陳捷俊，周莉

中海石油（中國）有限公司番禺作業(yè)公司，廣東深圳518067

FPSO單點系泊系統(tǒng)風(fēng)險與檢驗

陳捷俊，周莉

中海石油（中國）有限公司番禺作業(yè)公司，廣東深圳518067

隨著單點系泊技術(shù)在FPSO設(shè)施上的廣泛應(yīng)用，單點系泊系統(tǒng)故障與失效事件發(fā)生數(shù)量逐年上升，但對單點系泊系統(tǒng)的風(fēng)險認(rèn)識與風(fēng)險管控措施仍處于較為初始的階段。文章對我國南海海域某FPSO內(nèi)轉(zhuǎn)塔系泊系統(tǒng)水下錨泊設(shè)施進(jìn)行了初步的風(fēng)險識別與風(fēng)險分析，使用半定量方法得出了內(nèi)轉(zhuǎn)塔系泊系統(tǒng)錨泊設(shè)施的風(fēng)險分布與風(fēng)險評級，并結(jié)合風(fēng)險分析結(jié)果優(yōu)化了單點系泊系統(tǒng)的水下錨泊設(shè)施的檢驗策略。

FPSO；單點系泊系統(tǒng)；風(fēng)險評估；檢驗

0 引言

隨著FPSO（floading production storageand offloading）在海洋石油開發(fā)中的廣泛應(yīng)用，F(xiàn)PSO單點系泊系統(tǒng)的風(fēng)險研究與風(fēng)險管理已經(jīng)成為保障FPSO乃至整個作業(yè)區(qū)塊正常作業(yè)運營的重要課題。如何正確識別系泊系統(tǒng)的風(fēng)險并采取最優(yōu)化的RBI（Risk Based Inspection）檢驗策略是單點系泊系統(tǒng)完整性管理最重要的一環(huán)，對FPSO的生產(chǎn)安全和廣泛應(yīng)用起著舉足輕重的作用。

1 單點系泊系統(tǒng)風(fēng)險背景

海上浮式海洋石油設(shè)施的系泊系統(tǒng)失效事故時有發(fā)生，圖1所示為近十多年來主要系泊系統(tǒng)失效情況統(tǒng)計。

目前國內(nèi)外對單點系泊系統(tǒng)的風(fēng)險研究并沒有深入開展。國際上雖然已有個別公司或組織開展了對單點系泊系統(tǒng)的風(fēng)險研究，但尚未形成統(tǒng)一的行業(yè)規(guī)范。單點系泊主要風(fēng)險區(qū)域如圖2所示。

自FPSO等浮式海洋石油設(shè)施在我國投入使用以來，已先后發(fā)生多起事故，見表1。從表1可以看出，國內(nèi)單點系泊系統(tǒng)失效多由于臺風(fēng)等極端天氣導(dǎo)致；另外，錨鏈、錨纜的斷裂、斷絲以及過度磨損是單點系泊系統(tǒng)失效的主要原因。

通過對國內(nèi)外浮式海洋石油設(shè)施事故案例分析，可以得出：

（1）單條錨鏈?zhǔn)窍挡聪到y(tǒng)失效的主要表現(xiàn)形式，并分別出現(xiàn)在FPSO（占多數(shù)）、STLBuoy（水下轉(zhuǎn)塔裝載浮筒系泊）、CALM（懸鏈?zhǔn)较挡聪到y(tǒng)）、SPAR（立柱式平臺）、Sea-Semi（半潛式平臺）等海洋工程設(shè)施上。

圖1 系泊系統(tǒng)失效統(tǒng)計

圖2 單點系泊主要風(fēng)險區(qū)域

表1 近年國內(nèi)單點系泊失效記錄匯總

（2）幾乎所有的災(zāi)難性系泊系統(tǒng)失效（倒塌）均發(fā)生于FPSO設(shè)施上。

（3）多條錨鏈?zhǔn)际鹿时戎夭桓?，僅發(fā)生3起并分別出現(xiàn)在FPSO、Sea-Semi與CALM。

（4）多數(shù)故障發(fā)生于系泊系統(tǒng)投入使用的第一年內(nèi)，在之后的13年服役期內(nèi)系泊系統(tǒng)仍有較高的故障發(fā)生率（見圖3）。在第13～18年服役期內(nèi)，故障發(fā)生率較低。

