FPSO舱室在线维修过程控制

蔡元桃，赵 磊，苏 亮，董振宇，杨 利，郭继兵

(中海石油(中国)有限公司天津分公司，天津 300459)

在海洋石油开发领域，浮式生产储卸油装置(Floating Production Storage and Offloading System简称FPSO)是一种常用的浮式工程设施，它兼有生产、储油和卸油功能，设计复杂，技术含量高，是目前海洋工程船舶中的高技术产品[1]。

本文涉及FPSO于2004年7月建成并投入使用，其防腐系统设计寿命为15年，目前，已达其防腐系统寿命年限。2017年至今，陆续发现7P污油舱与压载水舱之间舱壁腐蚀穿孔、污油水泄漏到压载舱、7P污油舱与6P原油舱之间舱壁垂向T型材变形、压载舱牺牲阳极失效等腐蚀问题。舱壁腐蚀减薄和油水泄露等问题影响到了FPSO的船体结构和安全运行，存在很大的环保及安全隐患。对此，2018年初已采取临时修补的方式解决泄露问题，为进一步消除隐患，2019年4月开展了对FPSO舱室的进一步维修。

本次维修重点从以下方面开展：在位维修情况下，舱壁大面积挖补时如何保证船体结构安全和外输作业安全；在不停产情况下，舱室限制空间内的动火作业如何保证安全、质量和进度。

1 工程情况简介

维修涉及的FPSO主船体满足挪威船级社(DNV)的相关规范要求，其设计图纸由DNV审查认可，并在DNV验船师的监督下进行建造。本船的船体结构材料主要采用DNV船级社认可的普通强度结构钢，并按DNV钢质海船入级规范规定，根据船体的不同部位及受力状况选用相应的钢级，即A，D，E级。在主甲板、双层底及单点相关结构等特殊区域采用了高强度钢，即AH,DH,EH级。高强度钢的比例约为 36%。船体为双底双壳，设有“L”型压载水舱。主船体设一道中纵舱壁，对称内壳，10道水密横舱壁，将主船体分割成如下舱室，见图1。

图1 FPSO主船体舱室分布图

FPSO投产至今已经连续作业15年，作业期间根据需要进行了多次增加设备的改造工作，并根据船级社的要求，定期年检和维修保养，但仍发现了一些船体结构问题亟待解决，以期降低FPSO运行中安全、环保和经济效益方面的隐患[2]。

2 存在的主要问题

2.1 7P SLOP舱与7P压载舱之间的舱壁出现泄漏

泄漏的位置主要位于11810AB.B.L.-17690AB.B.L.之间(第一层平台与第二层平台之间的区域)，详细检查发现有4处漏点，集中于纵壁FR59～100 mm焊缝周围，见图2。通过对舱壁两侧检查发现腐蚀都是发生在压载舱侧，逐步腐蚀穿孔造成泄露，压载舱内介质为海水。

图2 舱壁泄露位置

2018年3月对7P压载舱的测厚结果显示7P SLOP舱与7P压载舱之间的舱壁板及骨材腐蚀情况非常严重，多处连片严重腐蚀，而且部分腐蚀程度超出DNV规范[3]允许的20%～25%。除该舱壁外，7P压载舱内的水平层，横舱壁和横框架等位置也出现了局部腐蚀超过20%的情况，检测结果见图3。

图3 舱壁腐蚀结构图

2.2 7P SLOP舱与6P原油舱之间舱壁的垂向T型材发现变形

编号为5#～17# 的T型材变形较为明显，最大一根的侧向变形量为35 mm。变形区域为横舱壁的几何中心区域，垂向上介于11810 AB.B.L.-17690 AB.B.L.之间(第一层平台和第二层平台之间的区域)如图4所示。

图4 舱壁骨材变形区域与实物图

2.3 压载舱牺牲阳极失效

综上，鉴于7P SLOP舱与7P压载舱存在的腐蚀泄漏隐患，作业公司按照DNV船级社的现场调研划定的范围并结合检测结果，委托设计单位分析故障的根本原因，并依此制定维修设计方案，委托施工单位制定维修施工方案，完成舱壁维修工作。舱壁维修内容包括：7P压载舱的舱壁涂装，7P压载舱内腐蚀舱壁板及加强筋板更换，牺牲阳极更换、货油舱清洗等。

3 维修方案

如果按照以往类似案例的维修方法，舱室维修至少需要三个月停产进坞维修，会造成巨大的产量损失。为避免产量损失，作业公司委托专业公司对现场发现的问题进行评估和分析，并根据结果制定了FPSO在位维修方案，并且充分论证，通过了专家审查，FPSO舱室维修方案如下。

