FPSO原油外輸作業(yè)溢油風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)系統(tǒng)研究

呂 妍 安 偉

（中海石油環(huán)保服務(wù)（天津）有限公司，天津開(kāi)發(fā)區(qū)，郵編：300457）

1.0 前言

原油外輸是FPSO最基本、最重要的作業(yè)環(huán)節(jié)之一。然而，海上原油外輸與常規(guī)的港口碼頭裝卸作業(yè)不同，風(fēng)浪流冰等環(huán)境條件比港口碼頭惡劣得多，且兩浮體之間的運(yùn)動(dòng)將使作業(yè)條件比港口碼頭更加復(fù)雜[1]，因此，原油外輸作業(yè)過(guò)程中溢油風(fēng)險(xiǎn)也更為嚴(yán)峻。油氣一旦泄露，極有可能引發(fā)更為嚴(yán)重的海損、海難事故，不僅污染海洋生態(tài)環(huán)境，也會(huì)對(duì)人員安全造成一定威脅。

為了有效降低/預(yù)防FPSO外輸作業(yè)溢油風(fēng)險(xiǎn)，擬建立一套FPSO原油外輸作業(yè)溢油風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，旨在外輸作業(yè)前可有效分析外輸過(guò)程中的最大溢油風(fēng)險(xiǎn)環(huán)節(jié)及溢油風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，并根據(jù)輸出風(fēng)險(xiǎn)提出降低風(fēng)險(xiǎn)措施，消除或降低外輸作業(yè)過(guò)程中的溢油風(fēng)險(xiǎn)。

2.0 外輸作業(yè)溢油風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型

2.1 模型原理

本研究采用模糊綜合評(píng)價(jià)模型，對(duì)FPSO原油外輸溢油風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行評(píng)定。模糊綜合評(píng)價(jià)方法的基本思想是在確定評(píng)價(jià)因索、因子的評(píng)價(jià)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和權(quán)值的基礎(chǔ)上，運(yùn)用模糊集合變換原理，以隸屬度描述各因素及因子的模糊界線(xiàn)，構(gòu)造模糊評(píng)判矩陣，通過(guò)多層的復(fù)合運(yùn)算，最終確定評(píng)價(jià)對(duì)象所屬等級(jí)[2]。其數(shù)學(xué)表達(dá)如下：

（1）建立評(píng)價(jià)因素集：設(shè)因素 U={U1，U2，······Un}，Ui表示被評(píng)價(jià)的溢油風(fēng)險(xiǎn)因子；

（2）建立評(píng)語(yǔ)集：評(píng)語(yǔ)集通常用V表示，即V={U1，U2，······Um}，Vj表示評(píng)判的結(jié)果。 對(duì)于分析的結(jié)構(gòu)等級(jí)的劃分，應(yīng)充分考慮指標(biāo)的性質(zhì)特點(diǎn)，不宜過(guò)細(xì)，一般以四到五個(gè)為適中。

（3） 建立權(quán)重集：A={a1，a2，······an}，其中 ai（0≤ai≤1）為因素 Ui被考慮的權(quán)屬；

（4）評(píng)價(jià)指標(biāo)模糊隸屬度子集表：U的任一指標(biāo)Ui對(duì)于V中的每一種評(píng)價(jià)的隸屬度組成了V上的模糊子集，記為 R（U）=（ri1,ri2,······,rin）；

（5）初次評(píng)價(jià)：Bi=Ai·Ri=（bi1,bi2,······,bij），（i,j=1,2,3,······,n）

（6）二級(jí)/三級(jí)評(píng)價(jià)：

最終，模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果為：

B=A·R

由二級(jí)/三級(jí)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果所得向量，即為溢油風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的總體評(píng)價(jià)結(jié)果，采用加權(quán)平均法，判斷溢油風(fēng)險(xiǎn)所屬等級(jí)。

2.2 溢油風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

根據(jù)前期調(diào)研，總結(jié)目前FPSO外輸作業(yè)的危險(xiǎn)環(huán)節(jié)及易引發(fā)溢油事故的潛在風(fēng)險(xiǎn)源，利用層次分析法，對(duì)FPSO外輸作業(yè)關(guān)鍵溢油風(fēng)險(xiǎn)因子進(jìn)行梳理[3]，建立溢油風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，如下圖所示：

