PROcess Safety TASK

ความเสี่ยงจากวัตถุตกหล่น (Dropped Object Risk) มีความสำคัญอย่างยิ่งยวดในการดำเนินงานบนแท่นขุดเจาะหรือโครงสร้างนอกชายฝั่งทะเล เนื่องจากเป็นหนึ่งในอุบัติเหตุทางทะเลที่เกิดขึ้นได้บ่อยที่สุด และสามารถสร้างความเสียหายที่รุนแรงในหลายมิติ ดังนี้:

1. ความปลอดภัยต่อชีวิตของบุคลากร (Personnel Safety) การตกหล่นของวัตถุไม่ว่าจะมีขนาดเล็กหรือใหญ่ หากตกลงมาจากที่สูงย่อมมีพลังงานกระแทกมหาศาล ซึ่งอาจทำให้เกิดการบาดเจ็บสาหัสหรือถึงขั้นเสียชีวิตของผู้ที่ปฏิบัติงานอยู่ด้านล่างหรือบริเวณใกล้เคียงได้
2. ความเสียหายต่อทรัพย์สินและโครงสร้าง (Asset and Structural Damage) แรงกระแทกจากวัตถุตกหล่นสามารถสร้างความเสียหายทางโครงสร้าง (Structural damage) ต่อพื้นดาดฟ้า (Decks) อุปกรณ์และเครื่องจักรบนแท่น (Topsides equipment) ตลอดจนโครงสร้างและท่อส่งปิโตรเลียมใต้น้ำ (Subsea pipelines)
3. ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและการหยุดชะงักของการผลิต (Environmental and Operational Impact) หากวัตถุตกกระแทกใส่อุปกรณ์หรือท่อที่บรรจุสารไฮโดรคาร์บอนจนเกิดการรอยรั่วหรือแตกหัก (Loss of containment) อาจนำไปสู่การเกิดเพลิงไหม้ การระเบิด หรือการรั่วไหลของน้ำมันและก๊าซลงสู่ทะเล ซึ่งจะสร้างความเสียหายอย่างรุนแรงต่อสภาพแวดล้อมทางทะเล และทำให้ต้องหยุดชะงักการดำเนินงานทั้งหมดเพื่อซ่อมแซม

ด้วยผลกระทบที่รุนแรงเหล่านี้ การทำ “การศึกษาผลกระทบจากวัตถุตกหล่น” (Dropped Object Study – DOS) จึงมีความสำคัญเพื่อ:

• ใช้เป็นข้อมูลในการออกแบบและสร้างมาตรการป้องกัน: ผลจากการประเมินความเสี่ยงจะถูกนำไปใช้กำหนดความแข็งแรงที่ต้องการของแผ่นดาดฟ้า การจำกัดหรือกำหนดเส้นทางการยกของของเครน (Lifting pathways) การติดตั้งหลังคาป้องกัน (Protection Roof) หรือการปูแผ่นคอนกรีตปกป้องท่อใต้น้ำ (Concrete mattress)
• ควบคุมความเสี่ยงให้อยู่ในระดับที่ยอมรับได้ (ALARP): เพื่อลดทั้ง “ความถี่ในการเกิดเหตุ (Frequency)” และ “ความรุนแรงของผลกระทบ (Consequences)” ควบคู่กันไป ป้องกันไม่ให้เกิดเหตุการณ์ที่ไม่คาดคิดขึ้นระหว่างการดำเนินงานตามปกติ

Drop Object Study (DOS) Application

ความต้องการในการทำ การศึกษาผลกระทบจากวัตถุตกหล่น (Dropped Object Study – DOS) ส่วนใหญ่ถูกวิเคราะห์เจอในระหว่างการศึกษา Hazard Identification (HAZID) และจะมีความจำเป็นต้องทำในช่วงเวลาและขอบเขตของโครงการทางวิศวกรรมต่อไปนี้:

