自升式浅海作业平台风险浅析

自升式浅海作业平台风险浅析
摘要：本文对自升式浅海作业平台危险、有害因素进行了分析，自升式浅海作业平台需要重点关注的危险、有害因素为平台结构失效/倾覆风险、井喷风险、火灾爆炸风险和拖航、就位风险。

对自升式浅海作业平台设计阶段，提出主要建议。

关键词：自升式；浅海；作业平台；风险防范
一、引言
目前，胜利浅海油田有三种形式的修井作业设备：采修一体化平台上的固定式修井机、修采一号半固定式修井平台和移动式作业平台。

自升式作业平台的市场工作量主要包括油井维护、水井检修以及油井措施（含转注）工作量。

截至2011年底，埕岛油田、新北油田适合自升式作业平台作业的油水井共374口井，其中油井286口井、水井88口井。

根据预测，到2015年胜利浅海油田产油量将达到310×104t，2012年～2020年自升式作业平台年均工作量将达到148井次。

自升式浅海作业平台作业量将大幅提升，有必要针对自升式浅海作业平台存在的风险进行深入分析，针对存在的主要风险，在设计阶段提出控制措施，以保证自升式浅海作业平台的安全生产。

二、自升式浅海作业平台危险、有害因素分析
根据自升式浅海作业平台的生产特点，影响作业平台结构安全的危险因素主要为平台结构失效/倾覆风险、井喷、油气泄漏、火灾/爆炸风险、运输风险、拖航/就位风险、自然因素/极端气候风险等7大类。

1平台结构失效/倾覆风险
平台结构失效/倾覆的风险是指平台结构发生局部或整体的损坏甚至是倒塌/倾覆。

若桩腿入泥较深，有可能造成拔桩困难，甚至拔不出来，如强行拔桩可能损坏升降系统的马达或憋爆升降系统的管线等，有可能进一步导致平台失稳，甚至有可能发生平台倾覆。

严格地讲，平台结构失效或平台倾覆风险通常是由其它危害所引发的。

火灾、爆炸、坠落物、船只碰撞、强烈地震、极端气候、地层塌陷等都可能会导致结构损坏失效，严重时引起平台报废。

结构损坏因素通常为：
1）局部结构失效
平台由于局部应力过大可导致结构损坏事故，关键的局部结构损坏可能引起平台整体失稳。

就本平台而言，升降装置以及悬臂梁的局部结构失效风险最大。

2）疲劳
疲劳损害是逐渐累积的，就平台而言，结构疲劳失效最有可能发生在升降系统及桩腿上。

平台齿轮齿条的疲劳损坏有可能导致平台结构破坏。

3）碰撞
平台可能被守护船、工程船、过往船舶碰撞，造成平台结构破坏。

另外，新建平台正常作业时，有时需要系泊相关船只进行人员和物资的吊运，系泊船只对平台的侧向载荷作用有可能会导致平台结构损坏。

4）风暴潮/台风
平台所处海域若出现风暴潮/台风，可能会导致平台结构破坏/倾覆。

5）地层塌陷
平台在作业过程中，如果地层发生塌陷，可能会导致平台结构破坏/倾覆。

2井喷
井喷失控是本作业平台潜在的严重危险因素，若井喷不及时控制住，往往会产生火灾、爆炸，尤其是海上作业平台，一旦井喷失控引起火灾或爆炸，不仅可能造成平台倒塌、人员伤亡、海洋环境污染，还可能使一个有价值的油田枯竭失去开发价值，造成难以挽回的损失，需要通过严格的井控设施配备以及井控操作要求来规避此风险。

3油气泄漏
作业平台在试油作业过程中，试油工艺设备及管线的相应阀门、法兰接口等可能会因为腐蚀、关闭不严或失修等原因导致油气发生泄漏；此外由于人员的操作不当也可能会造成原油泄漏。

