《水下干式采油裝置風險分析與控制措施》論文發表期刊：《中國石油和化工標準與質量》；發表周期：2021年16期

《水下干式采油裝置風險分析與控制措施》論文作者信息：陳澤光（1986-），男，畢業于西南石油大學石油工程專業，獲學士學位，工程師，現從事海洋石油開發安全風險評估工作。

　　摘要 ：針對水下干式采油裝置在不同工況下存在的主要安全風險進行了分析，根據分析結果，提出了對應控制措施，對水下干式采油模式風險辨識與防護具有借鑒意義，有助于邊際油田的安全開發。

　　關鍵詞 ：水下干式采油裝置 ;風險分析 ;控制措施

　　0引言

　　我國淺水海域有眾多油氣田因位于航道、軍事區、環境保護區等敏感區域不能有效開發。近年來，海油發展積極探索，采用現今港工行業成熟的大直徑鋼圓筒技術，形成水下干式采油裝置，以此降低油氣田開發成本，力求解決我國淺海受限油氣田的開發問題。李勇等人發明了一種淺水油氣田開發水下干式采油裝置，并針對某油田水下千式開發提出了SDPU(Subsea Dry Production Unit)的關鍵技術解決方案"：李明等人針對30m水深干式采油裝置需求，以其配套的應急逃生艙作為應用案例，進行了應急逃生艙的方案設計2。但針對水下干式采油裝置的安全風險分析研究還很少。本文針對烏石1-5油田“水下干式采油裝置”開發方式，對其主要安全風險進行風險分析并提出控制措施，探索“邊際油田式水下干式采油模式”安全可靠性和關鍵風險，為邊際油田的安全開發提供解決方案。

　　1水下千式采油裝置主要風險分析

　　1.1 水下密封連接作業風險分析

　　1.1.1 潛水鐘對接艙口水下密封

　　潛水鐘與干式艙之間的密封是靠橡膠密封圈來實現的。潛水鐘與干式艙對接成功后，密封圈阻止海水進入艙內，將潛水鐘下室內海水抽空，下室形成常壓狀態，艙外海水壓力將潛水鐘吸附在干式艙金屬法蘭面上。(1)通過驅動絞車紋纜使潛水鐘與干式艙對接，可能出現對接位置不正，艙口不能完全密封的問題。(2)干式艙長期處于水下位置，艙口處易滋生海洋生物，沉積雜物等，導致對接面不能完全吻合。

　　1.1.2 升高立管對接艙口水下密封

　　修井作業時，使用鉆井船安裝升高立管，實現連接完成后，采用水泵排除通道里的水，建立連通至海面以上的干式通道，作業人員可以打開支承座上的人孔蓋，連通千式艙，開展后續作業。(1)干式艙長期處于水下位置，艙口處易滋生海洋生物，沉積雜物等，導致對接面不能完全吻合。(2)升高立管與干式艙對接，并建立通往海面以上的干式通道。升高立管直徑約1m，長度可達50m左右，暴露在海水環境中，受風浪流的影響極大，發生震動、變形，影響對接艙口的密封連接的可靠性，極有可能出現干式通道失效的重大風險。

　　1.1.3逃生艙發射井艙口密封在日常待命工況下，逃生艙是存放在水下采油干式艙的干式常壓發射井中，不與海水接觸;在應急工況下，逃生艙發射井的進水閥被打開，海水灌入發射井，逃生艙將暴露在海水環境下，待發射井頂部艙蓋打開后，在自身浮力作用下，上浮至水面。水下采油干式艙的發射井頂部由一臺液壓啟閉的艙蓋實現水密，發射井下部還設置一道氣密門通向采油干式艙。

　　(1)干式艙長期處于水下位置，艙體外表易滋生海洋生物，沉積雜物等，可能會堵塞逃生艙發射井進水管路，導致應急情況下，海水無法進入發射井，井口艙蓋承受海水壓力過大無法自動開啟，逃生艙無法離開發射井，導致逃生失敗。(2)干式艙長期處于水下位置，艙口蓋鉸鏈處滋生海洋生物，沉積雜物等，導致逃生艙發射井艙口蓋卡住、無法開啟，導致應急情況下逃生裝置失效。(3)人員逃生時，未能關閉逃生艙發射井與干式艙之間的氣密門，導致發射井進水后，海水涌入干式艙。

　　1.2 水下環境維持安全風險分析

　　1.2.1 正常工作狀態

　　正常生產期間，干式艙內為無人環境，氮氣填充，根據艙室內溫度、濕度的測量以及有毒有害氣體探測結果，適時開啟與外部的氣體交換，從而達到維持艙內適宜環境的目的。

　　1.2.2 檢修、修井狀態

　　(1)檢修、修井期間人員進艙作業前，需將艙內氮氣置換成空氣后，檢測艙內氣體質量合格后方可下艙作業。(2)水下干式艙內分為多個艙室和空間，包括采油樹房間、應急逃生艙發射井、潛水鐘對接艙等。部分艙室還采用氣密門分隔，不同區域的分隔增加了環境參數檢測和環境維持的風險。

