胡國(guó)后

（中海石油（中國(guó)）有限公司，北京 100010）

0 引言

中海油現(xiàn)役單點(diǎn)系泊式FPSO共有16艘，這16座單點(diǎn)與FPSO的連接方式有兩類(lèi)：內(nèi)轉(zhuǎn)塔錨鏈?zhǔn)?、水下軟鋼臂式。本文主要探討?nèi)轉(zhuǎn)塔錨鏈?zhǔn)较挡聪到y(tǒng)，內(nèi)轉(zhuǎn)塔式系泊系統(tǒng)指的是以?xún)?nèi)轉(zhuǎn)塔連接形式的所有系泊單元的集合體，包括如下部件 （作為獨(dú)立系統(tǒng)）：錨鏈、纖維纜、鋼絲繩、卸扣、配重塊、浮體、止鏈器和喇叭口、錨鏈孔、錨鏈導(dǎo)管、導(dǎo)纜孔、絞車(chē)、應(yīng)力和船位監(jiān)測(cè)、其他同系泊系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的部件。隨著近幾年系泊系統(tǒng)事故的頻發(fā)，系泊系統(tǒng)完整性管理逐漸得到重視。通過(guò)對(duì)事故的原因分析發(fā)現(xiàn)，事故發(fā)生的最主要原因是天氣，不過(guò)通過(guò)我們自身不斷提高管理水平和技術(shù)水平，很多事故是可以避免的。系泊系統(tǒng)完整性管理到底如何進(jìn)行，我們須先從系泊系統(tǒng)完整性管理的目的入手，系泊系統(tǒng)完整管理的目的是：提升針對(duì)系泊系統(tǒng)的認(rèn)知度，以便使其功能完好并持續(xù)良好工作。通過(guò)提高系泊系統(tǒng)的完整性管理水平，可導(dǎo)致其他方面比如上部生產(chǎn)模塊和安全規(guī)定等級(jí)的提升，即通過(guò)系泊系統(tǒng)的完整性管理改善整個(gè)油田運(yùn)行狀態(tài)。

細(xì)化系泊系統(tǒng)的完整性管理的目的有如下幾點(diǎn)：

（1）不斷提升浮式系泊系統(tǒng)的管理效率。

（2）找出管理要點(diǎn)，把設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)維、廢棄各階段的管理要點(diǎn)梳理清楚，督促各階段的管理人員和技術(shù)人員把握要點(diǎn)，避免錯(cuò)誤的重復(fù)。

（3）針對(duì)浮式設(shè)施尋求持續(xù)提升安全操作的所有要點(diǎn)，提供風(fēng)險(xiǎn)源及應(yīng)對(duì)措施。

（4）可以通過(guò)對(duì)一個(gè)系泊系統(tǒng)完整性的評(píng)估，同時(shí)與設(shè)計(jì)階段的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，更加優(yōu)化系泊系統(tǒng)，也可同時(shí)提高我們對(duì)在役系泊系統(tǒng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控的能力。

（5）通過(guò)提供完整性管理列表，便于使用者能夠在以后的使用中有針對(duì)性地用在設(shè)施管理上。

1 系泊系統(tǒng)管理應(yīng)遵循的管理環(huán)及技術(shù)環(huán)

任何事物都有其內(nèi)在規(guī)律，把握規(guī)律、精細(xì)跟蹤才能避免事故的發(fā)生，從單點(diǎn)及FPSO的整個(gè)生命周期來(lái)看，所有設(shè)施的問(wèn)題大都發(fā)生在運(yùn)行階段，在長(zhǎng)期的工作中我們總結(jié)出了兩個(gè)環(huán)：一個(gè)是管理環(huán)，一個(gè)是技術(shù)環(huán) （見(jiàn)圖1）。通過(guò)運(yùn)用與完善這兩個(gè)環(huán)，希望能形成一種全生命周期的系泊系統(tǒng)完整性管理。

系泊系統(tǒng)在運(yùn)維階段涉及的管理工作主要包括監(jiān)測(cè)、檢測(cè)、評(píng)估、維護(hù)維修、評(píng)估、應(yīng)急管理、改造直至廢棄 （外環(huán)）。我們也試圖通過(guò)提高在運(yùn)行階段的管理和技術(shù)水平來(lái)盡快地發(fā)現(xiàn)在運(yùn)行前期階段存在的問(wèn)題，運(yùn)行前期階段的主要工作包括：設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試等 （內(nèi)環(huán)）。

圖1 系泊系統(tǒng)管理應(yīng)遵循的管理環(huán)及技術(shù)環(huán)

