謝 飛

（中海石油（中國）有限公司崖城作業(yè)公司，廣東深圳 518067）

0 引言

受Y13-1氣田產(chǎn)能下降和銷售合同約束的影響，深圳南山終端處理原料凝析油隨之減少，LPG（Liquefied Petroleum Gas，液化石油氣）生產(chǎn)系統(tǒng)無法繼續(xù)連續(xù)生產(chǎn)。維持LPG生產(chǎn)處理有間歇式和引入回流補充原料2種方式，間歇式每周生產(chǎn)2 d，引入回流補充原料不足的方式可連續(xù)生產(chǎn)。間歇式生產(chǎn)設(shè)備頻繁啟停，管線管件、壓力容器冷熱切換頻繁能耗較大，設(shè)備損耗及安全風(fēng)險相對較高。技術(shù)改造引入回流的生產(chǎn)模式受產(chǎn)量的限制，效率低、能耗大，單位能耗隨原料的逐漸減少而日趨增加。本著降本增效原則，從公司經(jīng)濟(jì)利益角度，對2種生產(chǎn)模式作運行成本的經(jīng)濟(jì)核算。

1 運行成本核算

根據(jù)生產(chǎn)報表數(shù)據(jù)統(tǒng)計和未來5 a收入預(yù)測，分析計算超低流量工況下，2種生產(chǎn)模式的經(jīng)濟(jì)效益。

按每年運行360 d計算，LPG處理系統(tǒng)總功率為270 kW，電耗233×104kW·h/a，生產(chǎn)系統(tǒng)加熱消耗燃?xì)?0×104m3/a，裝置維保費平均約120萬元人民幣/a，連續(xù)生產(chǎn)年度電費約240萬元人民幣，燃?xì)馊紵訜岷臍赓M156萬元人民幣，共計400萬元人民幣/a。同理，按每周運轉(zhuǎn)2 d計算間歇式生產(chǎn)，年度耗能費用 112.4萬元人民幣。

LPG裝置連續(xù)生產(chǎn)和間歇式生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性分析見表1，其中LPG價格大約5000元人民幣/t，市政電網(wǎng)供電價格1元人民幣/（kW·h），天然氣價格按3000元人民幣/t估算。

根據(jù)表1對比計算，目前及將來工況下，LPG處理系統(tǒng)無論是采取間歇模式還是改造后連續(xù)生產(chǎn)模式，收入遠(yuǎn)低于運維成本，運行經(jīng)濟(jì)收益為負(fù)值[1]。為保障公司生產(chǎn)經(jīng)營的利益而關(guān)停LPG生產(chǎn)系統(tǒng)，將導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)備長期閑置待用。為保障設(shè)備設(shè)施的完整性，以及將來區(qū)域新油氣田開發(fā)或外來油氣接入海底管線留用作好準(zhǔn)備，停運裝置但不作廢棄處理，因此，管理好閑置設(shè)備非常必要[2]。

2 系統(tǒng)封存

目前，國內(nèi)外閑置設(shè)備的管理各有特色，不同廠家的指導(dǎo)資料不盡相同，但最終目標(biāo)都是根據(jù)生產(chǎn)單元的特點研究出既能保障設(shè)備完整、隨時可用，又能節(jié)省勞動力和維護(hù)成本的方法。常用的做法是惰化封存管理或拆除封存處理。惰化封存管理一次性資金投入較少，具有啟用恢復(fù)周期短、資金少的優(yōu)點；缺點是日常保養(yǎng)需要持續(xù)不斷地投入少量資金和勞動力。拆除封存就是拆除解體設(shè)備、清潔干凈后用油脂封存或按廠家推薦的倉儲方式存儲管理，可一次性解決問題無需后續(xù)資金投入，倉儲勞動力需求少，缺點是一次性投入資金大，在設(shè)備的拆除、安裝過程中需專業(yè)技術(shù)人員指導(dǎo)和相對較長的作業(yè)時間，恢復(fù)生產(chǎn)時還需要更換部分損壞配件，存儲場地較大。南山終端LPG生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備多，具有管線長、管件多、工藝復(fù)雜及體積大等特點，綜合考慮資金和未來5 a后啟用等因素，選用經(jīng)濟(jì)實惠的氮氣惰化封存方式。

