油氣田管道完整性管理效益評(píng)估

梅海粟，周潤(rùn)智，張衛(wèi)朋，谷 壇，胡 敏，陳思錠，趙 飛，劉 杰

（1.中國(guó)石油天然氣股份有限公司規(guī)劃總院，北京 100083；2.中國(guó)石油塔里木油田分公司油氣工程研究院，新疆 庫(kù)爾勒 841000）

0 前 言

管道完整性管理是目前股份公司極力推進(jìn)的風(fēng)險(xiǎn)管理模式，配套標(biāo)準(zhǔn)逐步建立并分階段完善。目前，完整性管理工作已在股份公司層面持續(xù)推進(jìn)了5 年，各油田深耕細(xì)作后，完整性管理技術(shù)得到了有效運(yùn)用和長(zhǎng)足發(fā)展，工作也已日趨常態(tài)化。然而在提質(zhì)增效的企業(yè)大背景下，亟需從效益角度考察完整性工作成效，進(jìn)而鞏固工作基礎(chǔ)，提升工作效能[1]。各油田對(duì)完整性管理效益評(píng)估已有了一定探索但未能實(shí)現(xiàn)工作常態(tài)化，亟待從股份公司層面進(jìn)行規(guī)范指引。

管道完整性管理在股份公司統(tǒng)籌下，16 家油氣田具體落實(shí)各項(xiàng)工作，每年資金投入巨大，需要從效益上說明其合理性。目前，由于效益評(píng)估模型缺失，導(dǎo)致效益數(shù)據(jù)只能依靠統(tǒng)計(jì)上報(bào)，缺乏了科學(xué)性；完整性成效只從失效率降低的風(fēng)險(xiǎn)層面進(jìn)行說明，失去了市場(chǎng)生命力。效能評(píng)價(jià)、審核、年度總結(jié)等常態(tài)化工作缺乏相應(yīng)的評(píng)估工具，阻礙了工作開展。效益評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)對(duì)完整性管理將起到融會(huì)貫通的作用，從經(jīng)濟(jì)上打通各環(huán)節(jié)聯(lián)系。

1 效益評(píng)估現(xiàn)狀

1.1 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀

目前國(guó)內(nèi)各油田企業(yè)的完整性管理工作雖廣泛且深入，但普遍缺乏科學(xué)有效的效益評(píng)估方法從經(jīng)濟(jì)角度評(píng)判成效，這很大程度上制約了其后續(xù)發(fā)展。因此，制定效益評(píng)估方法標(biāo)準(zhǔn)，促使國(guó)內(nèi)油氣田領(lǐng)域達(dá)成統(tǒng)一的經(jīng)濟(jì)考核指標(biāo)刻不容緩?，F(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)國(guó)際油氣田領(lǐng)域管道完整性效益計(jì)算尚未形成以失效費(fèi)用節(jié)支作為充分必要條件，以維護(hù)改造費(fèi)用下降、管道使用壽命延長(zhǎng)為輔助依據(jù)，貨幣化考核完整性管理工作機(jī)制的效益評(píng)估方法。

在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方面，圍繞完整性管理領(lǐng)域核心標(biāo)準(zhǔn)GB 32167—2015 進(jìn)行了相關(guān)10 項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的布置，主要強(qiáng)調(diào)完整性管理技術(shù)應(yīng)用而非效益[2]。在企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方面，目前中國(guó)石油天然氣集團(tuán)有限公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/SY 01039第6部分《效能評(píng)價(jià)與審核》僅考慮了管道更新維護(hù)改造費(fèi)用，不是完整性管理效益計(jì)算方法的標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)內(nèi)類似的標(biāo)準(zhǔn)有：《油田/氣田開發(fā)方案及調(diào)整方案效益計(jì)算技術(shù)要求》、《油(氣)田開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目效益計(jì)算》、《海上油（氣）天開發(fā)項(xiàng)目效益計(jì)算方法》和《石油企業(yè)節(jié)能技措項(xiàng)目效益評(píng)估方法》[3-4]。這些標(biāo)準(zhǔn)普遍采用了財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值（FNPV）的計(jì)算方法對(duì)項(xiàng)目投資進(jìn)行經(jīng)濟(jì)測(cè)算，用財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率（FIRR）的計(jì)算方法對(duì)期待收益率進(jìn)行評(píng)價(jià)，同時(shí)各標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了本框架下所允許的極值。