• ช่วงการออกแบบโครงการสร้างแท่นผลิตใหม่ (New Installation Design Phases)
  • กำหนดค่าความสามารถในการต้านทานแรงกระแทกที่ต้องการสำหรับพื้นดาดฟ้าและพื้นที่วางของ (Design Impact Resistance of Deck and Laydown Areas)
  • ใช้พิจารณาความจำเป็นในการติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันความปลอดภัยเพิ่มเติม เช่น การสร้างหลังคาป้องกันวัตถุตกหล่น (Dropped Object Protection Roof)
  • ใช้เป็นเกณฑ์ตัดสินใจในการวางเส้นทางหรือแนวท่อใต้น้ำ (Pipeline Routing) เพื่อหลีกเลี่ยงพื้นที่ที่มีความเสี่ยงจากของตกหล่นสูง
• ช่วงการปรับปรุงหรือต่อเติมโครงสร้างเดิม (Brownfield Modifications / Upgrading Projects)
  • ประเมินว่ากิจกรรมการยกอุปกรณ์ใหม่ๆ จะสร้างความเสียหายต่อโครงสร้าง อุปกรณ์บนแท่น หรือท่อส่งปิโตรเลียมใต้น้ำ “ที่มีอยู่เดิม” หรือไม่
  • ประเมินความเสี่ยงจากการทอดสมอของเรือที่เข้ามา service หรือการทำงานด้วย ROVs (Remotely Operated Vehicles) กับแนวท่อใต้น้ำ (Subsea Pipeline)
• การปฏิบัติตามข้อกำหนดทางกฎหมายและมาตรฐานความปลอดภัย (Safety Case / QRA Requirements)
• ช่วงการวางแผนปฏิบัติการพิเศษหรือการทำงานพร้อมกัน (SIMOPS & Specific Lifting Operations)
  • การกำหนดข้อจำกัดความสูงในการยก (Lifting Height Limitations) ในงานซ่อมบำรุงหลุมเจาะ (Well Service Equipment) หรืออุปกรณ์ขุดเจาะ

Drop Object Study Workflow

1. การกำหนดข้อมูลพื้นฐานและระบุอันตราย (Study Basis and Identification)
   • ระบุข้อมูลพื้นที่และอุปกรณ์: เริ่มต้นจากการศึกษาลักษณะของโครงสร้างบนแท่น (Topsides) เช่น คุณสมบัติของเครน (Crane characteristics) ทิศทางที่เรือบรรทุกสิ่งของจะเข้าเทียบ (Supply vessel approach) และตำแหน่งพื้นที่สำหรับวางของ (Laydown areas หรือ Deck areas)
   • ระบุกิจกรรมการยก: รวบรวมข้อมูลกิจกรรมการยกและเคลื่อนย้ายวัสดุทั้งหมด (Lifting and handling operations) ที่มีความเสี่ยงจะเกิดการตกหล่นหรือแกว่งชน โดยพิจารณาประเภทของวัตถุ น้ำหนัก และจำนวนครั้งของการยก
2. การวิเคราะห์ความถี่ของการเกิดเหตุ (Dropped Object Frequency Analysis)
   • ใช้ข้อมูลสถิติ: ประเมินความถี่ของการตกหล่นบนดาดฟ้าโดยอ้างอิงจากฐานข้อมูลมาตรฐาน เช่น OGP Risk Assessment Data Directory ซึ่งจะแบ่งความน่าจะเป็นตามน้ำหนักและประเภทของวัตถุ
   • แบ่งตามช่วงการทำงานของเครน: การคำนวณโอกาสที่วัตถุจะตกถูกประเมินแยกตามขั้นตอนการทำงานของเครน ได้แก่ ช่วงยกขึ้น (Lifting) คิดเป็น 40%, ช่วงเคลื่อนที่แนวราบ (Traversing) คิดเป็น 30%, และช่วงวางลง (Set-down) คิดเป็น 30%
3. การวิเคราะห์ผลกระทบ (Consequence Analysis – Impact Energy)
   • คำนวณพลังงานกระแทก: เมื่อวัตถุตกอย่างอิสระ พลังงานศักย์จะเปลี่ยนเป็นพลังงานกระแทกกระทำต่อดาดฟ้า โดยใช้สมการ E=K(mgh)
   • ประเมินกรณีเลวร้ายที่สุด (Worst-case Impact): ในการคำนวณพลังงานที่ถ่ายทอดลงบนแผ่นดาดฟ้า มักจะสมมติให้วัตถุตกกระแทกโดยเอาด้านที่มี “พื้นที่ผิวที่เล็กที่สุด (Smallest surface area)” ลง เพื่อให้ได้ค่าพลังงานกระแทกต่อตารางเมตร (kJ/m2) ที่รุนแรงและกระจุกตัวมากที่สุด
4. การเปรียบเทียบกับเกณฑ์ความเสี่ยงที่ยอมรับได้ (Risk Acceptance Criteria)
   • นำค่าความถี่ที่วัตถุจะตกใส่พื้นที่หนึ่งๆ มาพิจารณาร่วมกับพลังงานกระแทกที่เกิดขึ้น แล้วนำไปเทียบกับเกณฑ์ความปลอดภัยมาตรฐาน
   • สำหรับพื้นที่ดาดฟ้าและพื้นที่วางของบน Topsides ซึ่งจัดเป็นโครงสร้างที่มีผลกระทบรุนแรงหากพังทลาย (Serious Consequences) จะใช้เกณฑ์ความถี่ของความล้มเหลวทางโครงสร้าง ต้องไม่เกิน 1×10^(−4) ครั้งต่อปี (ตามมาตรฐาน CMPT)
5. การกำหนดข้อเสนอแนะและมาตรการควบคุม (Mitigations & Recommendations)
   • หากผลการประเมินพบว่าพลังงานกระแทกสูงเกินกว่าที่ความแข็งแรงของดาดฟ้าจะรับได้ (ตามเกณฑ์ความเสี่ยงข้างต้น) เราจะต้องหามาตรการลดความเสี่ยง เช่น
     • การกำหนดข้อจำกัดความสูงสูงสุดในการยกอุปกรณ์ (Lifting Height Limitation)
     • การออกแบบเสริมความแข็งแรงของแผ่นดาดฟ้าให้รับแรงได้ตามที่คำนวณ (Design Impact Resistance)
     • การพิจารณาติดตั้งหลังคาป้องกันวัตถุตกหล่น (Dropped Object Protection Roof) ครอบอุปกรณ์ที่สำคัญ

