北部灣港外錨地原油過駁方案

李學(xué)東 侯志強 賀自力 李盛樂 陸俊成

1 交通運輸部水運科學(xué)研究院 2 廣西欽州保稅港區(qū)明州原油裝卸有限公司 3 廣西北部灣港口管理局欽州分局

1 引言

海上原油過駁在滿足腹地石化產(chǎn)業(yè)對原油需求的同時，能夠顯著增加港口的吞吐能力，特別是對于航道、碼頭不具備大型船舶進出港和靠離泊條件的港口。2010年9月，中石油廣西石化欽州1000萬t煉廠建成，設(shè)計年加工進口原油1 000萬t。欽州港短期內(nèi)無法滿足15萬t級及以上油輪安全進港靠泊的要求，故在北部灣港外海設(shè)置港外過駁錨地，用于過駁由中東等地而來的大型油輪的原油[1]。北部灣欽州港從2011年開始原油過駁以來，到2020年底海上累積過駁原油約8 000萬t，年過駁原油近1 000萬t，取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。目前，欽州港已成為中國海上原油過駁量最大的港口。

海上原油過駁是世界上公認的高風險作業(yè)。國外從事過類似過駁作業(yè)的有日本、新加坡等國家的少數(shù)幾個港口，對油船在港外錨地過駁作業(yè)可借鑒的經(jīng)驗不多，尚未形成系統(tǒng)且較為成熟的港外錨地原油過駁方案[2]。因此，總結(jié)北部灣欽州港外錨地原油過駁安全運營實踐經(jīng)驗，可為海上原油過駁的港口提供參考。

2 過駁錨地選址及布置方案

過駁錨地選址安全是開展錨地原油過駁風險管控的首要環(huán)節(jié)。綜合考慮水深、底質(zhì)、礙航物、交通流、港口航道、海洋功能區(qū)劃、石油鉆井平臺、海底電纜管線、歷年臺風運動及與欽州港中石油碼頭的航程(影響海上過駁的經(jīng)濟性)等多種限制因素條件，在北部灣沿海20 m、25 m和30 m等深線線附近提出3個過駁錨地選址方案，由遠及近分別編號為1#、2#和3#過駁錨地，其中最外側(cè)錨地距離欽州港中石油10萬 t級碼頭的航程約為40 n mile。3個錨地的中心坐標為：1#錨地圓心坐標為21°03′00″N，108°33′30″E；2#錨地圓心坐標為21°08′00″N，108°32′00″E；3#錨地圓心坐標為21°18′00″N，108°33′30″E。

1#、2#和3#錨地水深分別為30.2～30.8 m，25.4～27.1 m和19.3～20.0 m，所在海域海底平緩、水深適宜，避開了現(xiàn)有海底管道、電纜及石油平臺等障礙物，并考慮了船舶習(xí)慣航路、交通流分布、歷年臺風運動路徑、港口規(guī)劃、海洋功能區(qū)劃、到欽州港的航程和進出港的便利性等因素。同時，通過采用1#、2#和3#錨地由遠及近的布局，也為卸油船隨著吃水減小由外側(cè)的1#錨地向里側(cè)的2#、3#錨地轉(zhuǎn)移提供了一種可能，在一定程度上縮短了受油船的航程，提高了港外過駁的經(jīng)濟性。

此外，為了加強海上原油過駁期間的安全管理，有效管控海上原油過駁期間的事故風險，提出在正常錨泊區(qū)域以外劃定錨泊安全區(qū)和錨泊警戒區(qū)的要求。過駁作業(yè)期間錨泊安全區(qū)禁止無關(guān)船舶進入，錨泊警戒區(qū)是在錨泊安全區(qū)的外圍劃定的一定范圍的緩沖區(qū)。在安全區(qū)和警戒區(qū)大小無相關(guān)標準依據(jù)的情況下，本項目通過原油泄露蒸汽擴散后果計算、池火災(zāi)熱輻射模擬分析，提出以拋錨點為中心、以1 000 m為半徑的圓形安全區(qū)設(shè)置方案；結(jié)合過駁區(qū)域周圍船舶的操縱特性和現(xiàn)場管控的實際情形，提出以拋錨點為中心、以1 n mile為半徑的圓形警戒區(qū)設(shè)置方案。

