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海洋平臺本質(zhì)安全及事故預(yù)防關(guān)鍵技術(shù)

文檔作者：崔厚璽楊治華于曉紅周怡瀟文檔來源：中國石油集團(tuán)海洋工程有限公司工程設(shè)計院		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年09月26日
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42
石油工程建設(shè)
2011年11月
海洋平臺本質(zhì)安全及事故預(yù)防關(guān)鍵技術(shù)
崔厚璽,楊治華,于曉紅,周怡瀟
(中國石油集團(tuán)海洋工程有限公司工程設(shè)計院,北京100028
摘要,通過分析平臺長周期安全運(yùn)行的主要影響因素研究本質(zhì)安全設(shè)計及事故預(yù)防技術(shù)在平臺安
全運(yùn)行中的應(yīng)用本質(zhì)安全要求在設(shè)計源頭減少或消除不安全隱患設(shè)法降低事故發(fā)生的可能性和嚴(yán)
重程度以增強(qiáng)平臺運(yùn)行的穩(wěn)定性事故預(yù)防技術(shù)則是通過檢測和診斷等方法對平臺可靠性進(jìn)行分析
對其固有或潛在的危險及嚴(yán)重程度進(jìn)行評估,并根據(jù)風(fēng)險大小提出相應(yīng)的安全措施本文以NP1-5平
臺為例,分析本質(zhì)安全及事故預(yù)防技術(shù)應(yīng)用的成功經(jīng)驗,為今后工程提供借鑒
關(guān)鍵詞海洋平臺本質(zhì)安全事故預(yù)防關(guān)鍵技術(shù)
中圖分類號:TE951文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B號101-2620002-03
0引言
(8)檢修及維護(hù)的質(zhì)量不高等
海洋油氣勘探與開發(fā)的安全性一直受到高度關(guān)
為此本文從事故預(yù)防和過程監(jiān)控兩個方面研
注也是值得深入探討的重要課題海洋平臺設(shè)施究平臺安全運(yùn)行的技術(shù)及保障措施分析本質(zhì)安全
能否長周期安全運(yùn)行直接影響到海洋油氣勘探與開和事故預(yù)防技術(shù)在平臺運(yùn)行中的應(yīng)用以NP1-5
發(fā)的可行性和經(jīng)濟(jì)性與陸地石油開發(fā)相比海洋平臺為例進(jìn)行分析總結(jié)安全運(yùn)行經(jīng)驗查找缺陷
平臺有其自身的特殊性是一個能獨(dú)立生產(chǎn)處理并通過補(bǔ)救措施盡可能保障平臺設(shè)施長周期安全
的自給系統(tǒng)空間較小維修不便生產(chǎn)環(huán)境惡運(yùn)行延長安全運(yùn)行周期
劣系統(tǒng)緊湊復(fù)雜諸多因素均對平臺設(shè)備的長周1海洋平臺本質(zhì)安全設(shè)計
期安全運(yùn)行產(chǎn)生影響,主要影響因素包括
本質(zhì)安全是指通過設(shè)計等手段使生產(chǎn)設(shè)備或生
(1)海洋平臺所處的環(huán)境十分復(fù)雜風(fēng)海產(chǎn)系統(tǒng)本身具有安全性即使在誤操作或發(fā)生故障
浪海流海冰和潮汐時時作用于結(jié)構(gòu)同時還受的情況下也不會造成事故的功能具體包括失誤
到地震作用的威脅在此環(huán)境條件下環(huán)境腐蝕安全誤操作不會導(dǎo)致事故發(fā)生或自動阻止誤操
海生物附著基泥沖刷和基礎(chǔ)動力軟化材料老作故障安全功能設(shè)備工藝發(fā)生故障時還
化構(gòu)件缺陷和機(jī)械損傷以及疲勞和損傷累積等不能暫時正常工作或自動轉(zhuǎn)變安全狀態(tài)本質(zhì)安全
利因素都將導(dǎo)致平臺結(jié)構(gòu)構(gòu)件和整體抗力的衰減設(shè)計是保障安全運(yùn)行的源頭為此需要在設(shè)計中消
影響結(jié)構(gòu)的服役安全度和耐久性
除危險源及事故隱患海洋平臺的運(yùn)行環(huán)境與自身
(2)平臺多數(shù)設(shè)備運(yùn)行時間較長
特點要求每個設(shè)備系統(tǒng)必須具備較高的可靠性甚
(3)多相油流,雜質(zhì)較多,易結(jié)垢堵塞管口至必須具有強(qiáng)大的故障自診斷與安全保護(hù)或者自我
(4)振動導(dǎo)致連接部件松動或者斷裂零部件修復(fù)及自愈性能
的加速磨損管道裂紋泄漏
海洋平臺的設(shè)計選型應(yīng)以優(yōu)先考慮長周期運(yùn)行
(5)單個設(shè)備管道或系統(tǒng)的自身故障
可靠性兼顧機(jī)組效率為原則在對過程系統(tǒng)的設(shè)
(6)生產(chǎn)工藝改變及設(shè)備更新導(dǎo)致監(jiān)控系統(tǒng)報計時應(yīng)考慮使系統(tǒng)具有一定的柔性即系統(tǒng)不僅能
警限值設(shè)置的不合理
適應(yīng)于特定的正常操作狀態(tài)也適應(yīng)于一定范圍的
(7)操作人員技術(shù)水平經(jīng)驗不足操作不變化即不確定參數(shù)的可能變化區(qū)域情況可靠
當(dāng)管理不當(dāng)?shù)热藶橐蛩?