表1 LPG裝置連續(xù)生產(chǎn)和間歇式生產(chǎn)的年經(jīng)濟(jì)性分析

2.1 系統(tǒng)關(guān)停、隔離、放空、吹掃和清潔

惰化封存處理分系統(tǒng)關(guān)停冷卻、放空泄壓、清潔和惰化封存3個步驟逐。關(guān)停申請獲批后，研究封存方案、分析作業(yè)風(fēng)險控制并做好關(guān)停計劃，按關(guān)停冷卻、斷電隔離和工藝隔離→放空、惰化吹掃 →清潔、防腐→封存隔離的順序逐步推進(jìn)。

在保證安全的前提條件下，按操作程序逐步關(guān)停系統(tǒng)，為保證現(xiàn)場設(shè)備和作業(yè)安全而采取的措施是生產(chǎn)設(shè)備的斷電隔離和工藝隔離。斷電隔離避免設(shè)備漏電及作業(yè)過程中誤操作啟動設(shè)備風(fēng)險的有效控制措施，主要針對馬達(dá)和電加熱器的斷電、掛牌和上鎖。

待系統(tǒng)冷卻至常溫和斷電隔離完成后進(jìn)行泄壓排空、工藝隔離，工藝隔離優(yōu)先使用閥門關(guān)斷法，工藝中重要位置或泄漏風(fēng)險較高的位置采用雙閥關(guān)斷或安裝盲板隔離，發(fā)生過泄漏的閥門不作為隔離選項，控制閥、蝶閥、截流閥、單向閥和油嘴等不能作隔離閥。工藝隔離完成后，移除或旁通系統(tǒng)中的控制信號如液位、壓力開關(guān)及傳感器、高低液位報警和關(guān)停等，防止誤動作和誤報警。

隔離完成后，做好長期隔離的相關(guān)程序文件，在P&ID(Process and Instrument Diagram，工藝流程圖)中作好盲板安裝的位置標(biāo)注，閥門開關(guān)情況另加附件說明，詳細(xì)登記閥門開關(guān)狀況，并修改封存后的P&ID圖紙。

LPG生產(chǎn)系統(tǒng)屬于烴類油氣生產(chǎn)設(shè)備設(shè)施，系統(tǒng)惰化吹掃一般選用惰性氣體或不與烴類發(fā)生反應(yīng)的氮氣。系統(tǒng)冷卻后，用氮氣吹掃系統(tǒng)中的烴類物質(zhì)再作惰化、放空生產(chǎn)系統(tǒng)，惰化氣體用量根據(jù)生產(chǎn)系統(tǒng)的容積計算，估算方法為容器體積加上管線估算體積[3]。南山終端LPG系統(tǒng)容積體積估算見表2。

由表2可知，系統(tǒng)估算容積1047 m3，根據(jù)理想氣體方程PV等于常數(shù)[4]，按103.421 35 kPa計算吹掃替換一次最少需要的氮氣約為2094 m3（常壓），吹掃次數(shù)為3～5次，最大需求共計10 470 m3（常壓）。最后封存壓力103.421 35 kPa（表壓），根據(jù)理想氣體方程計算得出，需惰化氮氣約2094 m3，共計 12 564 m3約 15.71 t。

惰化合格標(biāo)準(zhǔn)的判斷方法是取容器排出口氣體進(jìn)行組分分析[5]，依據(jù)可燃?xì)怏w體積濃度判斷惰化程度，一般取燃?xì)鉂舛龋?×10-5（50 ppm）（即可燃?xì)鉂舛冉档奖ㄏ孪薜?0%）時似為惰化合格，否則需繼續(xù)吹掃置換。能用水清洗的設(shè)備和容器清洗晾干避免殘留，旋轉(zhuǎn)部件涂抹油脂密封保護(hù)，靜止部件可選用刷油漆或涂油脂等防腐措施。

2.2 系統(tǒng)封存

惰化吹掃完畢作氣密試驗，發(fā)現(xiàn)泄漏及時維修更換密封件，確保系統(tǒng)無泄漏，防止封存氮氣泄漏失效而帶來負(fù)面影響。系統(tǒng)充氣封存，容器、管線及設(shè)備全覆蓋避免死角。保壓測試觀察時間≥3 d，如有壓力變化或泄漏情況，查找、排除泄漏點，再重做充壓測試，最后系統(tǒng)充壓至103.421 35 kPa。

