海上油田設施補給軟管改進

李海

(中海油能源發展股份有限公司 湛江采油服務文昌分公司，廣東 湛江 524057)

海上生產平臺和FPSO補給柴油和淡水的關鍵設施就是補給軟管，包括加油和加水軟管，目前海上補給軟管均采用普通軟管，不具備漂浮能力，且接頭與管線連接方式的強度和密封性較差，經常發生安全事故。尤其是在南海海域，在補給作業過程中受管線質量、海況、天氣，以及人員操作水平等影響，經常會發生接頭脫落、管線破裂、絞繞拖輪等事故，影響海上設施加注補給作業。雖然作業者已經在人員值班培訓、作業條件等方面進行改善，但是作業風險依然存在，補給軟管依然有絞繞拖船螺旋槳事件發生。特別是加注補給油管絞斷后，會造成油污染海洋環境的環保事故[1]，影響海洋生態環境。為此，通過收集現有海上平臺、FPSO等設施的補給淡水軟管基礎數據，針對現場應用中存在的問題，開展增加淡水軟管浮力設計、材料選擇、接頭密封形式、安裝設計等關鍵技術分析，對現有補給軟管和操作程序進行優化，降低補給作業風險，為海上設施的日常加注補給提供安全保障。

1 海上平臺補給作業

1.1 補給軟管

海上設施的加注補給軟管采用黃色的通用型的軟管，采用合成橡膠材料，加強層采用高強度面線編織，外層有條紋設計，耐摩擦，工作溫度為-20～+80 ℃。海上設施多采用內徑102 mm補給軟管，外觀見圖1，相關參數見表1。

表1 補給軟管參數

圖1 柴油補給管線

1.2 海上設施補給作業程序

海上設施加注補給按照補淡水和柴油分別制定相應的工作程序，程序內容略有不同。根據作業風險高低，加注柴油風險略高一些。

1)加注補給設施與加注拖船商定供油數量，連接好供油管線和靜電導線，備好溢油消防器材，堵好甲板下水口，商定聯系方式，打開左艉主甲板柴油注入閥(確認左柴油艙還是右柴油艙)。

2)通過引導繩將加注補給軟管引導至加注拖船方，確認鏈接正常。

3)派專人按照供受油安全檢查表進行檢查，確認準備妥當。

4)確認供受油雙方管線閥門已通暢，即可讓拖船啟動柴油泵，先小流量后增大，并檢查各接口閥門處滴漏否，看油艙液面上升否，一切正常，就開始正常供油。

5)隨時檢查管線情況及油艙液位，與拖船保持聯系，換艙時先開另一艙，再關正加油的艙。

6)加油結束后一定要吹掃管線后再拆管線。

7)認真量艙，與加注拖船流量計讀出的數值對比，確定受油數量，雙方簽字確認。

2 海上柴油淡水補給面臨的風險

拖船停靠油田設施時候，軟管用于FPSO、海上平臺和補給船舶之間的連接,作為油料和淡水輸送保障的介質。在重力、浮力、輸油內力，以及海浪和海流的作用下,加注軟管往往會產生較大的扭曲、彎曲和拉伸,極易造成錯位、折裂、接頭松脫甚至拉斷[2]，極端條件下，軟管還會卷入拖船底部，與加注拖輪底部螺旋槳纏繞，影響拖船的操作能力。某海上加注補給作業中補給管線的狀態見圖2，具體風險總結如下。

圖2 柴油補給管線在海中狀態

2.1 環境

海上加注補給過程中，如果補給軟管破裂，又未能及時停止油泵供給，會造成柴油泄露，給海洋造成環境污染[3]，即使油泵能夠及時停止運行，輸油管內的柴油也會泄漏到海面上，在海面上形成油膜。由于油膜的覆蓋窒息作用及其本身的耗氧,會導致污染水域中大量生物因缺氧而死亡；油中的有害物質會通過食物鏈影響魚類、貝類，以及人類；油污染中的各種有機烴類在食物鏈中循環不易被分解,通過濃縮富集會達到具有毒性的程度。此外,溢油污染還會破壞海灘風景區和旅游景觀,嚴重的油污染對生態環境的危害往往長達幾十年[4]。當然，淡水補給則不會發生環境污染風險。