1.2 國(guó)外現(xiàn)狀

在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)方面，API 1160《有害液體管道系統(tǒng)完整性管理》和ASME B31.8《氣體管道系統(tǒng)完整性管理》均未對(duì)管道效益評(píng)估提出要求，僅在ISO 19345-1《陸上管道全生命周期完整性管理》中提到了管道完整性管理的經(jīng)濟(jì)可行性評(píng)價(jià)[5-6]，包括經(jīng)濟(jì)性比對(duì)(換管和管道延壽的比對(duì)、低輸送狀態(tài)的不同輸送方法的比對(duì))、最小年度平均費(fèi)用法（僅從運(yùn)行成本上進(jìn)行考慮，適用于上游資源充足下游需求穩(wěn)定的情況）、成本-收益法（僅包含管道運(yùn)行收益和費(fèi)用，適用于經(jīng)濟(jì)模型不穩(wěn)定的情況），但也不是效益評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。從應(yīng)用情況來分析，美國(guó)交通運(yùn)輸部PHMSA 在管道失效發(fā)生后對(duì)事故、事件的定級(jí)和停輸造成的經(jīng)濟(jì)直接、間接損失上有具體的指導(dǎo)算法。

與管道完整性管理類似的是金融保險(xiǎn)行業(yè)，同樣需要量化風(fēng)險(xiǎn)，其將風(fēng)險(xiǎn)貨幣化的過程對(duì)完整性管理效益評(píng)估有借鑒意義。國(guó)外工程保險(xiǎn)厘定，會(huì)根據(jù)項(xiàng)目的危險(xiǎn)程度、保險(xiǎn)期、損失概率和責(zé)任劃分來厘定費(fèi)率，是一種風(fēng)險(xiǎn)對(duì)沖的服務(wù)，一般是通過行業(yè)協(xié)會(huì)或者精算在考慮了承保的接受能力后，基于大數(shù)據(jù)分析制定出風(fēng)險(xiǎn)對(duì)沖費(fèi)率[7]。

總的來說，國(guó)際上完整性管理相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范完全沒有涉及開展管道完整性管理后的效益評(píng)估，僅美國(guó)管道運(yùn)營(yíng)商監(jiān)管單位根據(jù)事故經(jīng)濟(jì)損失進(jìn)行了測(cè)算定級(jí)；而國(guó)內(nèi)GB 32167—2015 和Q/SY 01039這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)保持了高度一致，同樣尚無可參考執(zhí)行項(xiàng)，也尚無企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)頒布實(shí)施[8]。

2 理論與概念

2.1 頂層設(shè)計(jì)

效益評(píng)估在石油天然氣領(lǐng)域以節(jié)能技措項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)和開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目投資預(yù)評(píng)價(jià)為代表為完整性管理樹立了理論對(duì)照模板，同為風(fēng)險(xiǎn)量化的金融保險(xiǎn)行業(yè)在效益評(píng)估的數(shù)學(xué)模型建立上也積累了大量經(jīng)驗(yàn)和理論依據(jù)。實(shí)現(xiàn)管道完整性管理效益評(píng)估的過程也是充實(shí)完整性管理內(nèi)涵的過程，需要充分借鑒相近行業(yè)同類型業(yè)務(wù)的運(yùn)作模式，遵循管理規(guī)范，融合本領(lǐng)域的實(shí)際操作方法。效益評(píng)估的實(shí)施會(huì)使股份公司和油田企業(yè)新增量化管道完整性管理經(jīng)濟(jì)效益的能力、整合提升管道完整性管理資源配置的能力和從效益角度支持管理層決策部署的能力。

油氣管道完整性管理效益評(píng)估方法對(duì)原完整性管理投入和產(chǎn)出提出貨幣化要求。通過該評(píng)估方法，可以明確各油田企業(yè)核算完整性管理經(jīng)濟(jì)效益的口徑和依據(jù)，從經(jīng)濟(jì)層面指引完整性管理工作，支撐完整性管理投資預(yù)算決策，從提質(zhì)增效角度考察完整性管理。隨著完整性管理的不斷深入和拓展，全生命周期的完整性管理更需要管理者從投資開始考慮，從項(xiàng)目建設(shè)期入手，將現(xiàn)有的單一成本費(fèi)用構(gòu)成打破，回答投資收益的問題，而這離不開運(yùn)行期管道失效大數(shù)據(jù)的收集和風(fēng)險(xiǎn)對(duì)沖模型的建立。而在運(yùn)行期，對(duì)管道類型和風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的劃分是關(guān)鍵，依據(jù)完整性管理規(guī)定在股份公司層面對(duì)失效數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，油田公司負(fù)責(zé)本地區(qū)所轄管道的失效率和失效損失的平臺(tái)錄入工作。量化完整性管理工作風(fēng)險(xiǎn)控制價(jià)值，將經(jīng)濟(jì)學(xué)思想納入完整性管理體系，將促使原有的純成本開支業(yè)務(wù)更好與企業(yè)經(jīng)營(yíng)融合。

