淺談生產期間FPSO系泊系統的完整性管理

羅曉明 汪建平 景勇

（中海油能源發展采油服務公司，天津塘沽，郵編：300452）

1 前言

隨著服役時間的增加，近幾年FPSO系泊系統的安全管理受到了更多人的關注，縱觀水下內轉塔單點系泊系統的故障種類，主要有以下幾個方面。

1.系泊鋼纜斷裂，其中在系泊鏈、中水浮筒和系泊塔的連接處斷裂的幾率最高。

2.系泊鋼纜斷絲，松股。

3.系泊鏈腐蝕磨損嚴重，中間擋松脫，其中在接近離開海床的位置最嚴重。

系泊系統故障頻發除了與潛在的不確定環境因素有關外，還與我們對系統的管理有密切的關系，因此建立一套完整的資產完整性管理辦法對于系泊系統安全是非常必要的。

2 資產完整性管理（AIM）的目的

系泊系統的資產完整性管理指的是以健康、安全、環保及質量為基礎的，對系泊系統進行持續監測和維護的過程。過程包括對設計、建造、安裝、運輸及正常生產后的維護等步驟的管理。它的目的就是降低成本，最大限度增加系泊系統運行的可靠性。

通常系泊系統的AIM與FPSO的AIM是結合一起的并包括船體結構和柔性立管，管理系統以設計和建造階段收集到的信息為基礎，建立一個基于風險的操作，檢查和維護計劃。該系統的建立需要建立一個精確的數字模型以及基于風險的各種檢查，并通過模型計算分析最后確認系泊系統潛在失效風險和制定出預防失效風險的計劃。

3 資產完整性管理內容

（1）系泊系統初始模型的建立

利用設計和安裝后第一次檢查所取得的最新信息，如系泊錨的位置、系泊腿的長度、預張力、方位角等信息建立起系泊系統數字初始模型。

（2）關鍵區域檢查計劃的制定

基于對初始模型的計算分析并結合原始設計，確定出系泊系統容易出問題的區域或組件，從而制定出針對這些區域的詳細檢查計劃。

（3）利用檢查、維修、維護的信息及時更新數據模型

每年的檢查，維修和維護的結果將用以更新系泊系統的數字模型，并用此模型與之前的模型對比從而判別出系統是否滿足極端的設計條件和期待的疲勞壽命。通過對比對多年來利用檢查建立起來的數字模型，我們可以預測出一些機械衰減的發展趨勢，比如腐蝕，磨損，因此可以預測出剩下的可服務時間。這種預測可以幫助和支持操作者制定維護和維修計劃，減少因為系泊系統的失效造成對生產的影響。

（4）文件管理和存放

關于系泊系統的所有信息，包括設計圖紙、設計報告、每年的檢查及評估報告、檢查計劃（船級社或其它的）、維修和維護報告和計劃等文件必須被收集和妥善地保管，做到不遺漏、不丟失，隨時可以被查閱。

（5）建立應急反應系統（ERS）

作為完整性管理系統的組成部分之一，應急反應系統也必須提前被建立，應急反應系統包括有指定的團隊（操作者/承包商/船級社）、提前計劃好的處理程序以及針對不同問題的處理方法等。另外每年根據檢查結果建立的新模型將會是ERS參考的基礎。

4 系泊系統完整性檢查

為了確認安裝后的系泊系統是否與設計的一致以及系泊系統各組件在生產過程中的實際損耗情況，有必要借助ROV或潛水員對系泊系統進行定期檢查。具體的檢查周期及檢查內容如下：

1.安裝后檢查

（1）系泊錨的位置。

（2）系泊腿的筆直程度，看是否有扭轉，打折等。系泊鏈的傾角。

（3）各系泊腿的張緊度是否均勻。

（4）系泊腿、系泊錨、連接件、系泊浮筒等各部分是否有損壞或異常。

2.年度檢查

（1）同安裝后檢查內容。

（2）外觀檢查海生物在系泊鏈上的附著情況。

（3）外觀檢查系泊鋼纜腐蝕磨損情況、是否有損傷或異常。

（4）外觀檢查系泊鏈及連接件的腐蝕磨損情況。

3.每隔5年檢查一次

（1）同年度檢查內容。

（2）對系泊鏈、系泊纜、連接件的腐蝕程度進行測量。

（3）對系泊腿進行電位腐蝕檢查。

（4）系泊腿的張角測量。

4.1 系泊鏈的檢查

系泊鏈的檢查包括外觀檢查和測量檢查兩部分，外觀檢查主要是檢查系泊鏈是否有扭絞、扭轉、彎曲、腐蝕、檔位松動、疲勞、裂紋和過分彎曲（主要是各地的過分磨損）的現象；測量檢查主要是測量系泊鏈環的直徑、鏈環的距離，具體檢查方法可參考API推薦性作法APIRP2I。

