埕島油田船舶碰撞平臺概率分析

史有剛

(中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司,山東東營 257001)

埕島油田船舶碰撞平臺概率分析

史有剛

(中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司,山東東營 257001)

作業船碰撞海洋平臺立管將造成嚴重事故。參考DNV RP F107《管道保護的風險評估》規范,考慮不同類型船舶與海洋環境共同作用等因素,對勝利埕島油田海域船舶與平臺碰撞概率進行分析,并給出了具體的風險控制對策。

埕島油田;船舶碰撞;海上平臺;立管

船舶碰撞是導致海洋石油平臺結構損壞的突出風險因素,例如,2005-06-27,印度國家石油公司BHN平臺因供應船意外碰撞立管而引發平臺爆炸后損毀。目前,勝利埕島油田大部分海上平臺的海管立管段是設計在平臺樁腿外側,或采用獨立的立管樁登平臺,由于風、浪、流等海況影響、船舶操控失誤等因素[1-2],存在在較高的船舶碰撞立管風險。

本文主要針對3種船舶碰撞平臺或立管的風險概率進行量化分析,根據碰撞風險概率排序結果提出確實有效的對策措施,便于海洋采油單位進行安全管理,降低船舶碰撞平臺的風險。

1 埕島油田的基本概況

勝利海上埕島油田是1993年正式開發,經過10多a的建設,已建成了以中心一號、二號平臺為中心的埕島主體區域海上生產系統,以及以埕北30A為中心的埕島油田東部區域海上生產系統。主體生產區域采用了中心平臺與衛星平臺相結合的布局方式,衛星平臺與中心平臺之間,中心平臺與陸地油站之間,均通過海底管線進行連接,形成較完整的、統一的集輸方式,衛星平臺產出原油輸送至中心處理平臺處理后集輸至陸地聯合站和轉接站處理。

埕島油田海域內可能出現的船舶主要分為3類。

a) 值班運輸船 勝利油田共分為埕北、東部、青部、肯東4個海區,每個海區配備多艘值班運輸船。

b) 守護船 根據油田整體的面積,分布2～3艘守護船,使守護船到達每個平臺的距離在5 n mile之內。

c) 漁船 分布于油田海域內的漁業船舶。

2 碰撞概率計算依據

本文依據DNV RP F107《管道保護的風險評估》規范,根據勝利埕島油田的實際情況,按值班運輸船、守護船和漁船3種情況,并考慮不同船只類型、數量、作業頻率等因素,分析不同類型船舶與立管碰撞的風險概率。

船舶與平臺立管碰撞的概率基礎計算公式為

式中,N為海洋平臺有潛在威脅的船舶數量;P1為船舶位于撞擊路線上的概率,通常又稱為幾何撞擊概率;P2為船舶失去控制的概率或錯誤航行的概率;P3為警告失敗或將駛向撞擊路線的概率;Priser為船舶撞擊平臺導致撞擊立管的概率。

3 3種船舶碰撞平臺立管的概率

3.1 船舶碰撞平臺后碰上立管概率

船舶撞擊平臺后碰撞立管的概率為

式中,i為不同的碰撞方向;L為立管的暴露寬度;Wa為平臺在船舶碰撞方向的寬度;a為由于平臺的遮擋而引起的折減系數;Bvessel為船只寬度。

根據埕島油田的實際情況,立管實際寬度即外徑取L=0.4 m;衛星平臺在船舶碰撞方向的實際寬度Wa=10 m;遮擋系數a=0.5;而實際使用船舶型寬,以標準的三用工作船為例,取Bvessel=13 m;因此,計算得出Priser=0.29。

3.2 值班運輸船碰撞平臺立管概率

根據勝利埕島油田統計情況,值班運輸船撞擊平臺可分為3類:

a) 值班運輸船靠平臺過程中與平臺相撞,比例約占50%。

b) 其他平臺值班運輸船路過本平臺發生相撞,比例約占10%。

c) 值班運輸船與平臺物資轉移過程中因漂流力發生碰撞,比例約占40%。

值班運輸船碰撞平臺立管概率的計算公式修正為:

對于第1種情況,因值班運輸船需要靠平臺進行物資或人員的運輸,船舶一定位于撞擊路線上,即為100%,P1=1,Q=0.5,本海區運輸船數量N=2;對于第2種情況,取經驗數據P1=0.1,Q=0.1,其他海區運輸船數量N=6;對于第3種情況,取經驗數據P1=0.5,Q=0.4,本海區運輸船數量N=2。

