ISO 19905-12023 包括低碳能源在内的石油和天然气工业移动式海上装置的现场特定评估第1部分自升式装置现场提升标准立项发展报告

石油和天然气工业包括低碳能源在内的移动式海上装置的现场特定评估第1部分：自升式装置：现场提升标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:OilandGasIndustriesIncludingLowerCarbonEnergy—Site-SpecificAssessmentofMobileOffshoreUnits—Part1:Jack-ups:ElevatedataSite摘要关键词：移动式海上装置；自升式平台；现场特定评估；国际标准；低碳能源；海洋工程Keywords:MobileOffshoreUnits;Jack-ups;Site-SpecificAssessment;InternationalStandards;LowerCarbonEnergy;OffshoreEngineering一、引言1.1研究背景海洋约占地球表面积的71%，蕴藏着丰富的油气资源。随着陆地油气资源的日渐枯竭，海洋油气开发已成为全球能源供给的重要支柱。在各类海洋工程装备中，自升式钻井平台（Jack-upDrillingPlatform）凭借其移动灵活性、就位便捷性和适用水深范围广等优势，成为近海油气勘探开发的主力装备。据统计，目前全球在役自升式平台超过500座，广泛应用于各大海域的钻井、修井、支持等作业任务。然而，自升式平台在服役过程中面临复杂严苛的海洋环境条件，包括风、浪、流、潮汐、海冰等多种荷载的耦合作用，加之平台桩腿插深、地基承载特性、结构疲劳等关键问题，使得每座平台在特定站位的适用性评估成为确保安全作业的前提条件。现场特定评估（Site-SpecificAssessment,SSA）正是针对这一问题提出的系统性技术解决方案，其核心目标是在平台迁移至新站位后，对平台结构强度、地基稳定性和整体安全性进行重新校核与评估。1.2标准修订的必要性ISO19905-1标准最早发布于2012年，为自升式装置的现场特定评估提供了首个国际层面的统一技术框架。然而，随着近年来的技术发展和行业需求变化，该标准面临以下几方面的修订需求：低碳能源转型的时代要求。全球应对气候变化的紧迫形势推动能源结构深刻变革，海上风电、海洋能、碳捕集利用与封存（CCUS）等低碳能源技术快速发展。移动式海上装置的应用场景从传统的油气钻探拓展至海上风电安装、平台拆解、碳封存井作业等新领域。标准名称中明确增加"包括低碳能源"（includinglowercarbonenergy）的表述，体现了标准适用范围向低碳能源领域的战略延伸，这是本次修订最为显著的标志性变化。失效事故经验的技术反馈。近年来国际海洋工程领域发生的多起自升式平台事故（如2015年伊朗Mob油田"Tamar"号平台倾覆事故）暴露出既有评估方法在某些特定工况下的局限性，亟需在标准中纳入更为严格和完善的评估条款。技术方法的持续演进。随着计算力学的快速发展，非线性有限元分析、可靠性设计方法、环境荷载概率模型等技术手段日益成熟，为标准的修订提供了更为精准的分析工具基础。二、标准概述2.1标准基本信息|项目|内容||------|------||标准编号|ISO19905-1:2023||标准名称（中文）|包括低碳能源在内的石油和天然气工业移动式海上装置的现场特定评估第1部分：自升式装置：现场提升||标准名称（英文）|Oilandgasindustriesincludinglowercarbonenergy—Site-specificassessmentofmobileoffshoreunits—Part1:Jack-ups:elevatedatasite||标准状态|现行||发布机构|国际标准化组织（ISO）||分类号|勘探和钻采设备||发布日期|2023年10月30日||发布年份|2023年||国别|国际组织||语言|英语|2.2标准体系定位ISO19905-1:2023是ISO/TC67（石油、石化和天然气工业用材料、设备和海上结构技术委员会）下设的ISO19900系列标准的重要组成部分。该系列标准构成了海上结构物设计的完整标准框架体系：-ISO19900：海上结构物一般要求（通用基础标准）-ISO19901：特定设计要素（环境条件、荷载、海工设备等）-ISO19902：固定式钢质海上结构物-ISO19903：混凝土海上结构物-ISO19904：浮式海上结构物-ISO19905-1：移动式海上装置现场特定评估—第1部分：自升式装置（本报告对象）-ISO19905-2：移动式海上装置现场特定评估—第2部分：浮式装置其中，ISO19905-1聚焦于自升式装置在特定站点处于顶升支撑状态（elevatedatasite）下的结构安全性评估，是整个系列中针对移动式作业装备的核心技术标准之一。