鉆井平臺極地作業風險

(中海油田服務股份有限公司，河北 三河 065201)

針對極地航運發展及資源開發，國際海事組織(IMO)頒布了《國際極地水域操作船舶規則》[1](以下簡稱“極地規則”)，并分別通過了《國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(以下簡稱“極地船舶”)。為適應極端的惡劣環境，滿足極地規則的安全和環保要求，用于海洋油氣勘探開發的鉆井平臺赴極地作業前必須進行系統的防寒及符合極地規則的升級改造。

1 極地規則關鍵內容解析

極地規則主體框架由引言、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部分的強制規定，第I部分包含I-A安全措施的強制規定和I-B安全方面的建議，第II部分包含II-A防污染的強制規定和II-B防污染的建議。

規則中將船舶分為(A/B/C)3類。依據海洋鉆井平臺的設計建造標準和在極地的作業窗口期(通常為7-9月無冰期)，平臺符合C類極地船舶的條件，即在開敞、浮冰密集度小于1/10，最低溫度-10℃的海域作業。

1.1 I-A安全措施

1.1.1 基本要求

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

須在船上具備有效的《極地船舶證書》，國內平臺可以由CCS進行該證書的簽發。

平臺必須具備極地水域操作手冊(PWOM)，該手冊由平臺按照極地規則具體要求進行編制，經中國船級社(CCS)審批后生效。

1.1.2 船舶結構

對于在無冰期作業的鉆井平臺(C類船舶)，需委托船級社或第三方機構對船體結構進行評估，如果結構適合于其預定操作，則不需要冰區加強。

考慮積雪和積冰對平臺穩性的影響，需委托船級社或第三方機構進行評估；同時規則也明確了C類船舶不需要進行冰損后破損穩性的分析。

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

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

1.2 Ⅱ-A 防止污染措施

極地規則適用水域范圍內作業的平臺，禁止排放任何油類、散裝有毒液體物質；生活污水、垃圾廢棄物的排放，在滿足《防污公約》附則IV的基礎上，還要滿足規則中冰區排放的要求。

2 極地作業面臨的風險

1)結構結冰可能會降低船體穩性以及設備功能。

2)低溫影響工作環境和人的工作效能、維護和應急部署任務、材料性能和設備功效、求生時間及安全設備和系統性能。

3)在計劃的建井周期內未能順利完鉆，存在冰期來臨平臺面臨嚴重冰情的風險。

4)高緯度影響航行系統、通信系統和冰況圖像信息的質量。

5)因偏遠和可能缺乏準確完整的水文數據和資料，缺少可用的助航設備和航標設施，增加擱淺可能性；缺少易部署的SAR設施，應急響應延遲和通信能力有限，影響對緊急事件的響應。

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

3 應對措施及建議

3.1 作業區域環境參數

因極地海域油氣開采尚未大范圍展開，已有的作業信息比較少，獲取準確的作業海域的環境參數成為非常重要的一個環節。在極地海域作業，除風、浪、流等基本參數外，更多的應關注作業區域的環境溫度、海水溫度、冰情、風暴潮、大霧等易對平臺產生直接影響的惡劣環境參數。如北極圈喀拉海海域，其海水溫度可達到-1℃甚至更低，對于半潛式平臺的水下防噴器控制系統應給予足夠的重視，防止結冰導致功能失效。

3.2 極地作業適應性評估

根據極地規則條款要求，平臺需取得《極地船舶證書》和《極地水域操作手冊》，并委托有資質的第三方機構對船體的結構、分艙及穩性等進行專業評估，辨識風險點并作為升級改造的依據。當然，對于專為北海、挪威海等地球北部惡劣海域建造的鉆井平臺，可視情進行一些基礎性的評估即可。

3.3 平臺結構性能及設備防寒措施

3.3.1 平臺關鍵結構能力校核

CCS《海上移動平臺入級規范》[2]及美國船級社(ABS)《海上移動平臺建造和入級規范》[3]均對最低設計溫度下，各鋼材級別對應材料厚度限制給出了要求。

CCS《鋼質海船入級規范》[4]第8 篇第23章，對低氣溫環境下操作船舶的補充規定中，對暴露于低溫環境下的船體結構用鋼也有著明確的規定。對平臺的關鍵結構能力的校核，應基于以上標準進行，對于校核出不滿足要求的板材應根據具體情況給予更換或者結構加強。

3.3.2 冰載荷作用下的結構強度評估

根據海洋鉆井平臺在無冰期窗口進行作業的特點，平臺滿足的冰級一般按照C級考慮，其對應的冰密集度和冰厚度關系見表1和表2。

表2 冰情與冰密集度、冰厚對應關系

根據CCS《鋼質海船入級規范》和ABS 《鋼制海船建造和入級規范》[5]確定冰帶范圍并對平臺板厚和骨材間距進行校核。

可通過對平臺的各關鍵部位進行建模計算冰載荷下的應力，將計算應力與許用應力進行對比，并對不滿足要求的結構進行更換或者加強。

計算中，對于半潛式平臺和自升式平臺，應選取不同的關鍵結構部位進行校核。半潛式平臺還應重點對錨泊系統進行計算，自升式平臺則應考慮平臺升降系統的能力。同時還應將拖航、作業及自存等工況下的環境載荷逐一進行分析。

最后，還應根據《極地規則》和IMO《海上移動式鉆井平臺構造和設備規則》(MODU CODE)[6]的要求，對平臺的作業穩性、拖航穩性和拖航強度進行評估。

3.3.3 設備防寒改造原則

1)需要對機械設備和相關設備進行必要的保護，以防止積冰和/或積雪、液體冰凍和粘度增加等不利影響。

2)潤滑油等液體的粘度應保持在可確保機械操作的范圍內。

3)機械設備的海水供給布置應設計為能防止冰攝入，或采取其他布置確保其功能完好。

應根據設備的具體情況制定防寒改造方案，代表性的關鍵設備及系統防寒措施建議見表3。

表3 平臺設備、艙室防寒升級改造建議

3.4 平臺消防及救生系統防寒措施

平臺消防、救生系統在滿足現有規范的前提下，需按照極地規則進行防寒改造。部分建議內容見表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、通過氣象傳真機接受海區氣象、通過互聯網接受海區冰情預報。

2)駕駛臺靠船艏位置安裝兩臺可遙控操作的探照燈。

3)安裝兩套電羅經。

4)根據規則要求在船艉安裝紅色閃光燈。

5)針對高緯度限制，對平臺通訊設備進行A4海區檢驗并取證，確保滿足作業緯度作業需求。

6)配備銥星電話，以滿足極地應急通訊。

3.6 人員培訓準備

針對改造期間新增的設備，如鍋爐等應加強操作及維保培訓，確保作業期間設備的平穩運行；組織平臺寒帶作業的經驗交流會，借鑒平臺遼東灣冬季作業的經驗，借用CCS/DNV等外部資源進行寒帶作業的培訓，以增強平臺隊伍寒帶作業的能力。

另外，平臺作業期間會面臨極晝或者極夜的現象，平臺應提前組織對員工的心理疏導與培訓，加強人員的應對能力。

3.7 加強鉆前準備，提高作業時效

海洋鉆井平臺在極地作業的時間窗口一般都很窄。以喀拉海為例，浮冰從7月初開始消散，平臺7月中上旬具備進入井位的條件，9月底隨著氣溫下降逐步進入冰期。鉆井設計的建井周期如果與時間窗口相差不大，如果冰期來臨時未能完鉆，不得不棄井撤離，會造成非常大的損失。

表4 消防、救生系統防寒改造建議