圖3 系泊系統(tǒng)服役年數(shù)與失效次數(shù)的關(guān)系

（5）失效區(qū)域主要集中于錨鏈、鋼絲纜、連接器等處，而聚酯繩的故障發(fā)生率較低（見圖4、圖5）。原因可能是聚酯繩的水下防腐及力學(xué)性能較好，且一般具有較大的設(shè)計裕量。

圖4 2001-2011年間系泊構(gòu)件失效次數(shù)統(tǒng)計

圖5 2001-2011年間斷裂倒塌事故次數(shù)統(tǒng)計

（6）FPSO的故障發(fā)生率遠(yuǎn)高于其他海洋工程設(shè)施（見圖6）。

圖6 2001-2011年間各類系泊系統(tǒng)故障頻次

2 單點系泊系統(tǒng)風(fēng)險分析

風(fēng)險評估的主要方法有三種：定量方法、半定量方法、定性方法。對系泊系統(tǒng)來講，由于目前缺乏足夠詳細(xì)的系泊數(shù)據(jù)庫而無法采用純定量方法，因此主要采用半定量方法。

結(jié)合目前國內(nèi)外對轉(zhuǎn)塔式單點系泊系統(tǒng)已有研究成果，總結(jié)出系泊系統(tǒng)失效原因如表2所示。

表2 單點系泊系統(tǒng)失效原因及分組

以我國BTM（buoyant turret mooring）單點系泊系統(tǒng)為例，該單點系泊系統(tǒng)主要由船體內(nèi)部轉(zhuǎn)塔艙、主軸承及位于水下的系泊浮塔、錨鏈等錨泊設(shè)施組成。與其他海洋石油設(shè)施相比，系泊系統(tǒng)的風(fēng)險分析有其自身的特殊性，主要體現(xiàn)在以下兩個方面。

首先，對于失效可能性，系泊系統(tǒng)長期浸沒于海面以下，主要風(fēng)險反映在錨泊系統(tǒng)各部件失效以及極端工況下的設(shè)計儲備余量方面；另外，系泊系統(tǒng)尤其是錨鏈?zhǔn)较挡聪到y(tǒng)的任何子系統(tǒng)失效都有可能引起整個系統(tǒng)的失效反應(yīng)，這是與其他海洋石油設(shè)施最大的不同。

其次，對于失效后果，錨泊系統(tǒng)的失效后果需兼顧單條和多條錨鏈?zhǔn)б鸬暮蠊麚p失。因此，在對錨泊系統(tǒng)的風(fēng)險分析過程中，正常作業(yè)工況下的錨泊系統(tǒng)在安全系數(shù)滿足系泊要求的前提下，主要的潛在風(fēng)險來自于錨泊系統(tǒng)各個子系統(tǒng)的失效以及安全系數(shù)的逐年遞減。

失效可能性與失效后果的分級見表3、表4。

BTM內(nèi)轉(zhuǎn)塔單點系泊系統(tǒng)共有8條系泊錨鏈，其中4號系泊錨鏈共分為5段，自上而下分別為錨鏈-鋼纜-錨鏈-鋼纜-錨鏈混合組成，按照表2～4的分類分級標(biāo)準(zhǔn)，逐一分析該錨鏈各個部件的風(fēng)險級別，得出每個部件的風(fēng)險分值，并按單點系泊系統(tǒng)風(fēng)險級別評價標(biāo)準(zhǔn)（見表5）對其風(fēng)險級別排序，得到該條錨鏈各部件風(fēng)險值（見表6）。

表3 單點系泊系統(tǒng)失效可能性分級

表4 單點系泊系統(tǒng)失效后果分級

表5 單點系泊系統(tǒng)風(fēng)險分級

表6 單點系泊系統(tǒng)各部件失效模式及風(fēng)險級別

3 錨泊系統(tǒng)檢測

3.1 錨泊系統(tǒng)檢測內(nèi)容

錨泊系統(tǒng)的檢測包括目視檢測和水下測量兩部分。

3.1.1 目視檢測

目視檢查整條錨鏈的磨損、腐蝕情況，海生物附著情況；檢查整條錨鏈有無變形、過度腐蝕以及其他異常（扭絞、扭轉(zhuǎn)、彎曲、檔位松動、裂紋、過分彎曲、過度磨損等）；檢查配重塊狀態(tài)有無異常；對檢測過程進(jìn)行攝像保存等。在檢測作業(yè)前，應(yīng)清除檢測部位附著的海生物以便于檢測作業(yè)實施，且清除海生物的方式應(yīng)得到業(yè)主認(rèn)可。

