淺談海洋油氣平臺設備關鍵性評估

羅一宇(中海石油(中國)有限公司深圳分公司，廣東 深圳 518000)

0 引言

海上油氣平臺是目前人類開采海洋原油和天然氣的主要手段。截至2019年，中國海洋石油投產超過15年的平臺就達到30座[1]。由于海洋石油生產的特殊性，更加需要保證生產的穩定性和安全性，對設備的可靠性提出了更高的要求。關鍵設備是海洋油氣平臺生產系統中的重要組成部分，關鍵設備的管理、維護、更新又有技術難度高、投資大、施工難度大等特點。本文基于目前海洋石油設備管理的特點，結合國際上關于設備管理的先進理念，總結出一套切合實際的設備關鍵性的評價方法，并進行了實際應用。

1 海洋石油平臺設備管理現狀

以一個典型的固定式鉆采平臺為例，全平臺總共擁有設備約200臺(套)。設備按照機械、電氣、儀表、動力四大類進行區分，分別由對應的專業班組負責日常維護和緊急維修。

我國起初沿用前蘇聯的計劃維修設備管理模式，在與美國和日本合作開發海上油氣田之后，又引進了預防性維修模式，在運用的過程中逐漸形成自己的方法。設備管理人員對設備實行分級管理，并采取對應的“狀態維修、計劃維修和預防性維修、事后維修”等維修模式，這有利于將資源向關鍵設備傾斜，用有限的資源保障平臺生產安全穩定。根據《中海石油(中國)有限公司設備設施檢修管理程序》，將設施設備分為關鍵設備、重要設備及一般設備三類，并分別定義如下[2]：

(1)關鍵設備：指發生事故(事件)后，對人員、財產、環境和油氣田正常生產等構成嚴重威脅的設備；

(2)重要設備：指發生事故(事件)后，對人員、財產、環境等構成威脅，本身價值昂貴且故障檢修周期或備件采購(或制造)周期較長的設備；

(3)一般設備：除關鍵設備和重要設備之外的其它設備。

在設備分級時，通常做法是依照其它相似平臺已有的關鍵設備清單，結合實際情況進行增減。基本流程是由平臺組織相關人員整理出清單，提交陸地維修經理批準。然而，現行程序對于設備關鍵性的分類是十分模糊的，界定標準沒有量化，可操作程度不高。這導致設備分類過程中，可能將過多設備列入關鍵設備清單，導致“關鍵設備”不關鍵；也可能將實際的關鍵設備少列、漏列，導致該關注的關鍵設備缺乏關注。因此，需要細化、量化設備關鍵性評價標準和方法，以正確區分出關鍵設備，從而提高設備管理人力、物力、財力投入的效率。

2 設備關鍵性的評估方法

評估設備的關鍵性，本文提出的方法是找到關鍵性評估要素，并進行科學有效的打分。具體做法是：首先討論確定設備關鍵性評估要素，這些要素應當從影響海洋油氣平臺安全生產穩定性的因素中選擇，以保證合理性。接著，應用層次分析法分析得到各個評估要素的權重。再采用模糊評價法，得到該設備的模糊得分。最后，根據現場需要和實際情況，按照一定的比例，或者一定的分值，劃分關鍵設備、重要設備和一般設備。

2.1 確定評估要素及權重

應用層次評分法，首先應分析各要素之間的相互關系，繪出層次結構圖[3]。其中，系統目標是“選擇關鍵性設備”，因此作為目標層；方案層是各種待評估的設備；準則層是設備關鍵性評估的評定要素，也是影響海洋石油平臺整體工作穩定性的關鍵要素。影響要素由設備部經理組織討論確定，參與人員應是設備部各專業的主管、安全部經理、生產支持經理以及海上設施總監。結合平臺現場實際，列舉出八個影響海洋石油平臺整體工作穩定性的要素，分為外部因素(氣象、水文、油藏條件)和內部因素(生產流程穩定性、安全保障、備件與運行成本、人力投入、環保因素)。

在列舉出影響要素之后，建立對比矩陣A，判斷準則層八個要素對海洋油氣平臺生產穩定性而言的重要程度。對各個因素影響程度進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，形成對比矩陣。接著，進行層次單排序，計算該判斷矩陣的最大特征根λmax，以及其對應的特征向量W，得到：

