南海东部提油作业受内波流影响及对策探讨
陈德庆 陆家尉 孙钢
摘 要：海上終端提油作业是大型综合性作业，是海洋石油生产的重要组成部分。南海是内波发生较频繁的海域，而南海东部各海上终端均处于内波流集中发生海域，给提油作业安全造成不利影响。从历年提油作业现场数据出发，总结分析内波流对南海海上终端提油作业的影响，帮助南海东部提油作业人员提高安全意识及应对能力。
关键词：南海FPSO；提油船；提油作业；内波流
南海是内波发生较频繁的海域，而南海东部各海上终端均处于内波流集中发生海域，给提油作业安全造成不利影响。
南海海底地形复杂，具有大陆架、大陆波和深海盆地等各种形态的地形。复杂的海底地形和潮流分布等决定了海洋内波的复杂状况。孤立内波的产生是由层化环境、地形和扰动（流或风）决定的。孤立内波的出现通常带有随机性。
1 南海内波流速流向分布特征
南海内波流具有流速快、带波浪、突发性强的特点。当船舶遭遇内波流的时候，会造成船舶运动的剧烈变化，会损坏外输设备。根据统计资料，在中国南海海域，内波流的运行轨迹一般为东南向西北。当船舶遭遇内波流的角度不同时，风险也不同。内波流的雷达图和高空拍摄图见图1。
2 提油作业中内波流记录分析
2017年以来，南海东部共发生11次对提油作业影响较大的内波流，对其中较为典型的内波流影响进行分析，总结南海内波流的规律以及对提油作业安全的影响。
2.1 内波流影响案例
（1）内波流记录一
船次时间：LF608 20150531 0400
如图2所示，提油船在泊期间受左后方内波流影响，50分钟内FPSO艏向快速变化。提油船受FPSO和内波流双重影响，船位逆时针转动约90°，其中最大一次是提油船和FPSO夹角在6分钟内增大至80°，并且船位受FPSO牵引，位移近150m。由于两个浮体运动状态不同，单艘拖船此时只能尽量控制提油船和FPSO的安全距离，而无法控制提油船和FPSO的夹角，存在较大风险。
（2）内波流记录二
船次时间：LF609 20150606 1900
如图3所示，提油船在泊期间受左后方内波流影响，12分钟内FPSO艏向快速变化，提油船和FPSO夹角增大至70°，并且船位受FPSO牵引，位移近50m。由于两个浮体运动状态不同，单艘拖船此时只能尽量控制提油船和FPSO的安全距离，而无法控制提油船和FPSO的夹角，存在较大风险。
（3）内波流记录三
船次时间：LF610 20150615 0300
如图4所示，提油船在泊期间受后方内波流影响，虽然整体偏转角度不大，但整体错位前冲，船头进入FPSO旋转半径，存在较大碰撞危险。两船相对位置变化快且大，频繁出现突然松弛或绷紧的情况，大缆张力极不稳定，容易造成碰撞或断缆。
（4）内波流记录四
船次时间：LF611 20150621 1600
如图5所示，提油船受左后方内波流影响，在14分钟内，FPSO和提油船均快速转动，拖船跟不上两船转动。艉拖轮变成横拖状态，造成紧迫局面并有碰撞的危险。
（5）内波流记录五
船次时间：XJL221 20150521 1800
如图6所示，提油船在泊期间受后方内波流影响，虽然整体偏转角度不大，但受到两船位置相对变化影响，大缆张力极不稳定，出现突然松弛或绷紧的情况，容易造成碰撞或断缆。
（6）内波流记录六
船次时间：XJL221 20150521 2100
如图7所示，提油船在泊期间受后方内波流影响，虽然整体偏转角度不大，但受到两船位置相对变化影响，大缆张力极不稳定，出现突然松弛或绷紧的情况，容易造成碰撞或断缆。
（7）内波流记录七
船次时间：XJL222 20150531 0300
如图8所示，提油船受左后方内波流影响，在54分钟内FPSO和提油船均快速转动，与记录四相比，西江油田内波流强度弱于陆丰油田内波流，FPSO和提油船船系偏转速度明显慢于陆丰油田。
2.2 小结
通过对以上7条记录的统计分析，内波流对提油船的影响可分为4种类型，如图9—图12所示：
（1）单边摆动型
提油船受左后方内波流影响，逆时针单向摆动到000°附近稳定。此类型有3次记录，占27.3%，摆动范围为340°～100°之间，如图9所示。由于两个浮体运动状态的不同，单艘拖船此时只能尽量控制提油船和FPSO的安全距离，而无法控制提油船和FPSO的夹角，存在较大的风险。
（2）来回摆动型