Impact Energy

ในสภาวะที่วัตถุตกผ่านอากาศ ทฤษฎีจะเน้นไปที่การเปลี่ยนรูปพลังงานและการเสียรูปของโครงสร้าง

• การเปลี่ยนรูปพลังงาน (Energy Translation): เมื่อวัตถุตกอย่างอิสระ พลังงานศักย์โน้มถ่วง (Potential Energy) จะถูกเปลี่ยนรูปเป็นพลังงานจลน์ (Kinetic Energy) และเมื่อวัตถุนั้นตกกระทบเป้าหมาย พลังงานทั้งหมดจะถูกถ่ายทอดกลายเป็น พลังงานกระแทก (Impact Energy)
• ทฤษฎีการเสียรูปและการดูดซับพลังงาน (Deformation and Energy Absorption): เมื่อเกิดการชน พลังงานกระแทกบางส่วนจะถูกดูดซับโดยตัววัตถุเองและโครงสร้างที่ถูกชน ทำให้เกิดการเสียรูป (Deformation) ซึ่งแบ่งเป็น 2 แบบ
  • การเสียรูปแบบยืดหยุ่น (Elastic Deformation): หากวัตถุตกแล้วเกิดการ “เด้ง” (Bounces) แสดงว่ามีผลจากการเสียรูปแบบยืดหยุ่น ซึ่งพลังงานถูกสะท้อนกลับและช่วยจำกัดขอบเขตความเสียหายของโครงสร้างได้
  • การเสียรูปแบบพลาสติก (Plastic Deformation): เป็นการเสียรูปถาวรหรือพังทลาย ในทางทฤษฎีเพื่อเผื่อความปลอดภัยสูงสุด (Worst-case) เราอาจประเมินว่าพื้นดาดฟ้ารับพลังงานจลน์ไว้ทั้งหมด 100% โดยใช้สมการ E=mgh แต่ในความเป็นจริง วัตถุบางชนิด (เช่น ตู้คอนเทนเนอร์) สามารถยุบตัวเพื่อดูดซับพลังงานของตัวเองได้ ทฤษฎีจึงมีการนำ ค่าดัชนีการยุบตัว (Crushability Index, K) มาปรับลดทอนพลังงานในสมการเป็น E=K(mgh)

• K = ค่าดัชนีการยุบตัว (Crushability Index)
• m = มวลของวัตถุ (kg)
• g = Gravitational acceleration (9.81 m/s²)
• h = ความสูงที่ตกลงมา (m)

