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加强油田注汽设备全生命周期管理工作方法探究

2020-05-25 138 上传者：管理员

摘要：油田注汽设备是油田热采系统的重要组成部分，为保障稠油的效益开发承担制汽任务。作为连续生产单位，加强设备全生命周期管理工作是保障油气主业、实现效益稳产的必然要求。设备管理的重点目标为保证设备一生安全可靠、经济性佳、节能环保，实现高质量运行。本文对完善具有行业特色的设备管理体系进行了研究，加强了行业标准化与规范化建设，在国有资产的保值增值等方面起到了积极推进作用。

关键词：
油田注汽
注汽设备
注汽锅炉
石油天然气工业
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1、选题背景

油田注汽业务自上世纪80年代末开始开展，至今已有30余年的历史。注汽锅炉具有高温、高压的特殊性质，属于特种设备管理范畴。几代油田注汽人为提升注汽系统安全经济运行水平做出了大量努力，同时积累了丰富宝贵的管理经验，注汽专业化队伍从应运而生到发展壮大。结合新形势下实现稠油效益稳产的目标任务，专业化单位逐步提升主动谋划意识，实现从“生产保障型”到”技术服务型”转变。提升对注汽设备全生命周期的管理的认识，可为推进行业发展进行科学指导，有着重要的现实意义。

1.1油田注汽设备现状

目前，某油田分公司共有注汽锅炉113台，资产净值4.3亿元，注汽能力618万吨。其中固定44台，活动58台，半固定11台，平均使用年限9.7年，新度系数0.35。主要服务于油田所辖各油气开发单位。近年来，随着“气代油”工程的全面施行，目前油田公司东部注汽锅炉燃料均实现燃气运行，为推进清洁生产作出了积极贡献。

1.2存在的矛盾和问题

第一，区域开发需求与锅炉产能不匹配的问题依然广泛存在，很多蒸汽驱区块因经济效益评价较差而调整开发方式，导致固定锅炉运行时率较低。第二，设备投产年限久，安全管理风险逐年升高，管理难度逐步加大，设备维护维修费持续高位运行。第三，设备及零部件种类繁多，集约化程度不高，主要因油田注汽系统在专业化改革以前归属为各区域开发单位管理，不利于应急资源的经济高效配置。

2、全生命周期管理的主要做法

注汽设备的全生命周期管理涵盖设备规划、可研、选型、购置、监造、验收、安装调试、使用、维护、维修、检测、优化调剂、改造、报废、更新等15项具体内容。通过统一归纳，可将以上内容归集为五个重点要素。遵循全生命周期管理的设备管理理念，结合注汽行业实际，加强对重点要素的管理，可确保长期安全经济平稳运行，不断推进专业化单位的可持续高质量发展。

2.1注汽设备前期管理

1）强化源头设计，做好适用性匹配工作。规划设计方面，结合制造工艺、技术参数、效益评价等多方面考虑，更好匹配油田开发的需求。结合地质方案，按照蒸汽压力、流量、蒸汽干度等核心指标要求，做好亚（超）临界注汽锅炉及配套设备的选型工作。根据稠油蒸汽吞吐、蒸汽驱、一注多采等开发设计对于设备机动性的需求，合理匹配固定、半固定及活动注汽锅炉。固定锅炉的投产涉及土地征用、管网铺设、站场建设和锅炉选型等多方面工程，要加强科学的分析研判，强化源头设计，否则易出现设备资产使用中后期因工作量不足而造成闲置。出于稳妥考虑，建议投运半固定注汽锅炉，以保留机动灵活性。

2）确保本质安全。锅炉水汽系统具有高温高压特点、燃料系统具有易燃易爆性质、电力系统存在触电风险、动力系统的机械缠绕和物体打击风险、检维修作业的高处坠落风险等等。注汽设备管理的方方面面均涉及风险高作业，因此前期的本质安全化设计制造及其重要。首先，重视针对注汽锅炉受热面如炉管、管卡甚至螺栓等细节材质的选择，确保管材韧性等物理强度能满足长期连续运行、频繁启炉的需要；第二，配备完善的安全附件，重点包括柱塞泵出口和锅炉蒸汽出口、蒸汽取样系统等高压流程配备安全阀；第三，配备完善的自动控制系统，根据风险级别设置预警提示或报警停炉的报警连锁装置，确保安装齐全、指示精准，且满足长期野外使用环境的需求。

