鉆井平臺(tái)極地作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)

(中海油田服務(wù)股份有限公司，河北 三河 065201)

針對(duì)極地航運(yùn)發(fā)展及資源開(kāi)發(fā)，國(guó)際海事組織(IMO)頒布了《國(guó)際極地水域操作船舶規(guī)則》[1](以下簡(jiǎn)稱“極地規(guī)則”)，并分別通過(guò)了《國(guó)際海上人命安全公約》(SOLAS)新增的第XIV章“極地航行船舶安全措施”和《防止船舶造成污染公約》(MARPOL)附則I、II、IV和V修正案，適用于所有極地水域操作的客船和500 t及以上船舶(以下簡(jiǎn)稱“極地船舶”)。為適應(yīng)極端的惡劣環(huán)境，滿足極地規(guī)則的安全和環(huán)保要求，用于海洋油氣勘探開(kāi)發(fā)的鉆井平臺(tái)赴極地作業(yè)前必須進(jìn)行系統(tǒng)的防寒及符合極地規(guī)則的升級(jí)改造。

1 極地規(guī)則關(guān)鍵內(nèi)容解析

極地規(guī)則主體框架由引言、第I部分和第II部分組成。引言包含適用于第I部分和第II部分的強(qiáng)制規(guī)定，第I部分包含I-A安全措施的強(qiáng)制規(guī)定和I-B安全方面的建議，第II部分包含II-A防污染的強(qiáng)制規(guī)定和II-B防污染的建議。

規(guī)則中將船舶分為(A/B/C)3類。依據(jù)海洋鉆井平臺(tái)的設(shè)計(jì)建造標(biāo)準(zhǔn)和在極地的作業(yè)窗口期(通常為7-9月無(wú)冰期)，平臺(tái)符合C類極地船舶的條件，即在開(kāi)敞、浮冰密集度小于1/10，最低溫度-10℃的海域作業(yè)。

1.1 I-A安全措施

1.1.1 基本要求

平臺(tái)的防寒能力要低于作業(yè)水域最低日均低溫(MDLT)至少10℃。如目標(biāo)水域MDLT為-10℃，則平臺(tái)要具有-20℃條件下作業(yè)的能力。

須在船上具備有效的《極地船舶證書》，國(guó)內(nèi)平臺(tái)可以由CCS進(jìn)行該證書的簽發(fā)。

平臺(tái)必須具備極地水域操作手冊(cè)(PWOM)，該手冊(cè)由平臺(tái)按照極地規(guī)則具體要求進(jìn)行編制，經(jīng)中國(guó)船級(jí)社(CCS)審批后生效。

1.1.2 船舶結(jié)構(gòu)

對(duì)于在無(wú)冰期作業(yè)的鉆井平臺(tái)(C類船舶)，需委托船級(jí)社或第三方機(jī)構(gòu)對(duì)船體結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)估，如果結(jié)構(gòu)適合于其預(yù)定操作，則不需要冰區(qū)加強(qiáng)。

考慮積雪和積冰對(duì)平臺(tái)穩(wěn)性的影響，需委托船級(jí)社或第三方機(jī)構(gòu)進(jìn)行評(píng)估；同時(shí)規(guī)則也明確了C類船舶不需要進(jìn)行冰損后破損穩(wěn)性的分析。

原則上要求消防設(shè)備要受到防護(hù)并處于不受冰凍溫度影響的位置；救生設(shè)備要保證安全易達(dá)，防止結(jié)冰和積雪。

平臺(tái)應(yīng)配備兩臺(tái)由駕駛室控制的遙控旋轉(zhuǎn)窄束探照燈，提供360°扇面燈光，或其他目視探冰措施；應(yīng)有兩臺(tái)相互獨(dú)立，并分別連接主電源和應(yīng)急電源的、確定和顯示船舶艏向的非磁性裝置；應(yīng)配備滿足高緯度和低氣溫的通訊設(shè)備。

1.2 Ⅱ-A 防止污染措施

極地規(guī)則適用水域范圍內(nèi)作業(yè)的平臺(tái)，禁止排放任何油類、散裝有毒液體物質(zhì)；生活污水、垃圾廢棄物的排放，在滿足《防污公約》附則IV的基礎(chǔ)上，還要滿足規(guī)則中冰區(qū)排放的要求。

2 極地作業(yè)面臨的風(fēng)險(xiǎn)

1)結(jié)構(gòu)結(jié)冰可能會(huì)降低船體穩(wěn)性以及設(shè)備功能。

2)低溫影響工作環(huán)境和人的工作效能、維護(hù)和應(yīng)急部署任務(wù)、材料性能和設(shè)備功效、求生時(shí)間及安全設(shè)備和系統(tǒng)性能。

