《水下干式采油裝置風(fēng)險分析與控制措施》論文發(fā)表期刊：《中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量》；發(fā)表周期：2021年16期

《水下干式采油裝置風(fēng)險分析與控制措施》論文作者信息：陳澤光（1986-），男，畢業(yè)于西南石油大學(xué)石油工程專業(yè)，獲學(xué)士學(xué)位，工程師，現(xiàn)從事海洋石油開發(fā)安全風(fēng)險評估工作。

　　摘要 ：針對水下干式采油裝置在不同工況下存在的主要安全風(fēng)險進行了分析，根據(jù)分析結(jié)果，提出了對應(yīng)控制措施，對水下干式采油模式風(fēng)險辨識與防護具有借鑒意義，有助于邊際油田的安全開發(fā)。

　　關(guān)鍵詞 ：水下干式采油裝置 ;風(fēng)險分析 ;控制措施

　　0引言

　　我國淺水海域有眾多油氣田因位于航道、軍事區(qū)、環(huán)境保護區(qū)等敏感區(qū)域不能有效開發(fā)。近年來，海油發(fā)展積極探索，采用現(xiàn)今港工行業(yè)成熟的大直徑鋼圓筒技術(shù)，形成水下干式采油裝置，以此降低油氣田開發(fā)成本，力求解決我國淺海受限油氣田的開發(fā)問題。李勇等人發(fā)明了一種淺水油氣田開發(fā)水下干式采油裝置，并針對某油田水下千式開發(fā)提出了SDPU(Subsea Dry Production Unit)的關(guān)鍵技術(shù)解決方案"：李明等人針對30m水深干式采油裝置需求，以其配套的應(yīng)急逃生艙作為應(yīng)用案例，進行了應(yīng)急逃生艙的方案設(shè)計2。但針對水下干式采油裝置的安全風(fēng)險分析研究還很少。本文針對烏石1-5油田“水下干式采油裝置”開發(fā)方式，對其主要安全風(fēng)險進行風(fēng)險分析并提出控制措施，探索“邊際油田式水下干式采油模式”安全可靠性和關(guān)鍵風(fēng)險，為邊際油田的安全開發(fā)提供解決方案。

　　1水下千式采油裝置主要風(fēng)險分析

　　1.1 水下密封連接作業(yè)風(fēng)險分析

　　1.1.1 潛水鐘對接艙口水下密封

　　潛水鐘與干式艙之間的密封是靠橡膠密封圈來實現(xiàn)的。潛水鐘與干式艙對接成功后，密封圈阻止海水進入艙內(nèi)，將潛水鐘下室內(nèi)海水抽空，下室形成常壓狀態(tài)，艙外海水壓力將潛水鐘吸附在干式艙金屬法蘭面上。(1)通過驅(qū)動絞車紋纜使?jié)撍�鐘與干式艙對接，可能出現(xiàn)對接位置不正，艙口不能完全密封的問題。(2)干式艙長期處于水下位置，艙口處易滋生海洋生物，沉積雜物等，導(dǎo)致對接面不能完全吻合。

　　1.1.2 升高立管對接艙口水下密封

　　修井作業(yè)時，使用鉆井船安裝升高立管，實現(xiàn)連接完成后，采用水泵排除通道里的水，建立連通至海面以上的干式通道，作業(yè)人員可以打開支承座上的人孔蓋，連通千式艙，開展后續(xù)作業(yè)。(1)干式艙長期處于水下位置，艙口處易滋生海洋生物，沉積雜物等，導(dǎo)致對接面不能完全吻合。(2)升高立管與干式艙對接，并建立通往海面以上的干式通道。升高立管直徑約1m，長度可達50m左右，暴露在海水環(huán)境中，受風(fēng)浪流的影響極大，發(fā)生震動、變形，影響對接艙口的密封連接的可靠性，極有可能出現(xiàn)干式通道失效的重大風(fēng)險。

　　1.1.3逃生艙發(fā)射井艙口密封在日常待命工況下，逃生艙是存放在水下采油干式艙的干式常壓發(fā)射井中，不與海水接觸;在應(yīng)急工況下，逃生艙發(fā)射井的進水閥被打開，海水灌入發(fā)射井，逃生艙將暴露在海水環(huán)境下，待發(fā)射井頂部艙蓋打開后，在自身浮力作用下，上浮至水面。水下采油干式艙的發(fā)射井頂部由一臺液壓啟閉的艙蓋實現(xiàn)水密，發(fā)射井下部還設(shè)置一道氣密門通向采油干式艙。

