海上油田设施补给软管改进

李海

(中海油能源发展股份有限公司 湛江采油服务文昌分公司，广东 湛江 524057)

海上生产平台和FPSO补给柴油和淡水的关键设施就是补给软管，包括加油和加水软管，目前海上补给软管均采用普通软管，不具备漂浮能力，且接头与管线连接方式的强度和密封性较差，经常发生安全事故。尤其是在南海海域，在补给作业过程中受管线质量、海况、天气，以及人员操作水平等影响，经常会发生接头脱落、管线破裂、绞绕拖轮等事故，影响海上设施加注补给作业。虽然作业者已经在人员值班培训、作业条件等方面进行改善，但是作业风险依然存在，补给软管依然有绞绕拖船螺旋桨事件发生。特别是加注补给油管绞断后，会造成油污染海洋环境的环保事故[1]，影响海洋生态环境。为此，通过收集现有海上平台、FPSO等设施的补给淡水软管基础数据，针对现场应用中存在的问题，开展增加淡水软管浮力设计、材料选择、接头密封形式、安装设计等关键技术分析，对现有补给软管和操作程序进行优化，降低补给作业风险，为海上设施的日常加注补给提供安全保障。

1 海上平台补给作业

1.1 补给软管

海上设施的加注补给软管采用黄色的通用型的软管，采用合成橡胶材料，加强层采用高强度面线编织，外层有条纹设计，耐摩擦，工作温度为-20～+80 ℃。海上设施多采用内径102 mm补给软管，外观见图1，相关参数见表1。

表1 补给软管参数

图1 柴油补给管线

1.2 海上设施补给作业程序

海上设施加注补给按照补淡水和柴油分别制定相应的工作程序，程序内容略有不同。根据作业风险高低，加注柴油风险略高一些。

1)加注补给设施与加注拖船商定供油数量，连接好供油管线和静电导线，备好溢油消防器材，堵好甲板下水口，商定联系方式，打开左艉主甲板柴油注入阀(确认左柴油舱还是右柴油舱)。

2)通过引导绳将加注补给软管引导至加注拖船方，确认链接正常。

3)派专人按照供受油安全检查表进行检查，确认准备妥当。

4)确认供受油双方管线阀门已通畅，即可让拖船启动柴油泵，先小流量后增大，并检查各接口阀门处滴漏否，看油舱液面上升否，一切正常，就开始正常供油。

5)随时检查管线情况及油舱液位，与拖船保持联系，换舱时先开另一舱，再关正加油的舱。

6)加油结束后一定要吹扫管线后再拆管线。

7)认真量舱，与加注拖船流量计读出的数值对比，确定受油数量，双方签字确认。

2 海上柴油淡水补给面临的风险

拖船停靠油田设施时候，软管用于FPSO、海上平台和补给船舶之间的连接,作为油料和淡水输送保障的介质。在重力、浮力、输油内力，以及海浪和海流的作用下,加注软管往往会产生较大的扭曲、弯曲和拉伸,极易造成错位、折裂、接头松脱甚至拉断[2]，极端条件下，软管还会卷入拖船底部，与加注拖轮底部螺旋桨缠绕，影响拖船的操作能力。某海上加注补给作业中补给管线的状态见图2，具体风险总结如下。

图2 柴油补给管线在海中状态

2.1 环境

海上加注补给过程中，如果补给软管破裂，又未能及时停止油泵供给，会造成柴油泄露，给海洋造成环境污染[3]，即使油泵能够及时停止运行，输油管内的柴油也会泄漏到海面上，在海面上形成油膜。由于油膜的覆盖窒息作用及其本身的耗氧,会导致污染水域中大量生物因缺氧而死亡；油中的有害物质会通过食物链影响鱼类、贝类，以及人类；油污染中的各种有机烃类在食物链中循环不易被分解,通过浓缩富集会达到具有毒性的程度。此外,溢油污染还会破坏海滩风景区和旅游景观,严重的油污染对生态环境的危害往往长达几十年[4]。当然，淡水补给则不会发生环境污染风险。

2.2 人员伤害

加注补给拖船在补给过程中要严格控制拖船与海上设施的距离，如果拖船在风浪流作用下，急速远离海上设施[5]，使软管承受巨大的拉力，如果这个拉力超过了软管所承受的负荷，软管或者软管两端接头处会发生断裂或者接头松脱。处于工作状态的软管在内在介质压力下会无序摆动，对周边人员造成伤害。

2.3 补给拖轮失去动力

补给拖船在补给过程中，极端条件下，补给软管缠绕拖船螺旋桨，致使拖船失去航行动力，如不能及时解决则有可能造成：①失去航行动力的船舶在海上处于自由漂浮状态，在风浪流的作用下，撞上平台，给平台结构造成伤害[6]；②即使没有撞上海上设施，加注补给船处于无动力时受外界环境影响而处于横风横浪状态,以至于对船舶的稳性造成影响从而引发事故[7]，也有可能无法避让周围其他航行船舶，发生海上碰撞事故的风险。

2.4 柴油或淡水无法补给

补给柴油淡水过程中出现管线断裂显现，除了带来以上风险，还无法完成补给任务。如果作业条件没有变化(主要是天气、海况)，同样的工作任务不能正常开展，就会由于无法补给淡水或者柴油，而给油田的生活和工作带来影响，严重情况下缺少柴油的补给会造成被迫停产。

3 解决方案

3.1 控制补给船舶与海上设施工作距离

控制好补给拖船与海上设施的工作距离，确保不会因为距离太远，造成补给软管拉伸，致使拉断软管或者接头松脱，也不要因为工作距离太近，造成软管扭曲，在风浪流作用下与拖轮的螺旋桨发生绞绕[8]，同样距离太近有与海上设施发生碰撞的风险。在控制工作距离方式上可以借鉴FPSO串靠式原油外输过程中，FPSO与受油船的距离控制方式[9]。但是考虑到作业时间、作业成本、工作量等因素，可使用靠泊缆绳作为距离控制绳，同时拖船通过侧推辅助和降低螺旋桨速度减少缆绳受力，保持缆绳处理绷紧转态，从而控制补给船舶与海上设施(FPSO)的作业距离[10]。海上平台不适合采用这种方法。

3.2 增加入水端软管浮力

为避免软管在波浪作用下卷入拖船底部，考虑给靠近补给拖船处的入水软管增加浮力[11]，减少软管侵入水里与拖船螺旋桨发生绞绕的可能性。通过分析外输软管浮力及浮力作用点，对软管入水端靠近拖船处增加浮体。增加方式有临时性和永久性2种。临时性浮体是作业前操作人员手动固定在软管上；永久性浮体可选用泡沫浮体加橡胶缠绕的方式固定，起到永久提供浮力的作用。

3.3 增加入水端软管抗弯曲性

为减少软管在波浪作用下卷入拖船底部，同样还要增加靠近拖船端抗弯曲性，事故案例分析证实充压软管被水流扭曲后会像木棍一样扎入拖船尾部与螺旋桨发生绞绕。在增加入水靠近拖船段的浮力和抗弯曲性，从而可以避免靠近补给拖船的软管卷入水中螺旋桨位置。增加软管抗弯曲性主要措施是浮体和橡胶缠绕的方式。

3.4 加强软管两端接头处安全系数

分析补给软管事故发现，保证软管两端链接质量，同样可增加补给过程中的安全性。要使用原理科学、结构简单、使用方便、操作便捷、可重复使用的链接结构等，能有效降低作业人员的人身安全和补给作业风险[12]。对现在使用的接头增加阻尼系数，使软管与街头在软管的设计压力内不会松脱。