海洋石油工程風險評估

吳東瑩

(東北石油大學 黑龍江 大慶 163318)

?

海洋石油工程風險評估

吳東瑩

(東北石油大學 黑龍江 大慶 163318)

在過去的幾十年中，船舶與海洋工程結構的設計依賴于相關的規(guī)范，所以一旦發(fā)生了災害性的事故，必然針對相應的事故出臺一些預防措施以防止或減小事故的再度放生，并反映到相應的規(guī)范中。比如：Exxon Valdez號擱淺事故后出臺了雙殼油船的規(guī)定；Estonia號的失事導致了滾裝船的設計運營規(guī)范的產生。許多海洋結構物的安全性措施都是由事故引發(fā)的。

船舶與海洋工程；預防措施；海洋結構物；安全性措施

船舶與海洋工程風險評估的主要目的并不僅僅是使結構滿足規(guī)范的要求，更為重要的是，應盡可能地提高結構全生命周期內的安全性，即提高結構抵御風險的能力[1-2]。因此，對海洋結構物進行風險評估的主要目的包括：(1)主要的風險因素對船舶事故的影響度。(2)確定會引起人員傷亡、財產損失和環(huán)境破壞的單一失效事件或失效序列發(fā)生的條件，為尋求減小風險的措施提供依據(jù)。(3)為船舶在發(fā)生緊急情況時的應急準備分析提供依據(jù)。

通過風險評估還應達到這樣的目標：(1)量化結構的風險指標，根據(jù)風險接受標準決定減小結構風險的額度。(2)采取最經濟、最有效的措施來降低結構的風險。

對于新型結構的設計，由于本身就沒有成熟的規(guī)范可以應用，這時更應采用風險分析方法，在結構的設計過程中要充分考慮結構在運營期內可以發(fā)生的各種風險因素，主要有：(1)人因可靠性分析——盡管目前風險評估中就如何考慮人和組織因素對系統(tǒng)風險的影響建立了一些模型，但基本上還沒有達到應用的階段。(2)風險接受標準的制定——應進一步確定FSA中采用的風險接受標準的定義。(3)風險數(shù)據(jù)庫的建立——目前較為完善的數(shù)據(jù)庫來自英國英氏船級社，但仍無法滿足目前FSA的需要。

一、風險評估方法在海洋結構物規(guī)范制定過程中的應用

海洋工業(yè)中相關規(guī)范和操作規(guī)范規(guī)章的制定過程中引入的風險評估方法，通常稱為綜合安全評估(FSA)。早先的規(guī)范基本上是基于確定性理論提出的，沒有考慮結構生命周期中隨機因素對結構性能的影響；可靠性方法的引入解決了隨機因素的問題，但卻無法對意外事故的發(fā)生后果做出評估，而海洋工程領域內發(fā)生概率低，后果嚴重的事故卻時有發(fā)生[3]。

目前，將FSA應用到單個船舶的風險管理的建議遭遇來自IMO的極大阻力，其主要原因是風險分析的費用太高，卻不能讓船東們直觀地看到結構安全性的提高和防止污染方面的好處；另外一個主要原因在于海洋結構物在運營過程中實際上是處在一個動態(tài)的環(huán)境中，許多因素難以模型化或量化；更重要的原因在于當前的風險評估方法尚未達到工程化的程度。

二、海洋結構物風險評估

應用于海洋結構物安全性評價的風險評估方法通常采用概率風險評估。事實上，在應用過程中，針對結構所處的不同階段，具體方法可各不相同，有定性的方法(如FMEA、HAZOP等)、半定性的方法(FMECA)和定量的方法(ETA/FTA)等[4-5]。目前，風險評估方法在下列方面得到應用。

1.FMEA/FMECA的應用

作為一種風險評估的工具，F(xiàn)MEA廣泛地應用于海洋結構系統(tǒng)的風險評估。對于復雜的結構系統(tǒng)，通過FMEA，可以確定單個失效模式對整個系統(tǒng)的影響；進一步地采用FMECA方法可以進行風險排序。

采用FMEA可以確定潛在的失效形式及其對系統(tǒng)的影響，通常這是一種定性分析工具，而FMECA可以計算每種失效模式的風險及失效模式的概率和嚴重程度，屬于一種簡單的量化風險的方法，可為風險決策作準備。

