淺談生產(chǎn)期間FPSO系泊系統(tǒng)的完整性管理

羅曉明 汪建平 景勇

（中海油能源發(fā)展采油服務(wù)公司，天津塘沽，郵編：300452）

1 前言

隨著服役時間的增加，近幾年FPSO系泊系統(tǒng)的安全管理受到了更多人的關(guān)注，縱觀水下內(nèi)轉(zhuǎn)塔單點系泊系統(tǒng)的故障種類，主要有以下幾個方面。

1.系泊鋼纜斷裂，其中在系泊鏈、中水浮筒和系泊塔的連接處斷裂的幾率最高。

2.系泊鋼纜斷絲，松股。

3.系泊鏈腐蝕磨損嚴(yán)重，中間擋松脫，其中在接近離開海床的位置最嚴(yán)重。

系泊系統(tǒng)故障頻發(fā)除了與潛在的不確定環(huán)境因素有關(guān)外，還與我們對系統(tǒng)的管理有密切的關(guān)系，因此建立一套完整的資產(chǎn)完整性管理辦法對于系泊系統(tǒng)安全是非常必要的。

2 資產(chǎn)完整性管理（AIM）的目的

系泊系統(tǒng)的資產(chǎn)完整性管理指的是以健康、安全、環(huán)保及質(zhì)量為基礎(chǔ)的，對系泊系統(tǒng)進行持續(xù)監(jiān)測和維護的過程。過程包括對設(shè)計、建造、安裝、運輸及正常生產(chǎn)后的維護等步驟的管理。它的目的就是降低成本，最大限度增加系泊系統(tǒng)運行的可靠性。

通常系泊系統(tǒng)的AIM與FPSO的AIM是結(jié)合一起的并包括船體結(jié)構(gòu)和柔性立管，管理系統(tǒng)以設(shè)計和建造階段收集到的信息為基礎(chǔ)，建立一個基于風(fēng)險的操作，檢查和維護計劃。該系統(tǒng)的建立需要建立一個精確的數(shù)字模型以及基于風(fēng)險的各種檢查，并通過模型計算分析最后確認系泊系統(tǒng)潛在失效風(fēng)險和制定出預(yù)防失效風(fēng)險的計劃。

3 資產(chǎn)完整性管理內(nèi)容

（1）系泊系統(tǒng)初始模型的建立

利用設(shè)計和安裝后第一次檢查所取得的最新信息，如系泊錨的位置、系泊腿的長度、預(yù)張力、方位角等信息建立起系泊系統(tǒng)數(shù)字初始模型。

（2）關(guān)鍵區(qū)域檢查計劃的制定

基于對初始模型的計算分析并結(jié)合原始設(shè)計，確定出系泊系統(tǒng)容易出問題的區(qū)域或組件，從而制定出針對這些區(qū)域的詳細檢查計劃。

（3）利用檢查、維修、維護的信息及時更新數(shù)據(jù)模型

每年的檢查，維修和維護的結(jié)果將用以更新系泊系統(tǒng)的數(shù)字模型，并用此模型與之前的模型對比從而判別出系統(tǒng)是否滿足極端的設(shè)計條件和期待的疲勞壽命。通過對比對多年來利用檢查建立起來的數(shù)字模型，我們可以預(yù)測出一些機械衰減的發(fā)展趨勢，比如腐蝕，磨損，因此可以預(yù)測出剩下的可服務(wù)時間。這種預(yù)測可以幫助和支持操作者制定維護和維修計劃，減少因為系泊系統(tǒng)的失效造成對生產(chǎn)的影響。

（4）文件管理和存放

關(guān)于系泊系統(tǒng)的所有信息，包括設(shè)計圖紙、設(shè)計報告、每年的檢查及評估報告、檢查計劃（船級社或其它的）、維修和維護報告和計劃等文件必須被收集和妥善地保管，做到不遺漏、不丟失，隨時可以被查閱。

（5）建立應(yīng)急反應(yīng)系統(tǒng)（ERS）

作為完整性管理系統(tǒng)的組成部分之一，應(yīng)急反應(yīng)系統(tǒng)也必須提前被建立，應(yīng)急反應(yīng)系統(tǒng)包括有指定的團隊（操作者/承包商/船級社）、提前計劃好的處理程序以及針對不同問題的處理方法等。另外每年根據(jù)檢查結(jié)果建立的新模型將會是ERS參考的基礎(chǔ)。

4 系泊系統(tǒng)完整性檢查

為了確認安裝后的系泊系統(tǒng)是否與設(shè)計的一致以及系泊系統(tǒng)各組件在生產(chǎn)過程中的實際損耗情況，有必要借助ROV或潛水員對系泊系統(tǒng)進行定期檢查。具體的檢查周期及檢查內(nèi)容如下：

1.安裝后檢查

（1）系泊錨的位置。

（2）系泊腿的筆直程度，看是否有扭轉(zhuǎn)，打折等。系泊鏈的傾角。

（3）各系泊腿的張緊度是否均勻。

（4）系泊腿、系泊錨、連接件、系泊浮筒等各部分是否有損壞或異常。

2.年度檢查

（1）同安裝后檢查內(nèi)容。

（2）外觀檢查海生物在系泊鏈上的附著情況。

（3）外觀檢查系泊鋼纜腐蝕磨損情況、是否有損傷或異常。

（4）外觀檢查系泊鏈及連接件的腐蝕磨損情況。

3.每隔5年檢查一次

（1）同年度檢查內(nèi)容。

（2）對系泊鏈、系泊纜、連接件的腐蝕程度進行測量。

（3）對系泊腿進行電位腐蝕檢查。

（4）系泊腿的張角測量。

4.1 系泊鏈的檢查

系泊鏈的檢查包括外觀檢查和測量檢查兩部分，外觀檢查主要是檢查系泊鏈?zhǔn)欠裼信そg、扭轉(zhuǎn)、彎曲、腐蝕、檔位松動、疲勞、裂紋和過分彎曲（主要是各地的過分磨損）的現(xiàn)象；測量檢查主要是測量系泊鏈環(huán)的直徑、鏈環(huán)的距離，具體檢查方法可參考API推薦性作法APIRP2I。

