综合安全评估在自升式钻井船安装简易平台中的应用

王运龙 陈 明 林 焰 申 陶

（大连理工大学船舶CAD工程中心 大连 116024）

从目前可看到的文献中，综合安全评估（formal safely assessment，FSA）方法在海洋工程界中是一种比较新的方法［1］.在国内中国船级社于1999年11月出版了《综合安全评估应用指南》［2］且与上海规范研究所联合应用FSA对长江地区高速船作了风险评估研究；郭昌捷、张道坤等对FSA在船舶装卸载过程中的应用进行了研究，重点探讨了人为因素的风险分析［3］；冯恩德，樊红对船舶FSA的方法进行了研究，将概率影像图理论和证据理论引入到船舶综合安全评估中分别用于解决FSA中的定量风险分析问题和缺乏历史数据问题［4］.本文参照文献［5］，对自升式悬臂钻井船经过简单改造用于安装简易平台方案中存在的危险进行识别、风险评估、费用和受益评估，提出合理的并能有效地控制风险的措施，从安全的角度论证了方案的可行性.说明了FSA在海洋结构物上的应用框架和步骤，探讨了FSA由理论到实际应用的可行性.

1 自升式悬臂梁钻井船安装简易平台的模型和工艺过程

本项目研究的钻井船安装简易平台的工艺方案，是一个比较新的课题，国内目前尚未有同类的技术研究.分析国外用钻井船进行简易平台的成功工程实例的技术和工艺状态，可以总结出如下特点：（1）费用低廉.浮吊安装租费较高，对于有些简易平台几乎相当于平台自身的造价；钻井船的日费也高，但与租用浮吊船带来的昂贵的动／复员费相比仍然有明显优势；（2）工期紧凑.如果使用钻井船来打井，继而用该钻井船安装简易平台，一般是多几个工作日就可完成，所以工期紧凑，工序衔接紧密；（3）需注意约束条件（几何与载荷）.对于某钻井船及其设计成的安装方式，可能适合于用安装某类规格的简易平台（受其尺寸和重量的约束）.也就是说对于某个给定的钻井船来说，其能够安装的简易平台是有一定约束的，或者在简易平台设计时就要考虑将来用钻井船安装的约束条件；（4）辅助设备配置.用来安装简易平台的钻井船往往为了更好的进行吊装作业，需要进行必要的改造和辅助设备的配置.如局部结构的加强，增加导向滑轮、辅助空中翻转机构、稳定吊点的牵索等等.（5）与浮吊相比，钻井船坐底，吊装过程中可以大大降低动载荷的影响，但是由于其移动能力受到限制，准确定位能力相对要差.

在吊装过程中，根据简易平台的重量、尺寸的大小和钻井船的大钩起吊能力及其悬臂梁下可作业空间的约束，可以整体吊装，也可以将简易平台分成上部模块和下部模块分别吊装.通过对安装工艺过程的技术分析和论证，对主要安装过程建立的分析模型如图1所示.图2为钻井船安装简易平台工艺的流程图.

图1 吊装过程模型

图2 钻井船安装简易平台流程图

2 自升式悬臂梁钻井船安装简易平台作业过程的综合安全评估

2.1 危险识别

危险识别的目的是对所评估德系统可能存在的所有危险进行识别，并将这些危险按照危险程度列出清单，以便对主要危险进一步分析和提出相应的控制方案［6］.危险识别是确定危险存在并定义其特征的过程，可以通过标准技术识别对导致事故有影响的所有危险，分析事故情景的可能原因和可能导致的后果，并利用已有的数据或信息进行评价，最后将这些危险排序，其实施过程如图3所示.

根据以上建立的分析模型和钻井船安装简易平台流程，各方面的专家对潜在的危险和可能产生的后果进行了细致的讨论分析，经过识别，在作业状态下对钻井船主体结构及简易平台的主要危险有：（1）碰撞；（2）作业载荷过大；（3）落物冲击；（4）风暴过载.其作业过程中的危险识别工作如表1所列.

图3 危险识别实施过程

根据中国船级社《综合安全评估应用指南》对失效的严重性和频率级别的规定，可以列出下面的风险矩阵如表2所列.其中水平1表示为最高风险，水平7表示为最低风险.

在危险识别工作表中总共识别了13种失效情况，只要它们的影响被判定为“严重”或“灾难性”，他们就被注明为危险，除此之外，它们被定位“轻微”或“不明显”的失效状况.为易于排列这些危险／失效状况，有必要评价出失效影响的严重性和可能性.依据以上的定义，对每一个失效状况定性作了评价，再将危险识别工作表的结果转入到风险矩阵，如表3所列，作为危险／失效状况优先次序的依据.