　　(1)干式艙長期處于水下位置，艙體外表易滋生海洋生物，沉積雜物等，可能會堵塞逃生艙發(fā)射井進水管路，導(dǎo)致應(yīng)急情況下，海水無法進入發(fā)射井，井口艙蓋承受海水壓力過大無法自動開啟，逃生艙無法離開發(fā)射井，導(dǎo)致逃生失敗。(2)干式艙長期處于水下位置，艙口蓋鉸鏈處滋生海洋生物，沉積雜物等，導(dǎo)致逃生艙發(fā)射井艙口蓋卡住、無法開啟，導(dǎo)致應(yīng)急情況下逃生裝置失效。(3)人員逃生時，未能關(guān)閉逃生艙發(fā)射井與干式艙之間的氣密門，導(dǎo)致發(fā)射井進水后，海水涌入干式艙。

　　1.2 水下環(huán)境維持安全風(fēng)險分析

　　1.2.1 正常工作狀態(tài)

　　正常生產(chǎn)期間，干式艙內(nèi)為無人環(huán)境，氮氣填充，根據(jù)艙室內(nèi)溫度、濕度的測量以及有毒有害氣體探測結(jié)果，適時開啟與外部的氣體交換，從而達到維持艙內(nèi)適宜環(huán)境的目的。

　　1.2.2 檢修、修井狀態(tài)

　　(1)檢修、修井期間人員進艙作業(yè)前，需將艙內(nèi)氮氣置換成空氣后，檢測艙內(nèi)氣體質(zhì)量合格后方可下艙作業(yè)。(2)水下干式艙內(nèi)分為多個艙室和空間，包括采油樹房間、應(yīng)急逃生艙發(fā)射井、潛水鐘對接艙等。部分艙室還采用氣密門分隔，不同區(qū)域的分隔增加了環(huán)境參數(shù)檢測和環(huán)境維持的風(fēng)險。

　　1.2.3應(yīng)急狀態(tài)

　　(1)人員入艙作業(yè)期間，突發(fā)事故，應(yīng)急逃生時，逃生艙發(fā)射井與干式艙之間的氣密門可能會忘記關(guān)閉，導(dǎo)致發(fā)射井進水后，海水涌入干式艙。(2)當(dāng)干式艙受到外力破艙進水，可能會導(dǎo)致漏油事故。

　　1.3人員進出艙安全風(fēng)險分析由于干式艙位于水下，人員進出艙室異常困難，本方案采用潛水鐘裝置，將人員直接運送至水下干式艙內(nèi)。潛水鐘作為維護人員往返水面母船和水下干式艙的交通工具。

　　1.3.1 潛水鐘與干式艙通過過程潛水鐘與干式艙對接成功，建立干式通道后，人員通過下室進入干式艙，而下室狹小的空間內(nèi)設(shè)置了絞車、纜繩導(dǎo)向、攝像頭、照明燈具等多個裝置，人員在通過下室時，極有可能會發(fā)生磕碰、拖掛等情況，造成人員傷害或設(shè)備損壞。

　　1.3.2人員由潛水鐘進入干式艙人員由潛水鐘進入(由干式艙返回潛水鐘)的過程需要開啟(關(guān)閉)兩道防水艙蓋，還需完成排水(注水)、纜繩解除(系掛)等一系列操作，如果沒有按順序操作，可能會出現(xiàn)嚴重后果，導(dǎo)致艙室進水等嚴重事故發(fā)生。

　　1.3.3人員在水下艙內(nèi)作業(yè)突發(fā)情況人員在水下艙內(nèi)作業(yè)時突發(fā)緊急情況，作業(yè)人員可快速進入逃生艙脫險。逃生人員需要完成一系列動作，進入發(fā)射井，關(guān)閉發(fā)生井氣密門，解除逃生艙固定，進入逃生艙并關(guān)閉艙門，打開發(fā)射井進水閥，打開發(fā)射井頂部艙口蓋，慌亂中極有可能遺漏部分操作，而造成嚴重后果，甚至無法逃生。

