浅谈油气田企业设备设施完整性管理体系建设

张菁，郭红军，袁金雷，刘嘉玥，张行，董绍华

（1.中国石化西北油田分公司，新疆 乌鲁木齐 830011；2.中国石油大学（北京）管道技术与安全研究中心，北京 102249）

1 前言

设备设施完整性管理体系是指导油气田企业所属设备设施全寿命周期管理工作、确保设备设施符合预期效能、实现设备风险受控、降低失效事件概率、保障设备设施长期安全平稳经济运行的纲领性文件和顶层文件。设备设施完整性管理文件体系包括管理导则（手册）、程序文件、作业文件（技术规程）等，设备实施完整性管理支撑体系包括油气田企业现有的支撑技术、风险识别与评价技术等。

长期以来，大量的油田事故表明，单纯工程实践的应用对于防止事故的发生并未起到至关重要的作用，因此，必须依靠完整性管理来实现油气田企业设备设施的安全管理。设备设施完整性管理通过影响油气田企业设备设施完整性的各种因素，进而进行有针对性的管理，使油气田企业设备设施完整性管理更具有效性、经济性和持续性。

目前，油气田企业设备设施管理存在以下问题：设备管理组织不科学，运作效率不高；设备管理运作不规范，维护体制尚需完善；设备监管体制不完善，信息化建设落后于许多现有的油田企业的安全管理体制；设备完整性管理有关的标准规范还未健全。因此，进行油气田企业设备完整性管理体系研究，无论是从当前安全监管工作的需求，还是从过去生产科学长远发展的要求来看，设备完整性管理完整性已是油田企业发展的必然趋势。

2 研究背景及现状

设备完整性（Mechanical Integrity，简称MI）源于1992年美国职业安全健康管理局颁布的《高度危险性化工过程安全管理办法》第8条款，现已被世界各大石油、石化企业和危险化学品生产企业应用，并得到一致的认可。中韩石化提出“炼油就是炼设备”，指出绩效指标较为重要。从20世纪90年代开始，设备完整性管理的思想便逐渐在中国广泛传播与发展开来，目前，世界各国大部分管道公司已经形成适用于自身公司的完整性管理体系。图1为设备完整性管理以前使用的方法流程图与新方法流程图的对比。

图1 设备完整性管理方法流程对比

由图1中可以看出，较目前的“从事故到事故”的管理模式，现在的设备设施完整性管理模式是对事故进行预防，即在发生事故之前，采取有效的预防措施进行治理，保障油气设备设施安全的运行，做到“从预防到无事故”。

目前，西北油田的设备管理职责分散于不同职能部门，各个部门职责不清晰且运用标准不统一，有交叉重叠的现象，致使设备安全管理并不理想。本文针对西北油田设备设施完整性管理进行了适用性编制，建立了能够应用于油气田企业的设备设施完整性管理体系。

3 油气田设备设施完整性管理体系构建

3.1 油气田设备设施完整性管理文件体系构建

经过调研国内外相关领域成果，结合企业的生产实际，细化研究内容，借鉴国内外油气田领域相关完整性体系建设成果。从以下6个环节设计设备设施完整性管理文件体系架构：数据采集与整合；危险源识别；风险评价；完整性评价；维护与维修；效能评价，如图2、图3所示。

图2 设备设施完整性管理6个环节

图3 设备设施完整性管理文件体系架构

设备设施完整性管理文件体系的核心部分如图3所示，包括管理导则（手册）、程序文件、作业文件（技术规程）等。

（1）管理手册。在明确管理范围和具体的管理体系内容后，可以根据企业自身的机构设置及职责分工，建立油气田企业设备设施完整性管理的组织机构和责任部门，落实岗位职责和人员，确定设备完整性管理工作与其他工作对接的工作流程，制定设备完整性管理体系的方针、目标和管理方案，编制管理体系文件，体系文件编制完成后应经过审核并受控。管理手册的主要内容如图4所示。

图4 油气田企业管理手册主要内容

（2）程序文件。程序文件是依据管理手册建立的流程性文件，是设备设施完整性管理文件体系中管理手册的下一级文件层次，规定某项工作的一般过程。程序文件对油气田企业的运行能力、安全性和收益性有十分重要的作用，是整个体系的中间部分。

程序文件作为管理手册的支持性文件，在内容间相互独立，可以独立运行，各程序文件组合起来应该覆盖设备完整性管理的全生命周期。

以下为设备设施完整性管理程序文件：XBSJ EIS 01设备分级管理程序；XBSJ EIS 02设备风险管理程序文件；XBSJ EIS 03设备前期管理程序文件；XBSJ EIS 04设备更新改造程序文件；XBSJ EIS 05设备变动管理程序文件；XBSJ EIS 06设备报废管理程序文件；XBSJ EIS 07状态监测管理程序文件；XBSJ EIS 08设备缺陷管理程序；XBSJ EIS 09设备变更管理程序；XBSJ EIS 10设备完整性绩效管理程序文件。

（3）作业文件。作业文件是对程序文件某个步骤的具体描述，对设备设施维护、保养、检查、维修等具体工作具有指导作用，是对程序文件的有力支撑。

本文建立的设备设施完整性管理作业文件分为以下6类，电设备类、动设备类、管理类、静设备类、特种车辆类、仪表类，共计103项。涵盖了油气田企业全部设备设施的全寿命周期，且具有极强的可操作性，为设备设施平稳安全运行提供了具体的操作规范。作业文件主要内容如图5所示。