3.1 7P压载舱结构修复方案

对舱室内腐蚀超标的舱壁板和加强筋进行挖补换板，本次舱室修复工作根据占用舱室的数量不同分两步开展，第一步施工主要修复远离62#横舱壁的结构，需要占用7P Slop舱和7P压载舱两个舱室，第二步施工需要占用7P Slop舱、7P压载舱、6P货油舱和6P压载舱共4个舱室，见图5。其中第一步更换34块壁板，第二步更换8块壁板。

图5 舱室结构图

3.2 7P压载舱防腐系统修复方案

对于涂装损坏的区域做好表面处理以及底漆预涂工作，然后进行重新涂装，同时加强施工质量控制，做好涂层检测，选择性能更好的油漆并根据情况增加漆膜厚度。

3.3 阳极更换方案

7P压载舱中的106块防腐锌阳极全部更换为铝阳极，7P SLOP舱内104块防腐锌块阳极更换。

3.4 62#横舱壁T型材变形加强方案

在第一层平台和第二层平台之间的跨中增加2道水平骨材，在第二层平台和第三层平台之间的跨中增加1道水平骨材，3道加强筋，共计51小块钢板，见图6。

图6 62#横舱壁结构图

4 施工难点

本次施工难点主要体现在两方面：在位维修情况下，需保证舱壁大面积挖补时船体结构安全和外输作业安全；在生产情况下，舱室限制空间内动火作业需保证安全、质量和进度。

本次舱壁换板的面积达到了整个区域的30%，为确保维修期间腐蚀区域船体结构安全，船体7左舱#58-#60肋位的剪切力不能超过±20,000 kN，为了满足此要求，需将原油最大装载能力降至85%以下。同时维修期间，6左货油舱、7左slop舱、7左压载舱、6左压载舱，后部的这4个舱室需要全部空舱，这给FPSO稳性控制，及外输含水率的控制带来了很大的难度。

开展在位维修期间，油田生产工作正常进行，在主甲板一类危险区和舱室受限空间内动火作业需要考虑多方面因素的影响；本次计划作业时间超过七个月，多个舱室同时动火作业，及作业期间物料的出海的调度问题，人员倒班问题都对此次实施作业进度提出了挑战；施工焊接质量问题，壁板修复后的检查验收、防腐涂装工作同样是本次施工中的重点和难点工作。

5 施工安全控制

5.1 施工期间的船体配载安全

为确保修复前FPSO安全可靠，腐蚀区域的58#-60#肋位的静水剪力需控制在20000KN范围以内才能保证船体结构在当前的腐蚀情况下不至于进一步受损。同时还要控制其它地方的剪力、弯矩值在原设计许用范围内。因此7P舱室在完全维修前需要对本FPSO的装载进行限制，原油的最大装载能力降至85%以下。

为了在维修过程中尽量减少舱室的占用，维修过程采用了分两步阶段性维修的方式，首先恢复6P货油舱的使用，避免出现舱容不足而压产。同时加强外输作业的计划准确性，打破限载影响，在修复7P舱室的同时，保证船体结构的安全控制，安全实现不影响生产的在线维修。同时为确保配载的准确性，对压载阀门密封性进行了逐个检查，对舱室液位计进行了逐个校核，并邀请原配载仪厂家到现场进行严密的论证，优化调配载方案，满足限载同时实现原油装载最大化。

5.2 施工作业前风险分析

在日常施工作业中，一般普遍选用JSA法(风险分析法)进行现场作业风险的辨识和控制措施的制定[4]。但鉴于此次FPSO在位舱室维修项目的复杂性，为了更深入和直观的辨识、评价危险源，并为制定安全目标和管理方案提供依据，特采用了分公司QHSE 体系推荐的另一种风险分析方法-LEC法(作业条件危险性评价法)进行分析。

作业条件的危险性大小，取决于三个因素：

L—发生事故的可能性大小；

E—人体暴露在这种危险环境中的频繁程度；

C—一旦发生事故可能会造成的损失后果。

以三个分值的乘积D来评价作业条件危险性的大小。即：D=L×E×C，D值大，说明该系统危险性大，需要增加安全措施，减少发生事故的可能性，或者降低人体暴露的频繁程度，或者减轻事故损失，直至调整到允许范围。

5.3 施工期间安全管理

由项目技术和安全管理人员组织好作业前(对全体施工人员)的技术/质量标准、施工程序、工艺、安全风险和控制措施方面的交底工作；开工前做好各项防范措施准备工作，包括人员防静电劳动防护用品/设备、包括检验合格的安全设备的准备/现场清理/隔离锁定等；根据施工内容和施工方案要求；确保所有上岗人员都熟悉应急计划的内容，并知道自救、救生或逃生的知识、路线，在发生应急状态时听从指挥，投入应急行动。