度不足的設(shè)備應(yīng)考慮冗余設(shè)計冗余設(shè)計可以是在
第37卷增刊
崔厚等海洋平臺本質(zhì)安全及事故預(yù)防關(guān)鍵技術(shù)
43
線冗余設(shè)備發(fā)生故障后,人工或自動切換到備用2.2關(guān)鍵裝置風(fēng)險評估技術(shù)
設(shè)備,也可以是快裝結(jié)構(gòu)在庫冗余一旦設(shè)備發(fā)生
海洋平臺上機(jī)械設(shè)備高度集中存在大量易燃
故障可以用備用設(shè)備很快更換
易爆物質(zhì)及油氣存儲設(shè)備輸送管道法蘭閥門
海洋平臺生產(chǎn)工藝設(shè)備與設(shè)施應(yīng)設(shè)置互相獨(dú)等油氣泄漏源且裝置大都處于長期連續(xù)運(yùn)行狀
立分別由不同安全裝置完成的一級及二級安全保態(tài)稍有不慎就會造成重大惡性事故因此對關(guān)
護(hù)系統(tǒng)以確保對每個過程參數(shù)的監(jiān)控及預(yù)警必鍵裝置進(jìn)行風(fēng)險評估并預(yù)知危險源對預(yù)防災(zāi)害的
要時啟動糾錯報警及關(guān)斷功能平臺上的安全保發(fā)生意義重大風(fēng)險評估是以將事故率和損失程度
護(hù)系統(tǒng)主要包括壓力安全保護(hù)系統(tǒng)溫度安全保減少到最低為目的對系統(tǒng)或作業(yè)中固有的或潛在
護(hù)系統(tǒng)液位安全保護(hù)系統(tǒng)流動安全保護(hù)系統(tǒng)的危險及其嚴(yán)重程度所進(jìn)行的分析和評估并以既
探測報警系統(tǒng)和應(yīng)急關(guān)斷系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備應(yīng)當(dāng)設(shè)置定指數(shù)等級或概率等形式做出定量的表示根據(jù)
在線自動監(jiān)測裝置必要時可設(shè)置專家系統(tǒng)以確形成事故的風(fēng)險大小提出相應(yīng)的安全措施
定故障的部位原因趨勢并提出對策海洋平
運(yùn)行裝置所面臨的風(fēng)險主要是在事故狀態(tài)下發(fā)
臺設(shè)備及管道系統(tǒng)的腐蝕防護(hù)措施一定要有效生爆炸著火泄漏中毒及其設(shè)備損壞等目前
2海洋平臺設(shè)施長周期安全運(yùn)行及事故預(yù)防關(guān)鍵確定設(shè)備失效率的方法用的最多的是基于風(fēng)險的檢
技術(shù)
測(risk based inspection,RB)方法RB追求
21可靠性分析與故障診斷技術(shù)
系統(tǒng)安全性與經(jīng)濟(jì)性統(tǒng)一對系統(tǒng)中固有的或潛在
海洋平臺承受多種隨時間和空間變化的載荷的危險的可能性與后果進(jìn)行科學(xué)分析給出風(fēng)險排
平臺結(jié)構(gòu)極易產(chǎn)生疲勞破壞甚至出現(xiàn)裂紋腐蝕序找出薄弱環(huán)節(jié)以確保安全和減少運(yùn)行費(fèi)用
等損傷嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的承載能力從而降低系統(tǒng)從而優(yōu)化檢驗策略海洋平臺風(fēng)險評估技術(shù)包括
的可靠性因此對其進(jìn)行全壽命周期內(nèi)可靠性分析設(shè)計階段( HAZOP PHA)施工階段(SC
非常重要目前對平臺可靠性分析的研究成果主LEC)開車階段運(yùn)行階段工藝變更等各階段
要集中在通過建立疲勞模型進(jìn)行分析3-9文獻(xiàn)還的風(fēng)險評估近年來相關(guān)研究開始針對海洋平臺
