文昌气田群开发工程项目安全分析研究

刘兴华

中海油安全技术服务有限公司 湛江分公司（广东 湛江 524057）

0 引言

随着全球经济的快速发展，油气资源的需求量越来越大，再加上油气价格的不断攀升，间接地推动了石油勘探开发事业的发展。陆地所蕴含的油气资源经过长时间的开发利用，部分已经面临着枯竭的状况。海洋油气资源的开发利用，将会成为世界各国竞相发展的重要目标[1]。

文昌9-2、9-3、10-3这3个气田均为小型气田，其油气的储量相对较少，并且同周边地区没有较好的资源共享基础，经过反复商讨、不断地对开发方案进行优化，为降低开发成本，又能实现高效开发，最终决定采用联合开发模式，将3 个气田捆绑开发。浮托法平台组块安装与吊装安装法相比具有如下优点：①能够实现大型平台组块的整体安装；②避免了浮吊船起吊能力的不足；③减少了平台的联接调试工作量[2]。

浮托法安装方式主要包括重量转移、装船、拖航、安装等环节，浮托法施工过程有一定的复杂性，同时又受到施工程序和环境条件的限制，使得施工过程存在一定的风险。现如今海洋平台建设的数量不断增加，平台建设的安全性是需要考虑的关键问题，但目前关于海洋平台建设风险辨识的技术却鲜有报道。本文综合运用作业风险评估法（TRA）、预先危险性分析法（PHA）、风险评价指数矩阵法对气田群开发工程进行风险辨识，并给出相应的预防和控制措施，防止危险因素发展成为事故。

1 安全分析方法

1.1 作业风险评估（TRA）方法

所有开展的新作业，都需要进行全面的作业风险评估（TRA）。作业风险评估适合于作业任务多、涉及多个工作组、多个承包单位的复杂作业，如施工建筑项目、海上平台安装项目、大中型维修或改造项目等。

作业风险评估（TRA）方法评估流程如图1 所示，主要步骤为风险点辨识、确定风险等级、确定控制措施、审查残余风险。

图1 作业风险评估流程

1.2 预先危险性分析（PHA）

预先危险性分析（PHA）是安全评价中常用方法之一。在设计初，对系统可能存在的危险类别、发生条件和事故后果等进行分析，对系统中潜在的危险进行辨识，并将其划分为相应的危险等级，提出预防措施，有效预防危险因素发展成为事故。

根据潜在危险的危险性大小和发生后对系统的破坏程度，制定了相应的划分标准，将危险性划分为4个等级。事故危险程度分级见表1。

表1 事故危险程度分级

为了衡量潜在危险发展成为事故的可能性，制定了相应的划分标准，将各类事故的发生概率划分为5个等级，事故概率等级见表2。

表2 事故概率等级分级

1.3 风险评价指数矩阵法

风险评价指数矩阵法是一种常用的定性风险评估方法，该方法对危险事件的严重性和可能性按特征划分为相应的等级，并赋予一定的权重值，组合成风险评价矩阵，以此来衡量风险大小[3]。等级判定公式为：风险等级=危害因素导致后果的严重程度×产生这种后果的可能性。

2 气田群开发工程项目风险评估及对策

随着海洋平台建设数量的不断增加，平台建设的安全性是需要考虑的关键问题。在海洋平台的建设过程中，容易受到各种因素的影响，在这些不利因素的影响下往往会导致各种安全事故的发生，其不仅造成巨大的经济损失，甚至会使施工人员的生命安全受到威胁[4]。平台上部组块甲板安装了空压机、注水泵、钻井泵、钻修机和压缩机等机械设备，以实现海上油气开采、原油净化、天然气处理以及污水处理、计量分离等工作的需求。机械设备在运行时会产生振动，其产生的动态激振载荷有可能引起平台也产生过大的振动，这种情况下将会造成机械设备零部件的损坏，导致油气平台无法正常生产，甚至发生严重的安全事故[5]。海洋平台的区域有限，工作人员居住密集、逃生相对困难，如果发生危险，会对平台上工作人员的生命、机械设备和系统等造成巨大的威胁，使海上油气田遭受无法承受的损失。因此需要提前做好安全分析，辨识工程中存在的所有危险因素，并针对危险因素提出合理有效的控制或消除措施，避免事故的发生。