Crushability Index (K) ในความเป็นจริง พลังงานทั้งหมดไม่ได้ถูกส่งต่อไปยังพื้นผิว 100% เสมอไป ขึ้นอยู่กับความยืดหยุ่น ความแข็ง หรือลักษณะทางกายภาพของวัตถุที่ตกลงมา ดังนั้นสมการจึงมีการนำ ตัวแปร K (Crushability Index) เข้ามาคูณ เพื่อปรับระดับความรุนแรงตามลักษณะของวัตถุ:

• K = 1.0 (Conservative): สมมติฐานแบบปลอดภัยไว้ก่อน คิดว่าพลังงานทั้งหมดถูกส่งลงพื้นผิวเต็มๆ (เช่น วัตถุเป็นเหล็กตัน แข็งโป๊ก ไม่ยุบตัวเลย)
• K = 0.9 (Tank): วัตถุประเภทถัง
• K = 0.75 (Basket): วัตถุประเภทตะกร้าโครงเหล็ก
• K = 0.5 (Container): วัตถุประเภทตู้คอนเทนเนอร์ (ซึ่งตู้จะยุบตัวซับพลังงานไปเองครึ่งหนึ่งขณะกระแทก)

Deck Resistance

ในความเป็นจริง ความเสียหายไม่ได้ขึ้นอยู่กับ “พลังงาน” อย่างเดียว แต่ขึ้นอยู่กับ “พื้นที่หน้าตัดที่เข้าปะทะ (Impact Area: A)” ด้วย

ลองนึกภาพเปรียบเทียบระหว่าง:

1. ท่อเหล็กหนัก 100 กิโลกรัม เอาด้านข้างตกลงมากระแทกพื้น (พื้นที่รับแรงกว้าง)
2. ท่อเหล็กหนัก 100 กิโลกรัม เอาปลายแหลมตกลงมากระแทกพื้น (พื้นที่รับแรงเล็กมาก)

แน่นอนว่ากรณีที่ 2 ปลายแหลมมีโอกาสเจาะทะลุพื้นดาดฟ้าได้ง่ายกว่ามาก เพราะพลังงานทั้งหมดถูกบีบให้ลงไปที่จุดเล็กๆ จุดเดียว

• A = พื้นที่ผิวกระทบที่เล็กที่สุด (Smallest Surface Area) หน่วยเป็นตารางเมตร (m^2)

ตัวอย่างการคำนวน

สมมติว่ามีการยกตู้คอนเทนเนอร์บริเวณพื้นที่วางของบนดาดฟ้า (Laydown Area) และเกิดอุบัติเหตุตกหล่น ข้อมูลจำเพาะมีดังนี้:

• มวลของวัตถุ (m): 15,000 kg
• ความสูงที่ตกลงมา (h): 5 เมตร
• ขนาดของวัตถุ (L x W x H): ยาว 6.0 m x กว้าง 2.4 m x สูง 2.4 m
• ค่าความเร่งโน้มถ่วง (g): 9.81 m/s2
• ดัชนีการยุบตัว (Crushability Index, K): 0.5 (เป็นค่าที่กำหนดไว้สำหรับตู้คอนเทนเนอร์เนื่องจากตัวตู้มีความสามารถในการดูดซับพลังงานและยุบตัวได้บางส่วนเมื่อกระแทก

ขั้นตอนที่ 1: การคำนวณพลังงานกระแทก (Impact Energy) สมการที่ใช้ประเมินพลังงานที่ถ่ายทอดลงบนดาดฟ้าคือ E=Kmgh

• E=0.5×15,000kg×9.81m/s2×5m = 367,875 Joules (J)

ขั้นตอนที่ 2: การคำนวณความต้องการต้านทานของดาดฟ้า (Deck Resistance) เพื่อประเมินผลกระทบต่อพื้นที่ดาดฟ้าในกรณีเลวร้ายที่สุด (Worst-case) โดยจะนำพลังงานที่ได้มาหารด้วย “พื้นที่ผิวที่เล็กที่สุด” ของวัตถุ เพื่อหาค่าพลังงานที่กระจุกตัวหนาแน่นที่สุด และแปลงหน่วยเป็น กิโลจูลต่อตารางเมตร (kJ/m2)

• พื้นที่ผิวกระทบที่เล็กที่สุด (Smallest Surface Area, A): 5.76 m2 (คิดจาก กว้าง x สูง หรือ 2.4×2.4)
• Deck Resistance=367,875/(5.76 x 1000) = 64 kJ/m2 ​