圖1 FPSO外輸作業(yè)溢油風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

該評(píng)價(jià)體系中包含了五個(gè)一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，其中人員能力、管理水平、環(huán)境因素、船舶設(shè)備為溢油可能性評(píng)價(jià)指標(biāo)，評(píng)價(jià)指標(biāo)應(yīng)急設(shè)備及能力為溢油事故可控性評(píng)價(jià)指標(biāo)。體系中，人員能力主要通過(guò)對(duì)FPSO、穿梭油輪以及支持船舶工作人員的業(yè)務(wù)水平、生理狀況以及責(zé)任意識(shí)幾方面進(jìn)行考評(píng)；重點(diǎn)評(píng)價(jià)海上設(shè)施經(jīng)理、引水、外輸監(jiān)督、系泊船長(zhǎng)、提油輪船長(zhǎng)、服務(wù)拖輪船長(zhǎng)以及現(xiàn)場(chǎng)海事監(jiān)督員的外輸作業(yè)經(jīng)驗(yàn)、失誤率及責(zé)任意識(shí)。管理水平可以展開(kāi)為對(duì)船舶管理、人員管理以及作業(yè)管理三方面。船舶管理主要指對(duì)FPSO及參與船舶是否定期/特定時(shí)期檢查，外輸作業(yè)前是否對(duì)關(guān)鍵部件（如大纜系統(tǒng)、軟管系統(tǒng)、儲(chǔ)油罐等）進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)排查，船舶檢修報(bào)告是否規(guī)范編制并及時(shí)匯報(bào)；人員管理評(píng)價(jià)包括外輸作業(yè)人員配置是否符合規(guī)定，是否定期對(duì)人員進(jìn)行作業(yè)培訓(xùn)等；作業(yè)管理評(píng)價(jià)主要對(duì)一系列作業(yè)規(guī)范指南的制定及執(zhí)行能力進(jìn)行評(píng)定，其中也包含對(duì)溢油應(yīng)急體系編制的考核。環(huán)境因素重點(diǎn)評(píng)價(jià)海區(qū)自然環(huán)境（包括外輸作業(yè)期間的最大風(fēng)、浪、流條件，可見(jiàn)度情況，如果在渤海灣冰期期間，還要對(duì)海冰狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)）以及海區(qū)作業(yè)環(huán)境（包括附近海域交通頻繁程度，是否設(shè)有安全作業(yè)區(qū)標(biāo)識(shí)，是否有助航標(biāo)識(shí)等）。船舶自身狀況分別要對(duì)FPSO、穿梭油輪以及支持船舶各自的設(shè)備配備及完好程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，同時(shí)也應(yīng)對(duì)外輸作業(yè)期間是否配備了良好的應(yīng)急設(shè)備，是否有合理的應(yīng)急計(jì)劃進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過(guò)FPSO原油外輸溢油風(fēng)險(xiǎn)分析，可初步識(shí)別在原油外輸期間船舶設(shè)備中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主要包括大纜系統(tǒng)（大纜、摯鏈器、摩擦鏈等）、軟管系統(tǒng)（軟管老化、損失程度，閥門(mén)及法蘭接頭，自動(dòng)關(guān)斷閥，低壓傳感器或相似的傳感器等）、系泊系統(tǒng) （系泊鏈、配重塊、滑環(huán)及其他連接件等）以及壓力裝置（儲(chǔ)油罐各閥門(mén)是否有泄漏，壓力表讀值是否正常，貨油泵工作情況）。應(yīng)急設(shè)備的配備及完好程度的評(píng)價(jià)，主要考慮一旦可控事故/潛在事故發(fā)生，F(xiàn)PSO及其相應(yīng)船舶是否有能力控制事故態(tài)勢(shì)，或者避免事故升級(jí)，盡量降低大規(guī)模溢油的風(fēng)險(xiǎn)；評(píng)價(jià)子指標(biāo)包括防火防爆/消防系統(tǒng)（可燃?xì)怏w探測(cè)器、預(yù)警裝置、電控截止閥等）、通訊系統(tǒng)以及溢油應(yīng)急設(shè)施等。一般情況下，F(xiàn)PSO配有簡(jiǎn)單的溢油回收/處置裝置，如消油劑、圍油欄、吸油毛氈等，可處理少量溢油，但對(duì)于超過(guò)10噸的溢油，一般要及時(shí)通過(guò)通訊系統(tǒng)與溢油應(yīng)急部門(mén)溝通，因此，通訊設(shè)備的工作狀況對(duì)應(yīng)急能力的評(píng)價(jià)有著較重要的意義。

