海洋固定平臺(tái)結(jié)構(gòu)完整性管理系統(tǒng)概述

張 勇

中海石油（中國(guó)）有限公司海南分公司 海南?？?570100

結(jié)構(gòu)完整性管理系統(tǒng)（SIMS）是專門針對(duì)海洋固定平臺(tái)進(jìn)行介紹分析，圍繞國(guó)際公認(rèn)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(包括ISO 和API) 發(fā)展起來的行業(yè)最佳管理方法，通過減少健康、安全、環(huán)境方面的風(fēng)險(xiǎn)以提高海洋石油設(shè)施生命周期價(jià)值。SIMS 定義了檢驗(yàn)、維護(hù)、監(jiān)測(cè)與維修的要求及流程和文件系統(tǒng)，保證了海洋固定平臺(tái)結(jié)構(gòu)的完整性。此外，SIMS還可以滿足石油公司管理規(guī)定的相關(guān)要求。SIMS 執(zhí)行過程是針對(duì)海洋固定平臺(tái)上的所有結(jié)構(gòu)組件，如樁腿、導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)、上部組塊等；所涉及的技術(shù)要求符合API RP SIM、ISO 1990 和ISO19901- 3 等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，主要是結(jié)合《海上平臺(tái)結(jié)構(gòu)完性管理推薦做法》等相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)。

1 流程框架及要素

1.1 SIMS 的目標(biāo)

SIMS 目標(biāo)是通過是提供可查證的管理程序，保證海上結(jié)構(gòu)的安全性和結(jié)構(gòu)安全關(guān)鍵因素（SCE）持續(xù)的適應(yīng)性。海上結(jié)構(gòu)是指海洋固定平臺(tái)上部組塊和導(dǎo)管架的結(jié)構(gòu)部分組件。SCE 主要分為兩類：一類是會(huì)導(dǎo)致平臺(tái)結(jié)構(gòu)失效的關(guān)鍵因素；另一類是可預(yù)防重大結(jié)構(gòu)安全事故發(fā)生及降低事故發(fā)生后失效后果的關(guān)鍵因素。詳細(xì)的結(jié)構(gòu)SCE 由石油公司根據(jù)平臺(tái)現(xiàn)狀研究確定，是安全評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和SIMS 戰(zhàn)略中的重要因素之一。

1.2 SIMS 的主要流程

SIMS 是通過一套完整的管理程序?qū)嵤┑?，整個(gè)管理流程包括數(shù)據(jù)、評(píng)估、策略及程序四個(gè)環(huán)節(jié)。海洋固定平臺(tái)的SEMS 是通過一個(gè)持續(xù)的循環(huán)過程，來確保平臺(tái)結(jié)構(gòu)在生命周期內(nèi)的安全適用性。在海洋固定平臺(tái)的整個(gè)生命周期內(nèi)，通過定期檢驗(yàn)，收集由于偶然事件、計(jì)劃性改造或平臺(tái)維修而產(chǎn)生的新數(shù)據(jù)；評(píng)估這些數(shù)據(jù)變化對(duì)現(xiàn)有設(shè)施的SIMS 戰(zhàn)略將產(chǎn)生的影響，并及時(shí)調(diào)整SIMS 戰(zhàn)略、修改檢驗(yàn)計(jì)劃；然后根據(jù)新的檢驗(yàn)結(jié)果和評(píng)估結(jié)果，循環(huán)整個(gè)管理流程。

1.2.1 數(shù)據(jù)

對(duì)于新的海洋固定平臺(tái)，SIMS 數(shù)據(jù)庫(kù)需要收集以下數(shù)據(jù)：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、建造和安裝階段的相關(guān)設(shè)計(jì)圖紙；結(jié)構(gòu)規(guī)格書和計(jì)算報(bào)告，包括平臺(tái)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和計(jì)算報(bào)告的分析結(jié)果等；平臺(tái)其他設(shè)施（除結(jié)構(gòu)）的主要設(shè)計(jì)文件及數(shù)據(jù)；平臺(tái)建造和安裝的現(xiàn)場(chǎng)記錄數(shù)據(jù)等。

