南海東部提油作業(yè)受內(nèi)波流影響及對(duì)策探討

陳德慶 陸家尉 孫鋼

摘 要：海上終端提油作業(yè)是大型綜合性作業(yè)，是海洋石油生產(chǎn)的重要組成部分。南海是內(nèi)波發(fā)生較頻繁的海域，而南海東部各海上終端均處于內(nèi)波流集中發(fā)生海域，給提油作業(yè)安全造成不利影響。從歷年提油作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)出發(fā)，總結(jié)分析內(nèi)波流對(duì)南海海上終端提油作業(yè)的影響，幫助南海東部提油作業(yè)人員提高安全意識(shí)及應(yīng)對(duì)能力。

關(guān)鍵詞：南海FPSO；提油船；提油作業(yè)；內(nèi)波流

南海是內(nèi)波發(fā)生較頻繁的海域，而南海東部各海上終端均處于內(nèi)波流集中發(fā)生海域，給提油作業(yè)安全造成不利影響。

南海海底地形復(fù)雜，具有大陸架、大陸波和深海盆地等各種形態(tài)的地形。復(fù)雜的海底地形和潮流分布等決定了海洋內(nèi)波的復(fù)雜狀況。孤立內(nèi)波的產(chǎn)生是由層化環(huán)境、地形和擾動(dòng)（流或風(fēng)）決定的。孤立內(nèi)波的出現(xiàn)通常帶有隨機(jī)性。

1 南海內(nèi)波流速流向分布特征

南海內(nèi)波流具有流速快、帶波浪、突發(fā)性強(qiáng)的特點(diǎn)。當(dāng)船舶遭遇內(nèi)波流的時(shí)候，會(huì)造成船舶運(yùn)動(dòng)的劇烈變化，會(huì)損壞外輸設(shè)備。根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，在中國(guó)南海海域，內(nèi)波流的運(yùn)行軌跡一般為東南向西北。當(dāng)船舶遭遇內(nèi)波流的角度不同時(shí)，風(fēng)險(xiǎn)也不同。內(nèi)波流的雷達(dá)圖和高空拍攝圖見(jiàn)圖1。

2 提油作業(yè)中內(nèi)波流記錄分析

2017年以來(lái)，南海東部共發(fā)生11次對(duì)提油作業(yè)影響較大的內(nèi)波流，對(duì)其中較為典型的內(nèi)波流影響進(jìn)行分析，總結(jié)南海內(nèi)波流的規(guī)律以及對(duì)提油作業(yè)安全的影響。

2.1 內(nèi)波流影響案例

（1）內(nèi)波流記錄一

船次時(shí)間：LF608 20150531 0400

如圖2所示，提油船在泊期間受左后方內(nèi)波流影響，50分鐘內(nèi)FPSO艏向快速變化。提油船受FPSO和內(nèi)波流雙重影響，船位逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)約90°，其中最大一次是提油船和FPSO夾角在6分鐘內(nèi)增大至80°，并且船位受FPSO牽引，位移近150m。由于兩個(gè)浮體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同，單艘拖船此時(shí)只能盡量控制提油船和FPSO的安全距離，而無(wú)法控制提油船和FPSO的夾角，存在較大風(fēng)險(xiǎn)。

（2）內(nèi)波流記錄二

船次時(shí)間：LF609 20150606 1900

如圖3所示，提油船在泊期間受左后方內(nèi)波流影響，12分鐘內(nèi)FPSO艏向快速變化，提油船和FPSO夾角增大至70°，并且船位受FPSO牽引，位移近50m。由于兩個(gè)浮體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同，單艘拖船此時(shí)只能盡量控制提油船和FPSO的安全距離，而無(wú)法控制提油船和FPSO的夾角，存在較大風(fēng)險(xiǎn)。

（3）內(nèi)波流記錄三

船次時(shí)間：LF610 20150615 0300

如圖4所示，提油船在泊期間受后方內(nèi)波流影響，雖然整體偏轉(zhuǎn)角度不大，但整體錯(cuò)位前沖，船頭進(jìn)入FPSO旋轉(zhuǎn)半徑，存在較大碰撞危險(xiǎn)。兩船相對(duì)位置變化快且大，頻繁出現(xiàn)突然松弛或繃緊的情況，大纜張力極不穩(wěn)定，容易造成碰撞或斷纜。

（4）內(nèi)波流記錄四

船次時(shí)間：LF611 20150621 1600

如圖5所示，提油船受左后方內(nèi)波流影響，在14分鐘內(nèi)，F(xiàn)PSO和提油船均快速轉(zhuǎn)動(dòng)，拖船跟不上兩船轉(zhuǎn)動(dòng)。艉拖輪變成橫拖狀態(tài)，造成緊迫局面并有碰撞的危險(xiǎn)。

（5）內(nèi)波流記錄五

船次時(shí)間：XJL221 20150521 1800

如圖6所示，提油船在泊期間受后方內(nèi)波流影響，雖然整體偏轉(zhuǎn)角度不大，但受到兩船位置相對(duì)變化影響，大纜張力極不穩(wěn)定，出現(xiàn)突然松弛或繃緊的情況，容易造成碰撞或斷纜。

