FPSO单点系泊系统风险与检验

陈捷俊，周莉

中海石油（中国）有限公司番禺作业公司，广东深圳518067

FPSO单点系泊系统风险与检验

陈捷俊，周莉

中海石油（中国）有限公司番禺作业公司，广东深圳518067

随着单点系泊技术在FPSO设施上的广泛应用，单点系泊系统故障与失效事件发生数量逐年上升，但对单点系泊系统的风险认识与风险管控措施仍处于较为初始的阶段。文章对我国南海海域某FPSO内转塔系泊系统水下锚泊设施进行了初步的风险识别与风险分析，使用半定量方法得出了内转塔系泊系统锚泊设施的风险分布与风险评级，并结合风险分析结果优化了单点系泊系统的水下锚泊设施的检验策略。

FPSO；单点系泊系统；风险评估；检验

0 引言

随着FPSO（floading production storageand offloading）在海洋石油开发中的广泛应用，FPSO单点系泊系统的风险研究与风险管理已经成为保障FPSO乃至整个作业区块正常作业运营的重要课题。如何正确识别系泊系统的风险并采取最优化的RBI（Risk Based Inspection）检验策略是单点系泊系统完整性管理最重要的一环，对FPSO的生产安全和广泛应用起着举足轻重的作用。

1 单点系泊系统风险背景

海上浮式海洋石油设施的系泊系统失效事故时有发生，图1所示为近十多年来主要系泊系统失效情况统计。

目前国内外对单点系泊系统的风险研究并没有深入开展。国际上虽然已有个别公司或组织开展了对单点系泊系统的风险研究，但尚未形成统一的行业规范。单点系泊主要风险区域如图2所示。

自FPSO等浮式海洋石油设施在我国投入使用以来，已先后发生多起事故，见表1。从表1可以看出，国内单点系泊系统失效多由于台风等极端天气导致；另外，锚链、锚缆的断裂、断丝以及过度磨损是单点系泊系统失效的主要原因。

通过对国内外浮式海洋石油设施事故案例分析，可以得出：

（1）单条锚链失效是系泊系统失效的主要表现形式，并分别出现在FPSO（占多数）、STLBuoy（水下转塔装载浮筒系泊）、CALM（悬链式系泊系统）、SPAR（立柱式平台）、Sea-Semi（半潜式平台）等海洋工程设施上。

图1 系泊系统失效统计

图2 单点系泊主要风险区域

表1 近年国内单点系泊失效记录汇总

（2）几乎所有的灾难性系泊系统失效（倒塌）均发生于FPSO设施上。

（3）多条锚链失效所占事故比重不高，仅发生3起并分别出现在FPSO、Sea-Semi与CALM。

（4）多数故障发生于系泊系统投入使用的第一年内，在之后的13年服役期内系泊系统仍有较高的故障发生率（见图3）。在第13～18年服役期内，故障发生率较低。

图3 系泊系统服役年数与失效次数的关系

（5）失效区域主要集中于锚链、钢丝缆、连接器等处，而聚酯绳的故障发生率较低（见图4、图5）。原因可能是聚酯绳的水下防腐及力学性能较好，且一般具有较大的设计裕量。

图4 2001-2011年间系泊构件失效次数统计

图5 2001-2011年间断裂倒塌事故次数统计

（6）FPSO的故障发生率远高于其他海洋工程设施（见图6）。

图6 2001-2011年间各类系泊系统故障频次

2 单点系泊系统风险分析

风险评估的主要方法有三种：定量方法、半定量方法、定性方法。对系泊系统来讲，由于目前缺乏足够详细的系泊数据库而无法采用纯定量方法，因此主要采用半定量方法。

结合目前国内外对转塔式单点系泊系统已有研究成果，总结出系泊系统失效原因如表2所示。

表2 单点系泊系统失效原因及分组

以我国BTM（buoyant turret mooring）单点系泊系统为例，该单点系泊系统主要由船体内部转塔舱、主轴承及位于水下的系泊浮塔、锚链等锚泊设施组成。与其他海洋石油设施相比，系泊系统的风险分析有其自身的特殊性，主要体现在以下两个方面。

首先，对于失效可能性，系泊系统长期浸没于海面以下，主要风险反映在锚泊系统各部件失效以及极端工况下的设计储备余量方面；另外，系泊系统尤其是锚链式系泊系统的任何子系统失效都有可能引起整个系统的失效反应，这是与其他海洋石油设施最大的不同。