　　1.3.4 逃生艙上浮至水面的過程逃生艙上浮至水面的過程中，存在與停泊在該水面的支持船、作業(yè)船或通行至該水域的船舶發(fā)生碰撞，導(dǎo)致逃生艙、水面船只的損壞甚至逃生失敗的風(fēng)險。

　　2主要風(fēng)險控制措施

　　2.1 水下密封連接作業(yè)的控制措施

　　(1)纜繩系點設(shè)置在艙口正中，設(shè)置對接艙口的導(dǎo)向裝置。在水下艙口對接面上增設(shè)一道艙蓋避免與海水的廣泛接觸：對接前進行清理，去掉對接面附著的海生物等異物。在對接艙口處增加鎖緊機構(gòu)，增加連接的強度。(2)在水下艙口對接面上增設(shè)一道艙蓋避免與海水的廣泛接觸;對接前進行清理，去掉對接面附著的海生物等異物。選擇適合的氣象窗口期進行修井作業(yè)，減小風(fēng)浪流對升高立管的作用力;為升高立管設(shè)計更為強大的結(jié)構(gòu)：增加升高立管的中間固定。(3)對干式艙外部艙口蓋、管口等關(guān)鍵部位定期進行清理，去掉附著的海生物等異物：氣密門應(yīng)設(shè)計為自動閉合，避免人為錯誤造成氣密門密封失效。

　　2.2 水下環(huán)境維持的控制措施

　　(1)在進行氮氣、空氣置換系統(tǒng)的設(shè)計時，不僅要實現(xiàn)氣體交換的功能，還要從調(diào)節(jié)溫濕度的角度，對熱量、氣體含水量進行計算和設(shè)計。設(shè)計中采取元余設(shè)計，以減少溫濕度探測系統(tǒng)或者設(shè)備的故障概率，提高系統(tǒng)可靠性。(2)設(shè)計原則中應(yīng)確定檢修、修井期間需要進行關(guān)井，這可以大大降低危險氣體的出現(xiàn)：設(shè)置危險氣體檢測探頭，為人員的生命安全增加一道保障;艙內(nèi)還設(shè)置空氣檢測探頭，并實時顯示空氣的組成，進而保證人員的正常呼吸。(3)氣密門應(yīng)設(shè)計為自動閉合，避免人為錯誤造成氣密門密封失效。將干式艙設(shè)計為雙殼結(jié)構(gòu)，降低破艙風(fēng)險：在艙室內(nèi)設(shè)置探頭，當(dāng)發(fā)現(xiàn)大量涌水時，立即關(guān)停井口。

　　2.3人員進出艙的控制措施

　　(1)通過精心設(shè)計、合理布局，擴大通道：選用移動、折疊式支架固定設(shè)備，在人員通過下室時收起設(shè)備，擴大通道：通過管理手段，對下艙作業(yè)人員的身高、體重等指標(biāo)進行篩選，由符合要求的人員進行作業(yè)。(2)規(guī)范操作流程，加強操作人員的培訓(xùn)：設(shè)置相應(yīng)的互鎖機構(gòu)，避免操作順序的錯亂。(3)在水下干式艙有人員進入期間，該水域應(yīng)避免有船舶停留，禁止航行，工作母船在上游一定距離拋錨。

　　3結(jié)論

　　(1)水下干式采油裝置的安全是一項系統(tǒng)工程，首先應(yīng)通過精心設(shè)計達到本質(zhì)安全：其次通過管理手段，規(guī)范操作流程，加強操作人員的培訓(xùn)：設(shè)置相應(yīng)的互鎖機構(gòu)，避免操作順序的錯亂。

　　(2)針對水下干式采油裝置在不同工況下存在的主要安全風(fēng)險進行了分析并提出了對應(yīng)控制措施，對水下干式采油模式風(fēng)險辨識與防護具有借鑒意義，有助于邊際油田的安全開發(fā)。

　　參考文獻：

　　[1]李勇，李艷莉，劉學(xué)濤，等.淺水油氣田開發(fā)水下干式采油裝置[].ф海洋平臺，2020，3(04：95-100.

　　[2]李明，楊青松，高成君，等，水下干式采油裝置應(yīng)急逃生設(shè)計研究].天津科技，2020，42(04)：34-32+42.