特征向量W就是各個影響因素的相對重要性排序。再接著，對判斷矩陣進行一致性檢驗。最終得出，八個要素重要程度從大到小分別為：安全保障31.58%、環保因素22.94%、生產流程穩定性16.71%、油藏條件11.18%、人力投入6.66%、備件與運行成本4.91%、氣象3.52%、水文2.51%。其中，外部因素權重僅占17.2%，而內部因素權重占到了82.8%。

由于外部因素屬于自然條件，平臺上的設備對不能夠對其產生影響。因此，選擇內部因素作為評價設備關鍵程度的五個指標。當設備對這五個因素總體影響程度越大時，說明該設備更為關鍵。對這五個因素的權重進行歸一化可以得到設備關鍵性評價要素的權重：

即分別為：生產流程穩定性20.18%、安全保障38.15%、備件與運行成本5.93%、人力投入8.04%、環保因素27.7%。

2.2 選擇評價人員和評分

根據模糊評分法，該工作應由具有豐富設備管理知識的現場管理人員、維修人員及生產人員組成，總人數控制在15～20人為佳，不宜太多或太少。對于海洋油氣生產平臺，這些人包括平臺經理、生產監督、維修監督以及機、電、儀、動、生產專業主操。請評估人員根據經驗，評價各種設備對五個要素“生產流程穩定性、安全保障、備件與運行成本、人力投入、環保因素”的影響程度的大小，分為四個級別“很大(A)、大(B)、一般(C)、無(D)”。

本文以南海東部某平臺為例，評估人數20人，共評估設備154臺(套)。對于每個設備，統計打分的人數，以表1高壓配電盤為例。

表1 設備評分統計表-高壓配電盤

對高壓配電盤的評價矩陣進行歸一化，乘以評價要素的權重，得到高壓配電盤的模糊得分：

說明高壓配電盤對平臺生產安全穩定性的影響“很大”的程度為44.3%，“大”的程度為16.2%，“一般”的程度為23.6%，“無”的程度為15.9%。同樣方法得到每個設備的關鍵程度模糊評分。

3 設備關鍵性等級劃分標準

在本文的方法中，這一步是將關鍵性模糊評分按照分數大小進行排列，并分為對應關鍵設備、重要設備和一般設備的三個區間。首先將各設備按照對平臺生產安全穩定的影響“很大”和“大”的程度之和，按從大到小的順序進行排列。在確定分數區間時，應當保證關鍵設備和重要設備的比例不能過大，兩者之和所占比例應小于40%，最好控制在20%～35%左右[4]。在此基礎上，本文提出關鍵設備臺數占參加評估的設備總臺數的比例應控制在10%～15%之間，從而得出設備關鍵設備劃分標準為：對平臺生產安全穩定的影響程度“很大”+“大”≥50%。從而可以得到該平臺的關鍵設備清單(見表2)。

表2 南海東部某平臺設備關鍵設備清單(部分)

評估結果為關鍵設備16臺(套)，重要設備臺12臺(套)，一般設備126臺(套)。關鍵設備臺數占參加評估的設備總臺數的比例為10.4%。

與原關鍵設備清單相比，新的關鍵設備清單有 8臺(套)設備相同，占總數的50%。它們分別是交/直流不間斷電源、東/西邊吊車、柴油消防泵、電動消防泵、生產空壓機、原油外輸泵。這些設備無論是在什么評價標準下，關鍵性都是毋庸置疑的。原關鍵設備清單中的氮氣發生器、氮氣空壓機、救生艇、污水處理橇、臺風發電機、應急發電機、制冷單元等設備，在新分類中被歸類到“重要設備”。相對于原關鍵設備清單中關注單個設備較多的情形，新關鍵設備清單中增加了火氣系統、生產集散控制系統、噴淋系統、主變壓器、低壓配電盤、高壓配電盤、化學藥劑泵等由多個小設備組成的“系統”，有助于提高設備維保人員對平臺自動化控制系統、配電系統的關注度，也更加符合現場實際。

4 結語

目前海洋油氣平臺設備采用分級管理與預防性維修相結合的管理模式，因此需要一種比較科學的設備關鍵程度評價方式。根據層次分析法和模糊評分法，可以將定性問題進行定量分析，從而將主觀判斷轉化為權重和分值。該方法能夠有效篩選出影響海洋油氣平臺生產安全穩定性的關鍵因素。使用層次分析法，建立海洋油氣平臺的設備關鍵性評價體系，確定各級指標權重，運用模糊綜合評分法對海洋油氣平臺當前的關鍵設備進行評價；在南海東部某平臺上進行的實際應用，證明了該方法有效可行，對海洋石油平臺設備管理起到積極的推進作用。