提出了平臺壽命周期內(nèi)動態(tài)可靠性分析的概念并的定量風(fēng)險評估進(jìn)行研究6-17以更直觀地量化危
研究了多種失效模式下的可靠性評估問題取得了險源及風(fēng)險程度取得了顯著成效
較好的效果對海洋平臺的損傷診斷已越來越受到2.3災(zāi)害事故仿真培訓(xùn)系統(tǒng)
重視,相關(guān)研究也較多,大都采用 ANSYS模擬仿
預(yù)防為主是安全生產(chǎn)的原則然而無論預(yù)
真對損傷識別及定位也有基于結(jié)構(gòu)動力學(xué)特防措施如何周密事故和災(zāi)害總是難以根本杜絕
性變化的損傷診斷
為了避免或減少事故和災(zāi)害所造成的損失必須高
故障診斷技術(shù)主要是針對生產(chǎn)運(yùn)行中存在的非度重視應(yīng)急預(yù)案的制訂但目前的應(yīng)急演練主要是
正常狀態(tài)采取的一系列措施非正常狀態(tài)包括幾個照本宣科這種方式花費(fèi)較大不可能進(jìn)行多次重
階段過渡異常事故災(zāi)難等故障診斷與過復(fù)演練更不能對比多種救援方案的后果因此
程監(jiān)測技術(shù)是石油石化行業(yè)連續(xù)穩(wěn)定安全生產(chǎn)的有開發(fā)災(zāi)害事故仿真系統(tǒng)軟件很有必要
力保障手段之一文獻(xiàn)對石油石化安全生產(chǎn)
結(jié)合現(xiàn)有專家經(jīng)驗虛擬現(xiàn)實技術(shù)及仿真技
深入研究后將目前診斷技術(shù)分為定量模型方術(shù)將裝置設(shè)備和生產(chǎn)現(xiàn)場事故現(xiàn)場以3D方
法定性模型方法和過程歷史方法滿永奎教授針式真實地再現(xiàn)于電腦上模擬化工系統(tǒng)災(zāi)難事
對鉆井平臺發(fā)電機(jī)組設(shè)計了遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)實故發(fā)生發(fā)展過程為災(zāi)難應(yīng)急預(yù)案的研究制訂
現(xiàn)了陸地工作人員對平臺發(fā)電機(jī)組的故障診斷和遠(yuǎn)和演練工作提供基礎(chǔ)平臺使應(yīng)急演練科學(xué)化
程維護(hù)文獻(xiàn)3對海洋平臺外輸泵的故障診智能化虛擬化從而訓(xùn)練各級決策與指揮人員
斷標(biāo)準(zhǔn)問題進(jìn)行了研究提高了診斷的可信度也事故處置人員發(fā)現(xiàn)應(yīng)急處置過程中存在的問題
有較多文獻(xiàn)針對平臺設(shè)施的腐蝕進(jìn)行研究14并檢驗和評估應(yīng)急預(yù)案可操作性和實用性提高應(yīng)
提出了許多有針對性的長效的腐蝕防護(hù)方法和技急能力為安全運(yùn)行培養(yǎng)更多具有專業(yè)技能的人
術(shù)保障了海洋平臺的長周期安全運(yùn)行
才
6
4
石油工程建設(shè)
2011年11月
3實例分析
NP1-5平臺上的應(yīng)用為今后類似工程提供了借鑒
以冀東南堡油田NP1均造設(shè)計水深6.1m,1楊國安郭乃明應(yīng)用于海洋平臺安全保障系統(tǒng)的海量數(shù)據(jù)管理
1-5平臺為例,見圖1。參考文獻(xiàn)
該平臺位于南堡油田號構(gòu)造
工程主要包括兩個井口平臺和三個生產(chǎn)平臺
中國海洋平臺209,(3)93-96
2韓建宇高金吉陳國華石油化工生產(chǎn)裝置長周期運(yùn)行設(shè)備風(fēng)險
評價壓力容器023(8:45-47
3王浪艾志久李旭志等基干的海洋平臺疲勞可靠性分
析石油礦場機(jī)械
4)奧培林杜訓(xùn)柏基裂力學(xué)的老齡化自升式平臺可靠性分析
江蘇科技大學(xué)學(xué)報自然科學(xué)版)2092(5)383-386.