其次，对于失效后果，锚泊系统的失效后果需兼顾单条和多条锚链失效引起的后果损失。因此，在对锚泊系统的风险分析过程中，正常作业工况下的锚泊系统在安全系数满足系泊要求的前提下，主要的潜在风险来自于锚泊系统各个子系统的失效以及安全系数的逐年递减。

失效可能性与失效后果的分级见表3、表4。

BTM内转塔单点系泊系统共有8条系泊锚链，其中4号系泊锚链共分为5段，自上而下分别为锚链-钢缆-锚链-钢缆-锚链混合组成，按照表2～4的分类分级标准，逐一分析该锚链各个部件的风险级别，得出每个部件的风险分值，并按单点系泊系统风险级别评价标准（见表5）对其风险级别排序，得到该条锚链各部件风险值（见表6）。

表3 单点系泊系统失效可能性分级

表4 单点系泊系统失效后果分级

表5 单点系泊系统风险分级

表6 单点系泊系统各部件失效模式及风险级别

3 锚泊系统检测

3.1 锚泊系统检测内容

锚泊系统的检测包括目视检测和水下测量两部分。

3.1.1 目视检测

目视检查整条锚链的磨损、腐蚀情况，海生物附着情况；检查整条锚链有无变形、过度腐蚀以及其他异常（扭绞、扭转、弯曲、档位松动、裂纹、过分弯曲、过度磨损等）；检查配重块状态有无异常；对检测过程进行摄像保存等。在检测作业前，应清除检测部位附着的海生物以便于检测作业实施，且清除海生物的方式应得到业主认可。

3.1.2 水下测量

在水下测量过程中，为完整评估锚泊系统状态，检验范围应涵盖所有的锚链及锚。对指定位置锚链进行尺寸测量（主要指链环的直径、链环间的距离，需参考API RP2I）；检测锚链埋地段及锚的冲刷情况等。

3.2 锚泊部分检测方法

当前，在役锚泊系统检测方法有4种，具体如下：

（1）利用带有多功能机械臂的ROV（水下机器人）和摄像设备对系泊链进行检查，检查前需要先清洁系泊链。

（2）利用无多功能机械臂的ROV和摄像设备对无档链进行外观检查，检查前无需清洁。

（3）利用带有多功能机械臂及摄像机的ROV，操作工具测量系泊链。

（4）潜水员利用卡尺测量。

但需注意的是清洁系泊链会破坏海生物对系泊链的防腐保护甚至会加快系泊链在海水中的腐蚀速度，所以不建议对系泊链进行频繁测量检查。

3.3 BTM内转塔单点系泊系统检测

结合表6风险分析结果以及上述锚链系统的检测方法，BTM内转塔单点系泊系统锚链设施的检验关注点见表7。

表7 BTM单点系泊系统检验关注点

4 结束语

经以上分析，单点系泊系统锚泊设施风险集中于水面以下35 m以内应力较大的链节与接地段磨损严重区域，因此，在对锚泊设施的日常运营管理中，该段区域需重点关注。

单点系泊系统结构复杂且链节数目庞大，受水下作业成本的限制，我国目前对锚泊系统的日常维护及检验集中于整条锚链的目视检验与极个别位置的粗略测量，无法真正满足日益严峻的锚泊系统安全保障需要。同时，如何利用系泊系统的在线监控技术以减少系泊系统失效反应时间，尽快介入以减少损失也是FPSO单点系泊系统研究的重要课题。因此，加快对水下系泊检验与在线监控新技术的研发与应用，对提高我国单点系泊系统管理水平与风险认知有重要意义。

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[4]罗晓明，汪建平，景勇.浅谈生产期间FPSO系泊系统的完整性管理[J].资源节约与环保，2012，（5）：149-151.

Risks and Inspection ofFPSO Single Point Mooring System

Chen Jiejun，Zhou Li
CNOOC Panyu Operating Company，Shenzhen 518067，China

As the single point mooring systems are used in FPSOs widely，a variety of SPM system failure events increases year by year.But the risk identification and risk control measures of SPM system are still in comparatively primary stage.In this paper，the elementary risk identification and risk analysis on the underwater anchor mooring equipment of a FPSO BTM system in South China Sea are conducted.Its risk distribution and risk class assessment are obtained by using semi-quantitative method，and its inspection strategy is optimized based on the risk analysis results.

FPSO；single point mooring system；risk assessment；inspection

10.3969/j.issn.1001-2206.2014.04.006

陈捷俊（1965-），男，广东汕头人，高级工程师，1987年毕业于浙江大学电力系统及其自动化专业，现从事海洋石油油气田开发管理工作。

2014-03-11