綜合安全評估在自升式鉆井船安裝簡易平臺中的應用

王運龍 陳 明 林 焰 申 陶

（大連理工大學船舶CAD工程中心 大連 116024）

從目前可看到的文獻中，綜合安全評估（formal safely assessment，FSA）方法在海洋工程界中是一種比較新的方法［1］.在國內中國船級社于1999年11月出版了《綜合安全評估應用指南》［2］且與上海規范研究所聯合應用FSA對長江地區高速船作了風險評估研究；郭昌捷、張道坤等對FSA在船舶裝卸載過程中的應用進行了研究，重點探討了人為因素的風險分析［3］；馮恩德，樊紅對船舶FSA的方法進行了研究，將概率影像圖理論和證據理論引入到船舶綜合安全評估中分別用于解決FSA中的定量風險分析問題和缺乏歷史數據問題［4］.本文參照文獻［5］，對自升式懸臂鉆井船經過簡單改造用于安裝簡易平臺方案中存在的危險進行識別、風險評估、費用和受益評估，提出合理的并能有效地控制風險的措施，從安全的角度論證了方案的可行性.說明了FSA在海洋結構物上的應用框架和步驟，探討了FSA由理論到實際應用的可行性.

1 自升式懸臂梁鉆井船安裝簡易平臺的模型和工藝過程

本項目研究的鉆井船安裝簡易平臺的工藝方案，是一個比較新的課題，國內目前尚未有同類的技術研究.分析國外用鉆井船進行簡易平臺的成功工程實例的技術和工藝狀態，可以總結出如下特點：（1）費用低廉.浮吊安裝租費較高，對于有些簡易平臺幾乎相當于平臺自身的造價；鉆井船的日費也高，但與租用浮吊船帶來的昂貴的動／復員費相比仍然有明顯優勢；（2）工期緊湊.如果使用鉆井船來打井，繼而用該鉆井船安裝簡易平臺，一般是多幾個工作日就可完成，所以工期緊湊，工序銜接緊密；（3）需注意約束條件（幾何與載荷）.對于某鉆井船及其設計成的安裝方式，可能適合于用安裝某類規格的簡易平臺（受其尺寸和重量的約束）.也就是說對于某個給定的鉆井船來說，其能夠安裝的簡易平臺是有一定約束的，或者在簡易平臺設計時就要考慮將來用鉆井船安裝的約束條件；（4）輔助設備配置.用來安裝簡易平臺的鉆井船往往為了更好的進行吊裝作業，需要進行必要的改造和輔助設備的配置.如局部結構的加強，增加導向滑輪、輔助空中翻轉機構、穩定吊點的牽索等等.（5）與浮吊相比，鉆井船坐底，吊裝過程中可以大大降低動載荷的影響，但是由于其移動能力受到限制，準確定位能力相對要差.

在吊裝過程中，根據簡易平臺的重量、尺寸的大小和鉆井船的大鉤起吊能力及其懸臂梁下可作業空間的約束，可以整體吊裝，也可以將簡易平臺分成上部模塊和下部模塊分別吊裝.通過對安裝工藝過程的技術分析和論證，對主要安裝過程建立的分析模型如圖1所示.圖2為鉆井船安裝簡易平臺工藝的流程圖.

圖1 吊裝過程模型

圖2 鉆井船安裝簡易平臺流程圖

2 自升式懸臂梁鉆井船安裝簡易平臺作業過程的綜合安全評估

2.1 危險識別

危險識別的目的是對所評估德系統可能存在的所有危險進行識別，并將這些危險按照危險程度列出清單，以便對主要危險進一步分析和提出相應的控制方案［6］.危險識別是確定危險存在并定義其特征的過程，可以通過標準技術識別對導致事故有影響的所有危險，分析事故情景的可能原因和可能導致的后果，并利用已有的數據或信息進行評價，最后將這些危險排序，其實施過程如圖3所示.

根據以上建立的分析模型和鉆井船安裝簡易平臺流程，各方面的專家對潛在的危險和可能產生的后果進行了細致的討論分析，經過識別，在作業狀態下對鉆井船主體結構及簡易平臺的主要危險有：（1）碰撞；（2）作業載荷過大；（3）落物沖擊；（4）風暴過載.其作業過程中的危險識別工作如表1所列.

圖3 危險識別實施過程

根據中國船級社《綜合安全評估應用指南》對失效的嚴重性和頻率級別的規定，可以列出下面的風險矩陣如表2所列.其中水平1表示為最高風險，水平7表示為最低風險.

在危險識別工作表中總共識別了13種失效情況，只要它們的影響被判定為“嚴重”或“災難性”，他們就被注明為危險，除此之外，它們被定位“輕微”或“不明顯”的失效狀況.為易于排列這些危險／失效狀況，有必要評價出失效影響的嚴重性和可能性.依據以上的定義，對每一個失效狀況定性作了評價，再將危險識別工作表的結果轉入到風險矩陣，如表3所列，作為危險／失效狀況優先次序的依據.

