海洋固定平台结构完整性管理系统概述

张 勇

中海石油（中国）有限公司海南分公司 海南海口 570100

结构完整性管理系统（SIMS）是专门针对海洋固定平台进行介绍分析，围绕国际公认的行业标准(包括ISO 和API) 发展起来的行业最佳管理方法，通过减少健康、安全、环境方面的风险以提高海洋石油设施生命周期价值。SIMS 定义了检验、维护、监测与维修的要求及流程和文件系统，保证了海洋固定平台结构的完整性。此外，SIMS还可以满足石油公司管理规定的相关要求。SIMS 执行过程是针对海洋固定平台上的所有结构组件，如桩腿、导管架结构、上部组块等；所涉及的技术要求符合API RP SIM、ISO 1990 和ISO19901- 3 等行业标准，主要是结合《海上平台结构完性管理推荐做法》等相关规范、标准。

1 流程框架及要素

1.1 SIMS 的目标

SIMS 目标是通过是提供可查证的管理程序，保证海上结构的安全性和结构安全关键因素（SCE）持续的适应性。海上结构是指海洋固定平台上部组块和导管架的结构部分组件。SCE 主要分为两类：一类是会导致平台结构失效的关键因素；另一类是可预防重大结构安全事故发生及降低事故发生后失效后果的关键因素。详细的结构SCE 由石油公司根据平台现状研究确定，是安全评估、风险评估和SIMS 战略中的重要因素之一。

1.2 SIMS 的主要流程

SIMS 是通过一套完整的管理程序实施的，整个管理流程包括数据、评估、策略及程序四个环节。海洋固定平台的SEMS 是通过一个持续的循环过程，来确保平台结构在生命周期内的安全适用性。在海洋固定平台的整个生命周期内，通过定期检验，收集由于偶然事件、计划性改造或平台维修而产生的新数据；评估这些数据变化对现有设施的SIMS 战略将产生的影响，并及时调整SIMS 战略、修改检验计划；然后根据新的检验结果和评估结果，循环整个管理流程。

1.2.1 数据

对于新的海洋固定平台，SIMS 数据库需要收集以下数据：结构设计图纸，包括结构设计、建造和安装阶段的相关设计图纸；结构规格书和计算报告，包括平台基础数据和计算报告的分析结果等；平台其他设施（除结构）的主要设计文件及数据；平台建造和安装的现场记录数据等。

对于已服役的海洋固定平台，除了上述新平台规定的收集数据外，所有历史资料都应尽可能收集，包括服役期间的所有保养检查、检验、监测、改造、维修、评估、评价及故障数据等。数据变化的收集主要来源于检验和平台改造工程，并且必须确保数据的完整性。数据变化管理（MOC）贯穿整个结构完整性管理过程，是SIMS 的一个关键要素。

数据库是SIMS 管理软件的重要组成部分，目前使用较多的有RBI、FMS 和MATRIXONE 等。

1.2.2 评估

海洋固定平台的结构评估有助于石油公司识别出平台的SCE,从而建立、更新公司的SIMS 策略和程序。对海洋平台结构完整性造成危害的因素包括：极端环境事件，如飓风、风暴潮和地震等；结构的意外损坏，如火灾、爆炸、船舶碰撞和坠落物撞击；结构的磨损或老化，如过度的腐蚀或疲劳破坏；甲板相对水面高度下降，如平台沉降或者环境数据变化；平台改造后造成平台重量变化或者重量分布变化，同时也需要考虑改造引起的环境载荷变化；平台改造后引起的平台失效后果变化，如平台功能变化，包括无人平台改造为有人平台，平台增加储油设施等。

结构评估应由有资质且熟悉SIMS 整体过程，并具有SIMS 管理经验的专业公司及结构工程师负责。在海洋平台结构完整性造成危害的因素产生后，应及时收集所有相关最新数据进行结构评估，从而判平台的安全性及失效的可能性，并给出结论和建议。