提油船受左后方内波流影响，在060°～130°之间往复摆动。此类型有3次记录，占27.3%，如图10所示。此种情况虽然整体偏转角度不大，但受到两船相对位置变化影响，大缆张力极不稳定，出现突然松弛或绷紧的情况，容易造成碰撞或断缆。
（3）来回摆动加前冲后移型
提油船受右后方内波流影响，顺时针摆动，摆动范围为150°～230°之间，此类型有4次记录，占36.3%，如图11所示。整体偏转角度不大，但受到两船相对位置变化影响，大缆张力极不稳定，出现突然松弛或绷紧的情况，容易造成碰撞或断缆。
（4）前冲后移型
提油船受正后方内波流影响，前后左右反复移动，摆动范围135°～160°之间，此类型有一次记录，占9.1%，如图12所示。整体偏转角度较小，但受到两船相对位置变化影响，尤其是提油船受到内波流影响产生前冲后移，大缆张力最不稳定，出现突然松弛或绷紧的情况，容易造成碰撞或断缆，危险系数更大。
3 提油作业内波流防范对策
（1）早发现勤观测，作业单位保持值班与瞭望；
（2）开启x波段雷达（3 cm波）扫描海面早期发现内波流；
（3）守护船可在作业区域外内波流来袭的方向上进行观察，早期发现并及时通报各作业船，以及时采取措施；
（4）应配备良好操纵性、功率适合的拖艉拖船；
（5）为了减小内波流影响提油作业的风险，各作业方应制定内波流应急方案；
（6）设置作业临界参数，有效降低提油作业风险。
4 结 语
通过对南海东部提油作业监控记录的分析可知，内波流对提油作业安全影响较大，了解内波流的特点及其对提油作业的影响，提早观测，作好应急预案，采取应对措施，就能够把内波流对提油作业的影响降到最低。为了及早发现内波流，并对每一波内波流参数特征有较为清楚的认识，在南海东部提油作业中，可引进远程观测电子设备的使用。为深入研究内波流对提油作业的影响，降低作业风险，可开展提油作业对波流课题研究，利用内波流、FPSO、提油船及拖船参数，模拟作业场景进行建模计算，找出更具有针对性的应对策略。
参考文献
[1]中海石油（中国）有限公司深圳分公司，《提油安全作业程序》.
[2]陆家尉，孙钢.《圆筒形FWPSO在中中南海海域的适用性分析》.
摘 要：海上終端提油作业是大型综合性作业，是海洋石油生产的重要组成部分。南海是内波发生较频繁的海域，而南海东部各海上终端均处于内波流集中发生海域，给提油作业安全造成不利影响。从历年提油作业现场数据出发，总结分析内波流对南海海上终端提油作业的影响，帮助南海东部提油作业人员提高安全意识及应对能力。
关键词：南海FPSO；提油船；提油作业；内波流
南海是内波发生较频繁的海域，而南海东部各海上终端均处于内波流集中发生海域，给提油作业安全造成不利影响。
南海海底地形复杂，具有大陆架、大陆波和深海盆地等各种形态的地形。复杂的海底地形和潮流分布等决定了海洋内波的复杂状况。孤立内波的产生是由层化环境、地形和扰动（流或风）决定的。孤立内波的出现通常带有随机性。
1 南海内波流速流向分布特征
南海内波流具有流速快、带波浪、突发性强的特点。当船舶遭遇内波流的时候，会造成船舶运动的剧烈变化，会损坏外输设备。根据统计资料，在中国南海海域，内波流的运行轨迹一般为东南向西北。当船舶遭遇内波流的角度不同时，风险也不同。内波流的雷达图和高空拍摄图见图1。
2 提油作业中内波流记录分析
2017年以来，南海东部共发生11次对提油作业影响较大的内波流，对其中较为典型的内波流影响进行分析，总结南海内波流的规律以及对提油作业安全的影响。
2.1 内波流影响案例
（1）内波流记录一
船次时间：LF608 20150531 0400
如图2所示，提油船在泊期间受左后方内波流影响，50分钟内FPSO艏向快速变化。提油船受FPSO和内波流双重影响，船位逆时针转动约90°，其中最大一次是提油船和FPSO夹角在6分钟内增大至80°，并且船位受FPSO牵引，位移近150m。由于两个浮体运动状态不同，单艘拖船此时只能尽量控制提油船和FPSO的安全距离，而无法控制提油船和FPSO的夹角，存在较大风险。
（2）内波流记录二
船次时间：LF609 20150606 1900
