张德元* 邱斌 刘启聪

（1.中国石油西南油气田分公司天然气研究院 2.中国石油西南油气田分公司重庆天然气净化总厂）

1 前言

油气田地面工程一体化集成装置是指一种将多种功能进行集成，以功能划分模块的橇装装置。因而，一体化集成装置具有功能模块化、工艺集成化、控制自动化和设备橇装化的特点；以及具有节约用地、节省投资、工厂预制、建设迅速、运维方便、调用灵活的使用特点［1］。

近年来，油气田地面工程一体化集成装置的研发与推广工作取得显著成效，推广规模不断扩大，应用领域不断拓宽，研发层次不断提高，成为油气田地面工程建设改变传统形式、转变发展方式、创新油气田管理模式的重要举措［2］。

2013年，中国石油天然气股份有限公司勘探与生产分公司在全面总结各油气田一体化集成装置研发与现场实际应用经验的基础上，筛选出技术先进、集成度高、自动化程度高、安全可靠、应用范围广、数量多、效果好并经过一个以上生产周期实践检验的18类装置形成了《油气田地面工程一体化集成装置推荐名录》（第一批）。推荐名录中的一体化集成装置代表了现阶段国内最好水平和发展方向，具有广阔的应用前景。

为全面掌握一体化集成装置的各方面性能及运行效果，2013年3月～2014年1月，中国石油天然气股份有限公司勘探与生产分公司组织西南油气田分公司天然气研究院、大庆油田设计院组成油气田一体化集成装置测评项目组，对各油气田地面工程一体化集成装置研发、建造、使用情况开展全方位跟踪调研。调研结果表明，油气田地面工程一体化集成装置虽然达到了节约用地、节省投资、工厂预制、建设迅速、运维方便、调用灵活的目的，但是，也反映出一些质量、安全与性能方面的缺陷。因此，必须对一体化集成装置进行测评，以确保一体化集成装置的安全、可靠性。

2 一体化集成装置的常见缺陷

由于地质结构不同，造成各油气田间气质差异比较大，为适应不同的气质和不同的工艺要求，油气田地面建设一体化集成装置也不尽相同，种类繁多。从功能和生产使用的实际情况，一体化装置大致涉及三大类型，分别为天然气集输一体化集成装置、天然气处理一体化集成装置、天然气处理辅助系统一体化集成装置。

由于一体化集成装置属于新鲜事物，是常规站场建设模式的突破，尚无针对性的标准、规范指导其研发、制造和应用，因此反映出一些质量、安全与性能方面的缺陷，例如，装置集成度不高，为橇装而橇装，把简单的橇装当成一体化集成装置，仪器仪表现场安装不符合规范要求，装置能耗计量器具配备不全，能耗偏高等。

图1为某一体化集成装置高级孔板流量计，由于橇装空间长度的限制，其上游直管段仅8D，下游直管段仅 4D，安装条件不符合 GB/T 21446—2008《用标准孔板流量计测量天然气流量》的相关规定［3］，容易造成较大计量偏差。建议措施为选择使用对上下游直管段要求不严格的流量计，比如质量流量计或者U型小口径气体超声波流量计等。

图1 某一体化集成装置流量计

通过开展油气田地面工程一体化集成装置研发、建造及使用过程的全方位调研，对各类缺陷进行了归纳总结，以提高一体化集成装置测评的针对性与准确性。表1列举了油气田地面工程一体化集成装置的一些常见缺陷。

表1 一体化集成装置存在的主要问题

3 一体化集成装置测评的基本内容

一体化集成装置的最终目的是替代油气田中小型站场，从而加快产能建设速度。一体化集成装置处理的介质通常为易燃、易爆介质，因而，对一体化集成装置可靠性、安全性等提出了更高要求。加上一体化集成装置集成了多种功能，因而在一个橇块上同时高度集成了多种设备，这就对一体化集成装置在设计与建造方面提出了更高的要求。为确保质量与安全，保证一体化集成装置功能的正常发挥，对一体化集成装置开展测试与评价并进行鉴定是必要的。

另外，随着一体化集成装置的普遍运用，产业化是一体化集成装置的必然归宿。一体化集成装置作为商业产品，对其开展性能测评并进行鉴定是必然的选择。

如何开展一体化集成装置的测评是一门需要研究的课题。调研组通过大量的现场调研及已建的11套一体化集成装置的试测评工作，在总结一体化集成装置常见缺陷的基础上，提出了以质量测评、性能测评、安全与可操作性测评为主线的测评方案。图2为油气田地面工程一体化集成装置测评的基本内容。

图2 一体化集成装置测评的基本内容

3.1 质量测评

通常，一体化集成装置质量测评包括设计质量测评和建造质量测评两个方面。设计质量测评主要考虑的因素为设计过程的合规性，即设计过程是否符合国家技术法规、标准规范的要求。对于采用了先进技术的装置，还必须对先进技术的可靠性、适应性进行测评。

一体化集成装置建造质量测评包括建造过程的合规性测评和产品质量测评两个方面。建造过程的合规性测评主要考察一体化集成装置建造过程是否符合建设程序要求，是否按国家的相关技术法规、标准规范进行装置的建造、检验与验收。相关技术指标的检测是否符合有关技术标准或法规的要求等。

一体化集成装置质量的优劣主要从3个方面进行测评，一是，装置质量与设计文件的符合性；二是，装置的整体质量和各部件质量是否符合国家标准规范的要求；三是，装置建造过程中使用先进技术的情况。

