文昌氣田群開發(fā)工程項目安全分析研究

劉興華

中海油安全技術(shù)服務(wù)有限公司 湛江分公司（廣東 湛江 524057）

0 引言

隨著全球經(jīng)濟的快速發(fā)展，油氣資源的需求量越來越大，再加上油氣價格的不斷攀升，間接地推動了石油勘探開發(fā)事業(yè)的發(fā)展。陸地所蘊含的油氣資源經(jīng)過長時間的開發(fā)利用，部分已經(jīng)面臨著枯竭的狀況。海洋油氣資源的開發(fā)利用，將會成為世界各國競相發(fā)展的重要目標(biāo)[1]。

文昌9-2、9-3、10-3這3個氣田均為小型氣田，其油氣的儲量相對較少，并且同周邊地區(qū)沒有較好的資源共享基礎(chǔ)，經(jīng)過反復(fù)商討、不斷地對開發(fā)方案進行優(yōu)化，為降低開發(fā)成本，又能實現(xiàn)高效開發(fā)，最終決定采用聯(lián)合開發(fā)模式，將3 個氣田捆綁開發(fā)。浮托法平臺組塊安裝與吊裝安裝法相比具有如下優(yōu)點：①能夠?qū)崿F(xiàn)大型平臺組塊的整體安裝；②避免了浮吊船起吊能力的不足；③減少了平臺的聯(lián)接調(diào)試工作量[2]。

浮托法安裝方式主要包括重量轉(zhuǎn)移、裝船、拖航、安裝等環(huán)節(jié)，浮托法施工過程有一定的復(fù)雜性，同時又受到施工程序和環(huán)境條件的限制，使得施工過程存在一定的風(fēng)險?，F(xiàn)如今海洋平臺建設(shè)的數(shù)量不斷增加，平臺建設(shè)的安全性是需要考慮的關(guān)鍵問題，但目前關(guān)于海洋平臺建設(shè)風(fēng)險辨識的技術(shù)卻鮮有報道。本文綜合運用作業(yè)風(fēng)險評估法（TRA）、預(yù)先危險性分析法（PHA）、風(fēng)險評價指數(shù)矩陣法對氣田群開發(fā)工程進行風(fēng)險辨識，并給出相應(yīng)的預(yù)防和控制措施，防止危險因素發(fā)展成為事故。

1 安全分析方法

1.1 作業(yè)風(fēng)險評估（TRA）方法

所有開展的新作業(yè)，都需要進行全面的作業(yè)風(fēng)險評估（TRA）。作業(yè)風(fēng)險評估適合于作業(yè)任務(wù)多、涉及多個工作組、多個承包單位的復(fù)雜作業(yè)，如施工建筑項目、海上平臺安裝項目、大中型維修或改造項目等。

作業(yè)風(fēng)險評估（TRA）方法評估流程如圖1 所示，主要步驟為風(fēng)險點辨識、確定風(fēng)險等級、確定控制措施、審查殘余風(fēng)險。

圖1 作業(yè)風(fēng)險評估流程

1.2 預(yù)先危險性分析（PHA）

預(yù)先危險性分析（PHA）是安全評價中常用方法之一。在設(shè)計初，對系統(tǒng)可能存在的危險類別、發(fā)生條件和事故后果等進行分析，對系統(tǒng)中潛在的危險進行辨識，并將其劃分為相應(yīng)的危險等級，提出預(yù)防措施，有效預(yù)防危險因素發(fā)展成為事故。

根據(jù)潛在危險的危險性大小和發(fā)生后對系統(tǒng)的破壞程度，制定了相應(yīng)的劃分標(biāo)準(zhǔn)，將危險性劃分為4個等級。事故危險程度分級見表1。

表1 事故危險程度分級

為了衡量潛在危險發(fā)展成為事故的可能性，制定了相應(yīng)的劃分標(biāo)準(zhǔn)，將各類事故的發(fā)生概率劃分為5個等級，事故概率等級見表2。

