文昌氣田群開發工程項目安全分析研究

劉興華

中海油安全技術服務有限公司 湛江分公司（廣東 湛江 524057）

0 引言

隨著全球經濟的快速發展，油氣資源的需求量越來越大，再加上油氣價格的不斷攀升，間接地推動了石油勘探開發事業的發展。陸地所蘊含的油氣資源經過長時間的開發利用，部分已經面臨著枯竭的狀況。海洋油氣資源的開發利用，將會成為世界各國競相發展的重要目標[1]。

文昌9-2、9-3、10-3這3個氣田均為小型氣田，其油氣的儲量相對較少，并且同周邊地區沒有較好的資源共享基礎，經過反復商討、不斷地對開發方案進行優化，為降低開發成本，又能實現高效開發，最終決定采用聯合開發模式，將3 個氣田捆綁開發。浮托法平臺組塊安裝與吊裝安裝法相比具有如下優點：①能夠實現大型平臺組塊的整體安裝；②避免了浮吊船起吊能力的不足；③減少了平臺的聯接調試工作量[2]。

浮托法安裝方式主要包括重量轉移、裝船、拖航、安裝等環節，浮托法施工過程有一定的復雜性，同時又受到施工程序和環境條件的限制，使得施工過程存在一定的風險。現如今海洋平臺建設的數量不斷增加，平臺建設的安全性是需要考慮的關鍵問題，但目前關于海洋平臺建設風險辨識的技術卻鮮有報道。本文綜合運用作業風險評估法（TRA）、預先危險性分析法（PHA）、風險評價指數矩陣法對氣田群開發工程進行風險辨識，并給出相應的預防和控制措施，防止危險因素發展成為事故。

1 安全分析方法

1.1 作業風險評估（TRA）方法

所有開展的新作業，都需要進行全面的作業風險評估（TRA）。作業風險評估適合于作業任務多、涉及多個工作組、多個承包單位的復雜作業，如施工建筑項目、海上平臺安裝項目、大中型維修或改造項目等。

作業風險評估（TRA）方法評估流程如圖1 所示，主要步驟為風險點辨識、確定風險等級、確定控制措施、審查殘余風險。

圖1 作業風險評估流程

1.2 預先危險性分析（PHA）

預先危險性分析（PHA）是安全評價中常用方法之一。在設計初，對系統可能存在的危險類別、發生條件和事故后果等進行分析，對系統中潛在的危險進行辨識，并將其劃分為相應的危險等級，提出預防措施，有效預防危險因素發展成為事故。

根據潛在危險的危險性大小和發生后對系統的破壞程度，制定了相應的劃分標準，將危險性劃分為4個等級。事故危險程度分級見表1。

表1 事故危險程度分級

為了衡量潛在危險發展成為事故的可能性，制定了相應的劃分標準，將各類事故的發生概率劃分為5個等級，事故概率等級見表2。

表2 事故概率等級分級

1.3 風險評價指數矩陣法

風險評價指數矩陣法是一種常用的定性風險評估方法，該方法對危險事件的嚴重性和可能性按特征劃分為相應的等級，并賦予一定的權重值，組合成風險評價矩陣，以此來衡量風險大小[3]。等級判定公式為：風險等級=危害因素導致后果的嚴重程度×產生這種后果的可能性。

2 氣田群開發工程項目風險評估及對策

隨著海洋平臺建設數量的不斷增加，平臺建設的安全性是需要考慮的關鍵問題。在海洋平臺的建設過程中，容易受到各種因素的影響，在這些不利因素的影響下往往會導致各種安全事故的發生，其不僅造成巨大的經濟損失，甚至會使施工人員的生命安全受到威脅[4]。平臺上部組塊甲板安裝了空壓機、注水泵、鉆井泵、鉆修機和壓縮機等機械設備，以實現海上油氣開采、原油凈化、天然氣處理以及污水處理、計量分離等工作的需求。機械設備在運行時會產生振動，其產生的動態激振載荷有可能引起平臺也產生過大的振動，這種情況下將會造成機械設備零部件的損壞，導致油氣平臺無法正常生產，甚至發生嚴重的安全事故[5]。海洋平臺的區域有限，工作人員居住密集、逃生相對困難，如果發生危險，會對平臺上工作人員的生命、機械設備和系統等造成巨大的威脅，使海上油氣田遭受無法承受的損失。因此需要提前做好安全分析，辨識工程中存在的所有危險因素，并針對危險因素提出合理有效的控制或消除措施，避免事故的發生。