對(duì)于已服役的海洋固定平臺(tái)，除了上述新平臺(tái)規(guī)定的收集數(shù)據(jù)外，所有歷史資料都應(yīng)盡可能收集，包括服役期間的所有保養(yǎng)檢查、檢驗(yàn)、監(jiān)測(cè)、改造、維修、評(píng)估、評(píng)價(jià)及故障數(shù)據(jù)等。數(shù)據(jù)變化的收集主要來源于檢驗(yàn)和平臺(tái)改造工程，并且必須確保數(shù)據(jù)的完整性。數(shù)據(jù)變化管理（MOC）貫穿整個(gè)結(jié)構(gòu)完整性管理過程，是SIMS 的一個(gè)關(guān)鍵要素。

數(shù)據(jù)庫(kù)是SIMS 管理軟件的重要組成部分，目前使用較多的有RBI、FMS 和MATRIXONE 等。

1.2.2 評(píng)估

海洋固定平臺(tái)的結(jié)構(gòu)評(píng)估有助于石油公司識(shí)別出平臺(tái)的SCE,從而建立、更新公司的SIMS 策略和程序。對(duì)海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)完整性造成危害的因素包括：極端環(huán)境事件，如颶風(fēng)、風(fēng)暴潮和地震等；結(jié)構(gòu)的意外損壞，如火災(zāi)、爆炸、船舶碰撞和墜落物撞擊；結(jié)構(gòu)的磨損或老化，如過度的腐蝕或疲勞破壞；甲板相對(duì)水面高度下降，如平臺(tái)沉降或者環(huán)境數(shù)據(jù)變化；平臺(tái)改造后造成平臺(tái)重量變化或者重量分布變化，同時(shí)也需要考慮改造引起的環(huán)境載荷變化；平臺(tái)改造后引起的平臺(tái)失效后果變化，如平臺(tái)功能變化，包括無(wú)人平臺(tái)改造為有人平臺(tái)，平臺(tái)增加儲(chǔ)油設(shè)施等。

結(jié)構(gòu)評(píng)估應(yīng)由有資質(zhì)且熟悉SIMS 整體過程，并具有SIMS 管理經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)公司及結(jié)構(gòu)工程師負(fù)責(zé)。在海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)完整性造成危害的因素產(chǎn)生后，應(yīng)及時(shí)收集所有相關(guān)最新數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)評(píng)估，從而判平臺(tái)的安全性及失效的可能性，并給出結(jié)論和建議。

評(píng)估應(yīng)考慮以下三方面對(duì)結(jié)構(gòu)完整性的影響：

（1）單獨(dú)構(gòu)件完整性——單獨(dú)的結(jié)構(gòu)件是否持續(xù)適用，如腐蝕結(jié)構(gòu)件能否滿足繼續(xù)使用的要求；

（2）系統(tǒng)的完整性——平臺(tái)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)是否持續(xù)適用，如損壞的架構(gòu)是否影響導(dǎo)管架的完整性，載荷變化是否影響上部組塊結(jié)構(gòu)的完整性；

（3）海洋固定平臺(tái)的完整性——操作方法是否需要調(diào)整，以減少船只碰撞平臺(tái)的幾率；平臺(tái)鉆機(jī)模塊鉆井作業(yè)的甲板容許荷載分布是否需要調(diào)整，以滿足平臺(tái)綜合作業(yè)的需求等。

評(píng)估結(jié)果應(yīng)該確定海洋固定平臺(tái)是否可以繼續(xù)安全適用，或是否需要采取補(bǔ)救措施。

1.2.3 策略

檢驗(yàn)策略主要是確定海洋固定平臺(tái)定期檢驗(yàn)頻率和檢測(cè)范圍。對(duì)于常規(guī)海洋固定平臺(tái)的結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)計(jì)劃，建議采用基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)方法。該方法是依據(jù)平臺(tái)風(fēng)險(xiǎn)的高低，優(yōu)化檢驗(yàn)合理配置檢驗(yàn)資源。通過調(diào)整檢驗(yàn)的手段與時(shí)機(jī)，進(jìn)行殘余風(fēng)險(xiǎn)控制的優(yōu)化，以避免過度檢驗(yàn)或檢驗(yàn)不足?；陲L(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)方法特別適用于平臺(tái)水下結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)，并可用于制定海洋平臺(tái)水下結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期檢驗(yàn)計(jì)劃。同時(shí)，該方法制定的檢驗(yàn)周期應(yīng)滿足API RP 2A 及ISO19902 規(guī)定所界定的最大檢驗(yàn)時(shí)間間隔要求?；陲L(fēng)險(xiǎn)的方法也可以用于新型結(jié)構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，以辨識(shí)SCE及風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

