管理導(dǎo)則（手冊）、程序文件、作業(yè)文件（技術(shù)規(guī)程）等以及設(shè)備完整性管理體系的支撐體系。結(jié)果表明，該體系可以提高油氣田企業(yè)安全生產(chǎn)監(jiān)督管理水平，降低設(shè)備設(shè)施的故障率，消減和控制設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)使其保持在可容許、可接受的范圍內(nèi)，并且明確了風(fēng)險(xiǎn)管理、缺陷管理、定時(shí)性工作、預(yù)防性維修、標(biāo)準(zhǔn)化流程等內(nèi)容，可以改變目前設(shè)備設(shè)施完整性管理的現(xiàn)狀，消除大量的設(shè)備設(shè)施安全隱患，具有重要的實(shí)踐意義。