當(dāng)前，有四種適用的方法來檢查浸泡在海水里的系泊鏈，具體如下：

（1）利用帶有多功能機械臂的ROV和攝像設(shè)備對系泊鏈進行檢查，檢查前需要先清潔系泊鏈。

（2）利用ROV（無需多功能機械臂）和攝像設(shè)備對無檔鏈進行外觀檢查，檢查前無需清潔。

（3）ROV帶有多功能機械臂及攝像機利用工具測量系泊鏈。

（4）潛水員利用卡尺測量。

另外一個問題需要注意的是，去除海生物的檢查方式，會破壞海生物對系泊鏈的防腐保護以至加快了系泊鏈在海水中的腐蝕速度。所以，也不建議過頻的對系泊鏈進行測量檢查。

4.2 系泊鋼纜的檢查

系泊鋼纜的檢查包括對纜繩部位的外觀檢查（檢查是否有扭絞、扭轉(zhuǎn)、斷絲、松股、腐蝕、磨損）和測量檢查（測量系泊鋼纜的直徑）以及鋼纜頭部位的檢查兩部分，鋼纜頭的主要檢查內(nèi)容如下：

（1）插孔頭腐蝕磨損檢查。

（2）插銷的腐蝕磨損檢查。

（3）插銷鎖緊裝置腐蝕檢查。

（4）彎曲加強處的腐蝕檢查。

（5）陽極塊消耗情況檢查。

4.3 系泊系統(tǒng)各連接點的檢查

系泊腿上任何組件的連接點、系泊腿與浮筒的連接點及系泊腿與系泊錨的連接點，都是潛在發(fā)生問題率最高的區(qū)域。主要原因是因為機械結(jié)構(gòu)的不連續(xù)性導(dǎo)致運動模式的不同所誘導(dǎo)，具體的可能產(chǎn)生的問題如下：

1、插銷磨損

2、插銷鎖緊裝置腐蝕脫落

3、陰極保護失效

4、過度彎曲

5、疲勞

系泊系統(tǒng)的最頂部與FPSO相連，這里也是系統(tǒng)最為關(guān)鍵的部位之一，因為這里所承受的載荷最大，出現(xiàn)失效和衰減的幾率很高但同時這里也是最難檢查的區(qū)域之一。為了做好對該區(qū)域的檢查，我們需要詳細的做好檢查計劃，選擇合適的工具如微型ROV及攝像設(shè)備，并盡可能多地獲取正確詳細的影像資料。舉個例子，如對水底下錨纜孔內(nèi)的檢查就需要微型ROV。有時，系泊腿的末端連接點也會在水面以上，檢查和維護相對容易，但是不能因為這個原因而不加重視，也需要嚴(yán)格按檢查計劃對其執(zhí)行周期性的檢查。

5 系泊系統(tǒng)的在線監(jiān)測

隨著科技的進步，作為數(shù)據(jù)采集手段之一的在線監(jiān)測，現(xiàn)在越來越多的被廣泛應(yīng)用于系泊系統(tǒng)，它與數(shù)字模型相結(jié)合，可以實現(xiàn)實時對系泊系統(tǒng)的狀態(tài) （對應(yīng)于不同環(huán)境參數(shù)下的系泊腿拉力，F(xiàn)PSO的運動狀態(tài)及位移）進行監(jiān)測及評估，大大克服了原來周期性檢查評估的不連續(xù)性缺點，使評估工作更容易，評估結(jié)果更準(zhǔn)確。但是，它與周期性檢查相比也存在缺點，如，對系泊組件的機械衰減（腐蝕、疲勞損傷、磨損等）沒有辦法檢測到。所以一個完整的系泊系統(tǒng)評估，它必須同時包括有周期性檢查和在線監(jiān)測的內(nèi)容。

系泊系統(tǒng)的在線監(jiān)測，主要包括以下兩方面的監(jiān)測：

（1）系泊腿的監(jiān)測

直接或間接的檢測到系泊腿的張力，目前常用到的設(shè)備有如：應(yīng)力傳感器和傾角儀。

（2）環(huán)境監(jiān)測

對系泊系統(tǒng)所在海域的環(huán)境參數(shù)（風(fēng)、浪、流）進行實時監(jiān)測，常用到的設(shè)備有如：浪流計和風(fēng)速風(fēng)向儀。

（3）船體運動及位移監(jiān)測

對FPSO船體6自由度運動及船體位移進行實時監(jiān)測，常用到的設(shè)備有如：姿態(tài)導(dǎo)航儀，GPS定位儀等。

6 結(jié)論

本文以資產(chǎn)完整性管理理念為基礎(chǔ)，對FPSO單點系泊系統(tǒng)在役期間的完整性管理進行介紹。同時，也論證了在線監(jiān)測系統(tǒng)與周期性檢查的相互結(jié)合在系泊系統(tǒng)日產(chǎn)管理中的重要作用。希望對業(yè)內(nèi)人士有所幫助。

[1]Oil&UK （2008），“Mooring Integrity Guidance”.

[2]Noble Denton Europe Limited（2006）.“Floating Production System-JIP FPS mooring integrity”Prepared for the Health and Safety Executive，Research Report444.

[3]API RP 2I-1996，“In-Service Inspection of Mooring Hardware for Floating Drilling Units”