1.2.4 程序

檢驗(yàn)程序是為了發(fā)現(xiàn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)服役過程中出現(xiàn)的缺陷而采用的具體檢驗(yàn)方法，海洋固定平臺(tái)至少應(yīng)包括如下檢驗(yàn)程序：年度水上結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)程序；定期水下結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)程序；專項(xiàng)檢驗(yàn)。

水下結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)往往會(huì)受到氣候窗的影響，只有在合適的氣候窗條件下，才可以順利高效進(jìn)行。同時(shí)，水下檢驗(yàn)還會(huì)受到平臺(tái)作業(yè)的限制。因此，水下結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)的實(shí)施時(shí)間需要充分考慮平臺(tái)現(xiàn)狀，以確保滿足SIMS 管理程序的要求。

每座海洋固定平臺(tái)應(yīng)制定專門的檢驗(yàn)程序，包括詳細(xì)的工作范圍，工作范圍必須與檢驗(yàn)策略一致，并且明確每項(xiàng)檢驗(yàn)活動(dòng)需要使用的檢驗(yàn)技術(shù)和檢驗(yàn)工具。檢驗(yàn)技術(shù)是指外觀檢查、無(wú)損探傷等方法。檢驗(yàn)程序還應(yīng)明確按數(shù)據(jù)收集的規(guī)則要求；進(jìn)行各項(xiàng)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄，尤其對(duì)受損桿件應(yīng)盡可能詳細(xì)記錄。

1.3 SIMS 活動(dòng)周期

SIMS 典型的循環(huán)工作周期是每個(gè)自然年度，也就是從每年的1 月1 日開始，至12 月31 日結(jié)束一個(gè)循環(huán)周期。年度循環(huán)周期中制定的各項(xiàng)活動(dòng)應(yīng)按規(guī)定時(shí)間同步進(jìn)行，下一年度的計(jì)劃應(yīng)在第三、四季度制定并確認(rèn)。大多數(shù)SIMS 活動(dòng)是按年度周期制定的，但一些SIMS 活動(dòng)是一個(gè)伴隨平臺(tái)生命周期的持續(xù)性過程。如平臺(tái)重量控制、下水結(jié)構(gòu)檢等，這些作為長(zhǎng)期計(jì)劃和規(guī)則應(yīng)在SIMS管理系周期中得到體現(xiàn)。

2 SIMS 的機(jī)構(gòu)設(shè)置與職責(zé)劃分

2.1 機(jī)構(gòu)功能與職責(zé)界面

需要建立石油公司與參與SIMS 活動(dòng)的關(guān)鍵承包商及專業(yè)公司之間的分工界面，明確各自的職責(zé)。通過參考國(guó)外石油公司的機(jī)構(gòu)設(shè)置，結(jié)合國(guó)內(nèi)石油公司現(xiàn)狀，為保證SIMS 順利有效執(zhí)行，參與SIMS 的機(jī)構(gòu)設(shè)置和職責(zé)劃分參考如圖1 所示。

圖1 SIMS 的功能和界面

2.2 結(jié)構(gòu)完整性管理部門

結(jié)構(gòu)完整性管理部門一般由石油公司組建，其主要職責(zé)如下：

（1）負(fù)責(zé)SIMS 各方管理和協(xié)調(diào)，包括運(yùn)維服務(wù)承包商、檢驗(yàn)服務(wù)承包商等；

（2）確保平臺(tái)現(xiàn)狀的安全性，包括通過采取緩解措施把平臺(tái)風(fēng)險(xiǎn)降低到可以接受的范圍；

（3）保持與結(jié)構(gòu)技術(shù)權(quán)威機(jī)構(gòu)和結(jié)構(gòu)完整性工程師的有效溝通，確保所有的結(jié)構(gòu)完整性信息及風(fēng)險(xiǎn)都被結(jié)構(gòu)完整性工程師獲知并被有效處理；

