浅谈海洋油气平台设备关键性评估

罗一宇(中海石油(中国)有限公司深圳分公司，广东 深圳 518000)

0 引言

海上油气平台是目前人类开采海洋原油和天然气的主要手段。截至2019年，中国海洋石油投产超过15年的平台就达到30座[1]。由于海洋石油生产的特殊性，更加需要保证生产的稳定性和安全性，对设备的可靠性提出了更高的要求。关键设备是海洋油气平台生产系统中的重要组成部分，关键设备的管理、维护、更新又有技术难度高、投资大、施工难度大等特点。本文基于目前海洋石油设备管理的特点，结合国际上关于设备管理的先进理念，总结出一套切合实际的设备关键性的评价方法，并进行了实际应用。

1 海洋石油平台设备管理现状

以一个典型的固定式钻采平台为例，全平台总共拥有设备约200台(套)。设备按照机械、电气、仪表、动力四大类进行区分，分别由对应的专业班组负责日常维护和紧急维修。

我国起初沿用前苏联的计划维修设备管理模式，在与美国和日本合作开发海上油气田之后，又引进了预防性维修模式，在运用的过程中逐渐形成自己的方法。设备管理人员对设备实行分级管理，并采取对应的“状态维修、计划维修和预防性维修、事后维修”等维修模式，这有利于将资源向关键设备倾斜，用有限的资源保障平台生产安全稳定。根据《中海石油(中国)有限公司设备设施检修管理程序》，将设施设备分为关键设备、重要设备及一般设备三类，并分别定义如下[2]：

(1)关键设备：指发生事故(事件)后，对人员、财产、环境和油气田正常生产等构成严重威胁的设备；

(2)重要设备：指发生事故(事件)后，对人员、财产、环境等构成威胁，本身价值昂贵且故障检修周期或备件采购(或制造)周期较长的设备；

(3)一般设备：除关键设备和重要设备之外的其它设备。

在设备分级时，通常做法是依照其它相似平台已有的关键设备清单，结合实际情况进行增减。基本流程是由平台组织相关人员整理出清单，提交陆地维修经理批准。然而，现行程序对于设备关键性的分类是十分模糊的，界定标准没有量化，可操作程度不高。这导致设备分类过程中，可能将过多设备列入关键设备清单，导致“关键设备”不关键；也可能将实际的关键设备少列、漏列，导致该关注的关键设备缺乏关注。因此，需要细化、量化设备关键性评价标准和方法，以正确区分出关键设备，从而提高设备管理人力、物力、财力投入的效率。

2 设备关键性的评估方法

评估设备的关键性，本文提出的方法是找到关键性评估要素，并进行科学有效的打分。具体做法是：首先讨论确定设备关键性评估要素，这些要素应当从影响海洋油气平台安全生产稳定性的因素中选择，以保证合理性。接着，应用层次分析法分析得到各个评估要素的权重。再采用模糊评价法，得到该设备的模糊得分。最后，根据现场需要和实际情况，按照一定的比例，或者一定的分值，划分关键设备、重要设备和一般设备。

2.1 确定评估要素及权重

应用层次评分法，首先应分析各要素之间的相互关系，绘出层次结构图[3]。其中，系统目标是“选择关键性设备”，因此作为目标层；方案层是各种待评估的设备；准则层是设备关键性评估的评定要素，也是影响海洋石油平台整体工作稳定性的关键要素。影响要素由设备部经理组织讨论确定，参与人员应是设备部各专业的主管、安全部经理、生产支持经理以及海上设施总监。结合平台现场实际，列举出八个影响海洋石油平台整体工作稳定性的要素，分为外部因素(气象、水文、油藏条件)和内部因素(生产流程稳定性、安全保障、备件与运行成本、人力投入、环保因素)。

在列举出影响要素之后，建立对比矩阵A，判断准则层八个要素对海洋油气平台生产稳定性而言的重要程度。对各个因素影响程度进行两两互相比较分析，确定相互之间的重要性程度，按照不同程度赋值1～9，形成对比矩阵。接着，进行层次单排序，计算该判断矩阵的最大特征根λmax，以及其对应的特征向量W，得到：