如圖1所示，這是任何一個(gè)設(shè)施都會(huì)涉及到的工作環(huán)。運(yùn)行前期階段的工作設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試在環(huán)的最里面 （內(nèi)環(huán)），由于內(nèi)環(huán)的存在才有了原始狀態(tài)的設(shè)施，內(nèi)環(huán)中各階段存在著許多要點(diǎn)，簡(jiǎn)單介紹如下。

1.1 系泊系統(tǒng)選型設(shè)計(jì)階段的要點(diǎn)

必須考慮更高的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及設(shè)計(jì)冗余；系統(tǒng)受力考慮必須周全；必須對(duì)系泊系統(tǒng)進(jìn)行潛在失效模式的評(píng)估；必須關(guān)注微粒進(jìn)入后對(duì)系泊系統(tǒng)造成的損壞，它們可能造成內(nèi)部磨損從而減少使用壽命；必須充分考慮 “喇叭口” （軟管與轉(zhuǎn)塔連接處）的影響，最近幾年在 “喇叭口”處系泊鏈環(huán)磨損的問(wèn)題非常凸顯，造成這樣結(jié)果的原因還在調(diào)查研究中，同時(shí) “喇叭口”處的其他問(wèn)題也應(yīng)該引起注意，通常設(shè)計(jì)中在 “喇叭口”處都會(huì)安裝止鏈器，保證這部分的其他構(gòu)件完好；設(shè)計(jì)公司必須提供全生命周期足夠充分的最佳操作建議及實(shí)用的檢驗(yàn)指南；必須設(shè)計(jì)安裝合理的系統(tǒng)失效自動(dòng)防故障裝置；必須考慮船體遇到惡劣天氣搖擺劇烈的情況下對(duì)FPSO艏向控制的其他影響；必須充分注意設(shè)計(jì)環(huán)境條件下的參數(shù)選取，我們現(xiàn)在都是按照百年一遇的氣候條件進(jìn)行計(jì)算，僅選用單一的設(shè)計(jì)環(huán)境條件并期望天氣會(huì)比想象好是不切實(shí)際的，最好是考慮周邊最?lèi)毫拥沫h(huán)境條件，建議將設(shè)計(jì)環(huán)境條件的設(shè)計(jì)周期適當(dāng)延長(zhǎng)，應(yīng)充分考慮有檔鏈環(huán)與無(wú)檔鏈環(huán)的不同受力模式，無(wú)檔鏈環(huán)可造成高拉力并產(chǎn)生位移，這可能由使用過(guò)程中的張力造成的，也可能由安裝過(guò)程中的不當(dāng)操作造成的。

1.2 制造安裝系泊系統(tǒng)時(shí)的要點(diǎn)

以下要點(diǎn)應(yīng)當(dāng)予以考慮：對(duì)于海上施工人員要進(jìn)行充分的培訓(xùn)，對(duì)設(shè)備的使用要有具體的、專(zhuān)業(yè)的操作指導(dǎo)和檢查；對(duì)纖維纜和鋼纜的不同材料特性必須有清楚的了解，在安裝操作中要充分考慮安裝的要求，例如：聚酯化纖的繩纜若未經(jīng)過(guò)充分的預(yù)先拉伸，就會(huì)由于載荷的突然增大且隨著時(shí)間的推移而發(fā)生外皮開(kāi)裂脫落，這一點(diǎn)經(jīng)常被安裝人員忽視，這種適應(yīng)性調(diào)整的操作時(shí)常造成軸向韌性的巨大變化，而且制造商所提供的韌性值也只是在他們所推薦的標(biāo)準(zhǔn)工況下才能達(dá)到的，這點(diǎn)應(yīng)該在安裝施工階段予以充分考慮，而且應(yīng)采取措施防止海上施工中聚酯纜因未經(jīng)調(diào)試而造成的壽命縮短現(xiàn)象的發(fā)生；必須考慮系泊系統(tǒng)安裝時(shí)正常情況允許的公差——這些公差在設(shè)計(jì)分析中被認(rèn)為是可接受的；應(yīng)該對(duì)所有組件在在役狀態(tài)下的參數(shù)有詳盡的了解，它對(duì)未來(lái)完整性的評(píng)估有至關(guān)重要的影響；在建造階段必須充分考慮避免以下情況的發(fā)生：在建造階段幾乎不可能測(cè)量很長(zhǎng)組件的長(zhǎng)度，組件的長(zhǎng)度問(wèn)題相當(dāng)復(fù)雜，尤其是當(dāng)錨鏈需要在極短的時(shí)間內(nèi)系泊于海床上時(shí)，所以要在安裝前對(duì)錨鏈進(jìn)行全面的測(cè)量，如果已經(jīng)安裝好則要通過(guò)水下3D技術(shù)及漏磁技術(shù)對(duì)錨鏈重新進(jìn)行測(cè)量和建模計(jì)算；必須充分收集施工中的各種記錄，一般情況下在安裝過(guò)程中由于價(jià)格壓力，尤其是在施工計(jì)劃滯后的情況下，記錄各種施工的任務(wù)常常被擱置一邊，所有組件如果沒(méi)有全套資料，那么對(duì)于后續(xù)系泊完整性的決策有致命的影響，應(yīng)督促安裝工程承包商維持完整的記錄。