（4）批準(zhǔn)SIMS 策略和程序，監(jiān)督SIMS 流程的執(zhí)行，特別是策略和程序的維護(hù)、更新及執(zhí)行情況；

（5）批準(zhǔn)平臺(tái)年度綜述報(bào)告。

2.3 結(jié)構(gòu)技術(shù)權(quán)威機(jī)構(gòu)

結(jié)構(gòu)技術(shù)權(quán)威機(jī)構(gòu)通常由提供SIMS 服務(wù)的專業(yè)公司提供，也可以由石油公司聘請(qǐng)獨(dú)立第三方權(quán)威機(jī)構(gòu)擔(dān)任。其主要負(fù)責(zé)向石油公司運(yùn)營(yíng)的海上固定式平臺(tái)結(jié)構(gòu)完整性提供技術(shù)保障，并為結(jié)構(gòu)完整性工程師提供技術(shù)支持，具體職責(zé)如下：

（1）審查結(jié)構(gòu)完整性工程師編制的SIMS 及相關(guān)文件；

（2）審查并批準(zhǔn)結(jié)構(gòu)完整性工程師編制的平臺(tái)年度綜述報(bào)告；

（3）確定最低的年度SIMS 活動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)；

（4）獲知平臺(tái)結(jié)構(gòu)完整性產(chǎn)生影響或潛在影響時(shí)，進(jìn)行及時(shí)評(píng)估，確認(rèn)平臺(tái)SIMS 策略和程序是否需要調(diào)整，并及時(shí)通告結(jié)構(gòu)完整性工程師。

2.4 結(jié)構(gòu)完整性工程師

結(jié)構(gòu)完整性工程師通常由提供SIMS 服務(wù)的專業(yè)公司提供，主在負(fù)責(zé)制定和維護(hù)SIMS，具體職責(zé)如下：

（1）制定、維護(hù)并定期審查SIMS 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中的基線信息及平臺(tái)狀態(tài)的完整信息；

（2）保存和維護(hù)關(guān)鍵SIMS 文件；

（3）制定導(dǎo)管架檢驗(yàn)策略，該策略必須滿足基于風(fēng)險(xiǎn)的水下檢驗(yàn)準(zhǔn)則；

（4）制定水上結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)策略；

（5）審查和批準(zhǔn)檢驗(yàn)服務(wù)承包商編制的檢驗(yàn)程序和方案，并監(jiān)督SIMS 數(shù)據(jù)庫(kù)管理員錄入相關(guān)信息；

（6）評(píng)估檢驗(yàn)服務(wù)完工報(bào)告；

（7）決定是否需要進(jìn)行平臺(tái)結(jié)構(gòu)評(píng)估，如需要?jiǎng)t進(jìn)行相關(guān)評(píng)估；

（8）編制平臺(tái)維護(hù)計(jì)劃；

（9）監(jiān)控平臺(tái)重量變化信息；

（10）掌握平臺(tái)最新現(xiàn)狀的結(jié)構(gòu)分析報(bào)告及記錄；

（11）編制平臺(tái)年度綜述報(bào)告。

2.5 SIMS 數(shù)據(jù)庫(kù)管理員

SIMS 數(shù)據(jù)庫(kù)是SIMS 中最基礎(chǔ)的部分，也是系統(tǒng)最重要的組成部分之一。SIMS 數(shù)據(jù)庫(kù)管理員通常由提供SIMS 服務(wù)的專業(yè)公司提供，主要職責(zé)是錄入和維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)，確保提供最新和最有效的平臺(tái)數(shù)據(jù)信息。其應(yīng)在結(jié)構(gòu)完整性工程師指導(dǎo)下工作，并保持有效的聯(lián)絡(luò)和溝通。

2.6 SIMS 計(jì)劃工程師

SIMS 計(jì)劃工程師通常由石油公司工作人員擔(dān)任，負(fù)責(zé)規(guī)劃和安排SIMS 相關(guān)活動(dòng)，確保相關(guān)活動(dòng)安全、及時(shí)和有效進(jìn)行。SIMS 計(jì)劃工程師需要和負(fù)責(zé)管理實(shí)施計(jì)劃的部門保持有效聯(lián)絡(luò)和溝通。

