钻井平台极地作业风险

(中海油田服务股份有限公司，河北 三河 065201)

针对极地航运发展及资源开发，国际海事组织(IMO)颁布了《国际极地水域操作船舶规则》[1](以下简称“极地规则”)，并分别通过了《国际海上人命安全公约》(SOLAS)新增的第XIV章“极地航行船舶安全措施”和《防止船舶造成污染公约》(MARPOL)附则I、II、IV和V修正案，适用于所有极地水域操作的客船和500 t及以上船舶(以下简称“极地船舶”)。为适应极端的恶劣环境，满足极地规则的安全和环保要求，用于海洋油气勘探开发的钻井平台赴极地作业前必须进行系统的防寒及符合极地规则的升级改造。

1 极地规则关键内容解析

极地规则主体框架由引言、第I部分和第II部分组成。引言包含适用于第I部分和第II部分的强制规定，第I部分包含I-A安全措施的强制规定和I-B安全方面的建议，第II部分包含II-A防污染的强制规定和II-B防污染的建议。

规则中将船舶分为(A/B/C)3类。依据海洋钻井平台的设计建造标准和在极地的作业窗口期(通常为7-9月无冰期)，平台符合C类极地船舶的条件，即在开敞、浮冰密集度小于1/10，最低温度-10℃的海域作业。

1.1 I-A安全措施

1.1.1 基本要求

平台的防寒能力要低于作业水域最低日均低温(MDLT)至少10℃。如目标水域MDLT为-10℃，则平台要具有-20℃条件下作业的能力。

须在船上具备有效的《极地船舶证书》，国内平台可以由CCS进行该证书的签发。

平台必须具备极地水域操作手册(PWOM)，该手册由平台按照极地规则具体要求进行编制，经中国船级社(CCS)审批后生效。

1.1.2 船舶结构

对于在无冰期作业的钻井平台(C类船舶)，需委托船级社或第三方机构对船体结构进行评估，如果结构适合于其预定操作，则不需要冰区加强。

考虑积雪和积冰对平台稳性的影响，需委托船级社或第三方机构进行评估；同时规则也明确了C类船舶不需要进行冰损后破损稳性的分析。

原则上要求消防设备要受到防护并处于不受冰冻温度影响的位置；救生设备要保证安全易达，防止结冰和积雪。

平台应配备两台由驾驶室控制的遥控旋转窄束探照灯，提供360°扇面灯光，或其他目视探冰措施；应有两台相互独立，并分别连接主电源和应急电源的、确定和显示船舶艏向的非磁性装置；应配备满足高纬度和低气温的通讯设备。

1.2 Ⅱ-A 防止污染措施

极地规则适用水域范围内作业的平台，禁止排放任何油类、散装有毒液体物质；生活污水、垃圾废弃物的排放，在满足《防污公约》附则IV的基础上，还要满足规则中冰区排放的要求。

2 极地作业面临的风险

1)结构结冰可能会降低船体稳性以及设备功能。

2)低温影响工作环境和人的工作效能、维护和应急部署任务、材料性能和设备功效、求生时间及安全设备和系统性能。

3)在计划的建井周期内未能顺利完钻，存在冰期来临平台面临严重冰情的风险。

4)高纬度影响航行系统、通信系统和冰况图像信息的质量。

5)因偏远和可能缺乏准确完整的水文数据和资料，缺少可用的助航设备和航标设施，增加搁浅可能性；缺少易部署的SAR设施，应急响应延迟和通信能力有限，影响对紧急事件的响应。

6)船员可能缺乏极地操作经验，存在人为失误的可能性；极昼极夜会影响航行和人的工作效能。

3 应对措施及建议

3.1 作业区域环境参数

因极地海域油气开采尚未大范围展开，已有的作业信息比较少，获取准确的作业海域的环境参数成为非常重要的一个环节。在极地海域作业，除风、浪、流等基本参数外，更多的应关注作业区域的环境温度、海水温度、冰情、风暴潮、大雾等易对平台产生直接影响的恶劣环境参数。如北极圈喀拉海海域，其海水温度可达到-1℃甚至更低，对于半潜式平台的水下防喷器控制系统应给予足够的重视，防止结冰导致功能失效。