 [5] Gang. ZHANG Dayong, YUE Qianjin, ete. Efficient Approximate
 Method of Global Reliability Analysis for Offshore Platforms in the
圖1NP1-5平臺
 Iee Zone[. China Ocean Engineering, 2008,22 (2): 303-311.
陳國明考慮斷裂和腐蝕失效的海洋平臺動態(tài)可靠性研
在該項目實施之初公司就將安全生產(chǎn)放在第
究20930:32-135
一位從設(shè)計源頭強(qiáng)調(diào)工程的本質(zhì)安全采取的主春艷陳明璐基小波變換與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)海洋平臺結(jié)構(gòu)損傷
要安全對策和措施如下(1)優(yōu)化設(shè)計方案保證別位06
系統(tǒng)整體設(shè)計科學(xué)合理
平2085)23-25.
型優(yōu)先采用技術(shù)成熟可靠先進(jìn)的設(shè)備:(39蓋會明楊國安海洋平臺結(jié)構(gòu)損傷識別新方法仿真研究中國
可能發(fā)生火災(zāi)的危險區(qū)域設(shè)置火氣探測監(jiān)控
海洋平臺,2007.22(6):21-24.
通風(fēng)和消防設(shè)施其用電設(shè)備和照明均采用防爆型,尹曉芷塔娜基振動試的海洋平臺損傷診斷研究浙江水
利水電?？茖W(xué)校學(xué)2009
2002(2:96-9
和計量電加熱器系統(tǒng)設(shè)有溫度控制裝置以及超溫度周華李秀喜錢宇石油化過程安全技術(shù)研究進(jìn)展化工進(jìn)展
報警自動關(guān)斷裝置,確保安全運(yùn)行;(5)設(shè)置過程
2008.27(10):1498-1504.
控制系統(tǒng)緊急關(guān)斷系統(tǒng)和火氣探測系統(tǒng)對主要【12)滿永趙蘇沈輝等鉆井平臺發(fā)電機(jī)組遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)的設(shè)計
控制工程200,15(9):15-167.
裝置自動控制保護(hù)設(shè)備人員的安全(6)配置13陳海聯(lián)殼K8-1平臺外輸泵動診斷標(biāo)準(zhǔn)的制訂石油
應(yīng)急發(fā)電機(jī)組以隨時應(yīng)對主電源的失電保證平
2536:3-4
臺電源供應(yīng):(7)通過增加壁厚選擇合適的材料14胡津石明偉海洋平臺的腐蝕及防腐技術(shù)中國海洋平臺
以及進(jìn)行涂層等辦法對平臺管道進(jìn)行防腐處理
200823(6):40-43
;15張春茂龍嬡媛劉超等海洋平臺腐蝕檢測與延壽評估方案設(shè)
對于海底管道采用犧牲陽極的防腐蝕措施
計石油化工腐蝕與防護(hù)20096):62-64
另外在工程建造安裝生產(chǎn)等各階段加強(qiáng)16尹群孫杰李良碧油氣泄漏災(zāi)害下海洋平臺風(fēng)險評估及安全
安全管理提高員工的安全意識嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)和
措施研究江蘇科技大學(xué)學(xué)報自然版2824
規(guī)范的要求注重細(xì)節(jié)強(qiáng)化危險源的識別與防 YancangSUO Juanjuan Safety Assessment of Platform Loadout
控制訂科學(xué)合理的維修與改造計劃保障平臺設(shè)
 Procedures Based on Unascertained Measures. Chinese Journal d
施的長周期安全運(yùn)行
 Oceanology and Limnology,23(4):354-358.
18宋會會張禮敬培育化工事故應(yīng)急救援仿真演練系統(tǒng)的實施
4結(jié)束語
子20095(1)99-102
海洋平臺設(shè)施長周期安全運(yùn)行是一個系統(tǒng)工9易濤李元元蘇洋基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的災(zāi)難事故仿真系統(tǒng)
程影響因素較多如工況環(huán)境運(yùn)行時間設(shè)
計算機(jī)與應(yīng)用學(xué)2968)96-970
備本身的可靠性及管理水平等本文主要研究了本20)張志石化罐區(qū)應(yīng)急預(yù)案仿真演練系統(tǒng)石油教育209622
質(zhì)安全及事故預(yù)防技術(shù)在平臺運(yùn)行中的應(yīng)用本質(zhì)
23.