3.1.2 水下測量

在水下測量過程中，為完整評估錨泊系統(tǒng)狀態(tài)，檢驗范圍應(yīng)涵蓋所有的錨鏈及錨。對指定位置錨鏈進(jìn)行尺寸測量（主要指鏈環(huán)的直徑、鏈環(huán)間的距離，需參考API RP2I）；檢測錨鏈埋地段及錨的沖刷情況等。

3.2 錨泊部分檢測方法

當(dāng)前，在役錨泊系統(tǒng)檢測方法有4種，具體如下：

（1）利用帶有多功能機械臂的ROV（水下機器人）和攝像設(shè)備對系泊鏈進(jìn)行檢查，檢查前需要先清潔系泊鏈。

（2）利用無多功能機械臂的ROV和攝像設(shè)備對無檔鏈進(jìn)行外觀檢查，檢查前無需清潔。

（3）利用帶有多功能機械臂及攝像機的ROV，操作工具測量系泊鏈。

（4）潛水員利用卡尺測量。

但需注意的是清潔系泊鏈會破壞海生物對系泊鏈的防腐保護(hù)甚至?xí)涌煜挡存溤诤Ｋ械母g速度，所以不建議對系泊鏈進(jìn)行頻繁測量檢查。

3.3 BTM內(nèi)轉(zhuǎn)塔單點系泊系統(tǒng)檢測

結(jié)合表6風(fēng)險分析結(jié)果以及上述錨鏈系統(tǒng)的檢測方法，BTM內(nèi)轉(zhuǎn)塔單點系泊系統(tǒng)錨鏈設(shè)施的檢驗關(guān)注點見表7。

表7 BTM單點系泊系統(tǒng)檢驗關(guān)注點

4 結(jié)束語

經(jīng)以上分析，單點系泊系統(tǒng)錨泊設(shè)施風(fēng)險集中于水面以下35 m以內(nèi)應(yīng)力較大的鏈節(jié)與接地段磨損嚴(yán)重區(qū)域，因此，在對錨泊設(shè)施的日常運營管理中，該段區(qū)域需重點關(guān)注。

單點系泊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜且鏈節(jié)數(shù)目龐大，受水下作業(yè)成本的限制，我國目前對錨泊系統(tǒng)的日常維護(hù)及檢驗集中于整條錨鏈的目視檢驗與極個別位置的粗略測量，無法真正滿足日益嚴(yán)峻的錨泊系統(tǒng)安全保障需要。同時，如何利用系泊系統(tǒng)的在線監(jiān)控技術(shù)以減少系泊系統(tǒng)失效反應(yīng)時間，盡快介入以減少損失也是FPSO單點系泊系統(tǒng)研究的重要課題。因此，加快對水下系泊檢驗與在線監(jiān)控新技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，對提高我國單點系泊系統(tǒng)管理水平與風(fēng)險認(rèn)知有重要意義。

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Risks and Inspection ofFPSO Single Point Mooring System

Chen Jiejun，Zhou Li
CNOOC Panyu Operating Company，Shenzhen 518067，China

As the single point mooring systems are used in FPSOs widely，a variety of SPM system failure events increases year by year.But the risk identification and risk control measures of SPM system are still in comparatively primary stage.In this paper，the elementary risk identification and risk analysis on the underwater anchor mooring equipment of a FPSO BTM system in South China Sea are conducted.Its risk distribution and risk class assessment are obtained by using semi-quantitative method，and its inspection strategy is optimized based on the risk analysis results.

FPSO；single point mooring system；risk assessment；inspection

10.3969/j.issn.1001-2206.2014.04.006

陳捷?。?965-），男，廣東汕頭人，高級工程師，1987年畢業(yè)于浙江大學(xué)電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)，現(xiàn)從事海洋石油油氣田開發(fā)管理工作。

2014-03-11