體系中各指標(biāo)的權(quán)重值可通過(guò)歷史事故統(tǒng)計(jì)、分析及專(zhuān)家咨詢(xún)等方式初步確定其建議值，評(píng)價(jià)過(guò)程中，可根據(jù)實(shí)際工作情況及參與外輸作業(yè)的設(shè)備特點(diǎn)，對(duì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)的分配權(quán)重進(jìn)行微調(diào)。

2.3 溢油風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)確定

本研究中，溢油風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)綜合考慮了溢油風(fēng)險(xiǎn)可能性及溢油事故的可控性，其評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

溢油事故可能性及事故可控性均分為5個(gè)等級(jí)，分值均可通過(guò)模糊評(píng)價(jià)模型計(jì)算得出，同時(shí)溢油可能性可根據(jù)事故概率進(jìn)行校驗(yàn)。溢油可能性評(píng)分超過(guò)3.5分，說(shuō)明該溢油事故概率較高（>10-3），即在我國(guó)海域每10年至少發(fā)生一次；若溢油可能性評(píng)分低于2分，說(shuō)明溢油概率事故概率較小（<10-4），即海洋油氣工程中未發(fā)生。表中，溢油風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)總體評(píng)價(jià)中，風(fēng)險(xiǎn)高的區(qū)域需立即暫緩/停止外輸作業(yè)，并執(zhí)行控制措施，對(duì)薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行進(jìn)一步考察，評(píng)價(jià)。中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，應(yīng)遵循最低合理可行ALARP原則。

表1 溢油風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)說(shuō)明

3.0 FPSO原油外輸溢油風(fēng)險(xiǎn)預(yù)報(bào)系統(tǒng)

FPSO原油外輸溢油風(fēng)險(xiǎn)預(yù)報(bào)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)預(yù)報(bào)預(yù)警和建議預(yù)防措施兩個(gè)主要功能，預(yù)報(bào)預(yù)警又可分為溢油等級(jí)輸出及溢油關(guān)鍵環(huán)節(jié)評(píng)價(jià)，具體功能圖如圖2所示：

圖2 FPSO外輸作業(yè)溢油風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)功能圖

3.1 參數(shù)輸入

系統(tǒng)可通過(guò)選擇外輸作業(yè)方式及外輸主要風(fēng)險(xiǎn)環(huán)節(jié)，分別分析由不同潛在風(fēng)險(xiǎn)源所引起的溢油風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。系統(tǒng)中需要輸入的參數(shù)包括：

（1）人員情況：外輸作業(yè)人員，尤其海上設(shè)施經(jīng)理、引水、外輸監(jiān)督、系泊船長(zhǎng)、提油輪船長(zhǎng)、服務(wù)拖輪船長(zhǎng)以及現(xiàn)場(chǎng)海事監(jiān)督員的外輸作業(yè)能力 （包括平均海上工作時(shí)間、文化程度、作業(yè)失誤率、身體狀況、責(zé)任意識(shí)等）。

（2）管理情況：外輸作業(yè)操作規(guī)范的建立及執(zhí)行情況，外輸作業(yè)人員的培訓(xùn)情況，外輸作業(yè)前各關(guān)節(jié)環(huán)節(jié)的檢查情況，外輸作業(yè)前工作會(huì)議等。

（3）海況參數(shù)：風(fēng)、浪、流、雷暴雨等天氣參數(shù)以及周?chē)Ｓ虻慕煌l率、安全工作區(qū)的標(biāo)識(shí)情況。

（4）設(shè)備參數(shù)：FPSO船型，大纜系統(tǒng)可靠性，軟管老化及磨損情況，軟管法蘭、閥門(mén)工作情況，系泊系統(tǒng)可靠性，儲(chǔ)油及其它壓力裝置安全情況以及其它外輸輔助設(shè)備的工作情況。

（5）應(yīng)急能力及設(shè)備：自動(dòng)關(guān)斷閥工作情況，防火防爆消防設(shè)備，溢油應(yīng)急計(jì)劃編制及執(zhí)行情況，溢油應(yīng)急設(shè)備配備類(lèi)型及數(shù)量等。