一体化集成装置的结构、形式、功能等与设计文件保持高度一致是对一体化集成装置质量的基本要求。对其进行测评的依据是一体化集成装置的设计文件，各部件质量符合设计文件和国家标准规范的要求是保证装置整体合规的前提。对质量进行核查时，查阅的文件通常包括材料质量证明文件、各部件质量证明文件、过程质量证明文件等。

3.2 性能测评

一体化集成装置的性能测评通常包括装置运行参数核查、装置功能核查、装置环保性能核查、装置能耗评估及装置关键性能参数检测几个方面。

一体化集成装置运行参数核查主要考察装置实际运行参数与设计参数的偏离程度及偏离原因。装置功能核查主要对装置研发文件或设计文件中规定的装置应具有的各种功能进行现场验证。在不影响生产的情况下应实地验证。

一体化集成装置环保性能核查主要是指对装置三废排放及噪音污染是否超标的核查。具备条件的情况下应现场测量废水、废气、废渣的排放量，以及噪音的分贝值，与相关国家标准或行业标准的规定值进行比较判断其是否满足要求。

一体化集成装置能耗评估主要评估装置能源计量器具配置是否满足各类能源计量的要求。同时对装置水、电、气等能耗工质的消耗进行核查，从而判别其是否符合标准规范的要求。

一体化集成装置关键性能参数检测系指对表征装置运行是否达到要求的物理或化学参数进行检测。如脱水装置产品水露点、脱硫装置净化气 H2S含量等。通常情况下，关键参数检测需要具有检测资质的检测单位承担检测工作，检测单位还需要具有相对应的实验室条件。

3.3 安全与可操作性测评

一体化集成装置的安全与可操作性测评分为本质安全与可操作性测评和现场安全与可操作性测评两部分。通过获得相关的研发和设计文件，测评通常借助HAZOP（危险与可操作性分析）和SIL（安全完整性等级）评估技术在室内完成装置的本质安全与可操作性测评。本质安全与可操作性测评通常还与装置自动化水平测评相结合，主要考察装置自动化水平的高低，装置在各种紧急状态下联锁功能设置的合理性与可靠性。如装置超压报警与泄压排放等。

HAZOP和SIL评估适应于工艺流程和自控系统较为复杂的一体化集成装置。如果装置的工艺流程和自控系统相对简单，或装置在研发和设计阶段已经开展过HAZOP和SIL评估，则装置测评过程中可免做HAZOP和SIL评估。

现场安全与可操作性测评是对一体化集成装置本质安全与可操作性测评的补充。现场核查的主要内容包括：装置作为一个整体与周围建构筑的距离是否满足要求；装置本体内部各构建之间配置是否得当，是否有足够的操作空间并留有逃生通道；装置内外部构件是否存在可能造成人员伤害的锐角；以及其他可能影响现场安全与可操作性的缺陷。

4 一体化集成装置测评的基本流程

不论一体化集成装置复杂与否，都涵盖工艺、设备、自控、电气、分析测试、安全等几个专业。因此，开展一体化集成装置的测评工作前，测评单位应成立测评工作小组。测评小组应由工艺工程师、设备工程师、仪表电气工程师，分析测试工程师、安全工程师等组成。

油气田地面工程一体化集成装置测评涉及各个方面，首先应该识别测评相关方。测评相关方通常包括一体化集成装置的研发方，建造方、使用方、测评单位以及与测评有关的主管机构。因此一体化集成装置测评前，测评单位应与各相关方进行有效沟通，以使测评工作能够顺利开展。

测评相关方应积极配合测评工作，提供测评所需的技术文件。技术文件通常包括一体化集成装置PID图和关键设备图纸、装置制造、检验、验收、检测的相关证明材料、能证明装置安全性能、先进性能等方面的证明材料，如专利证书、用户质量反馈证明等。

图3为开展一体化集成装置测评的基本程序。

图3 一体化集成装置测评基本程序

通常一体化集成装置的测评工作分为室内测评和现场测评两部分。室内测评工作主要是根据测评相关方提供的装置PID图和关键设备图纸等研发和设计技术文件利用HAZOP和SIL评估工具开展装置的本质安全评估。根据HAZOP评估和SIL评估提出装置的测评意见。

现场测评工作主要是针对一体化集成装置研发或设计文件中所提出的装置各种功能、性能和设计参数进行现场核查。包括功能实现的可行性，安全功能的可靠性，自动化程度的高低，数据的远传功能、环保、节能等方面的合规性等。

通常，开展一体化集成装置现场测评工作，需要开展现场测评工作前安全分析。即对现场测评工作开展HSE风险识别，并提出安全控制措施。

完成了室内测评和现场测评工作后，应对各阶段测评意见进行梳理，形成测评报告。

5 结语

油气田地面工程一体化集成装置的测评工作牵涉到多个专业领域，需要全面反映一体化集成装置研发、建造、使用各环节装置的安全、性能水平。一体化集成装置的建设模式不同于常规的站场建设模式，目前尚没有一体化集成装置测评方面的标准规范可供参考，根据调研组针对已建的11套具有典型代表性的一体化集成装置试测评的实践经验，提出了油气田地面工程一体化集成装置技术测评的思路，希望对开展一体化集成装置的测评有所借鉴。

[1] 李庆，孙铁民.一体化集成装置在油气田地面工程优化中的应用及发展方向[J].石油规划设计，2011，22(5)： 12-14.

[2] 李庆，李秋忙，云庆.油气田一体化集成装置的进展与认识[J].油气田地面工程，2012，31(10)： 91.

[3] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB/T 21446—2008 用标准孔板流量计测量天然气流量[S].北京： 中国标准出版社，2008.