如图3所示，提油船在泊期间受左后方内波流影响，12分钟内FPSO艏向快速变化，提油船和FPSO夹角增大至70°，并且船位受FPSO牵引，位移近50m。由于两个浮体运动状态不同，单艘拖船此时只能尽量控制提油船和FPSO的安全距离，而无法控制提油船和FPSO的夹角，存在较大风险。
（3）内波流记录三
船次时间：LF610 20150615 0300
如图4所示，提油船在泊期间受后方内波流影响，虽然整体偏转角度不大，但整体错位前冲，船头进入FPSO旋转半径，存在较大碰撞危险。两船相对位置变化快且大，频繁出现突然松弛或绷紧的情况，大缆张力极不稳定，容易造成碰撞或断缆。
（4）内波流记录四
船次时间：LF611 20150621 1600
如图5所示，提油船受左后方内波流影响，在14分钟内，FPSO和提油船均快速转动，拖船跟不上两船转动。艉拖轮变成横拖状态，造成紧迫局面并有碰撞的危险。
（5）内波流记录五
船次时间：XJL221 20150521 1800
如图6所示，提油船在泊期间受后方内波流影响，虽然整体偏转角度不大，但受到两船位置相对变化影响，大缆张力极不稳定，出现突然松弛或绷紧的情况，容易造成碰撞或断缆。
（6）内波流记录六
船次时间：XJL221 20150521 2100
如图7所示，提油船在泊期间受后方内波流影响，虽然整体偏转角度不大，但受到两船位置相对变化影响，大缆张力极不稳定，出现突然松弛或绷紧的情况，容易造成碰撞或断缆。
（7）内波流记录七
船次时间：XJL222 20150531 0300
如图8所示，提油船受左后方内波流影响，在54分钟内FPSO和提油船均快速转动，与记录四相比，西江油田内波流强度弱于陆丰油田内波流，FPSO和提油船船系偏转速度明显慢于陆丰油田。
2.2 小结
通过对以上7条记录的统计分析，内波流对提油船的影响可分为4种类型，如图9—图12所示：
（1）单边摆动型
提油船受左后方内波流影响，逆时针单向摆动到000°附近稳定。此类型有3次记录，占27.3%，摆动范围为340°～100°之间，如图9所示。由于两个浮体运动状态的不同，单艘拖船此时只能尽量控制提油船和FPSO的安全距离，而无法控制提油船和FPSO的夹角，存在较大的风险。
（2）来回摆动型
提油船受左后方内波流影响，在060°～130°之间往复摆动。此类型有3次记录，占27.3%，如图10所示。此种情况虽然整体偏转角度不大，但受到两船相对位置变化影响，大缆张力极不稳定，出现突然松弛或绷紧的情况，容易造成碰撞或断缆。
（3）来回摆动加前冲后移型
提油船受右后方内波流影响，顺时针摆动，摆动范围为150°～230°之间，此类型有4次记录，占36.3%，如图11所示。整体偏转角度不大，但受到两船相对位置变化影响，大缆张力极不稳定，出现突然松弛或绷紧的情况，容易造成碰撞或断缆。
（4）前冲后移型
提油船受正后方内波流影响，前后左右反复移动，摆动范围135°～160°之间，此类型有一次记录，占9.1%，如图12所示。整体偏转角度较小，但受到两船相对位置变化影响，尤其是提油船受到内波流影响产生前冲后移，大缆张力最不稳定，出现突然松弛或绷紧的情况，容易造成碰撞或断缆，危险系数更大。
3 提油作业内波流防范对策
（1）早发现勤观测，作业单位保持值班与瞭望；
（2）开启x波段雷达（3 cm波）扫描海面早期发现内波流；
（3）守护船可在作业区域外内波流来袭的方向上进行观察，早期发现并及时通报各作业船，以及时采取措施；
（4）应配备良好操纵性、功率适合的拖艉拖船；
（5）为了减小内波流影响提油作业的风险，各作业方应制定内波流应急方案；
（6）设置作业临界参数，有效降低提油作业风险。
4 结 语
通过对南海东部提油作业监控记录的分析可知，内波流对提油作业安全影响较大，了解内波流的特点及其对提油作业的影响，提早观测，作好应急预案，采取应对措施，就能够把内波流对提油作业的影响降到最低。为了及早发现内波流，并对每一波内波流参数特征有较为清楚的认识，在南海东部提油作业中，可引进远程观测电子设备的使用。为深入研究内波流对提油作业的影响，降低作业风险，可开展提油作业对波流课题研究，利用内波流、FPSO、提油船及拖船参数，模拟作业场景进行建模计算，找出更具有针对性的应对策略。
参考文献
[1]中海石油（中国）有限公司深圳分公司，《提油安全作业程序》.
[2]陆家尉，孙钢.《圆筒形FWPSO在中中南海海域的适用性分析》.