　　1.2.3應急狀態

　　(1)人員入艙作業期間，突發事故，應急逃生時，逃生艙發射井與干式艙之間的氣密門可能會忘記關閉，導致發射井進水后，海水涌入干式艙。(2)當干式艙受到外力破艙進水，可能會導致漏油事故。

　　1.3人員進出艙安全風險分析由于干式艙位于水下，人員進出艙室異常困難，本方案采用潛水鐘裝置，將人員直接運送至水下干式艙內。潛水鐘作為維護人員往返水面母船和水下干式艙的交通工具。

　　1.3.1 潛水鐘與干式艙通過過程潛水鐘與干式艙對接成功，建立干式通道后，人員通過下室進入干式艙，而下室狹小的空間內設置了絞車、纜繩導向、攝像頭、照明燈具等多個裝置，人員在通過下室時，極有可能會發生磕碰、拖掛等情況，造成人員傷害或設備損壞。

　　1.3.2人員由潛水鐘進入干式艙人員由潛水鐘進入(由干式艙返回潛水鐘)的過程需要開啟(關閉)兩道防水艙蓋，還需完成排水(注水)、纜繩解除(系掛)等一系列操作，如果沒有按順序操作，可能會出現嚴重后果，導致艙室進水等嚴重事故發生。

　　1.3.3人員在水下艙內作業突發情況人員在水下艙內作業時突發緊急情況，作業人員可快速進入逃生艙脫險。逃生人員需要完成一系列動作，進入發射井，關閉發生井氣密門，解除逃生艙固定，進入逃生艙并關閉艙門，打開發射井進水閥，打開發射井頂部艙口蓋，慌亂中極有可能遺漏部分操作，而造成嚴重后果，甚至無法逃生。

　　1.3.4 逃生艙上浮至水面的過程逃生艙上浮至水面的過程中，存在與停泊在該水面的支持船、作業船或通行至該水域的船舶發生碰撞，導致逃生艙、水面船只的損壞甚至逃生失敗的風險。

　　2主要風險控制措施

　　2.1 水下密封連接作業的控制措施

　　(1)纜繩系點設置在艙口正中，設置對接艙口的導向裝置。在水下艙口對接面上增設一道艙蓋避免與海水的廣泛接觸：對接前進行清理，去掉對接面附著的海生物等異物。在對接艙口處增加鎖緊機構，增加連接的強度。(2)在水下艙口對接面上增設一道艙蓋避免與海水的廣泛接觸;對接前進行清理，去掉對接面附著的海生物等異物。選擇適合的氣象窗口期進行修井作業，減小風浪流對升高立管的作用力;為升高立管設計更為強大的結構：增加升高立管的中間固定。(3)對干式艙外部艙口蓋、管口等關鍵部位定期進行清理，去掉附著的海生物等異物：氣密門應設計為自動閉合，避免人為錯誤造成氣密門密封失效。

　　2.2 水下環境維持的控制措施

　　(1)在進行氮氣、空氣置換系統的設計時，不僅要實現氣體交換的功能，還要從調節溫濕度的角度，對熱量、氣體含水量進行計算和設計。設計中采取元余設計，以減少溫濕度探測系統或者設備的故障概率，提高系統可靠性。(2)設計原則中應確定檢修、修井期間需要進行關井，這可以大大降低危險氣體的出現：設置危險氣體檢測探頭，為人員的生命安全增加一道保障;艙內還設置空氣檢測探頭，并實時顯示空氣的組成，進而保證人員的正常呼吸。(3)氣密門應設計為自動閉合，避免人為錯誤造成氣密門密封失效。將干式艙設計為雙殼結構，降低破艙風險：在艙室內設置探頭，當發現大量涌水時，立即關停井口。

　　2.3人員進出艙的控制措施

　　(1)通過精心設計、合理布局，擴大通道：選用移動、折疊式支架固定設備，在人員通過下室時收起設備，擴大通道：通過管理手段，對下艙作業人員的身高、體重等指標進行篩選，由符合要求的人員進行作業。(2)規范操作流程，加強操作人員的培訓：設置相應的互鎖機構，避免操作順序的錯亂。(3)在水下干式艙有人員進入期間，該水域應避免有船舶停留，禁止航行，工作母船在上游一定距離拋錨。

　　3結論

　　(1)水下干式采油裝置的安全是一項系統工程，首先應通過精心設計達到本質安全：其次通過管理手段，規范操作流程，加強操作人員的培訓：設置相應的互鎖機構，避免操作順序的錯亂。

　　(2)針對水下干式采油裝置在不同工況下存在的主要安全風險進行了分析并提出了對應控制措施，對水下干式采油模式風險辨識與防護具有借鑒意義，有助于邊際油田的安全開發。

　　參考文獻：

　　[1]李勇，李艷莉，劉學濤，等.淺水油氣田開發水下干式采油裝置[].ф海洋平臺，2020，3(04：95-100.

　　[2]李明，楊青松，高成君，等，水下干式采油裝置應急逃生設計研究].天津科技，2020，42(04)：34-32+42.