封存完成后，恢復(fù)生產(chǎn)系統(tǒng)中設(shè)備本身帶有或需要電加熱防潮的設(shè)備如電機、控制箱，配電柜和設(shè)備潤滑油箱的加熱器電源，使加熱防潮設(shè)備的正常工作，并做好標(biāo)注和文檔記錄，以便恢復(fù)生產(chǎn)和日常維修保養(yǎng)時能快捷、方便地查閱。

3 閑置設(shè)備的管理

設(shè)備管理理念、維護(hù)維修策略是預(yù)防性維護(hù)結(jié)合修正性維修的全生命周期管理[6]，根據(jù)油氣生產(chǎn)處理設(shè)備的特點，制定長期滾動循環(huán)維修的設(shè)備管理機制。閑置設(shè)備管理與正常使用設(shè)備的維修保養(yǎng)一樣，因設(shè)備本身屬性的不同，維修保養(yǎng)方式也截然不同[7-8]。南山終端LPG生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備主要有泵類、脫碳二塔、脫碳四塔、空冷器、重沸器、LPG儲存罐及管件閥門和控制儀表設(shè)備等，見表3。

3.1 閑置設(shè)備失效形式

設(shè)備是為工程生產(chǎn)的實現(xiàn)而設(shè)計，長期待用閑置受環(huán)境條件、承受載荷、溫度、介質(zhì)及工況的影響而改變，其失效形式與運行使用時的失效方式有所區(qū)別[9]。南山LPG生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備主要失效形式有5種。

表2 南山終端LPG系統(tǒng)容積體積估算

表3 南山終端LPG生產(chǎn)系統(tǒng)動設(shè)備

（1）腐蝕造成的設(shè)備性能降低或損壞，如脫碳塔、管件、機電設(shè)備和儀表設(shè)備。

（2）長期閑置，局部零件長期受不均的應(yīng)力作用發(fā)生變形失效[4]，如泵的葉輪、軸、彈簧（控制閥、判斷閥和安全閥）、管線及連接螺栓、風(fēng)機、壓縮機盤根及密封等。

（3）溫度、介質(zhì)及工況的改變導(dǎo)致密封失效，老化損壞等，如泵的密封、電機密封、管件和脫碳塔的墊片及金屬設(shè)備內(nèi)部腐蝕等。

（4）設(shè)備閑置受潮導(dǎo)致絕緣降低或失效，儀表、儀器的漂移或損壞，如電機、防爆控制箱和變送器、顯示表等。

（5）設(shè)備內(nèi)部的油、氣、水長期的工況變化和不流動而出現(xiàn)變質(zhì)或硬化，帶來次生影響設(shè)備損壞，其他因素的變化導(dǎo)致設(shè)備的損壞，如軸承潤滑油脂和潤滑油變質(zhì)、設(shè)備內(nèi)介質(zhì)變質(zhì)或被置換、冷卻水變質(zhì)硬化等。

3.2 閑置設(shè)備管理措施

閑置設(shè)備管理的目的是保障設(shè)備閑置的全生命周期的完好性。利用有限的資源，采取有效管理措施，確保停用、閑置設(shè)備始終處于良好狀態(tài)，減少和避免設(shè)備在停用、閑置期間造成非正常損壞，避免資產(chǎn)流失、保證后續(xù)正常生產(chǎn)。

3.2.1 管理方案制定要求

根據(jù)設(shè)備閑置失效形式，以解決和防止閑置設(shè)備失效為基礎(chǔ)制定經(jīng)濟(jì)可行的管理方案，管理方案要求以堅持提質(zhì)增效、節(jié)省成本為根本，以預(yù)防維護(hù)為主，檢修為輔的原則，充分利用精、準(zhǔn)、細(xì)的設(shè)備管理舉措。

