1、2023 年 第 4 期 化学工程与装备 2023 年 4 月 Chemical Engineering&Equipment 127 海洋石油平台修井机安全评估方法及应用 海洋石油平台修井机安全评估方法及应用 类淑菊，何宝林（中海油安全技术服务有限公司，天津 300450）摘 要：摘 要：根据海洋石油平台修井机设备设施属性及使用需求，开展修井机设备安全评估方法研究。将修井机划分为井架及底座、提升系统、旋转系统等一级评估指标，按照各系统设备分类及不同设备评估方法，依次划分二级评估指标、三级评估指标；通过承载力测试、无损探伤、故障诊断、功能及外观检查、合规性检查、设备能力校核等方式开展修井机各关键
2、设备评估；优选层次分析法对修井机各评估指标量化，实现各设备评估结果量化。对此评估方法进行了实际应用，评估结果为该平台修井机整体设备状况良好，评估等级为级，修井机整机按照标准要求进行正常的定期维护与检验即可。关键词：关键词：修井机；评估指标；评估方法；层次分析法 目前海洋石油平台修井机老龄化趋势明显，接近服役年限隐患不断增多，因此从设备的设计属性、合规性、作业能力等多方面研究适合的综合安全评估方法，通过安全评估掌握修井机设备设施属性及安全状态，为修井机作业、隐患整改、设备升级改造、延期服役等提供科学合理性建议及参考。1 修井机安全评估体系建立 1 修井机安全评估体系建立 根据修井机设备不同系统功
3、能、设备类别及设备评估方法，将修井机安全评估指标体系划分为三级，一级指标包括修井机 10 大系统，二级指标包括修井机 28 类关键设备，三级指标为不同类别设备评估方法，具体各级评估指标详见表1。表 1 修井机安全评估单元 表 1 修井机安全评估单元 三级单元 一级 单元 二级 单元 承载能力测试 无损检测 故障诊断功能外观检查 合规性 能力校核井架 N/A 井架及底座 底座 N/A N/A 绞车 N/A N/A 天车 N/A N/A 游车 N/A N/A 大钩 N/A N/A 吊环 N/A N/A 提升系统 钻井大绳 N/A N/A 转盘 N/A N/A N/A 旋转系统 水龙头 N/A N/
4、A N/A 备注：由于篇幅原因，修井机其他各级评估指标未全部列出 2 评估方法选择 2 评估方法选择 2.1 各单项设备评估方法及工具选择 根据海洋石油平台修井机各类设备的不同属性及功能，选择井架承载力测试、无损检测、设备故障诊断、合规性/功能外观检查、设备能力校核等具体的定量加定性的评估方法。2.2 综合评估方法选择 修井机安全评估体系包括多个层次，研究对象受多个因素影响，各因素赋值排序计算综合影响结果，基于以上特点，对评估常用的方法进行了适用性分析，其中层次分析法适用于对比较复杂的问题或是在比较复杂的环境中进行评估时，需要考虑的因素很多，各个因素往往又具有不同的层次，与修井机设备评估指标体
5、系特征相一致，因此优选层次分析法开展修井机设备综合安全评估。3 方法实施应用 3 方法实施应用 以渤海油田某平台修井机为例，应用单项设备评估方及综合评估方法开展修井机设备安全评估。根据本文建立的修井机安全评估体系，通过承载力测试、强度校核、故障诊断、功能测试、合规性检查、能力校核等方式开展修井机各关键设备评估，应用层次综合分析法对修井机各设备评估结果进DOI:10.19566/35-1285/tq.2023.04.079128 类淑菊：海洋石油平台修井机安全评估方法及应用 行量化统一，最终得出各单项设备及修井机总体综合评估结果及评估建议。3.1 各评估指标权重（分值）计算 应用层次分析法，通过
6、构建各指标的对比矩阵、归一化处理、计算特征向量等方法分别计算出各级评估指标权重W，并转换成千分制分值（满分 1000 分），如表 2 所示列出部分关键单元评估指标量化计算结果。表 2 评估指标量化计算结果表 表 2 评估指标量化计算结果表 三级评估因素 一级 评估因素 二级 评估因素 承载能力测试无损检测 故障诊断功能外观检查 合规性 能力核对井架（300）170 30 N/A 40 30 30 井架及底座（370）底座（70）N/A 30 N/A 20 10 10 绞车（80）N/A 30 N/A 20 15 15 天车（45）N/A 30 N/A 5 5 5 游车（45）N/A 30 N/
7、A 5 5 5 大钩（55）N/A 40 N/A 5 5 5 吊环（35）N/A 20 N/A 5 5 5 提升 系统（280）钻井大绳（20）N/A N/A 5 5 5 5 转盘（15）N/A N/A N/A 5 5 5 旋转 系统（35）水龙头（20）N/A 10 N/A 5 5 N/A 备注：各评估项合计分值（满分 1000 分），由于篇幅原因，量化结果未全部列出 3.2 各评估结果量化计算 以井架为例，通过承载力测试、无损检测、外观功能测试、合规性检查及能力校核五项指标对井架安全性能分别进行评估，将各项评估结果按照各项指标权重/分值占比进行量化评定，最终得出井架的综合量化评定结果。（1