2.2 效益評(píng)估的適用范圍

本研究中的效益評(píng)估規(guī)范化了整體評(píng)估方法、實(shí)施步驟、數(shù)據(jù)收集方法、效益指標(biāo)和其計(jì)算方法，適用于國(guó)內(nèi)陸上油氣田管道完整性管理效益評(píng)估。對(duì)于氣田管道而言[9-10]，覆蓋范圍如圖1所示；對(duì)于油田管道而言，按照集油系統(tǒng)的布站級(jí)數(shù)考慮，管道范圍如圖2所示。

圖1 氣田管道覆蓋范圍

圖2 油田管道覆蓋范圍

2.3 效益評(píng)估概念與定義

廣義上的效益包括了某主體得到的直接效益和主體引起的間接效益或者主體對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的貢獻(xiàn)，計(jì)算方法涵蓋了間接效益、間接費(fèi)用、直接效益和直接費(fèi)用[11]。就完整性管理的特點(diǎn)而言其中的效益是指完整性管理本身對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)所作的貢獻(xiàn)，主要考慮直接費(fèi)用（完整性管理活動(dòng)使用和投入所形成，在具體項(xiàng)目范圍內(nèi)計(jì)算的費(fèi)用）和間接效益（完整性管理活動(dòng)為社會(huì)做出了貢獻(xiàn)，而本身并未得到的那部分效益）。具體而言，在完整性管理中，如果工作成果大于消耗，效益為正；如果工作成果小于消耗，效益為負(fù)；效益為零的情況幾乎不存在。從不同高度考察效益，從股份公司層面、從油田公司級(jí)層面、從廠處級(jí)層面、從單個(gè)項(xiàng)目層面或者從單條管道層面都會(huì)得出不同的盈虧結(jié)論。廣義上的效益出發(fā)一般分為經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益三個(gè)大方面[12]，完整性管理目前需從經(jīng)濟(jì)效益入手夯實(shí)基礎(chǔ)，后續(xù)優(yōu)化納入社會(huì)效益和環(huán)境效益。從統(tǒng)計(jì)計(jì)算角度看，完整性管理經(jīng)濟(jì)效益是指有和無相比較所增加的財(cái)富或減少的損失。按照經(jīng)濟(jì)學(xué)原理，通常從3 個(gè)方面估算：①損失減免，用避免損失評(píng)估效益；②費(fèi)用節(jié)支，用減免替代措施節(jié)省評(píng)估效益；③增加的收益，從給社會(huì)帶來的經(jīng)濟(jì)增量計(jì)算。

經(jīng)濟(jì)層面完整性管理成果不涉及收益的增加，而是風(fēng)險(xiǎn)有效管控后的損失減免以及技術(shù)提升后的費(fèi)用節(jié)支。為了滿足股份公司和油田公司的評(píng)估需求，本研究在管道完整性管理效益評(píng)估的框架之下，對(duì)以下6 項(xiàng)中的1～2 項(xiàng)注入了數(shù)據(jù)需求，3～6 項(xiàng)賦予了全新理念。

（1）管道完整性管理費(fèi)用節(jié)支，即搶維修費(fèi)用節(jié)支、環(huán)境處置費(fèi)用節(jié)支、泄露損失費(fèi)用節(jié)支、生產(chǎn)延誤費(fèi)用節(jié)支、特殊賠償費(fèi)用節(jié)支和其他費(fèi)用節(jié)支。

（2）累計(jì)投資和成本，是管道完整性管理實(shí)施以來的費(fèi)用總投入。成本費(fèi)用包括人員費(fèi)、管理費(fèi)、檢測(cè)評(píng)價(jià)費(fèi)、維修維護(hù)費(fèi)、完整性管理技術(shù)研發(fā)費(fèi)和其他費(fèi)用。