3)在計(jì)劃的建井周期內(nèi)未能順利完鉆，存在冰期來(lái)臨平臺(tái)面臨嚴(yán)重冰情的風(fēng)險(xiǎn)。

4)高緯度影響航行系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和冰況圖像信息的質(zhì)量。

5)因偏遠(yuǎn)和可能缺乏準(zhǔn)確完整的水文數(shù)據(jù)和資料，缺少可用的助航設(shè)備和航標(biāo)設(shè)施，增加擱淺可能性；缺少易部署的SAR設(shè)施，應(yīng)急響應(yīng)延遲和通信能力有限，影響對(duì)緊急事件的響應(yīng)。

6)船員可能缺乏極地操作經(jīng)驗(yàn)，存在人為失誤的可能性；極晝極夜會(huì)影響航行和人的工作效能。

3 應(yīng)對(duì)措施及建議

3.1 作業(yè)區(qū)域環(huán)境參數(shù)

因極地海域油氣開(kāi)采尚未大范圍展開(kāi)，已有的作業(yè)信息比較少，獲取準(zhǔn)確的作業(yè)海域的環(huán)境參數(shù)成為非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。在極地海域作業(yè)，除風(fēng)、浪、流等基本參數(shù)外，更多的應(yīng)關(guān)注作業(yè)區(qū)域的環(huán)境溫度、海水溫度、冰情、風(fēng)暴潮、大霧等易對(duì)平臺(tái)產(chǎn)生直接影響的惡劣環(huán)境參數(shù)。如北極圈喀拉海海域，其海水溫度可達(dá)到-1℃甚至更低，對(duì)于半潛式平臺(tái)的水下防噴器控制系統(tǒng)應(yīng)給予足夠的重視，防止結(jié)冰導(dǎo)致功能失效。

3.2 極地作業(yè)適應(yīng)性評(píng)估

根據(jù)極地規(guī)則條款要求，平臺(tái)需取得《極地船舶證書》和《極地水域操作手冊(cè)》，并委托有資質(zhì)的第三方機(jī)構(gòu)對(duì)船體的結(jié)構(gòu)、分艙及穩(wěn)性等進(jìn)行專業(yè)評(píng)估，辨識(shí)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)并作為升級(jí)改造的依據(jù)。當(dāng)然，對(duì)于專為北海、挪威海等地球北部惡劣海域建造的鉆井平臺(tái)，可視情進(jìn)行一些基礎(chǔ)性的評(píng)估即可。

3.3 平臺(tái)結(jié)構(gòu)性能及設(shè)備防寒措施

3.3.1 平臺(tái)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)能力校核

CCS《海上移動(dòng)平臺(tái)入級(jí)規(guī)范》[2]及美國(guó)船級(jí)社(ABS)《海上移動(dòng)平臺(tái)建造和入級(jí)規(guī)范》[3]均對(duì)最低設(shè)計(jì)溫度下，各鋼材級(jí)別對(duì)應(yīng)材料厚度限制給出了要求。

CCS《鋼質(zhì)海船入級(jí)規(guī)范》[4]第8 篇第23章，對(duì)低氣溫環(huán)境下操作船舶的補(bǔ)充規(guī)定中，對(duì)暴露于低溫環(huán)境下的船體結(jié)構(gòu)用鋼也有著明確的規(guī)定。對(duì)平臺(tái)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)能力的校核，應(yīng)基于以上標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，對(duì)于校核出不滿足要求的板材應(yīng)根據(jù)具體情況給予更換或者結(jié)構(gòu)加強(qiáng)。

3.3.2 冰載荷作用下的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度評(píng)估

根據(jù)海洋鉆井平臺(tái)在無(wú)冰期窗口進(jìn)行作業(yè)的特點(diǎn)，平臺(tái)滿足的冰級(jí)一般按照C級(jí)考慮，其對(duì)應(yīng)的冰密集度和冰厚度關(guān)系見(jiàn)表1和表2。

表2 冰情與冰密集度、冰厚對(duì)應(yīng)關(guān)系

根據(jù)CCS《鋼質(zhì)海船入級(jí)規(guī)范》和ABS 《鋼制海船建造和入級(jí)規(guī)范》[5]確定冰帶范圍并對(duì)平臺(tái)板厚和骨材間距進(jìn)行校核。

