王鵬

摘? 要：近年來(lái)我國(guó)海洋石油工程建設(shè)領(lǐng)域飛速發(fā)展，陸續(xù)自主設(shè)計(jì)、建造、投產(chǎn)一批海洋平臺(tái)，使我國(guó)海洋平臺(tái)設(shè)計(jì)和建造能力得到極大提升，但各模塊布局及局部細(xì)節(jié)仍然需要優(yōu)化，基于人機(jī)工程的合理設(shè)計(jì)顯得尤為重要。文章從人機(jī)工程學(xué)角度結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工作經(jīng)驗(yàn)提出海洋平臺(tái)模塊鉆機(jī)中現(xiàn)存在的有待優(yōu)化的案例，總結(jié)南海多個(gè)新建平臺(tái)人機(jī)設(shè)計(jì)所存在的問(wèn)題，并進(jìn)行分析，探討如何通過(guò)人機(jī)工程設(shè)計(jì)，使鉆機(jī)模塊設(shè)備最優(yōu)化、提高工作效率、操作者的舒適性和安全性。

關(guān)鍵詞：人機(jī)工程;平臺(tái);模塊鉆機(jī)

中圖分類(lèi)號(hào)：TH12? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）30-0080-04

Abstract： In recent years， with the rapid development in the field of offshore oil engineering construction in China， a number of offshore platforms have been designed， built and put into production independently， which has greatly improved the design and construction capacity of China's offshore platforms， but the layout and local details of each module still need to be optimized. Reasonable design based on ergonomics is particularly important. From the point of view of ergonomics and based on on-site work experience， this paper points out the existing cases to be optimized in offshore platform modular drilling rigs， summarizes and analyzes the problems existing in ergonomic design of several newly built platforms in the South China Sea， and discusses how to optimize drilling rig module equipment， improve work efficiency， comfort and safety of operators through ergonomic design.

Keywords： ergonomics; platform; modular drilling rig

引言

海洋平臺(tái)在海洋石油開(kāi)采過(guò)程中提供重要的保障，為操作人員提供便利的生活空間及操作空間。其中各個(gè)工位的結(jié)構(gòu)合理性決定操作者的工作效率及安全，其布局結(jié)構(gòu)的合理性可以有效的保障平臺(tái)的安全、有序運(yùn)行。減少人員疲勞，提高操作安全性，進(jìn)而消除安全隱患，減少安全事故的發(fā)生。

作者參與南海東部多個(gè)模塊鉆機(jī)的設(shè)計(jì)和建造工作，在對(duì)新建造的多個(gè)模塊鉆機(jī)進(jìn)行鉆前檢驗(yàn)和日常安全檢查的過(guò)程中，收集整理部分符合設(shè)計(jì)要求，但不滿足現(xiàn)場(chǎng)使用要求的設(shè)計(jì)問(wèn)題，該類(lèi)問(wèn)題因?yàn)榉舷嚓P(guān)設(shè)計(jì)要求，因此在后期的整改過(guò)程中難以整改，而確實(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作者帶來(lái)一定的不便和安全隱患，因此有必要在新鉆機(jī)的設(shè)計(jì)中進(jìn)行優(yōu)化，避免出現(xiàn)同類(lèi)問(wèn)題。解決安全隱患同時(shí)提高操作者工作效率，減少疲勞和不適，對(duì)模塊鉆機(jī)人機(jī)設(shè)計(jì)具有一定的參考借鑒意義。

1 甲板總體布局

1.1 普通鉆井模塊布局概述

平臺(tái)鉆井設(shè)備模塊和鉆井支持模塊放置固定平臺(tái)甲板上。鉆井設(shè)備模塊（DES）由井架、底座、絞車(chē)、天車(chē)、游車(chē)、大鉤、頂驅(qū)、轉(zhuǎn)盤(pán)、防噴器、司鉆房、振動(dòng)篩、除砂泵和鉆臺(tái)設(shè)備等組成，主要實(shí)現(xiàn)鉆井作業(yè)時(shí)提升和旋轉(zhuǎn)功能的設(shè)備和結(jié)構(gòu)。鉆井設(shè)備模塊應(yīng)在上下底座縱向和橫向滑移，保證鉆機(jī)覆蓋所有井槽條件下，布置在平臺(tái)井槽區(qū)域，采用上、中、下三層布置。鉆井支持模塊（DSM）主要由柴油發(fā)電機(jī)組、燃油罐、空氣壓縮機(jī)及儲(chǔ)氣罐、電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)、鉆井液池、鉆井泵及輔助設(shè)備、管子堆場(chǎng)、管線及電纜橋架等組成，為鉆機(jī)提供作業(yè)支持設(shè)備和結(jié)構(gòu)。布置在DES模塊井架開(kāi)口前方，宜與沿井架開(kāi)口方向的井槽區(qū)中心線對(duì)稱布置，同樣采用上中下三層布置（見(jiàn)圖1）。

1.2 甲板布局不合理產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)

