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CCSI安全评估为在线更换锚泊系统保驾护航

新闻来源:中国船级社CCS    浏览量:713 刘阳杰 2017-12-25
 

    中国船级社实业公司(CCSI)的咨询评估业务主要针对航运、制造、海洋工程、石油石化等行业开展,量身订制的咨询/评估方案为业主解决了不少的燃眉之急。
  为国内浮式生产储油卸油装置(FPSO)首次在线更换锚泊系统进行的安全评估工作就是一个经典案例。更换锚泊系统常规做法是将油田停产、FPSO解脱、拆除旧系泊系统后再安装新系泊系统,而本项目预计采用的油田不停产、FPSO不解脱进行整体更换单点系泊系统的做法在海洋工程界没有先例。其项目的难点在于:环境复杂、不确定因素多、施工难度大,包括维修期间穿插有提油作业,维修施工作业离FPSO的距离十分近,维修施工工序多、工艺复杂、操作难度大、风险高等。
  为保证国内首次浮式生产储油装置锚泊系统在线更换项目的顺利实施和施工安全,CCSI承接了整个项目施工方案的安全评估业务。即通过对系泊系统更换方案中存在的各项安全风险逐一进行辨识和定性分析,及对辨识出的重大风险进行定量分析,然后提出相应的对策建议。实践证明,CCSI的评估方案为业主提供了施工方案实践途径的选择,也能够预先采取有效措施控制或降低作业风险,尽量避免安全事故的发生,为业主实现国内第一次FPSO不解脱、油田不停产整体更换单点系泊系统的成功实例提供了强有力的技术保障。
  大型吸力锚安装方案的技术风险分析
  大型吸力锚的安装方案,国内现有方案为采用泵撬块模式安装,主要是在吸力锚顶部安放一个吸力泵撬块,吸力泵尾部有控制电缆直通施工作业船舶,作业全过程由水下机器人(ROV)在水下进行监控。工作时通过吸力泵连接吸力锚,抽走吸力锚内部的海水,使吸力锚在内压外压力差作用下陷入海底之中。但是新安装的吸力锚的直径为7.5m、高13.2m、质量150t,高度和质量分别是旧吸力锚的1.25倍和1.67倍,如采用已有方案则需更大的泵撬块,导致方案实施难度大大增加。为了解决上述问题,提高施工效率,施工方提出了一种新的方案为采用遥控潜力器(ROV)搭载吸力泵模式安装大型吸力锚的技术方案,此方案是泵撬块与ROV合为一体,ROV直接为泵撬块提供液压动力。
  CCSI项目组通过比对旧方案“采用泵撬块模式安装”与新方案“采用ROV搭载吸力泵模式安装大型吸力锚”分析得出,旧方案不仅在安装和回收阶段需要施工人员(或潜水员)爬到吸力锚上端作业,且泵撬块体积庞大,控制缆在水下容易与ROV脐带缆缠绕,施工工序繁杂且安装风险较高。而新方案无需施工人员爬上吸力锚上端安装和回收泵撬块,此外泵撬块与ROV共用一条控制缆,也解决了脐带缆水下缠绕的问题。最终建议选择新方案。
  ROV搭载吸力泵模式安装大型吸力锚方案的风险识别细化
  针对ROV搭载吸力泵模式安装大型吸力锚的具体实施方案,CCSI项目组进行了详细的风险识别,并提出了不少建议。如针对吸力泵可能产生的故障,提出需要考虑提供1套备用吸力泵。在实际施工过程中,安装最后一个吸力锚时,两个吸力泵密封及叶片全部损坏,但因有备份系统存在,最终吸力锚顺利完成了安装。又如针对吸力锚排水阀门在安装过程中可能存在泄漏的问题,提出需要在安装前对排水阀门进行100%的1Mpa压力密封测试,保压30min,防止阀门泄漏产生。在实际施工中证明密封的效果良好,100%满足吸力锚灌入和拔出的正负压力条件。
  限位拖轮拖带能力的分析
  新系统安装全过程中,需要限位拖轮对FPSO进行限位作业。限位是施工每一步骤所不可缺少的步骤,是顺利、安全施工的基本保障,特别是在上钢缆更换阶段尤为重要,而限位拖轮拖带能力是能否成功限位的基本前提。CCSI项目组对在更换锚系时,只有一艘辅助拖轮进行限位工作,环境条件(风、浪、流)刚好与FPSO船体呈90°,限位拖轮能否提供足够大拖力的情况进行了详细计算分析。
  计算工况包括了FPSO满载、75%装载、半载三种装载工况,艏向位置包括30°、120°、150°、240°、270°、360°等不同位置,来流方向(与船艏相对位置)包括0°、15°、30°、45°、60°、75°、80°、85°、90°等,一共计算了2916种组合工况下的张力值。最后得出结论:按准动力及表静力分析计算结果,在来流45°以内,限位拖轮能满足要求。超过45°时则限位失败的几率加大。为现场施工时的拖轮限位作业提供了明确的作业参数指导。
  锚系张紧过程中的定量计算
  FPSO不解脱减少了项目施工作业空间,与新建系泊系统安装相比增加了锚链铺设和张紧的难度。原有张紧方案采用300T张紧器一段连接新铺设的锚链,另一端连接旧上锚缆附近的旧锚链进行张紧,水下操作难度大,每根锚系张紧预计需要6天时间,工期太长。经研究采用专业锚系处理船在水上偏移新锚系路由5°进行张紧方案,避免张紧过程中船舶与FPSO的碰撞,但偏移5°张紧时又存在新锚系与旧锚系的摩擦干扰问题。CCSI项目组经过软件模拟和水动力的定量计算,结合施工实际船舶的操纵回转性能,计算了预张紧过程中如果吸力锚被拨出或张紧链断裂,工作船冲向FPSO时,紧急倒车或转向以避免与FPSO相撞的最下安全距离。根据实船数据得出计算结果为78.61m。而使用锚链铺设船沿着新锚系路由直接张紧,张紧时拖轮距离FPSO最近168m,距离满足安全操作的要求。因此建议施工方案优化为使用锚链铺设船沿着新锚系路由直接张紧,既保证了施工时的安全,又大大缩短了施工的工期。
     
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