2.2 人員傷害

加注補給拖船在補給過程中要嚴格控制拖船與海上設施的距離，如果拖船在風浪流作用下，急速遠離海上設施[5]，使軟管承受巨大的拉力，如果這個拉力超過了軟管所承受的負荷，軟管或者軟管兩端接頭處會發生斷裂或者接頭松脫。處于工作狀態的軟管在內在介質壓力下會無序擺動，對周邊人員造成傷害。

2.3 補給拖輪失去動力

補給拖船在補給過程中，極端條件下，補給軟管纏繞拖船螺旋槳，致使拖船失去航行動力，如不能及時解決則有可能造成：①失去航行動力的船舶在海上處于自由漂浮狀態，在風浪流的作用下，撞上平臺，給平臺結構造成傷害[6]；②即使沒有撞上海上設施，加注補給船處于無動力時受外界環境影響而處于橫風橫浪狀態,以至于對船舶的穩性造成影響從而引發事故[7]，也有可能無法避讓周圍其他航行船舶，發生海上碰撞事故的風險。

2.4 柴油或淡水無法補給

補給柴油淡水過程中出現管線斷裂顯現，除了帶來以上風險，還無法完成補給任務。如果作業條件沒有變化(主要是天氣、海況)，同樣的工作任務不能正常開展，就會由于無法補給淡水或者柴油，而給油田的生活和工作帶來影響，嚴重情況下缺少柴油的補給會造成被迫停產。

3 解決方案

3.1 控制補給船舶與海上設施工作距離

控制好補給拖船與海上設施的工作距離，確保不會因為距離太遠，造成補給軟管拉伸，致使拉斷軟管或者接頭松脫，也不要因為工作距離太近，造成軟管扭曲，在風浪流作用下與拖輪的螺旋槳發生絞繞[8]，同樣距離太近有與海上設施發生碰撞的風險。在控制工作距離方式上可以借鑒FPSO串靠式原油外輸過程中，FPSO與受油船的距離控制方式[9]。但是考慮到作業時間、作業成本、工作量等因素，可使用靠泊纜繩作為距離控制繩，同時拖船通過側推輔助和降低螺旋槳速度減少纜繩受力，保持纜繩處理繃緊轉態，從而控制補給船舶與海上設施(FPSO)的作業距離[10]。海上平臺不適合采用這種方法。

3.2 增加入水端軟管浮力

為避免軟管在波浪作用下卷入拖船底部，考慮給靠近補給拖船處的入水軟管增加浮力[11]，減少軟管侵入水里與拖船螺旋槳發生絞繞的可能性。通過分析外輸軟管浮力及浮力作用點，對軟管入水端靠近拖船處增加浮體。增加方式有臨時性和永久性2種。臨時性浮體是作業前操作人員手動固定在軟管上；永久性浮體可選用泡沫浮體加橡膠纏繞的方式固定，起到永久提供浮力的作用。

3.3 增加入水端軟管抗彎曲性

為減少軟管在波浪作用下卷入拖船底部，同樣還要增加靠近拖船端抗彎曲性，事故案例分析證實充壓軟管被水流扭曲后會像木棍一樣扎入拖船尾部與螺旋槳發生絞繞。在增加入水靠近拖船段的浮力和抗彎曲性，從而可以避免靠近補給拖船的軟管卷入水中螺旋槳位置。增加軟管抗彎曲性主要措施是浮體和橡膠纏繞的方式。

3.4 加強軟管兩端接頭處安全系數

分析補給軟管事故發現，保證軟管兩端鏈接質量，同樣可增加補給過程中的安全性。要使用原理科學、結構簡單、使用方便、操作便捷、可重復使用的鏈接結構等，能有效降低作業人員的人身安全和補給作業風險[12]。對現在使用的接頭增加阻尼系數，使軟管與街頭在軟管的設計壓力內不會松脫。