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标题 南海东部提油作业受内波流影响及对策探讨
范文 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》.
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更新时间:2024/12/23 8:05:21