自升式海洋平台大风浪拖航风险评价

自升式海洋平台大风浪拖航风险评价

交通运输工程刘宝龙李耿

摘要：为了避免自升式海洋钻井拖航作业过程中受恶劣天气的严重影响而导致的倾覆、沉没等毁灭性海难事故的发生，本文以模糊综合评价法为基础，结合自升式海洋钻井平台拖航作业及行业评价指标特点，建立风浪要素与风险等级的模糊关系矩阵，得出不同风浪条件下的风险程度，并及时做出预警，为自升式海洋钻井平台拖航作业提供安全保障。

关键词：自升式平台；模糊综合评价法；大风浪拖航；风险评价；产品构想

引言

随着海洋石油工业的迅速发展，自升式海洋钻井平台已成为海洋石油作业的主要装备。由于拖航作业非常频繁且风险性高，因此拖航过程中的事故防控非常具有挑战性。因此，对自升式海洋钻井平台拖航过程进行风险识别、评价，制定消减、控制措施，是保证拖航作业安全进行的重要措施，具有重要的应用价值。本文以“勘探二号”自升式海洋钻井平台为实例，应用模糊综合评价法，然后根据自升式海洋平台的作业特点，建立当时风浪要素与风险等级的模糊关系矩阵，开展了拖航作业的风险分析与评估，并根据分析结果就拖航作业安全保障提出相应建议。

1自升式海洋钻井平台简介

自升式海洋钻井平台，又称为桩脚式海洋钻井平台，是目前国内外应用最为广泛的钻井平台。自升式海洋钻井平台可分为三大部分；船体，桩靴和升降机构。需要打井时，将桩腿插入或坐入海底，船体还可顺着桩腿上爬，离开海面，工作时可不受海水运动的影响。打完井后，船体可顺着桩腿爬下来，浮在海面上，再将桩脚拔出海底，并上升一定高度，即可拖航到新的井位上。

自升式海洋钻井平台作业水深范围从12/14 英尺直至550 英尺。大多数自升式钻井平台的作业水深在250至300 英尺范围内。自升式钻井平台有两种型式，独立桩腿式和沉垫式。平台稳定站立后，大多数悬臂梁可以将钻台外伸到固定平台，在风大浪急的海面不能进行拖航。

2自升式海洋钻井平台拖航作业

2.1拖航作业步骤划分

根据自升式海洋平台相关操作规程和拖航经验，自升式平台的拖航作业可划分为以下几个步骤:

准备工作: 在进行拖航作业前要对影响船舶的风、浪、流等环境因素进行风

险评估，确定拖航路线和作业态势; 同时，人员分工站位明确，拖航作业所需的工具和设备设施准备到位。拖轮和被拖平台拖航前要进行安全检查，符合相关要求和规定后才可进行下一步作业，确保拖航作业顺利进行。

拖轮就位: 主辅拖轮按预设的靠泊路线控制好船速进入作业区域，在计划的作业态势验证船位保持能力，并修正态势使船舶在最小环境力的影响下保持船位，经验证后，逐渐接近作业位置。在平台拖航之前，主辅拖轮到预定海区抛锚待命，并进行相应的检查和沟通工作。

平台与拖轮连接: 主辅拖轮移至平台附近，连接缆绳，实现拖船与平台的连接，拖缆拖力应指向并切入航线起点。连接完成后，拖轮抛锚待拖。

拖轮加力拖离平台: 自升式平台经过降船、冲拔桩、升桩过程后进入适拖状态，平台漂浮，主拖轮加力将平台拖离井组。

调整航向角: 在辅拖轮的协助下，平台及拖轮实现航向角调整，确保正确的拖航方向。

驶入航线: 在进入航线后确认无误，开始渐提升拖船速度，加速拖航。

拖航: 按照预先计划和航迹图航行，将自升式平台拖航至目的井位。

2.2拖航作业特点分析及作业过程中的风险识别

拖航作业是自升式海洋钻井平台最常用的迁航方式。进行拖航作业时，平台从一个作业地点迁航到另一作业地点，拖航时桩腿全部升起，平台处于漂浮状态，整个平台受风面积大，重心升高，摇摆惯性矩大，对平台的稳性和桩腿的强度影响较大，同时拖航时对整个自升式平台的稳性和自然环境条件要求也很高，因此拖航作业过程中平台的安全性能受到很大挑战。

拖航作业过程中的风险识别：天气突变遇强风浪；拖航所用缆绳被拉断失效；拖航时与其它船只发生碰撞或遭遇高速船只路过，其拖带的大浪造成难以预料的危害等。

3大风浪天气自升式海洋钻井平台拖航事故案例

1979年11月25日凌晨3时30分，石油部海洋石油勘探局“渤海2号”自升式海洋钻井平台在渤海湾迁移拖航作业途中平台倾覆沉没，事故致72人死亡，直接经济损失3700多万元。拖航期间风力8—9级，阵风10级，浪高6-7m，通风筒被打断，使海水得以大量涌进泵舱，致使平台失去平衡，造成翻没。

2011年12月18日凌晨2点，俄罗斯远东地区“科拉号”自升式海洋钻井平台由一条拖轮从勘察加半岛附近海域拖往萨哈林岛，并有一破冰船作为辅助拖轮，途中平台一侧舷窗遭海浪和冰块冲击后破损，导致船舱开始进水，20分钟内平台全部沉没。事故致17人死亡，36人失踪。拖航期间风力7-8级，阵风9级，浪高5-6m，温度零下17°C。

4 模糊综合评价法

4.1模糊综合评价简介

模糊综合评价是借助模糊数学的一些概念，对实际的综合评价问题提供一些评价的方法。该综合评价法根据模糊数学的隶属度理论把定性评价转化为定量评价，即用模糊数学对受到多种因素制约的事物或对象做出一个总体的评价。它具有结果清晰,系统性强的特点,能较好地解决模糊的、难以量化的问题,适合各种非确定性问题的解决。

4.2风险度等级的确定

为了对船舶前往任务海区航线的安全性进行事先的评价，可采用风险分析的理论和技术方法，对可能的航线进行安全评价。

根据对船舶的调查，可将其安全性划分为3个等级，见表4.2。

表4.2 风险度等级及其含义

风险度等

级

I II III

名称有较小风险有较大风险风险极大

含义船舶可在此状态下拖航，

但应注意在必要时，须严

格遵守大风浪拖航的有

关规定对船舶安全存在较大威

胁，船舶应尽可能避免

较长时间在此状态下拖

航

对船舶安全存在严

重威胁，船舶应完全

避免在此状态下拖

航

4.3风浪情况对自升式海洋钻井平台拖航安全影响的调查

使用专家经验评定的方法，可得到自升式海洋钻井平台在不同大风浪状态下、达到不同安全等级的概率。在本文中，大风等级分为≤7级、8级、9级、和10级、>10级，共5种状态；大浪等级分为<2m、2-3m 、3-4m、4-5m和≥5m，共5种状态。这样，在不同等级的大风或大浪的作用下，分别可出现5种不同风浪的拖航状态。

由此，可分别得到平台拖航时的安全等级与风和浪这两个影响因子之间的模糊隶属关系。各级风险的隶属度见表4.3。

表4.3

隶属度0.0 0.1-0.4 0.5 0.6-0.9 1.0 含义不可能← 减小临界增大→必定

4.4建立风浪要素与风险等级的模糊关系矩阵

模糊关系矩阵如下

I II III

当≤7级风或<2m浪高时，最大隶属度为1.0，隶属于一级风险，风险较小，