孫 晶 劉 陽 韓群群，2 周 丹

（1.中國石油工程建設(shè)有限公司西南分公司，四川 成都 610041；2.西南石油大學(xué)，四川 成都 610041；3.中國石油西南油氣田公司，四川 成都 610051）

0 引言

自從1964 年美國IBM 公司模塊化設(shè)計成功后模塊化已經(jīng)變成了一種具有普遍適用性的工具和方法［1］。21 世紀初隨著大型吊裝、運輸設(shè)備的大量投入使用和工廠加工制造能力的大幅度提升，油氣田地面工程建設(shè)行業(yè)得到飛速發(fā)展，其建設(shè)模式已經(jīng)不限于傳統(tǒng)方式，而是根據(jù)現(xiàn)代工程建設(shè)項目規(guī)模大、內(nèi)容復(fù)雜、質(zhì)量要求高、工期短等新特征更多地采用模塊化建設(shè)。根據(jù)國際能源署（IEA）刊物《數(shù)字化和能源》中的描述，采用工廠化預(yù)制、模塊化建造能夠使油氣開采成本減少10%～20%。因此，兩種不同的建設(shè)模式在油氣田地面工程建設(shè)成本中的優(yōu)劣比較，有利于分析突出模塊化建設(shè)模式的成本優(yōu)勢，推動模塊化建設(shè)模式在國內(nèi)油氣田地面工程建設(shè)中的廣泛應(yīng)用。

1 傳統(tǒng)建設(shè)模式與模塊化建設(shè)模式

傳統(tǒng)建設(shè)模式是將工程建設(shè)物資全部運到項目現(xiàn)場然后在現(xiàn)場開展安裝工作的建設(shè)模式，基建設(shè)流程為先由土建人員完成土建施工，然后完成鋼結(jié)構(gòu)、設(shè)備、管道、儀表及電氣設(shè)備設(shè)施施工，最后待整個系統(tǒng)施工完成后進行調(diào)試與投產(chǎn)運行。模塊化建設(shè)模式是近十年工程建設(shè)領(lǐng)域發(fā)展中的新課題，是對傳統(tǒng)建設(shè)模式的一次革命。如圖1所示，模塊化建設(shè)模式是將建構(gòu)筑物或工藝裝置作為一個能夠標(biāo)準化設(shè)計、工業(yè)化預(yù)制的產(chǎn)品，根據(jù)不同工程的工藝特點和功能要求將整個工程分割成若干個模塊進行制造，模塊經(jīng)預(yù)組裝及初步調(diào)試，再通過海上或者陸路運輸?shù)巾椖楷F(xiàn)場進行安裝、調(diào)試并投產(chǎn)運行［2］。

圖1 模塊化建設(shè)模式流程圖

2 模塊化建設(shè)模式的成本優(yōu)勢

2.1 標(biāo)準化設(shè)計，提升設(shè)計效率

隨著信息技術(shù)的發(fā)展、設(shè)計標(biāo)準的統(tǒng)一，各類油氣田地面建設(shè)項目能夠根據(jù)不同的功能單元拆分成不同類型的模塊，這為項目標(biāo)準化設(shè)計提供了前提條件。對比以往傳統(tǒng)的設(shè)計模式，標(biāo)準化設(shè)計可以減少重復(fù)工作，降低人為設(shè)計錯誤率，能有效提高設(shè)計工作質(zhì)量、提升設(shè)計效率、加快設(shè)計進度。從項目整體成本角度分析，標(biāo)準化設(shè)計減少了項目設(shè)計人力資源以及設(shè)計階段管理資源的投入，降低了設(shè)計階段人力資源投入的成本。同時，也有利于今后項目采購、施工階段工作的順利開展，從整體上提高經(jīng)濟效率，降低工程造價。以我國川南地區(qū)某頁巖氣區(qū)塊一體化平臺橇設(shè)計為例，該區(qū)塊在滾動開發(fā)的前期未采用標(biāo)準化設(shè)計，而在2017 年之后全面采用標(biāo)準化設(shè)計。從中挑選出來規(guī)模約為20 座井口平臺橇的項目各一個做設(shè)計人力資源投入對比。根據(jù)表1可知，標(biāo)準化設(shè)計在整個項目周期中可以節(jié)省36.1%的設(shè)計人力資源成本［3］。