2.7 運(yùn)維服務(wù)承包商

在SIMS 中，運(yùn)維服務(wù)承包商主要負(fù)責(zé)下列事項(xiàng)：

（1）按照結(jié)構(gòu)完整性工程師的技術(shù)要求進(jìn)行全面維修和維護(hù)；

（2）組織和管理其他的相關(guān)專業(yè)維修和維護(hù)承包商；

（3）當(dāng)維修和維護(hù)對(duì)平臺(tái)結(jié)構(gòu)完整性產(chǎn)生影響或潛在影響時(shí)，提供詳細(xì)的相關(guān)信息，并與結(jié)構(gòu)技術(shù)權(quán)威機(jī)構(gòu)保持聯(lián)絡(luò)和溝通。

2.8 檢驗(yàn)服務(wù)承包商

檢驗(yàn)服務(wù)承包商可以分為水上檢驗(yàn)服務(wù)承包商和水下檢驗(yàn)服務(wù)承包商。其主要職責(zé)如下：

（1）編制檢驗(yàn)程序和方案，并報(bào)結(jié)構(gòu)完整性管理工程師批準(zhǔn)；

（2）進(jìn)行結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)服務(wù)及相關(guān)服務(wù)；

（3）按照結(jié)構(gòu)完整性管理工程師提供的SIMS 數(shù)據(jù)記錄表格提供檢驗(yàn)服務(wù)報(bào)告。

3 結(jié)語(yǔ)

海洋固定式平臺(tái)SIMS 是從信息完整性出發(fā)，對(duì)平臺(tái)建造、投產(chǎn)、運(yùn)行、廢棄等全生命周期內(nèi)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范有效管理，評(píng)估和確定其在服役期間和延壽期間的結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險(xiǎn)，并提出風(fēng)險(xiǎn)控制的檢驗(yàn)策略，從而形成合理系統(tǒng)，便于實(shí)現(xiàn)海洋固定平臺(tái)結(jié)構(gòu)科學(xué)管理的解決方案，有效保障海洋固定式平臺(tái)結(jié)構(gòu)的安全。

（1）識(shí)別海洋固定式平臺(tái)結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險(xiǎn)，保證海洋平臺(tái)安全服役。SIMS 是通過對(duì)關(guān)鍵構(gòu)件進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與評(píng)估，明確結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)的來源、等級(jí)和失效機(jī)理，確定有效的檢驗(yàn)方法和頻率，合理分配檢驗(yàn)維修資源，提供對(duì)應(yīng)的檢驗(yàn)策略，將平臺(tái)結(jié)構(gòu)保持在適合的風(fēng)險(xiǎn)水平，從而確保海洋固定平臺(tái)在全生命期內(nèi)的安全可靠性；

（2）通過SIMS 管理軟件，可以實(shí)現(xiàn)海洋固定式平臺(tái)生命周期內(nèi)的全過程數(shù)據(jù)管理。SIMS 可在管理環(huán)節(jié)上建立一套系統(tǒng)的面對(duì)海洋固定式平臺(tái)全生命周期的過程數(shù)據(jù)管理，為從生產(chǎn)作業(yè)層面直至公司管理決策層面的有效決策提供支持；

（3）SIMS 可以優(yōu)化平臺(tái)設(shè)計(jì)、建造，并為維護(hù)管理提供有效支持。SIMS 可通過對(duì)現(xiàn)有海洋固定式平臺(tái)在全生命周期中的相關(guān)數(shù)據(jù)總結(jié)，建立一套有效機(jī)制，使未來更多平臺(tái)在設(shè)計(jì)建造期間就可借鑒已有平臺(tái)建造運(yùn)營(yíng)維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)新平臺(tái)設(shè)計(jì)建造的最優(yōu)化。

基于SIMS 的上述優(yōu)勢(shì)，國(guó)外大型石油公司如美孚、道達(dá)爾、BP、康菲石油等已逐步建立和推行SIMS 管理。SIMS 作為資產(chǎn)完整性管理的重要組成之一，如何結(jié)合國(guó)情開展應(yīng)用是一個(gè)需要進(jìn)一步探討和摸索的過程。今后，還需進(jìn)一步結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行研究，以切實(shí)保證SIMS發(fā)揮應(yīng)有的作用，為海洋石油平臺(tái)安全生產(chǎn)保駕護(hù)航。