對于P2,P3概率計算,DNV RP F107中給出了參考統計值,其中P2常取2×10-4,P3的取值取決于平臺本身的安全措施,如守護船、助航標志與信號等。當平臺周圍沒有守護船,P3=0,當平臺設置有守護船時,P3=0.14;當平臺周圍沒有守護船,設置有助航標志和信號時P3=0.9,當平臺同時設置有守護船和助航標志和信號時,P3=0.13。根據埕島油田經驗,除中心平臺外多為無人平臺,無法實施人為警告,但平臺全部配備示位燈,因此,取P3=0.13。

值班運輸船在不同工況下碰撞平臺立管概率計算結果如表1。

表1 值班運輸船在不同工況下碰撞平臺立管概率

綜合計算可以得出值班運輸船碰撞平臺立管概率為

3.3 守護船碰撞平臺立管概率

守護船不會像值班供應船頻繁到達平臺附近,因此守護船碰撞立管概率計算只包括漂移碰撞。

守護船一般停靠于距離平臺一定距離的海域,本次風險評價認為守護船碰撞平臺的原因是由于惡劣的氣候條件而引起的,保守的假設,守護船從各個方向撞擊平臺的概率相同。因此守護船碰撞平臺立管概率計算公式修正為

式中,N為守護船船舶數量,取為1艘/年;P1為幾何撞擊概率,P1=D/2πR=6.9×10-6,D為立管的典型直徑,實際參數按上一小節方法取值0.4 m,R為守護船區域的直徑,取值5 n mile,即9.26 km;P2為每小時設備故障概率,根據DNV的統計數據,取1.4×10-5/h;t為守護船每年在平臺周圍出現的時間,取值為8 760 h,P3為警告失敗或將駛向撞擊路線的概率;Priser為撞擊平臺導致撞擊立管的概率,實際參數按上一小節方法取值0.29。

守護船碰撞平臺立管概率計算結果如表2。

表2 守護船碰撞平臺立管概率

3.4 漁船碰撞平臺立管概率

漁船分布隨機性強,可能處在平臺周圍不同方位、不同距離,沒有固定規律。隨機分布的漁船碰撞立管的概率計算公式修正為

式中,v為船舶航速,km/h,一般漁船的平均航速為10節,即18.52 km/h,;D為結構物的撞擊半徑,km,實際參數按上一小節方法取值0.4 m;ρ為船舶密度,次/km2,根據季節不同,漁業船舶密度變化較大,參照經驗數據,綜合估算漁業船舶密度,取值2.5次/km2,P2、P3、Priser同前文所述 ,漁船碰撞平臺立管概率計算結果如表3。

表3 漁船碰撞平臺立管概率

由表1～3可知,埕島油田各類船舶碰撞平臺的概率從大到小依次為:值班運輸船1.10×10-5,漁船2.36×10-7,守護船3.20×10-8。根據風險程度應該優先采取適當的措施降低值班運輸船碰撞平臺立管的風險。

4 預防措施

a) 借鑒國內外先進做法,建議將立管設計在導管架樁腿內側,為暴露在導管架樁腿外側及使用獨立立管樁的立管加裝防護框架,避免船舶碰撞對立管造成損壞。

b) 管理者應要求油田作業船舶選擇良好天氣和海況條件作業,根據規范要求風力大于6級或浪高大于1.0 m,視線不良或能見度小于0.5 n mile時,禁止靠泊平臺;如果必須進行靠泊,船長應對現場的風險進行評估后,操縱船舶在距海上裝置作業位置一側的安全距離或50 m左右進行10～15 min的模擬操作;當船長認為此時靠船對船舶或海上裝置構成安全風險和隱患,可向現場作業者建議變更船舶靠離作業時間和方案。

c) 通過良好的維修、供應計劃與安排,盡量降低值班運輸船靠泊無人平臺的頻率。

d) 多船作業時做好協調,靠泊作業前要求無關船只遠離。

e) 建議海洋石油管理人員充分吸取以前海洋石油各種船舶作業事故經驗教訓,嚴格按照《海洋石油安全管理細則》(25號令)各項要求,進一步細化船舶作業安全管理。

5 結論

1) 勝利埕島油田存在船舶碰撞平臺立管的風險,值班運輸船的概率最高。

2) 應按照操作規程嚴格管理平臺附近的各類船舶。

3) 建議新設計時將立管設計在導管架樁腿內側,或為立管加裝防護框架。

[1] 張宗峰,馮春健,丁紅巖.埕島油田服役中后期海洋平臺冰激振動疲勞分析[J].石油礦場機械,2008,37(3):56-61.

[2] 許朝輝,陳國明,許亮斌.海洋結構檢測時間間隔確定準則[J].石油礦場機械,2010,39(1):21-24.

TE952

B

1001-3482(2010)08-0098-03

2010-07-05

史有剛(1963-),男,山東臨邑人,碩士研究生,主要從事安全環保管理工作,E-mail:shiyougang.slyt@sinopec.com。