2.船舶的碰撞與擱淺

船舶碰撞和擱淺的風險評估研究工作正方興未艾，目前如下一些領域需要進一步研究：(1)船舶碰撞和擱淺的模糊概率計算。(2)船舶碰撞和擱淺的人因可靠性分析。(3)事故后的原油泄漏概率計算。目前，這方面的研究才剛剛起步，雖然已經提出了幾種概率計算方法，但許多工作有待進一步細化和簡化。(4)風險接受準則的確定。

3.海洋結構物火災與爆炸風險評估

由于這兩種風險因素有可能在同一結構系統(tǒng)的某次事故中先后發(fā)生，所以經常放在一起研究。研究的目的是為了優(yōu)化防火、防爆設施的設計，確定減小火災和爆炸的措施，如防止燃料泄漏、定期檢測、緊急關閉措施，以及在設計過程中充分考慮逃生路線等。評估內容主要包括：(1)識別可能導致火災或爆炸的事件或事件序列。(2)基于火災或碳氫化合物泄漏的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，求出這類事故的發(fā)生概率。(3)利用火災的大小、爆炸破壞程度制定事件序列模型。(4)選擇合適的預防、檢測、控制措施、減輕事故發(fā)生的風險。

目前，由DNV指導設計的新型防火艙已經應用到實船上，在設計過程中即運用了風險評估方法。

4.結構的疲勞腐蝕風險評估

船舶的維護成本包括直接的維護成本(初始成本)和維護依賴成本(二次成本)。其中，直接的維護成本包括：(1)由船員、岸上人員或第三方維護的費用。(2)維護設備的必須的消耗費用和備件的費用。(3)特殊的工具、狀態(tài)監(jiān)控設備成本等。

維護依賴成本與維護活動本身并不直接相關，但它是正確或不正確維護所產生的后果，比如：(1)由于預防性維護和糾正性維護造成的損失。如由于推進系統(tǒng)失效或船舶進塢維修造成的不能工作的損失。(2)由于某部件失效造成的其他部件的失效費用。(3)由于維護不足造成的額外的費用。如部件工作條件惡劣造成在規(guī)定的時間內消耗部件的個數(shù)增加。

三、需要解決的問題

風險評估在船舶與海洋工程領域中的應用僅十來年的歷史，許多問題的研究還不是很成熟，有待在以后的研究中不斷深化。目前存在的主要問題有：(1)雖然基于風險的設計方法可以使結構的風險達到最小化，但目前基于風險的方法并沒有引起設計者的注意。往往是在許多設計工作完成后，才想到結構安全性的要求，此時如果進行修改，勢必消耗大量的人才和財力，而這些費用本來是可以通過基于風險的設計避免的。(2)目前基于風險的設計僅在前期的結構設計中得到了應用(即概念設計階段)，無法以數(shù)值的形式來區(qū)分好與壞的設計方案，所以風險評估中應引入是近似的量化評估方法，從安全性的角度改善設計決策。(3)有必要進一步發(fā)展出新的風險評估方法，現(xiàn)有的評估方法在處理不確定性時，還有許多困難，目前研究中正在逐步引入Bayes方法、Marlkov過程及模糊分析方法等。

[1]敬加強,孫娜娜,安云朋,靳文博,田震.兩性表面活性劑與陰離子聚丙烯酰胺復配體系的抗鹽性[J].高分子學報,2015,(01):88-96.

[2]蘭圣迎,張敬懷,連忠廉,倪志鑫.海洋石油工程環(huán)境風險評估方法研究[J].自然災害學報,2014,(03):18-23.

[3]張家兵,王堅,程紅.海外石油工程標前風險評估流程探討[J].現(xiàn)代商業(yè),2009,(27):142-143.

[4]王國青.國際石油建設工程的風險評估[J].中國高新技術企業(yè),2008,(22):189+194.

[5]牟善軍.海上石油工程風險評估技術研究[D].中國海洋大學,2006.

吳東瑩(1993-)，男，漢族，內蒙古赤峰市人，在讀碩士，東北石油大學，研究方向：油氣田開發(fā)。