3）加强对能耗方面进行有效的经济性评价。胜利油田年注汽量约400万吨，涉及水、电、燃料、材料等常规消耗量巨大。以某油区汽驱井匹配的额定蒸发量为30t/h的高干度注汽锅炉为例，75%的负荷利用率、85%的运行时率，年注汽量高达30*24*0.75*0.85*365=16.7535万吨。燃气单耗按70m3/t,价格2.3元/标方计算，年燃料费为2697.31万元。在设计初期，热效率提升1%，年节约燃料成本为27万元。因此，对设计时选用高热效率炉型、节能电机等产品意义重大。

4）零部件选型遵循集约化原则。油田注汽设备基数大、种类多，仅柱塞泵、离心泵等各类大小机泵就有1600余套，涉及120个生产厂家约300余种泵型。结合实际需求进行优化选型，一方面可形成设备与配件的总量规模，达到从供应部门集中采购条件；另一方面，将便于单位内部统筹应急资源、提高优化配置效率，强化生产保障，大幅降低库存储备率。

2.2注汽设备使用管理

1）持续推进标准建设。对标行业一流，构建先进的标准体系，用高标准引领高质量。随着注汽行业对设备管理理念和工艺技术认知水平的提升，专业化改革以来，我们组织对涉及注汽设备管理的运行管理、技术参数等要求进行了进一步分析研判并做了优化调整，科学指导生产运行，保持生产系统各环节精简合理，实现设备管理规范化、流程化、高效有序运行。

2）完善设备操作规程并落实落地。做好设备操作规程的编制和培训工作，是降低HSE风险，保障设备安全平稳运行的前提。由于技术升级改进，设备的操作方法、工艺参数等可能发生变化，要及时做到操作规程的修订。同时，对于现场管理和作业人员的培训工作要做到位，真正做到“四懂三会”。由于信息化与工业化的深度融合还不完善，远程控制不能完全代替传统人工巡检，因此要扎实落实巡回检查及设备点检制度，确保问题得到及时的发现和处理。实时兼顾质量安全与节能减排，做好24h注汽设备水火跟踪、烟温等参数调试工作，保证设备最佳状态运行。

3）抓实设备维护保养工作。一要科学编制台上、台下部分的设备保养手册，实现设备对号率100%，各级部门通过检查督导和责任落实，将设备日常保养和一、二级保养落实落地，实现从事后维修到预防性维护的转变；二要做好维修费使用情况的深度分析。注汽设备工作地偏远，工艺技术含量高，维修工作涉及人工、机动、物资等成本较高。结合单位实际情况，科学合理组织设备维护保养和维修改造，做到关口前移。在设备维护人员管理能力相对较强的单位，加强维护保养的资金投入，减少外委维修和应急维修费用，并积极通过技术改造、整体性维修等措施，减少日常频繁维修。通过设备维修科学有效管理，一年多来，设备综合完好率从89.2%提升至94.6%，单井故障停机率由此前的0.54次/井降低到0.38次/井。

2.3注汽设备改造管理

随着注汽工艺技术的发展，热效率低、能耗高的各类设备因落后而逐步淘汰。在改造计划中，既要积极稳妥推进，又要做好经济核算与性能评价，确保经济性和适用性。

1）要建立效益评价机制。一要以效益为决策导向，结合待改造锅炉的工况与热效率，对“租赁高热效率的新锅炉”与“恢复低热效率旧锅炉”的维修投入及后期运行费用进行总体测算，进而做到科学决策；二要修理费作为生产维护的重要支撑，改造项目要做充分的可行性研究，在后期使用过程中要见到显著的经济效益或社会效益，并按照效益目标调整相关生产保障运行费用。

2）紧跟信息化发展步伐，积极推进“两化融合”。纵向上实现“班站、项目部、中心”信息化贯穿，横向上实现数据自动采集、指标自动测量，操作远程控制、视频全覆盖、生产协调指挥、安全远程监督、数据分析应用。在较少增加硬件的基础上，攻关设备自动运行技术，软件建设与PCS融合，完成制、输、注、应用分析、效益管理智能化。按照“建成一个库、一个平台、一个架构体系”的建设要求，遵循中心区域化管控、注汽数据采集、分析、智能应用为目标，加快系统推广上线进度，搭建注汽一体化新型管理平台，为注汽核心技术优势发挥提供抓手。