表2 事故概率等級分級

1.3 風(fēng)險評價指數(shù)矩陣法

風(fēng)險評價指數(shù)矩陣法是一種常用的定性風(fēng)險評估方法，該方法對危險事件的嚴重性和可能性按特征劃分為相應(yīng)的等級，并賦予一定的權(quán)重值，組合成風(fēng)險評價矩陣，以此來衡量風(fēng)險大小[3]。等級判定公式為：風(fēng)險等級=危害因素導(dǎo)致后果的嚴重程度×產(chǎn)生這種后果的可能性。

2 氣田群開發(fā)工程項目風(fēng)險評估及對策

隨著海洋平臺建設(shè)數(shù)量的不斷增加，平臺建設(shè)的安全性是需要考慮的關(guān)鍵問題。在海洋平臺的建設(shè)過程中，容易受到各種因素的影響，在這些不利因素的影響下往往會導(dǎo)致各種安全事故的發(fā)生，其不僅造成巨大的經(jīng)濟損失，甚至?xí)故┕と藛T的生命安全受到威脅[4]。平臺上部組塊甲板安裝了空壓機、注水泵、鉆井泵、鉆修機和壓縮機等機械設(shè)備，以實現(xiàn)海上油氣開采、原油凈化、天然氣處理以及污水處理、計量分離等工作的需求。機械設(shè)備在運行時會產(chǎn)生振動，其產(chǎn)生的動態(tài)激振載荷有可能引起平臺也產(chǎn)生過大的振動，這種情況下將會造成機械設(shè)備零部件的損壞，導(dǎo)致油氣平臺無法正常生產(chǎn)，甚至發(fā)生嚴重的安全事故[5]。海洋平臺的區(qū)域有限，工作人員居住密集、逃生相對困難，如果發(fā)生危險，會對平臺上工作人員的生命、機械設(shè)備和系統(tǒng)等造成巨大的威脅，使海上油氣田遭受無法承受的損失。因此需要提前做好安全分析，辨識工程中存在的所有危險因素，并針對危險因素提出合理有效的控制或消除措施，避免事故的發(fā)生。

2.1 上部組塊浮托法安裝風(fēng)險評估及對策

所謂浮托法安裝就是將在陸地上已制造完成的上部平臺組塊用牽引設(shè)備將其整體轉(zhuǎn)移到駁船上，通過駁船拖運到指定的安裝地點，經(jīng)過加壓載、載荷轉(zhuǎn)移、組塊分離、退船實現(xiàn)安裝過程[6]。浮托安裝主要程序如下[7]。

1）滑移裝船。當(dāng)平臺上部組塊在陸地上建造完成并調(diào)試好后與駁船的支撐結(jié)構(gòu)一起裝船，裝船過程通常采用軌道滑移的方式，要求平臺上部組塊兩側(cè)的平臺腿位于駁船外側(cè)，并進行固定處理。

2）海上運輸。在海上運輸之前需要確認海上氣象條件，確保滿足作業(yè)要求，并對駁船的運動進行評估。然后將裝載有平臺上部組塊的駁船拖運到指定地點附近，準(zhǔn)備海上安裝作業(yè)。

3）海上安裝。是指駁船到達指定安裝地點附近，實現(xiàn)平臺上部組塊轉(zhuǎn)移的過程，主要包括進船、對接和退船3 個過程，具體步驟如圖2 所示。①進船。駁船到達指定地點附近后，安置錨鏈和系泊纜繩，通過錨鏈和系泊纜繩將駁船緩慢地拖動，通過不同位置的錨鏈來控制駁船的運動方向和速度，直到駁船上的限位碰到導(dǎo)管架樁腿，此時駁船上的平臺上部組塊位于導(dǎo)管架的正上方。②對接。平臺精確就位后，利用潮差或者往駁船艙中加水，增大駁船的吃水量，使得上部組塊隨著駁船一起緩緩下降，期間要保證駁船的定位精確，實現(xiàn)平臺上部組塊的樁尖與導(dǎo)管架的樁腿精準(zhǔn)對中。當(dāng)平臺上部組塊的樁尖與導(dǎo)管架的樁腿第一次接觸時，要檢查位置是否準(zhǔn)確和駁船的晃動情況，沒有問題后解除所有臨時固定裝置繼續(xù)壓載下沉，使得平臺上部組塊的樁尖全部進入導(dǎo)管架的樁腿內(nèi)，再繼續(xù)壓載下沉，將平臺上部組塊的荷載全部轉(zhuǎn)移到導(dǎo)管架上。③退船。荷載轉(zhuǎn)移完成后繼續(xù)壓載下沉，當(dāng)平臺上部組塊與駁船之間留有足夠的安全空間時，將駁船拖離導(dǎo)管架，整個平臺組塊的海上安裝工作完成。