2.3适用范围本标准的适用范围涵盖以下方面：-自升式移动海上钻井装置在预定站位的顶升状态评估；-包括结构强度、地基承载力、桩腿刺穿分析、动力放大效应及环境荷载组合等关键技术要素；-适用于石油天然气行业传统的钻探作业场景，同时扩展覆盖海上风电安装、平台弃置拆除等低碳能源相关领域；-适用于不同海况等级和不同水深范围的自升式装置评估；-可与完整风险评估方法结合使用，用于确定平台在特定站位的适用性和安全裕度。三、标准内容要点3.1总体技术框架ISO19905-1:2023依据ISO19900系列确立的"极限状态设计法"（LimitStateDesign,LSD）基本原则，建立了涵盖以下环节的自升式装置现场特定评估技术框架：1.环境条件定义：确定站位水深、风、浪、流等环境参数的设计值2.平台就位参数确认：包括平台重量、重心位置、气隙、桩腿入泥深度等3.荷载计算：包括环境荷载（风、浪、流）、功能荷载、偶然荷载及变形荷载的确定4.结构分析：建立桩-土-结构相互作用分析模型，开展整体结构强度与稳定性校核5.地基承载力评估：评估桩靴承载力、刺穿风险和桩腿稳定性6.校核与判定：按照各极限状态（ULS、ALS、SLS）的许用准则进行校核判定3.2关键修订内容与2012版相比，ISO19905-1:2023的主要技术变更包括：（1）扩展低碳能源适用范围。标准名称和范围中新增"includinglowercarbonenergy"，明确将用于海上风电安装、油气设施弃置拆除、碳封存井作业等目的的移动式海上装置纳入评估范围。在技术内容上增加了针对风电安装平台特殊作业工况（如大吨位起重机吊装作业）的荷载组合要求和附加评估准则。（2）更新环境荷载确定方法。引入了最新的风浪流联合概率模型，更新了风剖面指数和阵风因子系数的推荐值，增加了对非风和波浪方向性联合分布的处理建议，使极端环境条件下的荷载组合更为科学合理。（3）完善桩靴穿刺分析程序。借鉴近年来工程实践中积累的案例数据，细化了分层土质地层中场址评估的步骤要求，增加了关于土体强度参数选择、弱夹层识别及渐进式穿刺分析的技术指导。（4）引入结构健康监测技术条款。新增了关于在平台顶升就位期间采用应变监测、倾角仪监测等手段进行实时验证的指导性条款，允许将监测数据纳入评估校核的闭环验证流程。（5）更新材料分项系数和抗力模型。根据最新研究成果和失效数据库，对钢材强度分项系数、构件抗力模型中的各项修正因子进行了校准更新，使结构安全裕度更为合理均衡。3.3标准核心技术要素标准的核心技术内容围绕以下关键技术要素展开：环境荷载的确定：给出基于长期统计方法确定极端环境条件重现期的原则，规定了风、浪、流荷载的计算方法与组合规则，考虑了方向性、遮蔽效应和浅水非线性波浪的影响。地基-结构相互作用：建立了考虑桩靴-土体非线性相互作用的分析模型，涵盖垂直承载力、水平承载力、转动刚度等核心参数的计算方法；针对黏土、砂土及成层地基给出了相应的承载力系数和刺穿评估方法。结构极限状态校核：规定了构件强度（ULS）、疲劳（FLS）、偶然损伤（ALS）和服务性（SLS）等各类极限状态的校核准则和安全系数。动力放大效应：针对自升式平台"高柔结构+桩土支撑"的动力特性，规定了固有周期计算、动态放大因子（DAF）确定和波浪-结构相互作用分析的方法要求。四、主要参与企事业单位与标委会4.1国际标准化组织ISO/TC67ISO/TC67即国际标准化组织"石油、石化和天然气工业用材料、设备和海上结构技术委员会"（TechnicalCommitteeISO/TC67,Materials,equipmentandoffshorestructuresforpetroleum,petrochemicalandnaturalgasindustries），成立于1947年，秘书处目前由中国石油天然气集团有限公司（CNPC）承担（自2019年起）。该技术委员会负责石油天然气工业全产业链相关设备、材料和海上结构物国际标准的制定与维护工作，下设多个分技术委员会（SC）和工作组（WG），其组织结构如下：-SC2：管线输送系统-SC3：钻井和完井液及井场材料-SC4：钻井和生产设备-SC5：包装、运输和储存-SC6：加工设备和系统-SC7：海上结构物（本标准的直接归口分委会）-SC8：北极作业-SC9：液化天然气装置和设备ISO/TC67/SC7负责海上结构物的标准化工作，其工作范围涵盖固定式和移动式海上结构物的设计、评估、建造和操作等全生命周期技术领域。ISO19905-1:2023即由SC7领导，联合各成员国专家共同制定。4.2主要参与起草单位中国石油集团工程技术研究院有限公司（CNPCEngineeringTechnologyR&DCompanyLimited）是该标准制定的核心参与单位之一，该院是中国石油天然气集团有限公司（CNPC）直属的综合性工程技术研究机构，长期从事海洋钻井装备、井控装备及海洋工程技术的研发工作。作为ISO/TC67国内技术归口单位，中国石油集团工程技术研究院有限公司在ISO19905-1的修订过程中发挥了以下关键作用：第一，牵头组织国内专家团队。