平台上使用的发电机、锅炉等设备设施也可能发生泄漏，油气泄漏危险可能发生在平台含有油气处理的设备设施覆盖的区域内，可能发生泄漏的危险物质主要有原油、天然气、柴油。

平台在修井等作业过程中存在的井喷风险可以被看成是大型油气泄漏过程。

低比重的泥浆、设备失灵、人员的失误和不安全的作业行为可能导致井喷发生。

一旦发生井喷失控将造成火灾、爆炸、人员伤害和结构的损坏。

严重时会阻碍人员撤离到应急逃生设备处，火和烟雾会阻碍逃生路线的使用。

4火灾、爆炸风险
井喷及油气泄漏事件可能会导致平台发生火灾或爆炸。

作业平台部分设备内
部物料具有易燃易爆的危险特性，在井口作业区域有可能造成油气聚集，达到爆炸极限遇火源可造成爆炸；工艺系统内易燃易爆物质在装置本身或作业场所发生泄漏、外溢或聚集，一旦有明火源存在，就可能造成火灾、爆炸事故，导致人员伤害、设备损坏等后果。

5运输风险
运输风险主要是指各类船只的运输风险、碰撞风险，涉及到的船只包括：工程船、守护船等。

除船舶自身事故可能导致人员伤亡外，还可能导致平台结构损坏等升级事件，因此平台应加强对船舶停靠及拖航时的管理。

此外作业海域可能还有一些渔船、货船等船只，若恶劣天气如大雾、风暴潮或船只导航系统故障可能与平台发生碰撞，损坏平台结构，甚至会造成平台的倾覆。

6拖航、就位风险
1）拖航倾覆：结构缺陷、风浪较大、压载缺陷、破舱稳性缺陷或船舶拖航缺陷可能导致拖航倾覆；
2）拖航漂流失控：拖缆强度不足断裂、辅拖缺陷、风浪较大、应急预案不足等可能引起拖航漂流失控；
3）拖航及就位搁浅：拖航路线选择不当、航线或井位出现海底障碍物及海底标高变化、浅水潮水位计算不准确、拖航耽搁时机等均可能导致搁浅；
4）起浮船体结构断裂或损坏：由于拔桩阻力过大、喷冲系统失灵或未按操作规程起浮，均可能引起船体结构损坏；
5）就位插桩时没有进行预压或预压时间不够，可能造成平台失稳，进而导致平台倾覆；
6）齿轮齿条卡住、破损或升降马达故障使桩腿失去升降作用，甚至导致平台失稳倾覆；
7）就位指挥不当，指挥通信系统不畅，工作人员操作失误，造成平台与拖船等相撞事故。

自升式浅海作业平台的桩腿一般为70米左右，拖航时平台漂浮在水面，桩腿全部升起，此时受风面积增大、重心高、摇摆惯性矩大，这些因素可对平台在风浪中的稳性、耐波性和强度等都带来很大的影响。

7自然因素/极端气候风险
这类危险归类于不可预见自然因素，主要有风暴潮、地震、海冰、雷电、雾等。

这些危险因素会导致其它事故发生，如物体打击、落水淹溺、运输事故、结
构失效、碳氢化合物泄漏等，这些危险因素在前面已作介绍。

冬季大风和剧烈降温会给平台正常作业带来一定的威胁。

各种设备和管道中的液体具有潜在的凝固风险。

需在平台上定期检查平台电拌热系统的工作情况，各种保温层的保温效果等等，及时发现异常情况，避免流体凝固危险发生。

另外长时间在大风和低温环境下作业还可能对作业人员造成伤害，因此应避免长时间户外低温作业，并在作业时佩带防寒服等防护品。

三、总结
1、应对平台在最不利工况下进行应力和位移的校核；
2、平台在拖航过程中的桩腿属于海上平台的高耸结构，容易引起平台的整体振动，建议对甲板上的桩腿部分作振动分析；
3、在桩靴的结构设计上应充分考虑平台插、拔桩能力及平台坐底稳性的影响，避免平台在插、拔桩及作业过程中产生严重的失稳事故；
4、应高度关注悬臂梁外伸到最大状态修井作业时的风险，应对悬臂梁进行动力计算分析；
5、应计算明确单个齿轮的极限强度、单桩举升电动马达的实际选型以及布置方式，并考虑应急升降工况的要求。