评估应考虑以下三方面对结构完整性的影响：

（1）单独构件完整性——单独的结构件是否持续适用，如腐蚀结构件能否满足继续使用的要求；

（2）系统的完整性——平台结构系统是否持续适用，如损坏的架构是否影响导管架的完整性，载荷变化是否影响上部组块结构的完整性；

（3）海洋固定平台的完整性——操作方法是否需要调整，以减少船只碰撞平台的几率；平台钻机模块钻井作业的甲板容许荷载分布是否需要调整，以满足平台综合作业的需求等。

评估结果应该确定海洋固定平台是否可以继续安全适用，或是否需要采取补救措施。

1.2.3 策略

检验策略主要是确定海洋固定平台定期检验频率和检测范围。对于常规海洋固定平台的结构检验计划，建议采用基于风险的检验方法。该方法是依据平台风险的高低，优化检验合理配置检验资源。通过调整检验的手段与时机，进行残余风险控制的优化，以避免过度检验或检验不足。基于风险的检验方法特别适用于平台水下结构检验，并可用于制定海洋平台水下结构的长期检验计划。同时，该方法制定的检验周期应满足API RP 2A 及ISO19902 规定所界定的最大检验时间间隔要求。基于风险的方法也可以用于新型结构的风险评估，以辨识SCE及风险等级。

1.2.4 程序

检验程序是为了发现平台结构服役过程中出现的缺陷而采用的具体检验方法，海洋固定平台至少应包括如下检验程序：年度水上结构检验程序；定期水下结构检验程序；专项检验。

水下结构检验往往会受到气候窗的影响，只有在合适的气候窗条件下，才可以顺利高效进行。同时，水下检验还会受到平台作业的限制。因此，水下结构检验的实施时间需要充分考虑平台现状，以确保满足SIMS 管理程序的要求。

每座海洋固定平台应制定专门的检验程序，包括详细的工作范围，工作范围必须与检验策略一致，并且明确每项检验活动需要使用的检验技术和检验工具。检验技术是指外观检查、无损探伤等方法。检验程序还应明确按数据收集的规则要求；进行各项检验数据记录，尤其对受损杆件应尽可能详细记录。

1.3 SIMS 活动周期

SIMS 典型的循环工作周期是每个自然年度，也就是从每年的1 月1 日开始，至12 月31 日结束一个循环周期。年度循环周期中制定的各项活动应按规定时间同步进行，下一年度的计划应在第三、四季度制定并确认。大多数SIMS 活动是按年度周期制定的，但一些SIMS 活动是一个伴随平台生命周期的持续性过程。如平台重量控制、下水结构检等，这些作为长期计划和规则应在SIMS管理系周期中得到体现。

2 SIMS 的机构设置与职责划分

2.1 机构功能与职责界面

需要建立石油公司与参与SIMS 活动的关键承包商及专业公司之间的分工界面，明确各自的职责。通过参考国外石油公司的机构设置，结合国内石油公司现状，为保证SIMS 顺利有效执行，参与SIMS 的机构设置和职责划分参考如图1 所示。

图1 SIMS 的功能和界面

2.2 结构完整性管理部门

结构完整性管理部门一般由石油公司组建，其主要职责如下：

（1）负责SIMS 各方管理和协调，包括运维服务承包商、检验服务承包商等；

（2）确保平台现状的安全性，包括通过采取缓解措施把平台风险降低到可以接受的范围；

（3）保持与结构技术权威机构和结构完整性工程师的有效沟通，确保所有的结构完整性信息及风险都被结构完整性工程师获知并被有效处理；

（4）批准SIMS 策略和程序，监督SIMS 流程的执行，特别是策略和程序的维护、更新及执行情况；

（5）批准平台年度综述报告。

2.3 结构技术权威机构

结构技术权威机构通常由提供SIMS 服务的专业公司提供，也可以由石油公司聘请独立第三方权威机构担任。其主要负责向石油公司运营的海上固定式平台结构完整性提供技术保障，并为结构完整性工程师提供技术支持，具体职责如下：