安全管理人员和监护人员作业过程中全天候全过程督促并监督安全工作的实施，并做好各项安全工作记录，监护工作中严格执行安全管理程序，及时制止违章行为，及时发现安全隐患，并按规定进行处理和报告；实施全员参与HSE管理制度，各专业管理人员、领队/外输助理都是现场HSE管理工作的主体。

定期组织项目承包商召开各类专题HSE会议，解决项目施工过程中出现的HSE问题，落实安全措施；定期组织项目现场人员组织学习作业公司下发的HSE学习文件，增强安全意识。及时上报项目施工过程中发现的安全隐患，在上报的同时，现场及时整改存在的安全隐患。

结合现场环境和作业内容特点，施工中对环境进行严格把控，不要给周边环境和人员形成干扰和威胁，同时避免周边环境给己方的干扰和威胁；增加和加强管理内容和力度，包括对环境污染、夏季施工中风/温度等影响、通讯联络手段准备、危害气体检测等管理和监护。

现场管理人员在每日作业收工时必须进行现场检查，保证做到物料整齐/规范/场地清，不留安全隐患；按规定做好各类HSE工作记录，按规范进行完工后结果评价、签字做好存档工作。

5.4 应急演习计划与处置方案

舱室限制空间动火作业属于海上油田设施风险级别最高的施工作业，对于本项目的施工方案作业公司同样按照最高级别进行审核。方案对舱室内的通风照明要求、舱室内气体测量记录、人员每日身体状况及血压检查、舱室内作息时间、舱室内外通讯、应急救援物资的准备等都做了升级要求，避免发生限制空间作业的事故事件。根据各阶段工作的不同特点，在项目实施过程中将根据项目进度有针对性的开展应急演习，演习内容如下：

搭设脚手架阶段，开展脚手架坍塌应急演练；

舱壁维修1期阶段，开展舱室着火应急演练；

7P压载舱涂装阶段，开展油漆进入眼部伤害演练；

舱壁维修2期阶段，开展人员中暑应急演练；

6P 货油舱清舱阶段，开展人员滑倒受伤应急演练；

舱室检验阶段，开展人员磕碰受伤应急演练；

脚手架拆除阶段，开展人员高处坠落受伤应急演练。

图7 应急演练

6 施工质量控制

作业公司维修改造项目作为QHSE部质量监管重点项目，为确保质量监督有据可查，材料质量可靠，施工符合程序要求，检验符合规范标准，根据法规、标准、上级公司的质量要求、作业公司管理制度，制定了《作业公司维修改造项目海上施工质量管理要求(试行)》。

施工方全程配置专职质量人员，作业公司同时也外聘专门的质量监督，全程参与项目的质量管理工作。由专业质量人员对项目施工质量进行跟踪检查。施工过程中的质量管理按照审批后试验检验计划的要求执行三级检验，即承包商施工人员自检，承包商检验人员检验，和作业公司质量监督检查。现场施工质量控制主要从以下几个方面开展：

6.1 层层把关，确保施工物料质量合格

项目所有的物料出海前由承包商向生产作业部进行报检，生产作业部邀请QHSE部进行现场检查，报检合格后承包商和作业公司对检验报告进行签字确认，签字版检验报告再随物料一起出海，物料抵达海上后由承包商向海上外输监督报检，外输监督安排相关人员确认物料和签字版的检验报告。对材料漏检现象以及不能提供产品合格证书的物料，海上停止接受和使用，并予以通报。

6.2 细化检查，提前规避质量风险

施工项目开工前由海上总监牵头组织技术交底会和开工前质量检查，检查主要包括项目相关技术资料的完整性、材料外观和检验报告以及材质证书、设备合格证明文件、人员资质证明文件(开工后对人员进行实操能力考核)以及相关检验设备设施的配备情况。

6.3 宣贯教育，保证施工质量安全

开工后承包商每天召开班前会进行技术交底和班后会进行问题分析，会议由承包商主持，质量监督根据现场质量问题的实际情况进行见证并补充，班前会需明确施工各工序放行标准要求和注意事项并向所有施工人员进行宣贯，班后会对每天发现的质量问题进行原因分析，有严重质量问题、不按程序作业、质量管理缺失的问题，由施工单位质量负责人直接向海上外输监督、陆地项目负责人进行解释。同时应定期组织质量例会，对质量管理的状况、控制的不足点、问题项、整改情况等进行汇报并形成会议记录。