2.2 风险评估

本文评估主要是针对钻井船主体结构失效或简易平台受损而引起的环境污染和经济损失的风险，在度量分险时，风险评价准则采用目前承认的风险3个层次：不可接受的风险区、合理可行的低风险区（ALARP）及可忽略风险区.在表2的风险矩阵中不可接受区可确定为水平1至3.ALARP区为水平4至5，以及可忽略区为水平6和7.根据对风险矩阵的评估可以得出以下结论.

水平3（这些风险视为不可接受）：7，13.

水平4（这些风险视为ALARP）：1，2，3，4，6，8，9.

水平5（这些风险视为ALARP）：5，10，11，12.

据严重性和概率级别的定义，2种危险（7，13）被列为不可接受的风险水平.在未来使用过程中在确定钻井船主船体结构性能良好的同时，严禁进行使悬臂梁伸出过长，超过其允许范围的操作，严禁在外部环境超出钻井船可承受范围的时间、地点进行安装作业.

有11种危险（1，2，3，4，5，6，8，9，10，11，12）被列为ALARP风险水平，属于可容忍的，但可容忍并不等同于可忽略，业主必须认真全面地研究“可容忍的”风险，找到其作用规律，采取必要地防范措施，做到心中有数.

表1 钻井船主体结构及简易平台危险识别工作表

表2 风险矩阵

表3 失效状况的风险矩阵

2.3 风险控制方案

针对以上的分析，结合钻井船的具体情况，对钻井船安装简易平台提出如下几个控制方案：（1）严格控制作业范围，控制悬臂梁伸出船体的长度在允许范围内；（2）严禁在外部环境超出钻井船可承受范围的时间、地点进行安装作业；（3）注意运输船移船操作，防止与钻井船、简易平台下部模块碰撞；（4）对被安装的简易平台有严格的尺寸、重量限制，不要超标作业；（5）在吊装过程中要注意升降速度的控制，防止产生碰撞；（6）培养一支业务水平高，责任感强，高素质、现代化的专业队伍.

2.4 费用与受益评估

为了满足钻井船可以就近进行简易平台的安装，对其进行简单的改造是一个不错的选择，可以用很少的改造费用取得对简易平台的安装功能，用钻井船就近对简易平台进行安装，不仅可以节省租用起重船的费用，而且如果使用钻井船来打井，继而用该钻井船安装简易平台，一般几个工作日就可完成，所以工期紧凑，工序衔接紧密，为后续工作取得了时间，其效益是非常可观的.

此方案发生的费用主要包括：（1）改造和辅助设备费用.用来安装简易平台的钻井船为了更好的进行吊装作业，需要进行必要的改造和辅助设备的配置，如局部结构的加强，增加导向滑轮、辅助空中翻转机构、稳定吊点的牵索等等；（2）技术队伍的培训费用.发生的总费用与受益相比是微不足道的.

2.5 提出对决策的建议

由于钻井船本身具有起吊能力，对其进行简单改造，用于简易平台的安装，在钻井船结构允许的范围内是可行的.在安装过程中存在的风险，通过采取预防措施，可以控制在可接受的范围内.针对目前的海洋工程市场的工期紧、大型浮吊租赁困难且费用昂贵的现状，对自升式悬臂梁钻井船进行简单改造用于简易平台的安装是一个新的选择方向.

3 结束语

本文总结了利用自升式悬臂梁钻井船安装简易平台的特点，探讨了其工作原理和工作流程，将综合安全评估的方法用于对自升式悬臂钻井船经过简单改造后安装简易平台方案的可行性研究，从安全评估的角度论证了自升式海洋钻井船经过简单改造用于安装简易平台的可行性，说明了FSA在海洋工程中的应用框架和步骤，探讨了FSA由理论到实际应用的可行性.我国尚没有采用自升式钻井船进行海上简易平台的安装经验，也没有开展过相关的研究论证工作，如何在提高经济效益的同时，使钻井船的安全得到保证，是该安装作业过程中必须解决的一个难题，因此对其作业过程进行综合安全评估是必要的，也是可行的.

［1］李玉刚，林 焰，纪卓尚.海洋平台安全评估的发展历史和现状［J］.中国海洋平台，2003，18（1）：4－8.

［2］中国船级社.综合安全评估应用指南［M］.北京：化学工业出版社，1999.

［3］郭昌捷，张道坤，李建军.综合安全评估在船舶装卸载过程中应用［J］.大连理工大学学报，2002，42（5）：564－568.

［4］陈 明，林 焰，纪卓尚.自升式悬臂钻井船安装简易平台方案可行性研究报告［R］.大连：连理工大学学船舶工程学院，2006.

［5］樊 红，冯恩德.一种基于证据理论的船舶综合安全评估（FSA）方法［J］.武汉理工大学学报：交通科学与工程版，2004，28（4）：546－549.

［6］李玉刚.综合安全评估（FSA）方法在海洋平台上的应用［D］.大连：大连理工大学船舶工程学院，2002.