可通過(guò)對(duì)平臺(tái)的各關(guān)鍵部位進(jìn)行建模計(jì)算冰載荷下的應(yīng)力，將計(jì)算應(yīng)力與許用應(yīng)力進(jìn)行對(duì)比，并對(duì)不滿足要求的結(jié)構(gòu)進(jìn)行更換或者加強(qiáng)。

計(jì)算中，對(duì)于半潛式平臺(tái)和自升式平臺(tái)，應(yīng)選取不同的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部位進(jìn)行校核。半潛式平臺(tái)還應(yīng)重點(diǎn)對(duì)錨泊系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算，自升式平臺(tái)則應(yīng)考慮平臺(tái)升降系統(tǒng)的能力。同時(shí)還應(yīng)將拖航、作業(yè)及自存等工況下的環(huán)境載荷逐一進(jìn)行分析。

最后，還應(yīng)根據(jù)《極地規(guī)則》和IMO《海上移動(dòng)式鉆井平臺(tái)構(gòu)造和設(shè)備規(guī)則》(MODU CODE)[6]的要求，對(duì)平臺(tái)的作業(yè)穩(wěn)性、拖航穩(wěn)性和拖航強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)估。

3.3.3 設(shè)備防寒改造原則

1)需要對(duì)機(jī)械設(shè)備和相關(guān)設(shè)備進(jìn)行必要的保護(hù)，以防止積冰和/或積雪、液體冰凍和粘度增加等不利影響。

2)潤(rùn)滑油等液體的粘度應(yīng)保持在可確保機(jī)械操作的范圍內(nèi)。

3)機(jī)械設(shè)備的海水供給布置應(yīng)設(shè)計(jì)為能防止冰攝入，或采取其他布置確保其功能完好。

應(yīng)根據(jù)設(shè)備的具體情況制定防寒改造方案，代表性的關(guān)鍵設(shè)備及系統(tǒng)防寒措施建議見(jiàn)表3。

表3 平臺(tái)設(shè)備、艙室防寒升級(jí)改造建議

3.4 平臺(tái)消防及救生系統(tǒng)防寒措施

平臺(tái)消防、救生系統(tǒng)在滿足現(xiàn)有規(guī)范的前提下，需按照極地規(guī)則進(jìn)行防寒改造。部分建議內(nèi)容見(jiàn)表4。

3.5 航行及通信安全保障建議

1)冰況信息的獲得主要由甲方提供、通過(guò)氣象傳真機(jī)接受海區(qū)氣象、通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)接受海區(qū)冰情預(yù)報(bào)。

2)駕駛臺(tái)靠船艏位置安裝兩臺(tái)可遙控操作的探照燈。

3)安裝兩套電羅經(jīng)。

4)根據(jù)規(guī)則要求在船艉安裝紅色閃光燈。

5)針對(duì)高緯度限制，對(duì)平臺(tái)通訊設(shè)備進(jìn)行A4海區(qū)檢驗(yàn)并取證，確保滿足作業(yè)緯度作業(yè)需求。

6)配備銥星電話，以滿足極地應(yīng)急通訊。

3.6 人員培訓(xùn)準(zhǔn)備

針對(duì)改造期間新增的設(shè)備，如鍋爐等應(yīng)加強(qiáng)操作及維保培訓(xùn)，確保作業(yè)期間設(shè)備的平穩(wěn)運(yùn)行；組織平臺(tái)寒帶作業(yè)的經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)，借鑒平臺(tái)遼東灣冬季作業(yè)的經(jīng)驗(yàn)，借用CCS/DNV等外部資源進(jìn)行寒帶作業(yè)的培訓(xùn)，以增強(qiáng)平臺(tái)隊(duì)伍寒帶作業(yè)的能力。

另外，平臺(tái)作業(yè)期間會(huì)面臨極晝或者極夜的現(xiàn)象，平臺(tái)應(yīng)提前組織對(duì)員工的心理疏導(dǎo)與培訓(xùn)，加強(qiáng)人員的應(yīng)對(duì)能力。

3.7 加強(qiáng)鉆前準(zhǔn)備，提高作業(yè)時(shí)效

海洋鉆井平臺(tái)在極地作業(yè)的時(shí)間窗口一般都很窄。以喀拉海為例，浮冰從7月初開(kāi)始消散，平臺(tái)7月中上旬具備進(jìn)入井位的條件，9月底隨著氣溫下降逐步進(jìn)入冰期。鉆井設(shè)計(jì)的建井周期如果與時(shí)間窗口相差不大，如果冰期來(lái)臨時(shí)未能完鉆，不得不棄井撤離，會(huì)造成非常大的損失。

表4 消防、救生系統(tǒng)防寒改造建議