3.2 极地作业适应性评估

根据极地规则条款要求，平台需取得《极地船舶证书》和《极地水域操作手册》，并委托有资质的第三方机构对船体的结构、分舱及稳性等进行专业评估，辨识风险点并作为升级改造的依据。当然，对于专为北海、挪威海等地球北部恶劣海域建造的钻井平台，可视情进行一些基础性的评估即可。

3.3 平台结构性能及设备防寒措施

3.3.1 平台关键结构能力校核

CCS《海上移动平台入级规范》[2]及美国船级社(ABS)《海上移动平台建造和入级规范》[3]均对最低设计温度下，各钢材级别对应材料厚度限制给出了要求。

CCS《钢质海船入级规范》[4]第8 篇第23章，对低气温环境下操作船舶的补充规定中，对暴露于低温环境下的船体结构用钢也有着明确的规定。对平台的关键结构能力的校核，应基于以上标准进行，对于校核出不满足要求的板材应根据具体情况给予更换或者结构加强。

3.3.2 冰载荷作用下的结构强度评估

根据海洋钻井平台在无冰期窗口进行作业的特点，平台满足的冰级一般按照C级考虑，其对应的冰密集度和冰厚度关系见表1和表2。

表2 冰情与冰密集度、冰厚对应关系

根据CCS《钢质海船入级规范》和ABS 《钢制海船建造和入级规范》[5]确定冰带范围并对平台板厚和骨材间距进行校核。

可通过对平台的各关键部位进行建模计算冰载荷下的应力，将计算应力与许用应力进行对比，并对不满足要求的结构进行更换或者加强。

计算中，对于半潜式平台和自升式平台，应选取不同的关键结构部位进行校核。半潜式平台还应重点对锚泊系统进行计算，自升式平台则应考虑平台升降系统的能力。同时还应将拖航、作业及自存等工况下的环境载荷逐一进行分析。

最后，还应根据《极地规则》和IMO《海上移动式钻井平台构造和设备规则》(MODU CODE)[6]的要求，对平台的作业稳性、拖航稳性和拖航强度进行评估。

3.3.3 设备防寒改造原则

1)需要对机械设备和相关设备进行必要的保护，以防止积冰和/或积雪、液体冰冻和粘度增加等不利影响。

2)润滑油等液体的粘度应保持在可确保机械操作的范围内。

3)机械设备的海水供给布置应设计为能防止冰摄入，或采取其他布置确保其功能完好。

应根据设备的具体情况制定防寒改造方案，代表性的关键设备及系统防寒措施建议见表3。

表3 平台设备、舱室防寒升级改造建议

3.4 平台消防及救生系统防寒措施

平台消防、救生系统在满足现有规范的前提下，需按照极地规则进行防寒改造。部分建议内容见表4。

3.5 航行及通信安全保障建议

1)冰况信息的获得主要由甲方提供、通过气象传真机接受海区气象、通过互联网接受海区冰情预报。

2)驾驶台靠船艏位置安装两台可遥控操作的探照灯。

3)安装两套电罗经。

4)根据规则要求在船艉安装红色闪光灯。

5)针对高纬度限制，对平台通讯设备进行A4海区检验并取证，确保满足作业纬度作业需求。

6)配备铱星电话，以满足极地应急通讯。

3.6 人员培训准备

针对改造期间新增的设备，如锅炉等应加强操作及维保培训，确保作业期间设备的平稳运行；组织平台寒带作业的经验交流会，借鉴平台辽东湾冬季作业的经验，借用CCS/DNV等外部资源进行寒带作业的培训，以增强平台队伍寒带作业的能力。

另外，平台作业期间会面临极昼或者极夜的现象，平台应提前组织对员工的心理疏导与培训，加强人员的应对能力。

3.7 加强钻前准备，提高作业时效

海洋钻井平台在极地作业的时间窗口一般都很窄。以喀拉海为例，浮冰从7月初开始消散，平台7月中上旬具备进入井位的条件，9月底随着气温下降逐步进入冰期。钻井设计的建井周期如果与时间窗口相差不大，如果冰期来临时未能完钻，不得不弃井撤离，会造成非常大的损失。

表4 消防、救生系统防寒改造建议