2.2 風險評估

本文評估主要是針對鉆井船主體結構失效或簡易平臺受損而引起的環境污染和經濟損失的風險，在度量分險時，風險評價準則采用目前承認的風險3個層次：不可接受的風險區、合理可行的低風險區（ALARP）及可忽略風險區.在表2的風險矩陣中不可接受區可確定為水平1至3.ALARP區為水平4至5，以及可忽略區為水平6和7.根據對風險矩陣的評估可以得出以下結論.

水平3（這些風險視為不可接受）：7，13.

水平4（這些風險視為ALARP）：1，2，3，4，6，8，9.

水平5（這些風險視為ALARP）：5，10，11，12.

據嚴重性和概率級別的定義，2種危險（7，13）被列為不可接受的風險水平.在未來使用過程中在確定鉆井船主船體結構性能良好的同時，嚴禁進行使懸臂梁伸出過長，超過其允許范圍的操作，嚴禁在外部環境超出鉆井船可承受范圍的時間、地點進行安裝作業.

有11種危險（1，2，3，4，5，6，8，9，10，11，12）被列為ALARP風險水平，屬于可容忍的，但可容忍并不等同于可忽略，業主必須認真全面地研究“可容忍的”風險，找到其作用規律，采取必要地防范措施，做到心中有數.

表1 鉆井船主體結構及簡易平臺危險識別工作表

表2 風險矩陣

表3 失效狀況的風險矩陣

2.3 風險控制方案

針對以上的分析，結合鉆井船的具體情況，對鉆井船安裝簡易平臺提出如下幾個控制方案：（1）嚴格控制作業范圍，控制懸臂梁伸出船體的長度在允許范圍內；（2）嚴禁在外部環境超出鉆井船可承受范圍的時間、地點進行安裝作業；（3）注意運輸船移船操作，防止與鉆井船、簡易平臺下部模塊碰撞；（4）對被安裝的簡易平臺有嚴格的尺寸、重量限制，不要超標作業；（5）在吊裝過程中要注意升降速度的控制，防止產生碰撞；（6）培養一支業務水平高，責任感強，高素質、現代化的專業隊伍.

2.4 費用與受益評估

為了滿足鉆井船可以就近進行簡易平臺的安裝，對其進行簡單的改造是一個不錯的選擇，可以用很少的改造費用取得對簡易平臺的安裝功能，用鉆井船就近對簡易平臺進行安裝，不僅可以節省租用起重船的費用，而且如果使用鉆井船來打井，繼而用該鉆井船安裝簡易平臺，一般幾個工作日就可完成，所以工期緊湊，工序銜接緊密，為后續工作取得了時間，其效益是非常可觀的.

此方案發生的費用主要包括：（1）改造和輔助設備費用.用來安裝簡易平臺的鉆井船為了更好的進行吊裝作業，需要進行必要的改造和輔助設備的配置，如局部結構的加強，增加導向滑輪、輔助空中翻轉機構、穩定吊點的牽索等等；（2）技術隊伍的培訓費用.發生的總費用與受益相比是微不足道的.

2.5 提出對決策的建議

由于鉆井船本身具有起吊能力，對其進行簡單改造，用于簡易平臺的安裝，在鉆井船結構允許的范圍內是可行的.在安裝過程中存在的風險，通過采取預防措施，可以控制在可接受的范圍內.針對目前的海洋工程市場的工期緊、大型浮吊租賃困難且費用昂貴的現狀，對自升式懸臂梁鉆井船進行簡單改造用于簡易平臺的安裝是一個新的選擇方向.

3 結束語

本文總結了利用自升式懸臂梁鉆井船安裝簡易平臺的特點，探討了其工作原理和工作流程，將綜合安全評估的方法用于對自升式懸臂鉆井船經過簡單改造后安裝簡易平臺方案的可行性研究，從安全評估的角度論證了自升式海洋鉆井船經過簡單改造用于安裝簡易平臺的可行性，說明了FSA在海洋工程中的應用框架和步驟，探討了FSA由理論到實際應用的可行性.我國尚沒有采用自升式鉆井船進行海上簡易平臺的安裝經驗，也沒有開展過相關的研究論證工作，如何在提高經濟效益的同時，使鉆井船的安全得到保證，是該安裝作業過程中必須解決的一個難題，因此對其作業過程進行綜合安全評估是必要的，也是可行的.

［1］李玉剛，林 焰，紀卓尚.海洋平臺安全評估的發展歷史和現狀［J］.中國海洋平臺，2003，18（1）：4－8.

［2］中國船級社.綜合安全評估應用指南［M］.北京：化學工業出版社，1999.

［3］郭昌捷，張道坤，李建軍.綜合安全評估在船舶裝卸載過程中應用［J］.大連理工大學學報，2002，42（5）：564－568.

［4］陳 明，林 焰，紀卓尚.自升式懸臂鉆井船安裝簡易平臺方案可行性研究報告［R］.大連：連理工大學學船舶工程學院，2006.

［5］樊 紅，馮恩德.一種基于證據理論的船舶綜合安全評估（FSA）方法［J］.武漢理工大學學報：交通科學與工程版，2004，28（4）：546－549.

［6］李玉剛.綜合安全評估（FSA）方法在海洋平臺上的應用［D］.大連：大連理工大學船舶工程學院，2002.