6.4 每日跟踪，质量问题记录在案

承包商每日根据工序检查内容提交自检的过程文件、检验报告的电子版，要求所有过程文件与施工进度同步，施工与日报内容一致，施工完毕开展自检，自检完毕及时报检(签字版可以根据实际情况每周会签)，以上过程文件作为各工序的一次合格率统计数据的支持性文件随日报每天发送。

承包商质量人员应根据每日施工内容、质量控制点、内容及每日班前会的内容提交质量日报给质量监督，监督将发现问题录入质量日报和质量问题跟踪表，海上外输监督负责质量问题整改的跟踪落实情况。质量监督每月出具质量月报(反馈近期主要工作和质量统计数据)，上述文件每日主送海上总监、外输监督和作业公司陆地主管以及施工领队、施工质量负责人。

6.5 抽检复检，消除质量隐患

海上外输监督根据现场人员动态，组织开展对承包商人员和设备的不定期质量检查，各工序报检期间，在承包商见证下对各工序进行随机抽检。结构焊接重要工序阶段完工期间，在承包商见证下，由作业公司以适当比例开展复检的形式进行验收，并出具检验报告。

6.6 文件资料收集存档，以防后患

为确保项目完工文件的完整性和系统性，规范作业公司维修改造项目完工文件的管理，按照作业公司体系文件质量完工文件规定，对完工文件进行收集和归档，同时按照完工文件基本目录及编码要求进行编码分类。为后期工作开展提供文件支持。

7 施工进度控制

本项目具有规模大、流程复杂、周期长、参与施工人员多等特点，因而影响工程进度的因素很多。这些因素可归纳为人的因素、材料因素、技术因素、气象因素以及其它难以预料的因素。事先对影响进度的各种因素进行全面调查研究，预测、评估这些因素对工程进度产生的影响，并编制可行的进度计划。然后在施工过程中，运用动态控制原理，不断进行检查，将实际情况与进度计划进行对比，找出计划产生偏差的原因，找出主要原因后，采取纠偏措施。在本次施工作业过程中，作业公司通过建立沟通渠道，完善例会制度，建立三级进度管理体系，保证了施工作业顺利进行。

7.1 建立沟通渠道

①建立施工方和平台方相互通告进度管理体系架构，建立舱室维修进度管理跟踪表，定期更新施工进度。

②作业方和施工方海陆之间分别建立纵向、横向联系。双方单位各级负责人、施工人员、执行人员之间，对施工作业内容进行指导、反馈、建议等工作交流，保证施工中遇到的各种问题能够及时沟通，及时解决，确保施工按计划进行。

7.2 完善例会制度

①根据舱室修复工作进度定期安排召开每周协调会，就施工物料、人员安排、施工工艺，施工质量等问题进行沟通，将实际工作情况与进度计划进行对比，找出施工产生偏差的原因，及时纠偏。

②施工过程中，发现方案外有腐蚀严重的部位，我们也及时通过沟通，对方案外的腐蚀尾部也进行了更换或修复。

7.3 三级计划进度管理

第一级计划为编制总控制进度计划，本次舱室维修于2019年4月初开始海上施工，详细计划见表1。

表1 FPSO舱室维修项目计划

第二级计划阶段性工期计划，为保证一级计划的有效落实，有针对性地对舱室壁板更换工作做出计划安排如下：壁板更换分为两期进行，第一期，05月11日开始，08月07日全部安全保质完成，见表2；第二期，07月31日开始，11月11日全部完成。

表2 7P舱室维修壁板更换进度表(一期)

第三级计划即周计划，将前两级计划进一步细化到日常的施工安排中，见图8。具备很强的针对性、操作性、及时性和可控性，是现场开展施工最基本的操作性计划，周计划包括人力安排，物料周计划，施工周计划等。

图8 FPSO舱室维修项目人力计划

此次施工合理计划，过程控制严格，现场进度把控高效，加上对施工的全过程及时检查，对比，分析，及时发现实施中的偏差，并采取有效措施，调整工程建设施工进度计划，排除干扰，最终保证了本次施工作业的如期完成。

8 总结

目前FPSO不停产维修舱室项目进展顺利，所有舱室内动火作业施工已全部完成，并经过第三方检验合格。本次FPSO在位舱室维修工作,实属国内首次，对其他油田处理的类似船舶腐蚀问题具有借鉴意义。本着不忘我为祖国献石油的初心，敢于担当，勇于作为，敢于亮剑，面对困难敢于迎难而上，实现了不停产、不压产在位舱室维修。