特征向量W就是各个影响因素的相对重要性排序。再接着，对判断矩阵进行一致性检验。最终得出，八个要素重要程度从大到小分别为：安全保障31.58%、环保因素22.94%、生产流程稳定性16.71%、油藏条件11.18%、人力投入6.66%、备件与运行成本4.91%、气象3.52%、水文2.51%。其中，外部因素权重仅占17.2%，而内部因素权重占到了82.8%。

由于外部因素属于自然条件，平台上的设备对不能够对其产生影响。因此，选择内部因素作为评价设备关键程度的五个指标。当设备对这五个因素总体影响程度越大时，说明该设备更为关键。对这五个因素的权重进行归一化可以得到设备关键性评价要素的权重：

即分别为：生产流程稳定性20.18%、安全保障38.15%、备件与运行成本5.93%、人力投入8.04%、环保因素27.7%。

2.2 选择评价人员和评分

根据模糊评分法，该工作应由具有丰富设备管理知识的现场管理人员、维修人员及生产人员组成，总人数控制在15～20人为佳，不宜太多或太少。对于海洋油气生产平台，这些人包括平台经理、生产监督、维修监督以及机、电、仪、动、生产专业主操。请评估人员根据经验，评价各种设备对五个要素“生产流程稳定性、安全保障、备件与运行成本、人力投入、环保因素”的影响程度的大小，分为四个级别“很大(A)、大(B)、一般(C)、无(D)”。

本文以南海东部某平台为例，评估人数20人，共评估设备154台(套)。对于每个设备，统计打分的人数，以表1高压配电盘为例。

表1 设备评分统计表-高压配电盘

对高压配电盘的评价矩阵进行归一化，乘以评价要素的权重，得到高压配电盘的模糊得分：

说明高压配电盘对平台生产安全稳定性的影响“很大”的程度为44.3%，“大”的程度为16.2%，“一般”的程度为23.6%，“无”的程度为15.9%。同样方法得到每个设备的关键程度模糊评分。

3 设备关键性等级划分标准

在本文的方法中，这一步是将关键性模糊评分按照分数大小进行排列，并分为对应关键设备、重要设备和一般设备的三个区间。首先将各设备按照对平台生产安全稳定的影响“很大”和“大”的程度之和，按从大到小的顺序进行排列。在确定分数区间时，应当保证关键设备和重要设备的比例不能过大，两者之和所占比例应小于40%，最好控制在20%～35%左右[4]。在此基础上，本文提出关键设备台数占参加评估的设备总台数的比例应控制在10%～15%之间，从而得出设备关键设备划分标准为：对平台生产安全稳定的影响程度“很大”+“大”≥50%。从而可以得到该平台的关键设备清单(见表2)。

表2 南海东部某平台设备关键设备清单(部分)

评估结果为关键设备16台(套)，重要设备台12台(套)，一般设备126台(套)。关键设备台数占参加评估的设备总台数的比例为10.4%。

与原关键设备清单相比，新的关键设备清单有 8台(套)设备相同，占总数的50%。它们分别是交/直流不间断电源、东/西边吊车、柴油消防泵、电动消防泵、生产空压机、原油外输泵。这些设备无论是在什么评价标准下，关键性都是毋庸置疑的。原关键设备清单中的氮气发生器、氮气空压机、救生艇、污水处理橇、台风发电机、应急发电机、制冷单元等设备，在新分类中被归类到“重要设备”。相对于原关键设备清单中关注单个设备较多的情形，新关键设备清单中增加了火气系统、生产集散控制系统、喷淋系统、主变压器、低压配电盘、高压配电盘、化学药剂泵等由多个小设备组成的“系统”，有助于提高设备维保人员对平台自动化控制系统、配电系统的关注度，也更加符合现场实际。

4 结语

目前海洋油气平台设备采用分级管理与预防性维修相结合的管理模式，因此需要一种比较科学的设备关键程度评价方式。根据层次分析法和模糊评分法，可以将定性问题进行定量分析，从而将主观判断转化为权重和分值。该方法能够有效筛选出影响海洋油气平台生产安全稳定性的关键因素。使用层次分析法，建立海洋油气平台的设备关键性评价体系，确定各级指标权重，运用模糊综合评分法对海洋油气平台当前的关键设备进行评价；在南海东部某平台上进行的实际应用，证明了该方法有效可行，对海洋石油平台设备管理起到积极的推进作用。