（1）精。精心維護(hù)，主要體現(xiàn)在維護(hù)保養(yǎng)的方式、方法的正確和精準(zhǔn)，精益求精，另一方面是人的責(zé)任心到位。

（2）準(zhǔn)。是維護(hù)重點準(zhǔn)確把握，準(zhǔn)確無誤，主要體現(xiàn)在設(shè)備維護(hù)維修的精準(zhǔn)。

（3）細(xì)。仔細(xì)、致密、精細(xì)化，機、電、儀設(shè)備全方位覆蓋，維護(hù)保養(yǎng)中注重細(xì)節(jié)避免盲區(qū)，從日常檢查到年度維修，從具體設(shè)備維護(hù)步驟到文檔記錄做到細(xì)致入微。

針對性地制定正確有效的維修保養(yǎng)方案，并采取行動加以管理和措施，是實現(xiàn)閑置設(shè)備的完整性管理的前提。

3.2.2 維修保養(yǎng)的措施細(xì)則

依據(jù)設(shè)備的特點及失效形式，從日常維護(hù)、年度檢修及特定維修策略實現(xiàn)閑置的管理。

（1）日常維護(hù)。各部門每天巡檢，檢查系統(tǒng)的惰化壓力、清潔狀況、潤滑油液位和品質(zhì)及外觀的腐蝕和泄漏情況等，發(fā)現(xiàn)問題及時保質(zhì)、保量的完成整改。每3個月對泵、壓縮機、風(fēng)機、壓力容器、防爆控制箱及儀表設(shè)備執(zhí)行一次季度檢查和保養(yǎng)，做好巡檢和保養(yǎng)的詳細(xì)記錄，季度檢查和保養(yǎng)內(nèi)容見表4。日常管理是非常重要的基礎(chǔ)工作，是針對失效形式而制定的防護(hù)措施，維護(hù)的質(zhì)量和時效直接關(guān)系設(shè)備的可靠性和完整性，也是減少設(shè)備修正性維修的理想方法，是提質(zhì)增效和節(jié)省維護(hù)成本的重要環(huán)節(jié)。

（2）年度檢修和維修策略。年度檢修是保障控制系統(tǒng)和設(shè)備本身的性能測試，設(shè)備的年度檢修是在日常維護(hù)的基礎(chǔ)上對儀表設(shè)備進(jìn)行的年度取證和年度校驗，是設(shè)備管理和法律法規(guī)的管理規(guī)范要求，需按要求執(zhí)行。

表4 南山終端LPG生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備季度檢查和保養(yǎng)內(nèi)容

如表5顯示，每年對變送器，顯示表，調(diào)節(jié)閥，關(guān)斷閥，安全閥等設(shè)備的功能測試，防爆控制箱的第三方年度檢查。壓力容器和管線要求每年一次年度NDT（Non-destructive Test，無損檢測）和防腐掛片檢測，罐類壓力容器每五年還需要一次壓力測試。

閑置設(shè)備本身處于待用狀態(tài)，無運行消耗和磨損，日常維護(hù)基本能保障設(shè)備的完好性。在實際管理過程中，由于設(shè)備零件本身的生命周期有限，在正常封存過程中也會有少量設(shè)備零件因氣候變化、意外事故及零件自身生命周期等原因造成損壞和消耗。由于閑置設(shè)備本身不產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，維修策略以節(jié)省資金為主，保證設(shè)備完好的最低要求為指導(dǎo)，以點修、局部維修替代大修和中修的維修管理方式。

表5 南山終端LPG生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備年度校驗和檢測內(nèi)容

4 結(jié)語

氮氣吹掃、惰化封存石油石化生產(chǎn)系統(tǒng)，安全、環(huán)保、成本低，在石油領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。閑置設(shè)備的管理以養(yǎng)為主，年度檢測為輔的管理方式，降低管理成本。封存質(zhì)量的關(guān)鍵在于惰化流程和檢測標(biāo)準(zhǔn)的控制。閑置設(shè)備的完整性是系統(tǒng)惰化封存管理的核心，最容易出的問題是系統(tǒng)中惰性氣體的泄漏和日常維護(hù)管理不到位，發(fā)現(xiàn)問題及時整改并防止故障擴大化是閑置設(shè)備管理的關(guān)鍵，充分利用好日常維護(hù)和年度檢修，保障閑置設(shè)備的完整可用，防止油氣田設(shè)備資產(chǎn)流失，為區(qū)域油氣生產(chǎn)開發(fā)或新油氣接入生產(chǎn)備用做好準(zhǔn)備。