（1）审查结构完整性工程师编制的SIMS 及相关文件；

（2）审查并批准结构完整性工程师编制的平台年度综述报告；

（3）确定最低的年度SIMS 活动标准；

（4）获知平台结构完整性产生影响或潜在影响时，进行及时评估，确认平台SIMS 策略和程序是否需要调整，并及时通告结构完整性工程师。

2.4 结构完整性工程师

结构完整性工程师通常由提供SIMS 服务的专业公司提供，主在负责制定和维护SIMS，具体职责如下：

（1）制定、维护并定期审查SIMS 数据库系统中的基线信息及平台状态的完整信息；

（2）保存和维护关键SIMS 文件；

（3）制定导管架检验策略，该策略必须满足基于风险的水下检验准则；

（4）制定水上结构检验策略；

（5）审查和批准检验服务承包商编制的检验程序和方案，并监督SIMS 数据库管理员录入相关信息；

（6）评估检验服务完工报告；

（7）决定是否需要进行平台结构评估，如需要则进行相关评估；

（8）编制平台维护计划；

（9）监控平台重量变化信息；

（10）掌握平台最新现状的结构分析报告及记录；

（11）编制平台年度综述报告。

2.5 SIMS 数据库管理员

SIMS 数据库是SIMS 中最基础的部分，也是系统最重要的组成部分之一。SIMS 数据库管理员通常由提供SIMS 服务的专业公司提供，主要职责是录入和维护数据库，确保提供最新和最有效的平台数据信息。其应在结构完整性工程师指导下工作，并保持有效的联络和沟通。

2.6 SIMS 计划工程师

SIMS 计划工程师通常由石油公司工作人员担任，负责规划和安排SIMS 相关活动，确保相关活动安全、及时和有效进行。SIMS 计划工程师需要和负责管理实施计划的部门保持有效联络和沟通。

2.7 运维服务承包商

在SIMS 中，运维服务承包商主要负责下列事项：

（1）按照结构完整性工程师的技术要求进行全面维修和维护；

（2）组织和管理其他的相关专业维修和维护承包商；

（3）当维修和维护对平台结构完整性产生影响或潜在影响时，提供详细的相关信息，并与结构技术权威机构保持联络和沟通。

2.8 检验服务承包商

检验服务承包商可以分为水上检验服务承包商和水下检验服务承包商。其主要职责如下：

（1）编制检验程序和方案，并报结构完整性管理工程师批准；

（2）进行结构检验服务及相关服务；

（3）按照结构完整性管理工程师提供的SIMS 数据记录表格提供检验服务报告。

3 结语

海洋固定式平台SIMS 是从信息完整性出发，对平台建造、投产、运行、废弃等全生命周期内的相关数据进行规范有效管理，评估和确定其在服役期间和延寿期间的结构安全风险，并提出风险控制的检验策略，从而形成合理系统，便于实现海洋固定平台结构科学管理的解决方案，有效保障海洋固定式平台结构的安全。

（1）识别海洋固定式平台结构安全风险，保证海洋平台安全服役。SIMS 是通过对关键构件进行风险识别与评估，明确结构风险的来源、等级和失效机理，确定有效的检验方法和频率，合理分配检验维修资源，提供对应的检验策略，将平台结构保持在适合的风险水平，从而确保海洋固定平台在全生命期内的安全可靠性；

（2）通过SIMS 管理软件，可以实现海洋固定式平台生命周期内的全过程数据管理。SIMS 可在管理环节上建立一套系统的面对海洋固定式平台全生命周期的过程数据管理，为从生产作业层面直至公司管理决策层面的有效决策提供支持；

（3）SIMS 可以优化平台设计、建造，并为维护管理提供有效支持。SIMS 可通过对现有海洋固定式平台在全生命周期中的相关数据总结，建立一套有效机制，使未来更多平台在设计建造期间就可借鉴已有平台建造运营维护经验，实现新平台设计建造的最优化。

基于SIMS 的上述优势，国外大型石油公司如美孚、道达尔、BP、康菲石油等已逐步建立和推行SIMS 管理。SIMS 作为资产完整性管理的重要组成之一，如何结合国情开展应用是一个需要进一步探讨和摸索的过程。今后，还需进一步结合实际情况进行研究，以切实保证SIMS发挥应有的作用，为海洋石油平台安全生产保驾护航。