當前，有四種適用的方法來檢查浸泡在海水里的系泊鏈，具體如下：

（1）利用帶有多功能機械臂的ROV和攝像設備對系泊鏈進行檢查，檢查前需要先清潔系泊鏈。

（2）利用ROV（無需多功能機械臂）和攝像設備對無檔鏈進行外觀檢查，檢查前無需清潔。

（3）ROV帶有多功能機械臂及攝像機利用工具測量系泊鏈。

（4）潛水員利用卡尺測量。

另外一個問題需要注意的是，去除海生物的檢查方式，會破壞海生物對系泊鏈的防腐保護以至加快了系泊鏈在海水中的腐蝕速度。所以，也不建議過頻的對系泊鏈進行測量檢查。

4.2 系泊鋼纜的檢查

系泊鋼纜的檢查包括對纜繩部位的外觀檢查（檢查是否有扭絞、扭轉、斷絲、松股、腐蝕、磨損）和測量檢查（測量系泊鋼纜的直徑）以及鋼纜頭部位的檢查兩部分，鋼纜頭的主要檢查內容如下：

（1）插孔頭腐蝕磨損檢查。

（2）插銷的腐蝕磨損檢查。

（3）插銷鎖緊裝置腐蝕檢查。

（4）彎曲加強處的腐蝕檢查。

（5）陽極塊消耗情況檢查。

4.3 系泊系統各連接點的檢查

系泊腿上任何組件的連接點、系泊腿與浮筒的連接點及系泊腿與系泊錨的連接點，都是潛在發生問題率最高的區域。主要原因是因為機械結構的不連續性導致運動模式的不同所誘導，具體的可能產生的問題如下：

1、插銷磨損

2、插銷鎖緊裝置腐蝕脫落

3、陰極保護失效

4、過度彎曲

5、疲勞

系泊系統的最頂部與FPSO相連，這里也是系統最為關鍵的部位之一，因為這里所承受的載荷最大，出現失效和衰減的幾率很高但同時這里也是最難檢查的區域之一。為了做好對該區域的檢查，我們需要詳細的做好檢查計劃，選擇合適的工具如微型ROV及攝像設備，并盡可能多地獲取正確詳細的影像資料。舉個例子，如對水底下錨纜孔內的檢查就需要微型ROV。有時，系泊腿的末端連接點也會在水面以上，檢查和維護相對容易，但是不能因為這個原因而不加重視，也需要嚴格按檢查計劃對其執行周期性的檢查。

5 系泊系統的在線監測

隨著科技的進步，作為數據采集手段之一的在線監測，現在越來越多的被廣泛應用于系泊系統，它與數字模型相結合，可以實現實時對系泊系統的狀態 （對應于不同環境參數下的系泊腿拉力，FPSO的運動狀態及位移）進行監測及評估，大大克服了原來周期性檢查評估的不連續性缺點，使評估工作更容易，評估結果更準確。但是，它與周期性檢查相比也存在缺點，如，對系泊組件的機械衰減（腐蝕、疲勞損傷、磨損等）沒有辦法檢測到。所以一個完整的系泊系統評估，它必須同時包括有周期性檢查和在線監測的內容。

系泊系統的在線監測，主要包括以下兩方面的監測：

（1）系泊腿的監測

直接或間接的檢測到系泊腿的張力，目前常用到的設備有如：應力傳感器和傾角儀。

（2）環境監測

對系泊系統所在海域的環境參數（風、浪、流）進行實時監測，常用到的設備有如：浪流計和風速風向儀。

（3）船體運動及位移監測

對FPSO船體6自由度運動及船體位移進行實時監測，常用到的設備有如：姿態導航儀，GPS定位儀等。

6 結論

本文以資產完整性管理理念為基礎，對FPSO單點系泊系統在役期間的完整性管理進行介紹。同時，也論證了在線監測系統與周期性檢查的相互結合在系泊系統日產管理中的重要作用。希望對業內人士有所幫助。

[1]Oil&UK （2008），“Mooring Integrity Guidance”.

[2]Noble Denton Europe Limited（2006）.“Floating Production System-JIP FPS mooring integrity”Prepared for the Health and Safety Executive，Research Report444.

[3]API RP 2I-1996，“In-Service Inspection of Mooring Hardware for Floating Drilling Units”