8、）井架承载力评分将依据井架承载力评定级别A/B/C/D 四类级别进行分值设定，具体详见表 3 井架承载力评分表。2021 年该平台修井机井架承载能力检测报告（在有效期内）证实该井架测评钩载为设计钩载的 100%，评定为 A 级，因此此项评分为满分；（2）井架无损探伤评分将依据表 4 进行实际评分。根据该平台 2022 年度修井机年检报告中井架无损探伤结果，各项指标均正常，无缺陷及裂纹，因此此项评分为 30 分；表 3 井架承载力评分表（权重量化满分数值 170 分）表 3 井架承载力评分表（权重量化满分数值 170 分）序号井架承载力评定级别 分值设定 备注 1 A 170 2 B 120 3
9、 C 80 4 D 0 根据SY6326-2019 标准要求设定等级及相应分值 表 4 井架无损探伤量化评分表（权重量化满分数值 30 分）表 4 井架无损探伤量化评分表（权重量化满分数值 30 分）设备名称 无损探伤项点 满分值 非裂纹非关键缺陷扣分值 裂纹缺陷和非裂纹关键缺陷扣分值 立柱关键部位-5-30 立柱链接耳板、销轴-5 耳板：-30 销轴：-10 斜梁耳板、销轴-3 K 架背梁：-10；销轴：-5 井架 井架主立柱壁厚 30 实测壁厚比原设计壁厚减少 10%以内：-3；实测壁厚比原设计壁厚减少 10%-20%：-15 实测壁厚比原设计壁厚减少 20%以上井架判废：-30 （3）功
10、能试验及合规性检查 根据试验大纲及合规性检查表对井架井进行了检查与试验，结果为井架各项功能指标均正常，但发现井架未安装二层台逃生装置及防坠器锈蚀严重等问题，因此按照检查大纲设定分值予以扣除分值 10 分，因此此两项指标得分分别为 40 分、20 分；（4）能力校核分值评定标准为满足作业能力此项为满分，如设备能力不能满足作业要求，此项评分为零分，需要对设备更换或升级以满足作业需求。根据该平台修井机井架应力测试报告，井架评定为 A 级，因此该井架现有最大钩载 类淑菊：海洋石油平台修井机安全评估方法及应用 129 为 225T，经对井架作业需求钩载计算（按照公式 1、2 计算）：（1）Q钩载1.2F
11、管柱+300KN （2）此次作业井最大钩载需求为 99.74T，因此井架钩载符合作业要求，此项评分为 30 分。3.3 评估等级（评语集）划分 本文参照设备设施完整性管理及海洋石油风险等级管理常见做法，将安全评估评语集划分为四个等级：低风险、较低风险、中等风险及高风险，不同的风险等级对应不同评估量化计算结果及评估建议，详见表 5 及表 6 所示。表 5 修井机单项设备的评估级别划分 表 5 修井机单项设备的评估级别划分 序号 实际得分与满分值之比（%）评估风险等级 评估建议 1 90 低风险 正常使用 2 7590 较低风险 定期维护检验使用 3 6075 中等风险 经常检查维护检验使用 4
12、60 高风险 建议该设备升级改造 表 6 修井机整体设备评估级别划分 表 6 修井机整体设备评估级别划分 序号 评估总分值 评估级别 评估建议 1 900 修井机整机正常使用 2 750分值899 修井机整机进行正常的定期维护与检验 3 600分值749 修井机整机做经常性维护及检验 4 分值600 建议整机升级改造 备注：井架、底座单项设备评定为高风险时，建议整机升级改造 3.4 评估结果及建议 根据本文“3.2 各评估结果量化计算”，该平台大部分关键设备风险等级较低，依据修井机相关标准要求开展定期检验维保即可，评定结果中唯一项处于高风险等级的设备为泥浆高压循环管汇，评定结果等级=5660，
13、该泥浆高压循环管汇通过测厚数据与出厂设计壁厚数据相比较，结果显示上底座跳接管线部分位置厚度超过临界值，强度降低，此项根据管汇标准规定应进行更换，因此与评估等级对应的评估结论建议“建议该设备升级改造”相一致，评估方法得出的结论与标准规定相一致，评估方法得到了验证。修井机整体设备设计能力的综合评估结论及建议：经对修井机各系统关键设备评估量化分值累计核算，此平台修井机整机安全评估得分为 872 分，对应评估级别划分表，评估级别为级，整体设备状态良好，对于个别设备进行更换后，修井机整机按照标准要求进行正常的定期维护与检验即可。4 结 论 4 结 论（1）根据海洋石油修井机设备属性及各设备评估方法，建立
14、了修井机设备安全评估指标体系；（2）综合分析修井机安全评估体系的多因素、多层次等特征，优选层次分析法计算评估体系中各层次指标权重，并将各指标权重转换成分值制，实现不同设备评估结果的量化；（3）将评估方法进行了实际应用，经过各项评估指标量化计算，该平台修井机设备综合评估级别为级，整体设备状态良好。本文研究的评估方法可为海洋石油平台修井机设备各类评估提供方法参考。参考文献 参考文献 1 张斌,王法中,王庆升,等.基于层次分析法的政务大数据安全评估指标体系构建研究J.信息技术与信息化,2021(2):219-221.2 海上石油平台修井机规范：QH/S 2007-2019 S.3 邹国良,王琎.基于层次分析法的海洋专网安全评估指标体系 J.计算机应用与软件,2016,33(07):103-107.4 袁征,李航,罗衡,等.基于模糊数学的海上修井机井控装备风险评估J.石油矿场机械,2017,46(04):8-11.5 石油钻机和修井机井架承载能力检测评定方法及分级规范：SY/T6326-2019S.