圖2 浮托法安裝主要步驟

根據(jù)作業(yè)風(fēng)險評估（TRA）對浮托法安裝步驟進行風(fēng)險評估，使用預(yù)先危險性分析（PHA）法對已辨識的風(fēng)險進行危險程度分級和概率等級分級，這里，僅列出各階段主要風(fēng)險因數(shù)，分析結(jié)果見表3。

表3 風(fēng)險識別結(jié)果

根據(jù)預(yù)先風(fēng)險性分析的結(jié)果，使用風(fēng)險評估矩陣法將風(fēng)險元素的發(fā)生概率和危險程度組合，每個元素都對應(yīng)一個危險可能性和危險嚴重性等級，并給出一個定性的加權(quán)指數(shù)，確定各風(fēng)險等級并制定相應(yīng)控制措施，結(jié)果見表4。最高風(fēng)險指數(shù)定為20，危險風(fēng)險指數(shù)15~20 為不可接受風(fēng)險；危險風(fēng)險指數(shù)10～14 為不希望有的風(fēng)險；危險風(fēng)險指數(shù)5～9為有條件接受的風(fēng)險；危險風(fēng)險指數(shù)1～4為不需要評審即可接受的風(fēng)險。

表4 風(fēng)險等級確定及相應(yīng)控制措施

2.2 壓縮機與驅(qū)動方式變更的危險因素及對策

壓縮機是海洋平臺上的重要設(shè)備，主要應(yīng)用于天然氣的預(yù)處理和集輸、為發(fā)動機提供高壓燃料氣。壓縮機運行過程中會產(chǎn)生振動，并且其振動狀態(tài)比較復(fù)雜。振動可能會導(dǎo)致壓縮機無法正常運轉(zhuǎn)，并使相距較近的儀器設(shè)備等不能正常工作。此外，振動的同時還會有噪聲產(chǎn)生，會對附近的工作人員造成身體損害[8]。強烈的共振會使管道本身及與之相連的構(gòu)件產(chǎn)生疲勞破壞，可能會造成可燃氣體的泄漏，導(dǎo)致火災(zāi)或爆炸的發(fā)生，給海上油氣田帶來毀滅性的損害。

根據(jù)作業(yè)風(fēng)險評估（TRA）方法對壓縮機位置與驅(qū)動方式變更進行風(fēng)險評估，使用預(yù)先危險性分析（PHA）法對已辨識的風(fēng)險進行危險程度分級和概率等級分級，僅列出主要風(fēng)險因數(shù)，分析結(jié)果見表5。

表5 風(fēng)險識別結(jié)果

根據(jù)預(yù)先風(fēng)險性分析的結(jié)果，使用風(fēng)險評估矩陣法將風(fēng)險元素的發(fā)生概率和危險程度組合，給出一個定性的加權(quán)指數(shù)，確定各風(fēng)險等級并制定對應(yīng)控制措施。結(jié)果見表6。

表6 風(fēng)險等級確定及相應(yīng)控制措施

3 結(jié)束語

為保證海上氣田群開發(fā)過程的安全性和建設(shè)目標(biāo)得以順利完成，預(yù)先采用危險性分析（PHA）、安全風(fēng)險評估（TRA）法和風(fēng)險評價指數(shù)矩陣法對開發(fā)過程進行安全風(fēng)險分析，針對危險有害因素制定預(yù)防和控制措施、制定科學(xué)的工作計劃及應(yīng)急方案、加強設(shè)備設(shè)施的隱患排查力度、加強對相關(guān)工作人員的安全教育培訓(xùn)等，從多方面提高海上氣田群開發(fā)過程的安全性，防止?jié)撛谖ｋU發(fā)展成事故。