3 裝卸工藝方案

北部灣欽州港原油過駁項目在1#、2#和3#過駁錨地進行，卸油船是30萬t級和15萬t級油船，以30萬t級油船為主。在考慮欽州港東航道實際通航條件的基礎(chǔ)上，按照不乘潮通航的原則選取了7.5萬t級油船作為受油船。過駁作業(yè)時7.5萬t級的受油船直接靠泊到已經(jīng)錨泊好的15萬t級(或30萬t級)油船拋錨相反一側(cè)，在兩船之間靠泊舷側(cè)提前至少布置4組靠球，完成靠泊并進行系固后再連接好輸油管線，采用錨泊船對船并靠過駁的方式將油品自卸油船過駁至受油船。原油過駁作業(yè)方案示意圖見圖1。

圖1 原油過駁作業(yè)方案示意圖

裝卸工藝為：15萬t級(或30萬t級)油船→船內(nèi)輸送泵→橡膠軟管→7.5萬t級油船。主要流程為：

(1)連接船舶裝卸管匯。將7.5萬t級油船上攜帶的輸油橡膠軟管分別與7.5萬t級受油船和15萬t級(或30萬t級)卸油船上的裝卸管匯連接。

(2)核實裝卸管道系統(tǒng)壓力。在裝卸前核實2個船舶上的管道系統(tǒng)壓力，裝卸時按照最低管道壓力進行。

(3)靜電預(yù)防。選用帶絕緣短管的軟管或不導(dǎo)電的橡膠軟管作為輸油管道。

(4)安全檢查。輸油前認真檢查船舶管道上的儀表和閥門有無異常。

(5)安全啟動卸船泵。啟動卸船泵后實時觀察管道壓力，由低到高緩慢增加，并控制管道壓力在安全范圍內(nèi)。

(6)可燃氣體實時監(jiān)測。采用可燃氣體探測器實時監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)濃度超標緊急停泵。

(7)停泵。7.5萬 t級受油船舶裝滿原油后及時停泵，并宜具有超壓、超限報警和聯(lián)鎖停泵等功能。

(8)清理管道。采用7.5萬 t級受油船舶上的氮氣吹掃管道，將管道里的油品吹掃至卸油船。

(9)卸下軟管。管道清理完畢后，在克令吊輔助下卸下軟管。

4 過駁設(shè)備及使用方案

4.1 通信與信號

為了保障船舶之間原油過駁作業(yè)安全順利進行，要求兩船配備可靠的通信系統(tǒng)。通信語言由雙方共同商定，必須保證與過駁作業(yè)直接相關(guān)的人員都能理解，以避免信息誤解或錯譯命令及信號。具體要求為：

(1)通信系統(tǒng)。開始作業(yè)前應(yīng)明確和測試通信方式，包括備用系統(tǒng)和應(yīng)急通信程序。

(2)通信語言。應(yīng)在操作開始之前就使用哪種通訊語言達成一致，以確保所有船舶之間能夠保持有效通信，當語言溝通存在問題或疑惑時應(yīng)暫停進行。

(3)兩船靠離泊期間的通信。在駛近、系泊和離泊期間的通信應(yīng)及早用VHF16頻道呼叫對方船舶，然后轉(zhuǎn)到雙方同意的工作頻道對話。在試驗兩船通信聯(lián)絡(luò)裝置并確認其在正常工作狀態(tài)前，均不得試圖進行駛近、系泊和離泊的操縱。在現(xiàn)場負責系纜的駕駛員應(yīng)攜帶本質(zhì)安全型的手提式雙向VHF無線電話設(shè)備。

(4)轉(zhuǎn)載期間的通信。在錨地原油過駁作業(yè)期間，兩船上從事駁油作業(yè)的主要人員應(yīng)備有可靠的通信工具，例如本質(zhì)安全型的手提式雙向VHF無線電話。

(5)應(yīng)急通信方式。現(xiàn)場輔助拖輪應(yīng)配備衛(wèi)星電話1部，過駁作業(yè)卸油船、受油船均應(yīng)有衛(wèi)星電話。

(6)通信裝置發(fā)生故障。當其中一船所有的通信聯(lián)絡(luò)裝置發(fā)生故障時，應(yīng)立即發(fā)出經(jīng)雙方商定妥當?shù)膽?yīng)急信號并立即終止正在進行的過駁操作。

(7)聲響與燈光信號。船舶采取的任何行動均應(yīng)按照“1972年國際海上避碰規(guī)則”的規(guī)定發(fā)出適當?shù)穆曧懪c燈光信號。

(8)號燈與號型。白天，過駁作業(yè)的卸油船和受油船都應(yīng)在主桅上懸掛1面B字旗；晚上，過駁作業(yè)的卸油船和受油船都應(yīng)在主桅上垂直布置2盞環(huán)照的紅燈。

