浅谈生产期间FPSO系泊系统的完整性管理

罗晓明 汪建平 景勇

（中海油能源发展采油服务公司，天津塘沽，邮编：300452）

1 前言

随着服役时间的增加，近几年FPSO系泊系统的安全管理受到了更多人的关注，纵观水下内转塔单点系泊系统的故障种类，主要有以下几个方面。

1.系泊钢缆断裂，其中在系泊链、中水浮筒和系泊塔的连接处断裂的几率最高。

2.系泊钢缆断丝，松股。

3.系泊链腐蚀磨损严重，中间挡松脱，其中在接近离开海床的位置最严重。

系泊系统故障频发除了与潜在的不确定环境因素有关外，还与我们对系统的管理有密切的关系，因此建立一套完整的资产完整性管理办法对于系泊系统安全是非常必要的。

2 资产完整性管理（AIM）的目的

系泊系统的资产完整性管理指的是以健康、安全、环保及质量为基础的，对系泊系统进行持续监测和维护的过程。过程包括对设计、建造、安装、运输及正常生产后的维护等步骤的管理。它的目的就是降低成本，最大限度增加系泊系统运行的可靠性。

通常系泊系统的AIM与FPSO的AIM是结合一起的并包括船体结构和柔性立管，管理系统以设计和建造阶段收集到的信息为基础，建立一个基于风险的操作，检查和维护计划。该系统的建立需要建立一个精确的数字模型以及基于风险的各种检查，并通过模型计算分析最后确认系泊系统潜在失效风险和制定出预防失效风险的计划。

3 资产完整性管理内容

（1）系泊系统初始模型的建立

利用设计和安装后第一次检查所取得的最新信息，如系泊锚的位置、系泊腿的长度、预张力、方位角等信息建立起系泊系统数字初始模型。

（2）关键区域检查计划的制定

基于对初始模型的计算分析并结合原始设计，确定出系泊系统容易出问题的区域或组件，从而制定出针对这些区域的详细检查计划。

（3）利用检查、维修、维护的信息及时更新数据模型

每年的检查，维修和维护的结果将用以更新系泊系统的数字模型，并用此模型与之前的模型对比从而判别出系统是否满足极端的设计条件和期待的疲劳寿命。通过对比对多年来利用检查建立起来的数字模型，我们可以预测出一些机械衰减的发展趋势，比如腐蚀，磨损，因此可以预测出剩下的可服务时间。这种预测可以帮助和支持操作者制定维护和维修计划，减少因为系泊系统的失效造成对生产的影响。

（4）文件管理和存放

关于系泊系统的所有信息，包括设计图纸、设计报告、每年的检查及评估报告、检查计划（船级社或其它的）、维修和维护报告和计划等文件必须被收集和妥善地保管，做到不遗漏、不丢失，随时可以被查阅。

（5）建立应急反应系统（ERS）

作为完整性管理系统的组成部分之一，应急反应系统也必须提前被建立，应急反应系统包括有指定的团队（操作者/承包商/船级社）、提前计划好的处理程序以及针对不同问题的处理方法等。另外每年根据检查结果建立的新模型将会是ERS参考的基础。

4 系泊系统完整性检查

为了确认安装后的系泊系统是否与设计的一致以及系泊系统各组件在生产过程中的实际损耗情况，有必要借助ROV或潜水员对系泊系统进行定期检查。具体的检查周期及检查内容如下：

1.安装后检查

（1）系泊锚的位置。

（2）系泊腿的笔直程度，看是否有扭转，打折等。系泊链的倾角。

（3）各系泊腿的张紧度是否均匀。

（4）系泊腿、系泊锚、连接件、系泊浮筒等各部分是否有损坏或异常。

2.年度检查

（1）同安装后检查内容。

（2）外观检查海生物在系泊链上的附着情况。

（3）外观检查系泊钢缆腐蚀磨损情况、是否有损伤或异常。

（4）外观检查系泊链及连接件的腐蚀磨损情况。

3.每隔5年检查一次

（1）同年度检查内容。

（2）对系泊链、系泊缆、连接件的腐蚀程度进行测量。

（3）对系泊腿进行电位腐蚀检查。

（4）系泊腿的张角测量。

4.1 系泊链的检查

系泊链的检查包括外观检查和测量检查两部分，外观检查主要是检查系泊链是否有扭绞、扭转、弯曲、腐蚀、档位松动、疲劳、裂纹和过分弯曲（主要是各地的过分磨损）的现象；测量检查主要是测量系泊链环的直径、链环的距离，具体检查方法可参考API推荐性作法APIRP2I。