（3）完整性管理資金強(qiáng)度，即計(jì)算單位管道長(zhǎng)度每年投入的完整性費(fèi)用（說明完整性投入的周期性資金大?。?/p>

（4）單位失效率下降完整性管理資金強(qiáng)度，即失效率在達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)前，相較于上年度每下降1%所花費(fèi)的資金量（宜用以從資金角度劃分完整性管理前中后期；同一失效率水平下的資金使用效率；同一失效率水平下結(jié)合間接效益后的，完整性管理資金合理性，現(xiàn)有技術(shù)和管理下資金投入的邊際效應(yīng)）。

（5）效益平衡失效率，即完整性管理效益為零時(shí)的失效率（該失效率越低說明完整性管理的資金效能越高）。

（6）單位管道效益，即均攤到單位長(zhǎng)度的評(píng)估對(duì)象所轄管道完整性管理效益值。

2.4 總體實(shí)施方法

效益評(píng)估以宏觀定量分析為主，微觀層面應(yīng)統(tǒng)計(jì)日常單條管道失效費(fèi)用和管理單元費(fèi)用支出。本文研究的方法是基于完整性管理管道失效風(fēng)險(xiǎn)削減的間接經(jīng)濟(jì)效益統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)于單條管道完整性管理，數(shù)據(jù)采集是核心，微觀上由基層直接上報(bào)數(shù)據(jù)，宏觀上采用平均值的方法。計(jì)算模型方面，由于管理規(guī)定趨于涵蓋管道完整性管理功能的全生命周期，所以應(yīng)采用動(dòng)態(tài)評(píng)估的方法，局部底層宜采用靜態(tài)評(píng)估的方式。本研究的效益評(píng)估總體上遵照以下規(guī)則：

（1）以間接經(jīng)濟(jì)效益為主，進(jìn)行“有無對(duì)比”，分析有無完整性管理時(shí)的效益差異；

（2）采用平均值取代個(gè)體差異，進(jìn)行分類全局計(jì)算；

（3）以價(jià)值量分析為主，兼顧實(shí)物量指標(biāo)折現(xiàn)；

（4）以節(jié)支增量分析為主，兼顧資產(chǎn)壽命延長(zhǎng)；

（5）以完整性管理財(cái)務(wù)分析和失效統(tǒng)計(jì)上報(bào)為主，暫不考慮社會(huì)效益；

（6）以動(dòng)態(tài)分析為主，靜態(tài)分析由廠（站、隊(duì)）組織實(shí)施的小規(guī)模完整性管理；

（7）費(fèi)用（成本、投資）與效益計(jì)算方法一致。

3 數(shù)學(xué)模型構(gòu)建

3.1 數(shù)據(jù)規(guī)范與采集

完整性管理效益評(píng)估的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)收集主要包含間接效益、失效率統(tǒng)計(jì)和完整性管理財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)，其中間接效益和失效率需在完整性管理日常工作中進(jìn)行收集，效益評(píng)估時(shí)調(diào)用；失效率統(tǒng)計(jì)用于計(jì)算完整性管理前后失效減緩差異，給定分類分區(qū)域管道完整性管理開展前隨時(shí)間失效分布。油氣集輸管道完整性管理項(xiàng)目產(chǎn)出是基于油氣集輸管道失效損失節(jié)約的成本，不是實(shí)際發(fā)生的直接收入，稅金可忽略不計(jì)。完整性管理建設(shè)期，費(fèi)用投入（投資）按照全生命周期業(yè)務(wù)拓展實(shí)際情況和管理規(guī)定統(tǒng)計(jì)。完整性管理運(yùn)行期，費(fèi)用投入（成本）按照本文2.3章節(jié)中內(nèi)容統(tǒng)計(jì)。本研究中數(shù)據(jù)收集依托“管道失效管理平臺(tái)”，平臺(tái)參照表見表1，同時(shí)結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)管理標(biāo)定和按照分類管理標(biāo)定雙維度，進(jìn)一步細(xì)化油田管道劃分，使得管道的風(fēng)險(xiǎn)對(duì)沖費(fèi)率更加精準(zhǔn)，劃分方式如下：