表1 設(shè)計人力資源投入對比表

2.2 物資集中采購，降低采購成本

傳統(tǒng)建設(shè)模式下的采購工作受制于各項目建設(shè)所在地的不同一般采用分散式的采購機制。每個項目單獨組織采購人員負責(zé)采購工作，獨立開展項目物資采購招標(biāo)和采購管理工作。這種采購模式從成本角度分析存在兩個問題：第一，分散式的采購方式在與項目物資供應(yīng)商采購議價中無法獲得足夠的話語權(quán)，從而難以采購到物美價廉的物資，不能有效的降低項目采購成本；第二，單一項目采購人員工作范圍廣而雜，無法固定投入某一項專業(yè)化采購工作，使得人員效率產(chǎn)生損失，增加人員投入成本。相對于傳統(tǒng)建設(shè)模式下的采購機制，模塊化建設(shè)模式下的采購工作能夠?qū)崿F(xiàn)多個項目物資集中采購，在此基礎(chǔ)上發(fā)揮規(guī)模優(yōu)勢，增加物資供應(yīng)商之間的競爭程度，提高與物資供應(yīng)商的議價能力和話語權(quán)，獲得優(yōu)勢價格。此外，物資大規(guī)模集中采購能夠?qū)⒉少徣藛T固定在一項專業(yè)化的工作上，提升采購人員的專業(yè)化水平，提高項目采購工作的實施效率，節(jié)約人員資源投入，降低項目實施成本。通過統(tǒng)計分析近2年各類項目物資采購情況得出，因為采用模塊化建設(shè)模式而實現(xiàn)規(guī)模采購的物資，非標(biāo)設(shè)備采購價格下降約3.8%，常規(guī)閥門采購價格下降約2.2%，管材、管件采購價格下降約1.8%，電纜采購價格下降約1.5%。

2.3 大規(guī)模流水線預(yù)制，實現(xiàn)邊際成本遞減

在現(xiàn)代工程建設(shè)項目中，采用流水作業(yè)是大幅提高工程建設(shè)效率的有效手段［4］。模塊化建設(shè)模式是一種工廠預(yù)制最大化的流水作業(yè)建設(shè)模式，與傳統(tǒng)油氣田地面建設(shè)工程相比較提效優(yōu)勢明顯：第一，大部分工程建設(shè)在預(yù)制橇廠內(nèi)實施，不需要長時間等待場地平整與土建基礎(chǔ)工程完成，而且在橇廠內(nèi)預(yù)制，可以實現(xiàn)多個項目的大規(guī)模流水建造作業(yè)，提高人工專業(yè)化程度以及機械使用效率，降低材料的損耗率；第二，減少同一區(qū)域內(nèi)結(jié)構(gòu)、管道、工藝設(shè)備以及儀電設(shè)備等安裝工程交叉作業(yè)，人力、材料、機械等生產(chǎn)資源要素集中調(diào)配可提高資源要素的使用效率，縮短工期（圖2），避免人員與機械往返調(diào)遣，減少人員、機械在往返項目現(xiàn)場的食宿與差旅費用以及機械進出場費用。

圖2 模塊化建設(shè)模式與傳統(tǒng)建設(shè)模式工期對比圖

2.4 多個項目集中建造，降低建造管理成本

采用模塊化建設(shè)模式的工程項目能夠集中各項生產(chǎn)要素資源同時進行多個項目的模塊建造，與傳統(tǒng)建設(shè)模式相比較，成本優(yōu)勢有：第一，減少管理人員數(shù)量，降低管理費用；第二，多個項目的各類施工措施和安全措施能夠公用共享，節(jié)約措施經(jīng)費；第三，解決了項目所在地遠離城市，消防、醫(yī)療、通信等配套設(shè)施需要自行投資建設(shè)的問題，減少了在建設(shè)期間相關(guān)費用的投入。以中國石油天然氣集團有限公司（下稱集團公司）東非某地凈化廠工程為例，前期計劃采用傳統(tǒng)建設(shè)模式，預(yù)計派遣現(xiàn)場常駐管理人員24 人，后勤人員6 人；后面調(diào)整建設(shè)方案，決定采用模塊化建設(shè)模式，實際派遣現(xiàn)場常駐管理人員14 人，后勤人員4 人。參照集團公司海外50 萬元／年人均成本測算，該項目采用模塊化建設(shè)模式后每年節(jié)約管理成本約600萬元。

2.5 弱化現(xiàn)場建設(shè)，提高油氣工程企業(yè)海外項目成本競爭力

按照傳統(tǒng)建設(shè)模式，建設(shè)企業(yè)需要派遣大量國內(nèi)管理與施工人員常駐海外項目建設(shè)現(xiàn)場，承擔(dān)數(shù)倍于國內(nèi)的調(diào)遣、生活以及工資費用，同時處于安全的考慮，還需提供高風(fēng)險等級的安保措施，支付高額的安保費用，特別是在中東和非洲這些目前我國承接海外油氣建設(shè)工程的主戰(zhàn)場。然而，模塊化建設(shè)模式“工廠最大化，現(xiàn)場最小化”的特點［5］，將主要的工作量放在橇廠內(nèi)完成，縮小了地區(qū)政治局勢變動對工程建設(shè)帶來的風(fēng)險的影響范圍，一定程度上打破了掣肘海外工程建設(shè)的屏障，提高了海外項目成本競爭力?？s短了項目現(xiàn)場的施工工期，大幅降低海外安保費用［6］。