安全設(shè)計是安全運(yùn)行的源頭也是平臺長周期安全作者簡介崔厚璽(1982-)男河南商丘人,工程師
運(yùn)行的關(guān)鍵事故預(yù)防是本質(zhì)安全設(shè)計的有效補(bǔ)2009年畢于中國石油大學(xué)北京,現(xiàn)從事海洋平臺設(shè)備
充強(qiáng)化對平臺設(shè)計過程監(jiān)控及可靠性分析才及壓力容器設(shè)計工作
能確保平臺安全運(yùn)行本質(zhì)安全及事故預(yù)防技術(shù)在收稿日期:2011-08-10
 Abstract: ABB frequency converter possessing principal and subordinate communication capability can
 be used to construct variable frequency speed-control synchronization system with double electric motors even
 multi electric motors. Such synchronization system has the advantages of simplified configuration and low cost.
 This paper discusses the basie requirements of synchronization control system with double electrie motors for
 hardware and the implementation method of drawworks principal and subordinate control of variable frequency
 ine, analyzes further the synchronization speed-control method for drawworks double electric
 forward the matters needing attention in field application, and summarizes the elimination method
 Key words: variable frequeney drilling machine; principal and subordinate control synchronization
 ENGINEERING DESIGN
 (34)Towing Stability Calculation and Analysis of CPOE 62 Jack-up Platform
 YANG Han-ting (Engineering Design Institute of China National Petroleum Offshore Engineering Co.
 td., Beijing 100028, China), LIU Zhong-yan
 Abstract: Jack-up platform as one of movable offshore drilling equipment is a kind of basic drilling
 equipment in offshore petroleum exploration. In this paper, the CPOE 62 platform is taken as an example for
 calculating and analyzing the towing intact stability and damaged stability of jack-up platform based on the
 platform computation model established by software MOSES, the critical overturn axis direction and damaged
 compartment position are obtained. The results show that the platform towing stability meets the requirements
 of related criterion.
P
 (38) Simplified FEM Fatigue Analysis Method for Non-tubular Joint of Jacket Platform
 BAO Qing -hua (China National Petroleum Offshore Engineering Co., Lid., Beijing 100028, China )
 FENG Heng
 Abstract: Taking an in-service jacket platform as an example, this paper studies the simplified fatigue
 analysis method for the skirt pile sleeve(which is a complex non-tubular joint structure of a jacket platform
 subjected to wave load. SACS software was used for global structural analysis for the jacket platform under
 multi-directional wave loads, the load case set and loads and boundary conditions needed in the simplified
 FEM fatigue analysis were chosen, then ALGOR software was used to build a finite element model and perform
 finite element analysis. After stress output post-processing, the fatigue analysis results were obtained. This
 simplified fatigue analysis method and its analytical results were recognized by DNV, that means the simplified
 an
 fatigue analysis method is effective and can be used in fatigue design for the non-tubular joint structure of an
 offshore jacket.
 Key words: offshore jacket; skirt pile sleeve; EFM; fatigue assessment
 (42)Intrinsic Safety and Fault Prevention Technology for Offshore Platforms
 CUI Hou-xi (Engineering Design Institute of China National Petroleum Offshore Engineering Co.. Lid.,
 Beijing 100028, China), YANG Zhi-hua, YU Xiao-hong, et al
 Abstract: Based on analyzing factors affecting long-term operation of offshore platform, the intrinsic safe-
 ty design and fault prevention technique are studied in this paper. Intrinsic safety means reducing or eliminat-
 the potential safety hazard in design phase and taking measures to reduce accident possibility and severity
 atform operational stability. Fault prevention technique provides safety measures for
 o anal
 ion and diagnosis to analyze platform reliability and assess intrinsic or potential risks.
 NPI-5 platform for example to analyze the successful experience of applying the intrinsie
 technology and it offers reference for future projects.
 safety; accident prevention; key technology
 de Oil Tank Protection from Lightning
 ianjin Branch of China National Petroleum Ofshore Engineering Co., Lid., Tianjin
 300451, China), LI Guang, RU Miao
 Abstract: This paper discusses the basic types of lightning strikes and the calculation of lightning rod
 the checking calculation for the lightning protection device of an
 offshore crude oil tank
 The calculation results indicate that some accessories including breather valve are beyond the protection range

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03-11