表1 油氣田管道失效率和失效費(fèi)率數(shù)據(jù)上報(bào)平臺(tái)參照表

（1）按照管道風(fēng)險(xiǎn)管理規(guī)定將失效概率劃分為0～20%、20%～40%、40%～60%、60%～80%、80%～100%五個(gè)等級(jí)；

（2）按照管道風(fēng)險(xiǎn)管理規(guī)定將失效后果劃分為低、中、高3個(gè)等級(jí)；

（3）按照股份公司油氣田集輸管道管理規(guī)定分為I、II、III類管道；

（4）按照介質(zhì)類型分為油、氣、水；

（5）按照管道本體材料分為金屬和非金屬管道；

（6）按地區(qū)分為西北地區(qū)、西南地區(qū)、東北地區(qū)、華北地區(qū)、陜甘蒙地區(qū)和海南自貿(mào)區(qū)；

（7）依據(jù)管道日常失效管理統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和分類分區(qū)原則，輸出管道生命周期內(nèi)失效率模型。

3.2 模型搭建

3.2.1 宏觀架構(gòu)

設(shè)X1，X2，…，Xn是由相互獨(dú)立的隨機(jī)變量所構(gòu)成的序列，每一隨機(jī)變量都有有限方差，并且方差都有最大值，即D(X1)≤C,D(X2)≤C, …,D(Xn)≤C[13]。

則對(duì)于任意的ε> 0

大數(shù)法則的結(jié)論運(yùn)用在本研究中說明，當(dāng)各類型管道失效樣本數(shù)量足夠大時(shí)，管道實(shí)際失效的費(fèi)率與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估出的費(fèi)率期望值相等，且其波動(dòng)趨于平緩。同時(shí)也表明在宏觀統(tǒng)計(jì)層面，可根據(jù)失效率和失效費(fèi)率計(jì)算得出對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)對(duì)沖費(fèi)用。而該費(fèi)用的下降減去各項(xiàng)成本就等于完整性管理的效益，下式計(jì)算的是完整性管理開展以來取得的累積效益，各年度計(jì)算或其他需求可參考

式中：E——完整性開展以來的總效益；

Mn——完整性管理開展第n年風(fēng)險(xiǎn)對(duì)沖費(fèi)用；

M0——完整性管理原始年份風(fēng)險(xiǎn)對(duì)沖費(fèi)用；

C——各年成本總和。

3.2.2 微觀組成

在管道完整性管理效益評(píng)估中，宏觀的評(píng)估分析是日常積累的單條管道微觀失效數(shù)據(jù)累積而成的。微觀層面，單條管道的效益評(píng)估模型設(shè)計(jì)是本研究的核心。規(guī)模間接效益和失效率、管道規(guī)模、單次失效費(fèi)率強(qiáng)相關(guān)。本質(zhì)上是單條管道失效時(shí)按照標(biāo)定項(xiàng)目（引入管道類型、時(shí)間、地區(qū)等多維度數(shù)據(jù)標(biāo)記單條管道失效，按照表1沿時(shí)間軸大數(shù)統(tǒng)計(jì)失效率分部情況）統(tǒng)計(jì)，根據(jù)管道所標(biāo)記的屬性和權(quán)重份額更新該類型管道的年度失效率和對(duì)應(yīng)的失效費(fèi)率，效益評(píng)估時(shí)調(diào)用失效管理平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行計(jì)算即可。需要注意的是，維度屬性過多可能導(dǎo)致無法收斂，需要按實(shí)際情況減小維度，例如減小到：地區(qū)和管道類型兩個(gè)維度。按年度比較管道歷史失效率，發(fā)現(xiàn)失效率下降，再結(jié)合該類型管道失效費(fèi)率得出該年度該條管道完整性管理絕對(duì)效益，管道完整性管理單條管道動(dòng)態(tài)效益評(píng)估模型如圖3所示。依照股份公司完整性管理前移要求，本次研究包含完整性管理功能建成前期，功能建成后，可收集數(shù)據(jù)用于前期投資對(duì)比，就可以按照傳統(tǒng)投資項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法對(duì)單條管道建設(shè)進(jìn)行評(píng)估。而在完整性管理實(shí)踐中，功能實(shí)際終止期可能和功能設(shè)計(jì)終止期不同，推遲按照功能實(shí)際終止年份計(jì)算管道延壽效益，提前則按照功能實(shí)際終止年份根據(jù)屬性和權(quán)重份額更新數(shù)據(jù)庫(kù)。

