埕岛油田船舶碰撞平台概率分析

史有刚

(中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司,山东东营 257001)

埕岛油田船舶碰撞平台概率分析

史有刚

(中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司,山东东营 257001)

作业船碰撞海洋平台立管将造成严重事故。参考DNV RP F107《管道保护的风险评估》规范,考虑不同类型船舶与海洋环境共同作用等因素,对胜利埕岛油田海域船舶与平台碰撞概率进行分析,并给出了具体的风险控制对策。

埕岛油田;船舶碰撞;海上平台;立管

船舶碰撞是导致海洋石油平台结构损坏的突出风险因素,例如,2005-06-27,印度国家石油公司BHN平台因供应船意外碰撞立管而引发平台爆炸后损毁。目前,胜利埕岛油田大部分海上平台的海管立管段是设计在平台桩腿外侧,或采用独立的立管桩登平台,由于风、浪、流等海况影响、船舶操控失误等因素[1-2],存在在较高的船舶碰撞立管风险。

本文主要针对3种船舶碰撞平台或立管的风险概率进行量化分析,根据碰撞风险概率排序结果提出确实有效的对策措施,便于海洋采油单位进行安全管理,降低船舶碰撞平台的风险。

1 埕岛油田的基本概况

胜利海上埕岛油田是1993年正式开发,经过10多a的建设,已建成了以中心一号、二号平台为中心的埕岛主体区域海上生产系统,以及以埕北30A为中心的埕岛油田东部区域海上生产系统。主体生产区域采用了中心平台与卫星平台相结合的布局方式,卫星平台与中心平台之间,中心平台与陆地油站之间,均通过海底管线进行连接,形成较完整的、统一的集输方式,卫星平台产出原油输送至中心处理平台处理后集输至陆地联合站和转接站处理。

埕岛油田海域内可能出现的船舶主要分为3类。

a) 值班运输船 胜利油田共分为埕北、东部、青部、肯东4个海区,每个海区配备多艘值班运输船。

b) 守护船 根据油田整体的面积,分布2～3艘守护船,使守护船到达每个平台的距离在5 n mile之内。

c) 渔船 分布于油田海域内的渔业船舶。

2 碰撞概率计算依据

本文依据DNV RP F107《管道保护的风险评估》规范,根据胜利埕岛油田的实际情况,按值班运输船、守护船和渔船3种情况,并考虑不同船只类型、数量、作业频率等因素,分析不同类型船舶与立管碰撞的风险概率。

船舶与平台立管碰撞的概率基础计算公式为

式中,N为海洋平台有潜在威胁的船舶数量;P1为船舶位于撞击路线上的概率,通常又称为几何撞击概率;P2为船舶失去控制的概率或错误航行的概率;P3为警告失败或将驶向撞击路线的概率;Priser为船舶撞击平台导致撞击立管的概率。

3 3种船舶碰撞平台立管的概率

3.1 船舶碰撞平台后碰上立管概率

船舶撞击平台后碰撞立管的概率为

式中,i为不同的碰撞方向;L为立管的暴露宽度;Wa为平台在船舶碰撞方向的宽度;a为由于平台的遮挡而引起的折减系数;Bvessel为船只宽度。

根据埕岛油田的实际情况,立管实际宽度即外径取L=0.4 m;卫星平台在船舶碰撞方向的实际宽度Wa=10 m;遮挡系数a=0.5;而实际使用船舶型宽,以标准的三用工作船为例,取Bvessel=13 m;因此,计算得出Priser=0.29。

3.2 值班运输船碰撞平台立管概率

根据胜利埕岛油田统计情况,值班运输船撞击平台可分为3类:

a) 值班运输船靠平台过程中与平台相撞,比例约占50%。

b) 其他平台值班运输船路过本平台发生相撞,比例约占10%。

c) 值班运输船与平台物资转移过程中因漂流力发生碰撞,比例约占40%。

值班运输船碰撞平台立管概率的计算公式修正为:

对于第1种情况,因值班运输船需要靠平台进行物资或人员的运输,船舶一定位于撞击路线上,即为100%,P1=1,Q=0.5,本海区运输船数量N=2;对于第2种情况,取经验数据P1=0.1,Q=0.1,其他海区运输船数量N=6;对于第3种情况,取经验数据P1=0.5,Q=0.4,本海区运输船数量N=2。