甲板面主要是擺放設(shè)備、工具貨物等，甲板面太小，這是從鉆井到生產(chǎn)方都在抱怨的問(wèn)題，特別是在完井和批鉆作業(yè)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)需要使用的貨品也無(wú)法存放，即使生產(chǎn)把上下所有甲板面都讓給鉆井，還是無(wú)法滿足使用要求，只能冒險(xiǎn)把吊籃放至工房上，或是疊起擺放，如圖2所示，鉆桿、集裝箱等擺放非常緊湊，存取貨物的時(shí)候，存在安全風(fēng)險(xiǎn)，容易造成人員擠壓。在平臺(tái)總體設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)作業(yè)能力，詳細(xì)設(shè)計(jì)所需套管、集裝箱的布置場(chǎng)所，而不是根據(jù)總體布局的甲板面積劃定。

1.3 甲板布局問(wèn)題

受DES和DSM模塊一層總面積的影響，在布局存在以下三點(diǎn)問(wèn)題需關(guān)注：

（1）DES模塊平移至南側(cè)或北側(cè)邊緣井槽打井時(shí)，吊機(jī)使用將會(huì)受到限制（見(jiàn)圖3）。

（2）DES模塊第一層放置在固控單元處集裝箱，影響到北側(cè)踏梯處安全通道。

（3）臨時(shí)焊接區(qū)域設(shè)置在DSM模塊機(jī)修間安全通道，當(dāng)焊接作業(yè)時(shí)將會(huì)阻礙安全通道，存在安全風(fēng)險(xiǎn)。

2 模塊鉆井區(qū)域問(wèn)題分析

2.1 罐區(qū)到振動(dòng)篩房的連接梯

罐區(qū)與振動(dòng)篩房之間的連接需要經(jīng)過(guò)連接梯子，起到連通兩個(gè)工作區(qū)域的作用。但現(xiàn)場(chǎng)所設(shè)計(jì)的連接梯子不是完整防護(hù)的結(jié)構(gòu)（如圖4所示），人員通過(guò)的時(shí)候有掉落的隱患，且移井架后的位置不同，與管線存在干涉，在3D模擬中模擬移井架后梯子的實(shí)際接口，并予以優(yōu)化改進(jìn)（見(jiàn)表1）。

2.2 固井泵區(qū)域

移動(dòng)甲板設(shè)計(jì)的固井泵擺放區(qū)域太小，導(dǎo)致固井泵放不下，只能放至靠近右舷逃生通道的位置，這樣導(dǎo)致連接管匯加長(zhǎng)且占據(jù)大部分甲板區(qū)域，對(duì)于甲板面太小的鉆機(jī)平臺(tái)來(lái)說(shuō)，嚴(yán)重影響貨物擺放，且集裝箱擺放存在壓壞管線的隱患。在甲板布局設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)作業(yè)能力設(shè)計(jì)固井泵區(qū)域。

2.3 鉆臺(tái)高壓管匯

鉆臺(tái)高壓管匯設(shè)置的閥門(mén)太高，超過(guò)2米，高位的兩個(gè)閥門(mén)操作特別不便，需要改到下部或加裝操作臺(tái)。或通過(guò)管線優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低閥門(mén)離地高度（見(jiàn)圖6）。

2.4 采油樹(shù)甲板區(qū)域

采油樹(shù)甲板無(wú)風(fēng)動(dòng)絞車(chē)，不便于操作，也增添安裝采油樹(shù)時(shí)操作風(fēng)險(xiǎn)。在新鉆機(jī)設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮設(shè)計(jì)風(fēng)動(dòng)絞車(chē)（見(jiàn)圖7）。

2.5 BOP甲板

BOP下甲板距離35米井口大蓋板甲板的距離太小，不便于測(cè)SBT和鋼絲作業(yè)，增添操作風(fēng)險(xiǎn)和安全隱患。在新鉆機(jī)設(shè)計(jì)中，應(yīng)通過(guò)3D建模設(shè)計(jì)，優(yōu)化BOP甲板高度（見(jiàn)圖8）。

2.6 散裝倉(cāng)

散裝倉(cāng)內(nèi)未設(shè)計(jì)排風(fēng)扇或排風(fēng)口，南海大部分都是熱天，溫度較高，倉(cāng)內(nèi)加藥時(shí)粉塵彌漫，存在職業(yè)傷害的風(fēng)險(xiǎn)，且不利于人員視線操作，應(yīng)考慮設(shè)計(jì)強(qiáng)制通風(fēng)口（見(jiàn)圖9）。

3 結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)海洋石油工業(yè)起步較晚，前期設(shè)施設(shè)計(jì)和建造的基本標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)思路參考國(guó)外，海上設(shè)施的設(shè)計(jì)現(xiàn)階段還處于起步和學(xué)習(xí)階段，主要考慮滿足相關(guān)法律法規(guī)要求，而相關(guān)國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)是以外國(guó)人的人體參數(shù)制定，對(duì)中國(guó)人而言存在適用性較差的情況，因而對(duì)人機(jī)設(shè)計(jì)方面考慮較為欠缺，設(shè)計(jì)單位沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的人機(jī)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，新建平臺(tái)的人機(jī)工程問(wèn)題也未及時(shí)反饋給設(shè)計(jì)單位，同時(shí)相關(guān)法律法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)對(duì)人機(jī)設(shè)計(jì)并沒(méi)有具體要求，導(dǎo)致在人機(jī)工程設(shè)計(jì)方面有所欠缺。在新鉆機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)結(jié)合三維模型審查，進(jìn)行人機(jī)工程設(shè)計(jì)審查，通過(guò)不斷的總結(jié)和實(shí)踐，優(yōu)化和提升模塊鉆機(jī)人機(jī)工程設(shè)計(jì)。

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