圖3 管道完整性管理單條管道動(dòng)態(tài)效益評(píng)估模型示意圖

3.2.3 具體指標(biāo)計(jì)算

（1）管道失效控制率

管道失效控制率是指管道按照材質(zhì)、介質(zhì)、地區(qū)、類別和風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)5種屬性進(jìn)行標(biāo)定劃分后統(tǒng)計(jì)出的實(shí)際失效率和原始失效率之差（根據(jù)屬性組合收斂程度，選定統(tǒng)計(jì)屬性）。其計(jì)算公式為

式中：Si,j,k,m,n,f——某類型管道第n年失效率控制值；

Yi,j,k,m,n,f——某類型管道第n年基礎(chǔ)失效率；

Xi,j,k,m,n,f——某類型管道第n年實(shí)際失效率。

（2）管道單次失效費(fèi)率

管道單次失效費(fèi)率是完整性管理過程中對(duì)管道失效產(chǎn)生費(fèi)用的統(tǒng)計(jì)加成平均。其計(jì)算公式為

式中：Gi,j,k,m,f——管道單次平均失效費(fèi)率；

qi,j,k,m,f——管道單次平均搶維修費(fèi)用；

hi,j,k,m,f——管道單次平均環(huán)境處置費(fèi)用；

xi,j,k,m,f——管道單次平均泄露損失費(fèi)用；

si,j,k,m,f——管道單次平均生產(chǎn)延誤費(fèi)用；

ti,j,k,m,f——管道單次平均特殊賠償費(fèi)用；

li,j,k,m,f——管道單次平均其它費(fèi)用。

（3）管道年度間接效益

管道年度間接效益由管道規(guī)模、失效控制率和單次失效費(fèi)率乘積得出，各類型統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)用以支撐分類分區(qū)間接效益的計(jì)算。其計(jì)算公式為

式中：Pi,j,k,m,n,f——管道年度間接效益；

Li,j,k,m,n,f——管道總長(zhǎng)度。

（4）延壽年度間接效益

管道延壽年度間接效益由管道延壽、該管道建設(shè)費(fèi)用、設(shè)計(jì)壽命計(jì)算得出。其計(jì)算公式為

式中：Exi,j,k,m,n,f——管道延壽年度間接效益；

Cxi,j,k,m,n,f——管道建設(shè)完整性管理總投資；

dn——管道設(shè)計(jì)年限。

（5）年度總間接效益

年度總間接效益是對(duì)所有類型管道產(chǎn)生的年度間接效益累加求和，需注意的是當(dāng)下管道壽命不盡相同，故需用n表示，這也是動(dòng)態(tài)評(píng)估的一大優(yōu)勢(shì)。其計(jì)算公式為

式中：Ptoti——管道完整性管理年度總間接效益。

（6）年度總成本

管道完整性管理年度總成本公式為

式中：C——管道完整性管理年度總成本；

r——年度完整性管理人員費(fèi)；

u——年度完整性管理管理費(fèi)；

b——年度完整性管理檢測(cè)評(píng)價(jià)費(fèi)；

a——年度完整性管理維修維護(hù)費(fèi)；

d——年度完整性管理完整性技術(shù)研發(fā)費(fèi)；

c——年度完整性管理的其他費(fèi)用。

（7）年度效益

管道完整性管理年度總效益公式為

式中：Ptot——管道完整性管理年度總效益。

（8）資金強(qiáng)度

完整性管理資金強(qiáng)度是用以衡量單位管道長(zhǎng)度所對(duì)應(yīng)的完整性管理成本費(fèi)用，按照統(tǒng)計(jì)口徑進(jìn)行評(píng)估，如果成本統(tǒng)計(jì)沒有考慮管道類型則不必細(xì)分。其公式為

式中：ρ——管道完整性管理資金強(qiáng)度；

L——管道總里程。

（9）失效率控制資金強(qiáng)度

失效率控制資金強(qiáng)度是指失效率每下降1%所對(duì)應(yīng)的管道完整性管理資金投入量。失效率控制資金強(qiáng)度公式為

式中：ρsn——特定年度失效率控制資金強(qiáng)度，失效率相較于上年度每下降1%所需資金投入；

Cn——特定年度管道完整性總成本；

Sn——特定年度管道失效率；

Sn-1——上年度管道失效率。

需要注意的是，當(dāng)Sn-1

（10）單位管道效益

單位管道效益公式為

式中：Pu——單位管道均攤的完整性管理效益。

（11）效益平衡失效率

計(jì)算效益平衡失效率可以在對(duì)標(biāo)時(shí)得出完整性管理投入資金與失效率的轉(zhuǎn)化效率高低。完整性管理效益為零時(shí)的原始失效率，該失效率越低說明完整性管理的資金效能越高。