（6）內(nèi)波流記錄六

船次時(shí)間：XJL221 20150521 2100

如圖7所示，提油船在泊期間受后方內(nèi)波流影響，雖然整體偏轉(zhuǎn)角度不大，但受到兩船位置相對(duì)變化影響，大纜張力極不穩(wěn)定，出現(xiàn)突然松弛或繃緊的情況，容易造成碰撞或斷纜。

（7）內(nèi)波流記錄七

船次時(shí)間：XJL222 20150531 0300

如圖8所示，提油船受左后方內(nèi)波流影響，在54分鐘內(nèi)FPSO和提油船均快速轉(zhuǎn)動(dòng)，與記錄四相比，西江油田內(nèi)波流強(qiáng)度弱于陸豐油田內(nèi)波流，F(xiàn)PSO和提油船船系偏轉(zhuǎn)速度明顯慢于陸豐油田。

2.2 小結(jié)

通過(guò)對(duì)以上7條記錄的統(tǒng)計(jì)分析，內(nèi)波流對(duì)提油船的影響可分為4種類型，如圖9—圖12所示：

（1）單邊擺動(dòng)型

提油船受左后方內(nèi)波流影響，逆時(shí)針單向擺動(dòng)到000°附近穩(wěn)定。此類型有3次記錄，占27.3%，擺動(dòng)范圍為340°～100°之間，如圖9所示。由于兩個(gè)浮體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的不同，單艘拖船此時(shí)只能盡量控制提油船和FPSO的安全距離，而無(wú)法控制提油船和FPSO的夾角，存在較大的風(fēng)險(xiǎn)。

（2）來(lái)回?cái)[動(dòng)型

提油船受左后方內(nèi)波流影響，在060°～130°之間往復(fù)擺動(dòng)。此類型有3次記錄，占27.3%，如圖10所示。此種情況雖然整體偏轉(zhuǎn)角度不大，但受到兩船相對(duì)位置變化影響，大纜張力極不穩(wěn)定，出現(xiàn)突然松弛或繃緊的情況，容易造成碰撞或斷纜。

（3）來(lái)回?cái)[動(dòng)加前沖后移型

提油船受右后方內(nèi)波流影響，順時(shí)針擺動(dòng)，擺動(dòng)范圍為150°～230°之間，此類型有4次記錄，占36.3%，如圖11所示。整體偏轉(zhuǎn)角度不大，但受到兩船相對(duì)位置變化影響，大纜張力極不穩(wěn)定，出現(xiàn)突然松弛或繃緊的情況，容易造成碰撞或斷纜。

（4）前沖后移型

提油船受正后方內(nèi)波流影響，前后左右反復(fù)移動(dòng)，擺動(dòng)范圍135°～160°之間，此類型有一次記錄，占9.1%，如圖12所示。整體偏轉(zhuǎn)角度較小，但受到兩船相對(duì)位置變化影響，尤其是提油船受到內(nèi)波流影響產(chǎn)生前沖后移，大纜張力最不穩(wěn)定，出現(xiàn)突然松弛或繃緊的情況，容易造成碰撞或斷纜，危險(xiǎn)系數(shù)更大。

3 提油作業(yè)內(nèi)波流防范對(duì)策

（1）早發(fā)現(xiàn)勤觀測(cè)，作業(yè)單位保持值班與瞭望；

（2）開(kāi)啟x波段雷達(dá)（3 cm波）掃描海面早期發(fā)現(xiàn)內(nèi)波流；

（3）守護(hù)船可在作業(yè)區(qū)域外內(nèi)波流來(lái)襲的方向上進(jìn)行觀察，早期發(fā)現(xiàn)并及時(shí)通報(bào)各作業(yè)船，以及時(shí)采取措施；

（4）應(yīng)配備良好操縱性、功率適合的拖艉拖船；

（5）為了減小內(nèi)波流影響提油作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)，各作業(yè)方應(yīng)制定內(nèi)波流應(yīng)急方案；

（6）設(shè)置作業(yè)臨界參數(shù)，有效降低提油作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)對(duì)南海東部提油作業(yè)監(jiān)控記錄的分析可知，內(nèi)波流對(duì)提油作業(yè)安全影響較大，了解內(nèi)波流的特點(diǎn)及其對(duì)提油作業(yè)的影響，提早觀測(cè)，作好應(yīng)急預(yù)案，采取應(yīng)對(duì)措施，就能夠把內(nèi)波流對(duì)提油作業(yè)的影響降到最低。為了及早發(fā)現(xiàn)內(nèi)波流，并對(duì)每一波內(nèi)波流參數(shù)特征有較為清楚的認(rèn)識(shí)，在南海東部提油作業(yè)中，可引進(jìn)遠(yuǎn)程觀測(cè)電子設(shè)備的使用。為深入研究?jī)?nèi)波流對(duì)提油作業(yè)的影響，降低作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，可開(kāi)展提油作業(yè)對(duì)波流課題研究，利用內(nèi)波流、FPSO、提油船及拖船參數(shù)，模擬作業(yè)場(chǎng)景進(jìn)行建模計(jì)算，找出更具有針對(duì)性的應(yīng)對(duì)策略。

參考文獻(xiàn)

[1]中海石油（中國(guó)）有限公司深圳分公司，《提油安全作業(yè)程序》.

[2]陸家尉，孫鋼.《圓筒形FWPSO在中中南海海域的適用性分析》.