2.1 上部组块浮托法安装风险评估及对策

所谓浮托法安装就是将在陆地上已制造完成的上部平台组块用牵引设备将其整体转移到驳船上，通过驳船拖运到指定的安装地点，经过加压载、载荷转移、组块分离、退船实现安装过程[6]。浮托安装主要程序如下[7]。

1）滑移装船。当平台上部组块在陆地上建造完成并调试好后与驳船的支撑结构一起装船，装船过程通常采用轨道滑移的方式，要求平台上部组块两侧的平台腿位于驳船外侧，并进行固定处理。

2）海上运输。在海上运输之前需要确认海上气象条件，确保满足作业要求，并对驳船的运动进行评估。然后将装载有平台上部组块的驳船拖运到指定地点附近，准备海上安装作业。

3）海上安装。是指驳船到达指定安装地点附近，实现平台上部组块转移的过程，主要包括进船、对接和退船3 个过程，具体步骤如图2 所示。①进船。驳船到达指定地点附近后，安置锚链和系泊缆绳，通过锚链和系泊缆绳将驳船缓慢地拖动，通过不同位置的锚链来控制驳船的运动方向和速度，直到驳船上的限位碰到导管架桩腿，此时驳船上的平台上部组块位于导管架的正上方。②对接。平台精确就位后，利用潮差或者往驳船舱中加水，增大驳船的吃水量，使得上部组块随着驳船一起缓缓下降，期间要保证驳船的定位精确，实现平台上部组块的桩尖与导管架的桩腿精准对中。当平台上部组块的桩尖与导管架的桩腿第一次接触时，要检查位置是否准确和驳船的晃动情况，没有问题后解除所有临时固定装置继续压载下沉，使得平台上部组块的桩尖全部进入导管架的桩腿内，再继续压载下沉，将平台上部组块的荷载全部转移到导管架上。③退船。荷载转移完成后继续压载下沉，当平台上部组块与驳船之间留有足够的安全空间时，将驳船拖离导管架，整个平台组块的海上安装工作完成。

图2 浮托法安装主要步骤

根据作业风险评估（TRA）对浮托法安装步骤进行风险评估，使用预先危险性分析（PHA）法对已辨识的风险进行危险程度分级和概率等级分级，这里，仅列出各阶段主要风险因数，分析结果见表3。

表3 风险识别结果

根据预先风险性分析的结果，使用风险评估矩阵法将风险元素的发生概率和危险程度组合，每个元素都对应一个危险可能性和危险严重性等级，并给出一个定性的加权指数，确定各风险等级并制定相应控制措施，结果见表4。最高风险指数定为20，危险风险指数15~20 为不可接受风险；危险风险指数10～14 为不希望有的风险；危险风险指数5～9为有条件接受的风险；危险风险指数1～4为不需要评审即可接受的风险。

表4 风险等级确定及相应控制措施

2.2 压缩机与驱动方式变更的危险因素及对策

压缩机是海洋平台上的重要设备，主要应用于天然气的预处理和集输、为发动机提供高压燃料气。压缩机运行过程中会产生振动，并且其振动状态比较复杂。振动可能会导致压缩机无法正常运转，并使相距较近的仪器设备等不能正常工作。此外，振动的同时还会有噪声产生，会对附近的工作人员造成身体损害[8]。强烈的共振会使管道本身及与之相连的构件产生疲劳破坏，可能会造成可燃气体的泄漏，导致火灾或爆炸的发生，给海上油气田带来毁灭性的损害。

根据作业风险评估（TRA）方法对压缩机位置与驱动方式变更进行风险评估，使用预先危险性分析（PHA）法对已辨识的风险进行危险程度分级和概率等级分级，仅列出主要风险因数，分析结果见表5。

表5 风险识别结果

根据预先风险性分析的结果，使用风险评估矩阵法将风险元素的发生概率和危险程度组合，给出一个定性的加权指数，确定各风险等级并制定对应控制措施。结果见表6。

表6 风险等级确定及相应控制措施

3 结束语

为保证海上气田群开发过程的安全性和建设目标得以顺利完成，预先采用危险性分析（PHA）、安全风险评估（TRA）法和风险评价指数矩阵法对开发过程进行安全风险分析，针对危险有害因素制定预防和控制措施、制定科学的工作计划及应急方案、加强设备设施的隐患排查力度、加强对相关工作人员的安全教育培训等，从多方面提高海上气田群开发过程的安全性，防止潜在危险发展成事故。