式中：Bi,j,k,m,n,f——某類型管道失效率控制值；

Xi,j,k,m,n,f——某類型管道實(shí)際失效率。

（12）投入產(chǎn)出比

油氣集輸管道完整性管理項(xiàng)目投入產(chǎn)出比指油氣集輸管道完整性管理產(chǎn)出與投入的比值，用來判斷項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益，當(dāng)投入產(chǎn)出比大于1 時(shí)，說明項(xiàng)目可行。投入產(chǎn)出比計(jì)算公式為

油氣集輸管道是油氣田開發(fā)項(xiàng)目的一部分，在新建油氣田開發(fā)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)中，考慮油氣集輸管道完整性管理費(fèi)用，對(duì)油氣開發(fā)項(xiàng)目進(jìn)行整體效益評(píng)價(jià)，并進(jìn)行油氣集輸管道完整性管理投入效益分析。管道完整性管理運(yùn)行后，選定管道完整性管理項(xiàng)目，按照公式（14）之前內(nèi)容計(jì)算年度效益作為收入，年度完整性管理支出作為成本，對(duì)投資進(jìn)行評(píng)估分析。

（13）總投資（Ip）

總投資等于完整性管理建設(shè)性投資（機(jī)構(gòu)、平臺(tái)、管道和設(shè)施等）和建設(shè)投資利息之和，即

（14）總投資收益率（ROI）

總投資收益率等于管道完整性管理綜合效益與總投資的比率，即

（15）投資回收期（Pt）

投資回收期指項(xiàng)目的凈收益抵償全部投資所需要的時(shí)間[14]，即

（16）內(nèi)部收益率（IRR）

管道完整性管理評(píng)價(jià)期內(nèi)，能夠使其基于初始年的凈現(xiàn)值等于零的折現(xiàn)率[15]，其表達(dá)式為

（17）凈現(xiàn)值（NPV）

管道完整性管理各年資金流量已經(jīng)發(fā)生，故NPV是按預(yù)定的折現(xiàn)率折現(xiàn)到評(píng)估當(dāng)年（第z年）年末的現(xiàn)有價(jià)值和之前實(shí)際發(fā)生凈費(fèi)用之和，即

4 執(zhí)行流程

根據(jù)年度完整性審核、效能評(píng)價(jià)具體需求，依據(jù)效益評(píng)估對(duì)象選取適用的數(shù)據(jù)范圍。選定范圍后，按照評(píng)估流程，如圖4所示，效應(yīng)評(píng)估主要步驟包含：①提取完整性管理財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)；②對(duì)完整性管理帶來的間接效益進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)；③根據(jù)業(yè)務(wù)需求選取效益評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算[13]?；诖?，建議管道完整性管理單位做好以下4點(diǎn)：

圖4 效益評(píng)估執(zhí)行流程

（1）完整性管理財(cái)務(wù)分析→運(yùn)行期劃分完整性成本、建設(shè)期劃分完整性投資。

（2）完整性管理產(chǎn)出分析→間接經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算：失效減緩效益（節(jié)支）和資產(chǎn)延壽效益（增收）。

（3）選取評(píng)估指標(biāo)→對(duì)于完整性管理功能還未建成的應(yīng)按照投資來進(jìn)行評(píng)估；對(duì)于完整性管理功能建成投用的計(jì)算已投用年份效益，預(yù)估設(shè)計(jì)期限效益。

（4）效益評(píng)估指標(biāo)→按照具體管理需求選取評(píng)估指標(biāo)：計(jì)算資金強(qiáng)度、單位管道效益、年度總效益、單位失效率控制成本、內(nèi)部收益率、投資凈現(xiàn)值、投資回收期等，固定資產(chǎn)平均年成本、年成本節(jié)約額等。

5 油田應(yīng)用

管道失效管理平臺(tái)對(duì)于失效費(fèi)率和失效率關(guān)于管道屬性的數(shù)據(jù)采集功能尚未建立，油田根據(jù)自身情況展開了效益評(píng)估工作，以下闡述兩種典型的油田現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用以及其應(yīng)用結(jié)果。