图5 油气田企业作业文件主要内容

3.2 油气田设备实施完整性管理支撑体系

油气田设备实施完整性管理支撑体系是建立在文件体系上的体系，是为了更好地保障设备设施在全寿命周期内的平稳、安全运行。支撑体系以设备风险识别、风险评估和风险削减为核心，通过研究这三方面技术的先进成果以及在油气田上游企业设备上的适用性，提出了完整性管理体系。

如图6所示，风险识别、风险评估与风险削减是层层递进的关系。风险识别是风险评估的基础，风险识别前需要确定危害因素和风险评价的范围，然后据此进行风险识别；对识别出的风险点或危险源采用相关技术方法进行风险评价，对风险点的危险等级进行划分；根据风险评价的结果制定削减措施或者控制措施，用以消除或降低风险。

图6 设备风险识别、风险评估和风险削减的相互关系

针对不同类型的设备，本文采用不同的风险技术，如RBI、IOW、RAM、SIL、PIMS等，应用的对象分类如图7所示。

图7 风险技术应用分类

（1）RBI，即基于风险的检验（图8）。对该类风险的管理主要通过对设备的检测来实现。首先，对设备进行风险分析,给出风险排序，找出薄弱环节，进而优化检验方案；同时，重点对高风险或高失效可能性的设备实施有针对性地检验，延长低风险或低失效可能性设备的检验周期。具有减低检验费用、减低检验辅助费用（如脚手架，打磨，保温拆除等）和缩短停工检修周期的作用，如图8所示。

图8 RBI风险管理流程

（2）LOW，即完整性操作窗口。该技术来源于美国石油协会(American Petroleum Institute，API)制定的API 584《完整性操作窗口》，主要是针对工艺防腐问题的。它是一套被定义的操作参数界限，通过建立这些操作参数，以维持对系统腐蚀和结垢的控制，见表1。

表1 完整性操作窗口的操作参数限定值

（3）RAM是 对 可 靠 性（Reliability）、可 用 性（Availability）、可维修性（Maintainability）等三个要素进行量化的技术。可用于评估系统中设备的关键性，确定最佳的冗余设置方法，提高完整性管理水平，为确定投资成本和运行成本提供参考。

设备的可靠性一般理解为有效运行的概率，与运行时间有密切关系，其随着运行时间的增加而降低。失效率是设备可靠性研究的重要特征量。设备的失效率曲线典型形态如图9所示，又称为浴盆曲线。失效率曲线的变化分别对应设备运行中的不同阶段。

图9 浴盆曲线

可用性是指可维修设备使用效率的广义可靠性尺度，通常以可用度表征，可用度理想状态为1，表示系统无限正常运行。

可维修性是针对在规定条件下运行的可维修系统，在规定时间内，按规定的程序和方法进行维修时，保持或恢复到能完成规定功能的能力。可维修性好的系统，能在最短的时间内，以最低限度的资源和最省的费用，经过维修使设备恢复到工作状态。可维修性既是设备可靠性的必要补充，又是设备维修保障决策的重要依据。可维修性可用平均修复时间来评价。整体流程如图10所示。

图10 RAM流程

（4）SIL，即安全完整性等级。根据IEC61508，安全完整性等级共有4级，SIL4最高，SIL1最低。SIL等级越高，说明其安全相关系统能实现安全功能的可能性越高。图11为SIL等级确定流程。

图11 SIL等级确定流程

（5）PIMS，即管道完整性管理系统，通过对管道完整性管理的风险管理、本体管理、腐蚀防护、管道保护、风险消减与维修维护、失效管理与效能评价等各方面业务的信息录入、信息存储、业务的审批以及各类业务的监控等功能，将各类业务数据进行集成，统一管理；是通过对管道完整性管理过程中各岗位业务完成情况的记录，指导监督基层完整性管理工作按规范、照制度要求完成。图12为完整性管理系统组成。

图12 完整性管理系统组成

4 建议

加强顶层设计，运行体系均要遵守ISO标准，完整性管理体系则是覆盖所有要素的顶层体系。同时，完整性管理体系也包括对各体系文件架构的要求，如管理手册的文件格式要求。

优化运行机制，就要以团队形式进行业务职责划分。在管理体系运行阶段，应当采用“团队作战”的管理机制，取缔之前一人多职的传统方式。

设备设施完整性管理体系应从概念落到实处，并且需要各个部门的人员相互配合。所得出的体系文件，建议在结合本企业设备完整性管理实际情况以及在有相关经验的管理人员和工程作业人员的建议下使用。

为了更好地推广设备设施完整性管理体系，建议将油气田企业的完整性体系文件贯穿整个设备设施的全生命周期，以保证油气田企业设备设施的安全运行。国家、社会对安全环保的关注，必将持续促进设备完整性管理在中国的持续发展。

5 结语

本文结合国内外先进管理经验与西北油田现场实际，建立了国内首套适用于油气田设备设施完整性管理的体系，并结合西北油田设备管理现状进行了适用性编制。主要包括管理导则（手册）、程序文件、作业文件（技术规程）等以及设备完整性管理体系的支撑体系。结果表明，该体系可以提高油气田企业安全生产监督管理水平，降低设备设施的故障率，消减和控制设备风险使其保持在可容许、可接受的范围内，并且明确了风险管理、缺陷管理、定时性工作、预防性维修、标准化流程等内容，可以改变目前设备设施完整性管理的现状，消除大量的设备设施安全隐患，具有重要的实践意义。