4.2 系泊纜繩

(1)系泊纜繩由受油船提供。必要時，卸油船應(yīng)能提供相應(yīng)數(shù)量的纜繩。

(2)船舶若使用鋼纜系泊，鋼纜應(yīng)加上軟尾索，并滿足以下要求：①軟尾索由絕緣的合成材料制成(如尼龍繩)；②軟尾索長度至少為11 m；③軟尾索強度至少為鋼纜強度的137%。

(3)受油船至少應(yīng)在靠泊外舷艏艉處各準備1根應(yīng)急鋼制拖纜，以便緊急情況下由拖輪將兩船快速分離。

(4)作業(yè)過程中兩船通過纜繩系靠在一起，應(yīng)加強纜繩工作狀態(tài)的監(jiān)測并及時調(diào)整。

4.3 靠球

碰墊(靠球)的配備規(guī)格、數(shù)量與位置應(yīng)足以保證卸油船和受油船在過駁作業(yè)期間船體不發(fā)生直接接觸。碰墊的位置應(yīng)能隨時調(diào)整，碰墊的位置除考慮船長、歧管位置和船體各部位強度外，還應(yīng)使靠泊時的碰撞力均勾分散于兩船船體上?？壳蚣夹g(shù)參數(shù)見表1。

表1 靠球技術(shù)參數(shù)表

通常情況下，碰墊應(yīng)提前系在卸油船的靠泊一側(cè)并正確放置?？壳虬惭b布置示意圖見圖2。

圖2 靠球安裝布置示意圖

如果過駁水域風浪較大，操作者將碰墊提前系到卸油船上存在困難，可先將碰墊系在受油船上進行靠泊，在受油船靠妥卸油船后再將受油船上的碰墊鋼絲繩轉(zhuǎn)移到卸油船上。通過調(diào)整碰墊的位置，可以滿足不同大小、載態(tài)的船舶并靠系泊的需求。

4.4 輸油軟管

本項目每組油管4根，管徑0.2 m，長度14 m，兩兩連接后形成2根28 m長的油管。具體要求為：

(1)每次作業(yè)前進行空氣試壓，試驗壓力0.7 MPa并保持10 min，壓力無下降的油管可用于輸油作業(yè)。如發(fā)現(xiàn)有漏氣，應(yīng)及時查找原因并排除，直至符合試驗規(guī)定為止。每次試壓情況應(yīng)記錄備查。

(2)軟管應(yīng)與被輸送的原油相容并能與貨物溫度和壓力相適應(yīng)。

(3)軟管的爆破壓力應(yīng)不小于最大工作壓力的4倍。

(4)軟管的最大工作壓力不得小于1.0 MPa(表壓)。

(5)軟管應(yīng)每隔半年進行1次靜水壓力試驗，試驗壓力在1.5倍最大工作壓力與2/5爆破壓力之間，調(diào)驗壓力和日期應(yīng)標明在軟管上，試驗情況應(yīng)記錄備查。

(6)軟管上應(yīng)標明序號、啟用日期，以及允許的最大工作壓力和最高、最低工作溫度。

(7)軟管在駁油過程中應(yīng)由懸掛設(shè)施適當懸掛，彎曲半徑不得小于其直徑的4倍。

(8)為了保留安全余量，軟管供應(yīng)商同意的最大轉(zhuǎn)運速度為15 m/s。參考《海港總體設(shè)計規(guī)范》(JTS 165-2013)、《油氣化工碼頭設(shè)計防火規(guī)范》(JTS158-2019)等提出的油品物料輸送管道的靜電安全流速限值為4.5 m/s，轉(zhuǎn)運速度應(yīng)緩慢增加到設(shè)計限值。

(9)過駁期間為防止兩船之間的相對運動產(chǎn)生碰撞、摩擦或擠壓到輸油軟管導(dǎo)致管道磨損甚至破裂泄露事故，輸油軟管應(yīng)在船載克令吊的起吊下懸在空中。

4.5 工作船

過駁作業(yè)現(xiàn)場應(yīng)有大馬力拖輪和消防船監(jiān)護值守。本項目配備有3艘工作船在作業(yè)水域現(xiàn)場進行監(jiān)護警戒，分別為甬港環(huán)油1號、甬港消拖3號、甬港消拖6號。其中甬港消拖3號、甬港消拖6號為消拖兩用港作拖輪，可以提供船舶助泊、消防、監(jiān)護等服務(wù)。