3 當(dāng)前模塊化建設(shè)存在的問題及相關(guān)建議

3.1 受限于當(dāng)前的運輸條件，特大型裝置模塊化預(yù)制并不經(jīng)濟

油氣田地面建設(shè)工程一般包含有超高、超寬、超重的裝置，例如50 m 以上高度的放空火炬、寬度超過6 m 的非標(biāo)冷箱、5000 m3LNG 儲罐等。這類特大型裝置在橇廠完成模塊化預(yù)制后無法用當(dāng)前常規(guī)的運輸工具進行運輸，即使強行將模塊化裝置拆分運輸然后在項目建設(shè)所在地進行二次復(fù)裝，這樣的建設(shè)成本要比傳統(tǒng)建設(shè)模式高出約20%以上，顯得極為不經(jīng)濟。因此，在當(dāng)前的油氣地面建設(shè)工程，對此類大型裝置還是采用傳統(tǒng)的建設(shè)模式，項目整體的模塊化率受到制約［7］。

3.2 國內(nèi)油氣行業(yè)模塊化建設(shè)尚處于成長階段，橇廠分布不均、專業(yè)水平參差不齊

雖然全球模塊化建造已經(jīng)發(fā)展了幾十年，但我國油氣行業(yè)模塊化才剛剛起步。與模塊化工程項目建設(shè)相配套的橇廠大多從原來的非標(biāo)容器制造廠以及設(shè)備制造廠轉(zhuǎn)型而來，缺乏模塊化建造的理念和相關(guān)成套設(shè)計制造能力，造成模塊化裝置在工程現(xiàn)場二次安裝的困難。其次，國內(nèi)水平較高的模塊化橇廠主要分布于東南沿海地區(qū)，與國內(nèi)西部油氣產(chǎn)區(qū)距離相隔1 000～3 000 km，使得部分模塊化建設(shè)項目無法就近預(yù)制，增加模塊化建造成本，制約了模塊化建設(shè)的推廣實施。

3.3 相關(guān)建議

模塊化建設(shè)模式是一種將工程建設(shè)高度數(shù)字化、標(biāo)準化、專業(yè)化的模式，需要不斷地進行技術(shù)創(chuàng)新。一是可以將油氣田地面建設(shè)內(nèi)的大型裝置小型化，提高工程整體模塊化建設(shè)的可能性，通過不斷實踐總結(jié)經(jīng)驗，繼續(xù)降低模塊化建造成本，進而嘗試在大型石油化工工程項目建設(shè)中開展大規(guī)模的模塊化建設(shè)。二是需要在國內(nèi)油氣行業(yè)內(nèi)開展模塊化建設(shè)的相關(guān)研討，油氣田生產(chǎn)企業(yè)與油氣工程建設(shè)企業(yè)、油氣工程技術(shù)服務(wù)企業(yè)溝通理念，交流技術(shù)，從而致力于提高國內(nèi)油氣行業(yè)的模塊化建設(shè)水平，實現(xiàn)傳統(tǒng)建設(shè)模式向新的模式轉(zhuǎn)型，提高配套產(chǎn)業(yè)的制造專業(yè)水平，降低配套成本費用。

4 結(jié)論

1）采用模塊化建設(shè)模式，能夠推動設(shè)計標(biāo)準化，提高設(shè)計工作效率以及設(shè)計質(zhì)量，減少設(shè)計工作的人力資源投入，降低項目設(shè)計成本。

2）采用模塊化建設(shè)模式，能夠支持多個項目在橇廠內(nèi)集中建設(shè)。在采購方面，實現(xiàn)物資采購的規(guī)?；岣吲c供貨廠商的議價能力，整體降低采購成本；在施工方面，實現(xiàn)規(guī)?；牧魉€施工，提高工程建設(shè)施工效率，降低工程建設(shè)成本；在管理方面，實現(xiàn)廠內(nèi)集約化管理，降低人員成本以及生產(chǎn)安全措施費用。

3）模塊化建設(shè)模式具有“工廠最大化，現(xiàn)場最小化”的特點，能夠減少部分海外地區(qū)工程建設(shè)安全成本，為油氣企業(yè)實現(xiàn)“二次跨越”提供機遇。

4）目前油氣田地面工程模塊化建設(shè)存在兩個主要的問題是現(xiàn)有運輸技術(shù)高水平橇廠無法實現(xiàn)特大型模塊化裝置運輸、高水平橇廠分布不均造成技術(shù)和成本上的限制使模塊化建設(shè)難以大范圍推廣，為此，需要積極開展行業(yè)技術(shù)交流促進模塊化建設(shè)技術(shù)創(chuàng)新，進一步實現(xiàn)其整體模塊化建設(shè)的經(jīng)濟性。