第一種適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用模式：油田針對(duì)實(shí)際情況結(jié)合本研究采用了基于失效率的靜態(tài)效益評(píng)估模式，以油田級(jí)平均值作為計(jì)算依據(jù)。該模式是基于歷史數(shù)據(jù)的有無對(duì)比分析，沒有引入資金的時(shí)間成本，無法預(yù)估潛在的效益，且新建管道對(duì)失效率數(shù)據(jù)的沖擊較大。第二種適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用模式：油田針對(duì)實(shí)際情況結(jié)合本研究采用基于維修維護(hù)的靜態(tài)效益評(píng)估模式，以實(shí)際統(tǒng)計(jì)的維修維護(hù)工作量為基礎(chǔ)，結(jié)合單點(diǎn)的平均泄漏損失費(fèi)用，評(píng)估節(jié)約費(fèi)用，該模式默認(rèn)檢驗(yàn)檢測(cè)缺陷如不經(jīng)修復(fù)立即失效，未定義缺陷的擴(kuò)展時(shí)間，造成評(píng)估不準(zhǔn)確，且檢驗(yàn)檢測(cè)與維修維護(hù)不能說明完整性管理的全部?jī)?nèi)容。兩種模式相較于本研究提出的方法，改進(jìn)方向是以結(jié)果為導(dǎo)向，待平臺(tái)數(shù)據(jù)完善后調(diào)整為動(dòng)態(tài)分析，細(xì)化失效統(tǒng)計(jì)口徑。

根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)條件，油田應(yīng)用的結(jié)果如圖5所示，分析現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)并對(duì)比本研究提出的效益評(píng)估方法，普遍存在以下共性問題：

圖5 2021年度油田公司級(jí)管道完整性效益評(píng)估實(shí)際應(yīng)用

（1）新建管道是主要的誤差來源，新建管道失效率低，失效控制率對(duì)新建管道施加，抬高了效益數(shù)據(jù)；

（2）管道檢驗(yàn)檢測(cè)缺陷失效缺失時(shí)變性（默認(rèn)缺陷立即失效），引入缺陷發(fā)展可以避免誤差，但實(shí)際操作難度大，最根本的解決方法是從風(fēng)險(xiǎn)控制的結(jié)果（失效下降）入手；

（3）以檢驗(yàn)檢測(cè)為核心開展的完整性管理效益評(píng)估缺乏融入完整性其他工作，未能體現(xiàn)綜合管理效益；

（4）完整性管理措施和成效存在一定延遲，投入往往不能在第二年產(chǎn)生效益。由于此，未能引入時(shí)間概念的年度效益評(píng)估較易疊加既往效益，如圖5所示，2021年前C 油田完整性管理年度效益評(píng)估出現(xiàn)虧損，完整性管理收益在2021年集中體現(xiàn)。

6 結(jié)論與建議

（1）目前各油氣田企業(yè)對(duì)管道完整性管理已得到了深入發(fā)展，完整性管理者的目光開始聚焦提質(zhì)增效，從經(jīng)濟(jì)層面賦予完整性管理新內(nèi)涵。

（2）風(fēng)險(xiǎn)管控是完整性管理的核心，任何形式的效益評(píng)估應(yīng)以此為導(dǎo)向，從問題解決的根本源頭對(duì)完整性管理效果進(jìn)行評(píng)估。

（3）管道完整性管理效益評(píng)估工作尚處于起步階段，配套的標(biāo)準(zhǔn)亟待新立，配套功能軟件有待上線運(yùn)行，完整性管理主管單位可依據(jù)簡(jiǎn)版的效益評(píng)估方法執(zhí)行。

（4）開展完整性管理前的管道原始失效率統(tǒng)計(jì)由于歷史上缺乏數(shù)據(jù)收集方式?jīng)]有開展，要以整體失效率下降進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘。

（5）效益評(píng)估作為完整性管理深化的一種，目前在廣大基層乃至機(jī)關(guān)單位還未形成有效認(rèn)識(shí)，需要從標(biāo)準(zhǔn)層面指引。效益評(píng)估的基礎(chǔ)在現(xiàn)場(chǎng)基層，標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施的準(zhǔn)確度很大程度取決于概念普及。