5 過駁船舶并靠方案

錨地過駁船舶并靠方案包括卸油船錨泊、靠泊前的準備、受油船靠泊、輸油、離泊等步驟。操作要領(lǐng)及注意事項如下：

(1)考慮到油輪在圓形水域過駁作業(yè)，若拋雙錨，在作業(yè)過程中可能會造成錨鏈纏繞，所以采用拋單錨方式錨泊。

(2)在靠泊操作開始之前，各船應(yīng)做好適當準備，包括過駁設(shè)備試驗和安全檢查，并再次確認兩船間通信聯(lián)絡(luò)裝置符合要求。

(3)進行靠泊前安全檢查，檢查項目應(yīng)不少于《原油過駁安全作業(yè)要求》(GB/T18819-2002)附錄A“靠泊前船/船裝卸安全檢查項目表”中規(guī)定的內(nèi)容。

(4)靠泊、離泊作業(yè)均應(yīng)在白天進行，除非有關(guān)人員有適當?shù)囊归g過駁操作經(jīng)驗。

(5)卸油船在錨地錨泊，保持船首頂風頂流。受油船靠泊時，過駁隊員應(yīng)在卸油船上顯示靠泊中心位置或駕駛臺位置旗，兩船的輸油口前后相差不得超過5 m。一般用受油船纜繩系靠，還可用卸油船纜繩加以增補。

(6)在船上克令吊的協(xié)助下完成輸油管線的連接，為避免輸油管線與船舷摩擦發(fā)生破損，輸油管線應(yīng)由船上克令吊起吊并懸在一定高度。

(7)原油輸送前應(yīng)進行安全檢查并由受油船提出啟動要求。輸油前的安全檢查項目應(yīng)不少于《原油過駁安全作業(yè)要求》(GB/T18819-2002)附錄A“貨物輸送前船/船裝卸安全檢查項目表”或《船對船石油過駁安全作業(yè)要求》(GB/T 18819-2019)附錄A“船對船過駁作業(yè)安全檢查表”中規(guī)定的內(nèi)容，相關(guān)方負責人應(yīng)對安全檢查結(jié)果予以確認。

(8)原油的輸送操作由卸油船負責控制。輸送期間，卸油船應(yīng)指派專人在貨泵操縱控制室值班。原油輸送期間，兩船及過駁隊三方都應(yīng)指派專人在各自歧管處負責觀察軟管，發(fā)現(xiàn)異常立即報告操作負責人。原油輸送完成后，軟管應(yīng)經(jīng)過掃線后才能拆卸。

(9)在離泊解纜時，應(yīng)特別注意避免兩艘船碰撞。常用的解纜方法是：船首的操作人員解前倒纜，然后解開首纜。船尾的操作人員先解尾纜，然后解開尾倒纜。

6 應(yīng)急方案

(1)參與過駁作業(yè)的船舶應(yīng)有過駁安全和防污染應(yīng)急預(yù)案并定期開展應(yīng)急演練，過駁作業(yè)過程中，作業(yè)相關(guān)方應(yīng)做好應(yīng)急準備工作，當出現(xiàn)緊急情況時立即啟動相應(yīng)應(yīng)急預(yù)案。

(2)過駁經(jīng)營人和相關(guān)參與方在每次過駁前應(yīng)做好緊急離泊計劃，過駁作業(yè)過程中做好應(yīng)急準備，當繼續(xù)進行過駁作業(yè)的風險不可接受時，應(yīng)根據(jù)情況采取暫停過駁、增加系泊纜繩或快速離泊等措施。

(3)過駁經(jīng)營人嚴格執(zhí)行主管機關(guān)最終確定的靠離泊作業(yè)限制條件，配備包含消防、溢油應(yīng)急及通航安全維護在內(nèi)的相應(yīng)拖輪及設(shè)備，靠泊期間做好隨時終止靠泊的應(yīng)急準備。

(4)除直接參與過駁作業(yè)的船舶外，其他拖輪、消防船和相關(guān)工作船應(yīng)停泊在過駁點附近的安全地方，無必要不要緊鄰過駁船舶，現(xiàn)場待命值守期間應(yīng)急船舶應(yīng)能做到隨叫隨到、隨時可用。

7 結(jié)語

海上國際石油運輸以超大型油輪為主，對不具備大型油輪進港靠泊條件的港口，通常采用港外錨地原油過駁的方式進行卸油。相比于海上在航原油過駁方式，錨地過駁方式的過駁量穩(wěn)定且安全水平更高。該項目已安全運營10年，形成了一套港外錨地原油過駁的系統(tǒng)化方案，對我國其他港口開展海上原油或其他液體散貨過駁作業(yè)具有參考價值。