ถ้าเราสามารถปรับระดับความสูงในการยกได้ เป็นค่าต่างๆ ดังนี้

ความสูงยก h (m)	พลังงานกระทบ E (kJ)	Deck Resistance Rdeck​ ใหม่ (kJ/m2)
1	73.58	12.77
2	147.15	25.55
3	220.73	38.32
4	294.30	51.09
5 (Example)	367.88	63.87
6	441.45	76.64

จะเห็นว่าความสัมพันธ์ระหว่าง Impact Energy จะมีความสัมพันธ์โดยตรงกับความสูงในการตก ซึ่งยิ่งถ้าเราสามารถควบคุมความสูงในการยกได้เป็นอย่างดีแล้ว โอกาสที่การตกจะทำให้เกิดความเสียหายก็จะน้อยลง

Dropped Frequency

Dropped Frequency (ความถี่ในการตกหล่น) มีความสำคัญอย่างยิ่งในการศึกษาผลกระทบจากวัตถุตกหล่น (Dropped Object Study – DOS) และการประเมินความเสี่ยงเชิงปริมาณ (QRA) เพราะเป็นตัวแปรหลักที่สะท้อนถึง “โอกาสหรือความน่าจะเป็น (Probability)” ที่จะเกิดอุบัติเหตุขึ้นจริงในระยะเวลาหนึ่งๆ (มักคิดเป็นต่อปี)

โดยสมการตั้งต้นในการหาความถี่คือ Drop Frequency = จำนวนครั้งที่ยกต่อปี × โอกาสตกต่อการยก × สัดส่วนพื้นที่ตก ค่านี้ทำให้ทราบว่าอุบัติเหตุมีแนวโน้มจะเกิดขึ้นบ่อยเพียงใด

• Nlifts = No. of lift per year: จำนวนครั้งที่มีการยกวัตถุนั้นในหนึ่งปี
• Drop per lift.: ความน่าจะเป็นที่วัตถุจะตกหล่นต่อการยก 1 ครั้ง
• Pphase: สัดส่วนความน่าจะเป็นที่จะตกลงในพื้นที่นั้นๆ ซึ่งบน Topsides จะแบ่งตามช่วงการทำงานของเครน ได้แก่ ช่วงยกขึ้น (Lifting) 40%, ช่วงเคลื่อนที่แนวราบ (Traversing) 30% และช่วงวางลง (Set-down) 30%

ซึ่งค่า Dropped Frequency ใช้เปรียบเทียบกับ “เกณฑ์ความเสี่ยงที่ยอมรับได้” (Risk Acceptance Criteria) ในการออกแบบ โดยมาตรฐานสากลกำหนดเพดานความถี่ของอุบัติเหตุที่ยอมรับได้เอาไว้ เพื่อใช้เป็นเกณฑ์ตัดสินใจว่าโครงสร้างนั้นปลอดภัยพอหรือไม่ ตัวอย่างเช่น

• สำหรับ Topsides: ความถี่ในการเกิดความเสียหายรุนแรงต่อโครงสร้าง ต้องไม่เกิน 1×10E−4 ครั้งต่อปี (หรือ 1 ใน 10,000 ปี)

สำหรับ Drop per lift ค่านี้คือ โอกาสทางสถิติที่วัตถุจะหลุดหรือร่วงจากเครนต่อการยก 1 ครั้ง (Per lift) โดยค่าความน่าจะเป็นนี้สะท้อนถึงความเสี่ยงจากความล้มเหลวของอุปกรณ์ช่วยยก (Mechanical lifting failures) สภาพอากาศ หรือความผิดพลาดของมนุษย์ (Human error) โดยค่านี้จะนำมาจากตารางฐานข้อมูลสถิติอุบัติเหตุมาตรฐานในอุตสาหกรรม เช่น OGP Risk Assessment Data Directory

จากตัวอย่างข้างบน ถ้าเราลองเปรียบเทียบค่า Dropped Frequency ของ material ที่อยู่ในช่วงต่างๆ และมีความถี่สำหรับ material < 1 Ton (50 ครั้ง/ปี), 1-20 Ton (10 ครั้ง/ปี) และ 20-100 Ton (2 ครั้ง/ปี)