1.3 運(yùn)維期間系泊系統(tǒng)需考慮的要點(diǎn)

轉(zhuǎn)塔在設(shè)計(jì)時(shí)通常只考慮在有限的空間內(nèi)安裝所有必需的設(shè)備，很少考慮在后期運(yùn)維期間對(duì)設(shè)備的維修、維護(hù)以及日常巡檢難度，也很少考慮維修成本和停產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)；操作者應(yīng)注意設(shè)計(jì)分析報(bào)告的完整性，部件的設(shè)計(jì)及系統(tǒng)的完整性分析是否經(jīng)過(guò)船級(jí)社詳細(xì)、充分的認(rèn)證，且符合國(guó)家的法律法規(guī)，船級(jí)社有較強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，但并不會(huì)進(jìn)行單獨(dú)的系泊分析，作業(yè)者應(yīng)該意識(shí)到船級(jí)社確定船級(jí)的目的僅是為了滿(mǎn)足規(guī)范，以保證系泊系統(tǒng)保持良好狀態(tài)，從而可順利通過(guò)下一次檢驗(yàn)，而不會(huì)深度介入，協(xié)助我們處理問(wèn)題；在選擇系泊設(shè)備時(shí)應(yīng)盡早考慮項(xiàng)目的供貨周期，它可能會(huì)影響到未來(lái)船體的維護(hù)維修；通常疲勞壽命是我們關(guān)注的重點(diǎn)，不同形式的部件具有不同的性能，例如聚酯纖維纜的疲勞壽命通常是普通鋼纜的50倍，一份研究報(bào)告指出，錨鏈的疲勞壽命會(huì)因5種以上的因素降低，因

此應(yīng)進(jìn)行足夠多的載荷實(shí)驗(yàn)，這對(duì)延長(zhǎng)系泊系統(tǒng)完整期限非常重要；必須注意改造后的檢測(cè)評(píng)估工作，對(duì)比改造對(duì)系泊系統(tǒng)造成的影響和產(chǎn)生的效果，否則不良的改造對(duì)系泊系統(tǒng)是致命的。對(duì)于廢棄前后的工作在本文中就不加贅述了。

2 完整性分析在內(nèi)轉(zhuǎn)塔系泊系統(tǒng)中的運(yùn)用 （見(jiàn)圖2、 表1）

圖2 內(nèi)轉(zhuǎn)塔式系泊系統(tǒng)示意

表1 完整性管理要點(diǎn)及其與故障的對(duì)應(yīng)關(guān)系 （待續(xù)）

續(xù)表1 完整性管理要點(diǎn)及其與故障的對(duì)應(yīng)關(guān)系

從圖2、表1可以看出，內(nèi)轉(zhuǎn)塔式系泊系統(tǒng)主要存在以下問(wèn)題：強(qiáng)度、磨損、疲勞、腐蝕、碰撞、漂移，而以上問(wèn)題都對(duì)應(yīng)著各個(gè)階段的管理和技術(shù)的不到位。比如：強(qiáng)度問(wèn)題主要是由對(duì)安全因子考慮不周、海床抓力負(fù)荷計(jì)算不足、彎曲半徑不夠、固定方式不合適等因素引起的，而這些因素又對(duì)應(yīng)著設(shè)計(jì)階段未考慮系泊系統(tǒng)懸鏈所處位置是否為最差，腐蝕裕量考慮是否充分，螺栓強(qiáng)度是否合適；安裝階段螺栓固定方式是否正確，系泊環(huán)板平面是否彎曲，安裝彎曲度是否低于最小彎曲半徑；運(yùn)維階段是否檢查出裂紋、斷絲、偏移等早期問(wèn)題。表1是我們經(jīng)過(guò)摸索，對(duì)系泊系統(tǒng)在役階段的完整性管理要點(diǎn)及其與故障的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行梳理而得到的，可供管理者和操作者參考。

3 結(jié)束語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，系泊系統(tǒng)的故障問(wèn)題就象一副多米諾骨牌，一旦一環(huán)被忽視，就會(huì)產(chǎn)生一系列后果。對(duì)于系泊系統(tǒng)的管理和研究是一個(gè)長(zhǎng)期過(guò)程，只有本著科學(xué)系統(tǒng)認(rèn)真的態(tài)度才能避免事故的不斷發(fā)生。