3）做好新工艺的技术储备。油田全面实施“气代油”改造后，注汽锅炉烟气酸露点由121℃降低到58℃，烟气中的大量余热未被利用。借此良机可探索研制高效锅炉，通过优化受热面，降低烟温至70℃以下，预期热效率提升5%-8%，同时使用常规软水时即可实现高干度运行。一方面增强活动锅炉机动性，满足小井场需求，充分发挥短距离注汽效果；另一方面，成功应用常规软水实现高干度注汽，将大幅降低注汽操作成本。

2.4注汽设备调剂管理

油田专业化改革之前，注汽设备均分布在各个区域开发单位，目前设备平均年限为9.7年，最长近15年。由于各开发区域的油气开发模式在不断调整，这些设备从投产使用至今，从“满负荷运行”到现在“忙闲不均”。遵循盘活设备资产存量、最大限度挖掘资源潜力、实现效益最大化为原则。自专业化队伍整合以来，对短期存在注汽需求的区域，中心组织区域注汽项目部进行跨区域注汽，有长期注汽需求的，组织设备资产调剂，更好地匹配生产需求。同时，大量设备配件处于闲置停用状态，但仍有使用价值。

1）建立健全了闲置设备及附件调剂管理制度和奖励机制，积极构建调剂平台处理闲置设备资产。中心由于各区域距离较远，因此在双方充分落实好型号参数、实际工况，确保达到交付条件的情况下组织现场交接。同时做好经济效益分析评价，提高设备利用率，进一步匹配生产需求，生产保障能力得到有效提升。

2）发挥专业化统筹管理优势，提高设备利用率。根据各区域稠油开发动态和设备运行时率，综合判断区域生产需求，通过优化设备配置，组合、利用闲置设备，增加可用锅炉8台，同时调整9台锅炉充实到能力不足区域，年注汽能力增加60万吨。充分发挥协调及服务职能，调配各区域变压器、燃气电动阀、鼓风机、反渗透膜等65台套闲置设备配件至需求单位，闲置设备得到有效使用，实现了保值增值。一年多来，设备利用率由81.9%提高到86.7%，活动锅炉运行时率由54.9%提高到60.2%。

2.5注汽设备报废管理

此前，设备的报废管理一直容易被忽视，导致某些集体钻了制度的空子，很多不达标、安全性差的待报废设备经过翻新再度回流到民营企业，形成新的安全隐患。因此要以对社会高度负责任的态度做好设备全生命周期管理工作，积极通过有效手段落实设备报废处置任务。油田设备管理委员会组织了报废切割的现场观摩，并推进报废设备切割方案的编制工作。注汽设备将严格按照报废切割方案进行切割处理，对炉壁和炉管等关键部位通过气割手段将炉壁纵向切割致使与本体脱离，彻底丧失使用功能，防范和化解可能造成的安全、环保风险。

3、结语

要重视注汽设备购置及技术改造等源头设计，推荐撬装化、模块化设计，保障其机动灵活性。既匹配当下生产保障需求，同时实现设备持续保值增值。注汽设备由于在野外环境工作，加上高温高压的特殊属性，全生命周期设备管理体系需全员参与管理，做到强化管理意识和责任落实。明确“两化融合”的发展方向，紧跟信息技术的研究及应用，做好注汽系统远程自动控制系统的技术储备。进一步加强注汽系统技术研究攻关工作，实现安全运行和节能降耗的双赢。用大数据指导注汽生产，建立数学模型，实现固定锅炉、活动锅炉最佳匹配。油田内部注汽闲置设备需加强向企业外部拓展合作，实现闲置设备资产深度盘活，实现低成本运营。

参考文献：

[1]刘继和.注汽锅炉设备及运行.石油工业出版社2016.12.

[2]李金洁.浅谈闲置设备的管理与盘活办法.中国科技人才2015.12.

侯玉普.油田注汽设备全生命周期管理应用研究[J].中国设备工程,2020(10):16-17.