对于P2,P3概率计算,DNV RP F107中给出了参考统计值,其中P2常取2×10-4,P3的取值取决于平台本身的安全措施,如守护船、助航标志与信号等。当平台周围没有守护船,P3=0,当平台设置有守护船时,P3=0.14;当平台周围没有守护船,设置有助航标志和信号时P3=0.9,当平台同时设置有守护船和助航标志和信号时,P3=0.13。根据埕岛油田经验,除中心平台外多为无人平台,无法实施人为警告,但平台全部配备示位灯,因此,取P3=0.13。

值班运输船在不同工况下碰撞平台立管概率计算结果如表1。

表1 值班运输船在不同工况下碰撞平台立管概率

综合计算可以得出值班运输船碰撞平台立管概率为

3.3 守护船碰撞平台立管概率

守护船不会像值班供应船频繁到达平台附近,因此守护船碰撞立管概率计算只包括漂移碰撞。

守护船一般停靠于距离平台一定距离的海域,本次风险评价认为守护船碰撞平台的原因是由于恶劣的气候条件而引起的,保守的假设,守护船从各个方向撞击平台的概率相同。因此守护船碰撞平台立管概率计算公式修正为

式中,N为守护船船舶数量,取为1艘/年;P1为几何撞击概率,P1=D/2πR=6.9×10-6,D为立管的典型直径,实际参数按上一小节方法取值0.4 m,R为守护船区域的直径,取值5 n mile,即9.26 km;P2为每小时设备故障概率,根据DNV的统计数据,取1.4×10-5/h;t为守护船每年在平台周围出现的时间,取值为8 760 h,P3为警告失败或将驶向撞击路线的概率;Priser为撞击平台导致撞击立管的概率,实际参数按上一小节方法取值0.29。

守护船碰撞平台立管概率计算结果如表2。

表2 守护船碰撞平台立管概率

3.4 渔船碰撞平台立管概率

渔船分布随机性强,可能处在平台周围不同方位、不同距离,没有固定规律。随机分布的渔船碰撞立管的概率计算公式修正为

式中,v为船舶航速,km/h,一般渔船的平均航速为10节,即18.52 km/h,;D为结构物的撞击半径,km,实际参数按上一小节方法取值0.4 m;ρ为船舶密度,次/km2,根据季节不同,渔业船舶密度变化较大,参照经验数据,综合估算渔业船舶密度,取值2.5次/km2,P2、P3、Priser同前文所述 ,渔船碰撞平台立管概率计算结果如表3。

表3 渔船碰撞平台立管概率

由表1～3可知,埕岛油田各类船舶碰撞平台的概率从大到小依次为:值班运输船1.10×10-5,渔船2.36×10-7,守护船3.20×10-8。根据风险程度应该优先采取适当的措施降低值班运输船碰撞平台立管的风险。

4 预防措施

a) 借鉴国内外先进做法,建议将立管设计在导管架桩腿内侧,为暴露在导管架桩腿外侧及使用独立立管桩的立管加装防护框架,避免船舶碰撞对立管造成损坏。

b) 管理者应要求油田作业船舶选择良好天气和海况条件作业,根据规范要求风力大于6级或浪高大于1.0 m,视线不良或能见度小于0.5 n mile时,禁止靠泊平台;如果必须进行靠泊,船长应对现场的风险进行评估后,操纵船舶在距海上装置作业位置一侧的安全距离或50 m左右进行10～15 min的模拟操作;当船长认为此时靠船对船舶或海上装置构成安全风险和隐患,可向现场作业者建议变更船舶靠离作业时间和方案。

c) 通过良好的维修、供应计划与安排,尽量降低值班运输船靠泊无人平台的频率。

d) 多船作业时做好协调,靠泊作业前要求无关船只远离。

e) 建议海洋石油管理人员充分吸取以前海洋石油各种船舶作业事故经验教训,严格按照《海洋石油安全管理细则》(25号令)各项要求,进一步细化船舶作业安全管理。

5 结论

1) 胜利埕岛油田存在船舶碰撞平台立管的风险,值班运输船的概率最高。

2) 应按照操作规程严格管理平台附近的各类船舶。

3) 建议新设计时将立管设计在导管架桩腿内侧,或为立管加装防护框架。

[1] 张宗峰,冯春健,丁红岩.埕岛油田服役中后期海洋平台冰激振动疲劳分析[J].石油矿场机械,2008,37(3):56-61.

[2] 许朝辉,陈国明,许亮斌.海洋结构检测时间间隔确定准则[J].石油矿场机械,2010,39(1):21-24.

TE952

B

1001-3482(2010)08-0098-03

2010-07-05

史有刚(1963-),男,山东临邑人,硕士研究生,主要从事安全环保管理工作,E-mail:shiyougang.slyt@sinopec.com。