2.1 上部組塊浮托法安裝風險評估及對策

所謂浮托法安裝就是將在陸地上已制造完成的上部平臺組塊用牽引設備將其整體轉移到駁船上，通過駁船拖運到指定的安裝地點，經過加壓載、載荷轉移、組塊分離、退船實現安裝過程[6]。浮托安裝主要程序如下[7]。

1）滑移裝船。當平臺上部組塊在陸地上建造完成并調試好后與駁船的支撐結構一起裝船，裝船過程通常采用軌道滑移的方式，要求平臺上部組塊兩側的平臺腿位于駁船外側，并進行固定處理。

2）海上運輸。在海上運輸之前需要確認海上氣象條件，確保滿足作業要求，并對駁船的運動進行評估。然后將裝載有平臺上部組塊的駁船拖運到指定地點附近，準備海上安裝作業。

3）海上安裝。是指駁船到達指定安裝地點附近，實現平臺上部組塊轉移的過程，主要包括進船、對接和退船3 個過程，具體步驟如圖2 所示。①進船。駁船到達指定地點附近后，安置錨鏈和系泊纜繩，通過錨鏈和系泊纜繩將駁船緩慢地拖動，通過不同位置的錨鏈來控制駁船的運動方向和速度，直到駁船上的限位碰到導管架樁腿，此時駁船上的平臺上部組塊位于導管架的正上方。②對接。平臺精確就位后，利用潮差或者往駁船艙中加水，增大駁船的吃水量，使得上部組塊隨著駁船一起緩緩下降，期間要保證駁船的定位精確，實現平臺上部組塊的樁尖與導管架的樁腿精準對中。當平臺上部組塊的樁尖與導管架的樁腿第一次接觸時，要檢查位置是否準確和駁船的晃動情況，沒有問題后解除所有臨時固定裝置繼續壓載下沉，使得平臺上部組塊的樁尖全部進入導管架的樁腿內，再繼續壓載下沉，將平臺上部組塊的荷載全部轉移到導管架上。③退船。荷載轉移完成后繼續壓載下沉，當平臺上部組塊與駁船之間留有足夠的安全空間時，將駁船拖離導管架，整個平臺組塊的海上安裝工作完成。

圖2 浮托法安裝主要步驟

根據作業風險評估（TRA）對浮托法安裝步驟進行風險評估，使用預先危險性分析（PHA）法對已辨識的風險進行危險程度分級和概率等級分級，這里，僅列出各階段主要風險因數，分析結果見表3。

表3 風險識別結果

根據預先風險性分析的結果，使用風險評估矩陣法將風險元素的發生概率和危險程度組合，每個元素都對應一個危險可能性和危險嚴重性等級，并給出一個定性的加權指數，確定各風險等級并制定相應控制措施，結果見表4。最高風險指數定為20，危險風險指數15~20 為不可接受風險；危險風險指數10～14 為不希望有的風險；危險風險指數5～9為有條件接受的風險；危險風險指數1～4為不需要評審即可接受的風險。

表4 風險等級確定及相應控制措施

2.2 壓縮機與驅動方式變更的危險因素及對策

壓縮機是海洋平臺上的重要設備，主要應用于天然氣的預處理和集輸、為發動機提供高壓燃料氣。壓縮機運行過程中會產生振動，并且其振動狀態比較復雜。振動可能會導致壓縮機無法正常運轉，并使相距較近的儀器設備等不能正常工作。此外，振動的同時還會有噪聲產生，會對附近的工作人員造成身體損害[8]。強烈的共振會使管道本身及與之相連的構件產生疲勞破壞，可能會造成可燃氣體的泄漏，導致火災或爆炸的發生，給海上油氣田帶來毀滅性的損害。

根據作業風險評估（TRA）方法對壓縮機位置與驅動方式變更進行風險評估，使用預先危險性分析（PHA）法對已辨識的風險進行危險程度分級和概率等級分級，僅列出主要風險因數，分析結果見表5。

表5 風險識別結果

根據預先風險性分析的結果，使用風險評估矩陣法將風險元素的發生概率和危險程度組合，給出一個定性的加權指數，確定各風險等級并制定對應控制措施。結果見表6。

表6 風險等級確定及相應控制措施

3 結束語

為保證海上氣田群開發過程的安全性和建設目標得以順利完成，預先采用危險性分析（PHA）、安全風險評估（TRA）法和風險評價指數矩陣法對開發過程進行安全風險分析，針對危險有害因素制定預防和控制措施、制定科學的工作計劃及應急方案、加強設備設施的隱患排查力度、加強對相關工作人員的安全教育培訓等，從多方面提高海上氣田群開發過程的安全性，防止潛在危險發展成事故。