該系統(tǒng)中各指標(biāo)因子的權(quán)重及危險(xiǎn)度隸屬度可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，以適用于不同條件下的FPSO原油外輸溢油風(fēng)險(xiǎn)分析。

3.2 系統(tǒng)輸出

系統(tǒng)可輸出各風(fēng)險(xiǎn)誘因 （如碰撞事故、大纜失效、軟管系統(tǒng)損傷、其他作業(yè)干擾等）所導(dǎo)致的溢油事故風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，也可以將各風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分值可進(jìn)行疊加，計(jì)算出外輸全過(guò)程溢油風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。系統(tǒng)輸出包括三個(gè)模塊，分別為溢油風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)、溢油風(fēng)險(xiǎn)評(píng)語(yǔ)及降低風(fēng)險(xiǎn)措施建議：

（1）溢油風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)包括溢油風(fēng)險(xiǎn)可能性等級(jí)及溢油后果可控性等級(jí)。溢油風(fēng)險(xiǎn)可能性等級(jí)可通過(guò)量化分析人員能力、管理水平、海況環(huán)境以及船舶設(shè)施的參數(shù)，分析目標(biāo)FPSO在外輸過(guò)程中的導(dǎo)致溢油發(fā)生的概率及可能性等級(jí)。溢油后果可控性等級(jí)即對(duì)FPSO的應(yīng)急反應(yīng)能力進(jìn)行量化評(píng)價(jià)，綜合評(píng)價(jià)FPSO自動(dòng)關(guān)斷設(shè)備、應(yīng)急資源配備、應(yīng)急反應(yīng)時(shí)間、溢油應(yīng)急資源及通訊系統(tǒng)等。最終的溢油風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參考風(fēng)險(xiǎn)矩陣法（參見(jiàn)本文2.3）。

（2）溢油風(fēng)險(xiǎn)評(píng)語(yǔ)即溢油風(fēng)險(xiǎn)關(guān)鍵因子及主要溢油事故誘因分析。通過(guò)事故樹(shù)分析，計(jì)算最弱溢油風(fēng)險(xiǎn)因子所對(duì)應(yīng)的溢油事故誘因的概率。明確指出在環(huán)境參數(shù)下，進(jìn)行外輸作業(yè)可能引發(fā)的溢油事故，為加強(qiáng)預(yù)防溢油事故、提高外輸風(fēng)險(xiǎn)管理效率提供可靠依據(jù)。

（3）降低風(fēng)險(xiǎn)措施建議：基于溢油風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)語(yǔ)輸出結(jié)果，系統(tǒng)可提出降低溢油風(fēng)險(xiǎn)或控制溢油后果的相應(yīng)建議。建議包括：立即停止外輸作業(yè)（如海況環(huán)境極惡劣）、對(duì)部分設(shè)施進(jìn)行臨時(shí)加固或修補(bǔ)處理，后期進(jìn)行更換（如大纜局部磨損較嚴(yán)重、外輸軟管有裂紋產(chǎn)生）、立即更換風(fēng)險(xiǎn)設(shè)施（如閥門(mén)無(wú)法正常工作，大纜及軟管系統(tǒng)零部件失效）、外輸作業(yè)暫停或推遲，等待指令（其他作業(yè)對(duì)外輸作業(yè)存在風(fēng)險(xiǎn)隱患、海域周邊有其他船只可能干擾作業(yè)）。

4.0 結(jié)語(yǔ)

FPSO原油外輸作業(yè)中的溢油風(fēng)險(xiǎn)不容忽視，構(gòu)建一套可及時(shí)預(yù)報(bào)外輸作業(yè)中溢油風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)及關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)環(huán)節(jié)的系統(tǒng)軟件已是當(dāng)前FPSO外輸作業(yè)中亟需開(kāi)展的一項(xiàng)工作，該系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)將為降低溢油風(fēng)險(xiǎn)、預(yù)防溢油事故奠定有利基礎(chǔ)。

[1]劉愛(ài)俠,容克佳,張志平.FPSO原油外輸系統(tǒng)研究[J].中國(guó)造船,2010,51（191）:71-75.

[2]高丹,壽建敏.船舶溢油事故等級(jí)的模糊綜合評(píng)價(jià)[J].珠江水運(yùn),2007（2）:25-28.

[3]Haibo Chen.Probalitistic evaluation of FPSO-tanker collision in tandem off-loading Operation.Trondheim[D]Norway.2003.