当前，有四种适用的方法来检查浸泡在海水里的系泊链，具体如下：

（1）利用带有多功能机械臂的ROV和摄像设备对系泊链进行检查，检查前需要先清洁系泊链。

（2）利用ROV（无需多功能机械臂）和摄像设备对无档链进行外观检查，检查前无需清洁。

（3）ROV带有多功能机械臂及摄像机利用工具测量系泊链。

（4）潜水员利用卡尺测量。

另外一个问题需要注意的是，去除海生物的检查方式，会破坏海生物对系泊链的防腐保护以至加快了系泊链在海水中的腐蚀速度。所以，也不建议过频的对系泊链进行测量检查。

4.2 系泊钢缆的检查

系泊钢缆的检查包括对缆绳部位的外观检查（检查是否有扭绞、扭转、断丝、松股、腐蚀、磨损）和测量检查（测量系泊钢缆的直径）以及钢缆头部位的检查两部分，钢缆头的主要检查内容如下：

（1）插孔头腐蚀磨损检查。

（2）插销的腐蚀磨损检查。

（3）插销锁紧装置腐蚀检查。

（4）弯曲加强处的腐蚀检查。

（5）阳极块消耗情况检查。

4.3 系泊系统各连接点的检查

系泊腿上任何组件的连接点、系泊腿与浮筒的连接点及系泊腿与系泊锚的连接点，都是潜在发生问题率最高的区域。主要原因是因为机械结构的不连续性导致运动模式的不同所诱导，具体的可能产生的问题如下：

1、插销磨损

2、插销锁紧装置腐蚀脱落

3、阴极保护失效

4、过度弯曲

5、疲劳

系泊系统的最顶部与FPSO相连，这里也是系统最为关键的部位之一，因为这里所承受的载荷最大，出现失效和衰减的几率很高但同时这里也是最难检查的区域之一。为了做好对该区域的检查，我们需要详细的做好检查计划，选择合适的工具如微型ROV及摄像设备，并尽可能多地获取正确详细的影像资料。举个例子，如对水底下锚缆孔内的检查就需要微型ROV。有时，系泊腿的末端连接点也会在水面以上，检查和维护相对容易，但是不能因为这个原因而不加重视，也需要严格按检查计划对其执行周期性的检查。

5 系泊系统的在线监测

随着科技的进步，作为数据采集手段之一的在线监测，现在越来越多的被广泛应用于系泊系统，它与数字模型相结合，可以实现实时对系泊系统的状态 （对应于不同环境参数下的系泊腿拉力，FPSO的运动状态及位移）进行监测及评估，大大克服了原来周期性检查评估的不连续性缺点，使评估工作更容易，评估结果更准确。但是，它与周期性检查相比也存在缺点，如，对系泊组件的机械衰减（腐蚀、疲劳损伤、磨损等）没有办法检测到。所以一个完整的系泊系统评估，它必须同时包括有周期性检查和在线监测的内容。

系泊系统的在线监测，主要包括以下两方面的监测：

（1）系泊腿的监测

直接或间接的检测到系泊腿的张力，目前常用到的设备有如：应力传感器和倾角仪。

（2）环境监测

对系泊系统所在海域的环境参数（风、浪、流）进行实时监测，常用到的设备有如：浪流计和风速风向仪。

（3）船体运动及位移监测

对FPSO船体6自由度运动及船体位移进行实时监测，常用到的设备有如：姿态导航仪，GPS定位仪等。

6 结论

本文以资产完整性管理理念为基础，对FPSO单点系泊系统在役期间的完整性管理进行介绍。同时，也论证了在线监测系统与周期性检查的相互结合在系泊系统日产管理中的重要作用。希望对业内人士有所帮助。

[1]Oil&UK （2008），“Mooring Integrity Guidance”.

[2]Noble Denton Europe Limited（2006）.“Floating Production System-JIP FPS mooring integrity”Prepared for the Health and Safety Executive，Research Report444.

[3]API RP 2I-1996，“In-Service Inspection of Mooring Hardware for Floating Drilling Units”