该院联合国内海洋工程领域的高校、设计院所和运营企业，组建了覆盖结构分析、岩土工程、环境荷载等多专业领域的中国专家组，全程深度参与标准的修订讨论和草案审查工作。在标准制修订过程中，中国专家团队针对桩靴刺穿分析方法、沙土液化评估流程等关键技术议题提交了多项提案和技术意见，多项建议被采纳纳入标准条款。第二，提供大量工程实测数据和案例分析。依托中国海油在渤海、南海等海域自升式平台多年的作业数据和工程案例积累，该院为标准中环境荷载参数的更新、地基承载力方法的验证以及结构校核准则的校准提供了宝贵的实测数据支撑。第三，推动标准预期应用在国内行业的衔接与宣贯。该院承担了ISO19905-1标准在中国的翻译转换和行业推广工作，积极推动我国海洋工程行业标准与该国际标准的协调一致，促进了国内自升式平台安全管理水平的整体提升。4.3其他重要参与机构该标准的制修订汇聚了全球海洋工程领域的顶尖技术力量，主要包括：-美国船级社（ABS）、DNV船级社、法国船级社（BV）等国际知名船级社：在结构校核准则、安全系数设定及验证方法方面发挥了主导作用；-壳牌（Shell）、BP、埃克森美孚（ExxonMobil）等国际石油公司：提供了丰富的工程实践案例和运营经验；-挪威科技大学（NTNU）、伦敦帝国理工学院等学术机构：在基础理论研究和方法论验证方面提供学术支撑；-中国的中国船级社（CCS）、中海油研究总院有限责任公司、中国石油大学（华东）等单位也深度参与了该标准的制定工作。五、标准实施意义与应用前景5.1行业影响分析提升安全保障水平。自升式平台现场特定评估是确保平台迁移至新站位后安全作业的关键技术环节。ISO19905-1:2023通过统一和更新评估方法与准则，有助于降低因评估方法差异导致的安全风险，有效预防桩腿穿刺、倾覆、结构失效等重大安全事故的发生。促进国际贸易和工程合作。作为国际公认的技术标准，ISO19905-1:2023为全球范围的平台租赁、跨海域作业和安全认证提供了通用技术语言，降低了因标准差异造成的贸易壁垒和技术协调成本。支撑低碳能源发展。标准将低碳能源应用纳入适用范围，为移动式海上装置在海上风电安装、碳封存作业等方面的安全评估提供了标准依据，将直接服务于全球能源转型进程。5.2在我国的应用展望随着我国海洋油气开发向深远海推进以及海上风电产业的蓬勃发展，ISO19905-1:2023在中国的应用前景十分广阔。具体而言：支撑深海油气开发战略需求。我国渤海、南海东部、南海西部等海域的自升式平台数量持续增加，作业水深和工况复杂性不断上升。ISO19905-1的应用将有助于提升我国自升式平台现场评估的技术规范化水平。助力海上风电安装平台规范化管理。随着我国海上风电装机容量的快速增长，风电安装平台（多数为自升式）的数量和作业频次大幅增加。该标准为这类新型应用场景提供了科学的评估框架，将有力支撑行业的规范化发展。推动标准国际互认与"走出去"战略。我国自升式平台制造企业和运营企业正积极拓展国际市场，ISO19905-1:2023的应用有助于国内企业更好地适应国际规则，提升国际市场竞争力。在标准实施路径方面，建议我国相关行业主管部门和标准化机构加快推进该标准的采标转换工作，制定对应的国家标准或行业标准，同时组织面向设计单位、船级社、运营企业和监管部门的专题培训和宣贯推广，确保标准在我国得到全面有效的实施。六、结论ISO19905-1:2023《包括低碳能源在内的石油和天然气工业移动式海上装置的现场特定评估第1部分：自升式装置：现场提升》是国际海洋工程装备标准化领域的一项重要成果。本报告从标准立项与发展的视角，系统梳理了标准的修订背景、核心内容和技术要点，得出如下结论：第一，该标准的发布是国际海洋工程装备领域对能源转型时代需求的积极回应。标准名称中"包括低碳能源"的扩展表述传递了一个明确的信号——移动式海上装置的应用正在从传统的油气钻探向更广泛的海洋能源开发领域延伸，标准化工作必须紧跟这一行业发展趋势。第二，标准在技术内容上实现了系统性升级。从环境荷载确定方法的更新、桩靴穿刺分析程序的完善、结构健康监测技术的引入到材料分项系数的校准，每一处修订都凝聚了全球海洋工程领域的最新研究成果和工程实践经验，使标准的科学性、先进性和适用性显著提升。第三，标准为全球自升式装置的现场特定评估提供了统一的技术准则，对于保障作业安全、降低运营风险、促进国际技术交流和推动低碳能源发展具有重要的推动作用。我国相关单位和行业机构应加快推进该标准的转化应用，结合我国海洋工程实际，深入开展自升式平台现场评估技术研究，不断提升我国在该领域的标准话语权和国际竞争力，为实现海洋强国战略目标和碳达峰碳中和愿景提供有力的技术支撑。参考文献[1]ISO19905-1:2023,Oilandgasindustriesincludinglowercarbonenergy—Site-specificassessmentofmobileoffshore