海洋油氣管道泄漏事故應急管理體系構建研究*

李新宏 陳國明 李秉軍

1西安建筑科技大學資源工程學院

2中國石油大學（華東）海洋油氣裝備與安全技術研究中心

3中國石油華北油田分公司第五采油廠

海底管道承擔著海洋油氣輸運的重要任務，是水下生產系統的重要組成部分，堪稱海洋油氣生產系統的生命線。然而，由于腐蝕、疲勞和第三方活動等因素，海洋油氣管道在服役過程中存在泄漏的可能性。一旦發生泄漏，可能導致火災爆炸和海洋溢油，給海上作業安全和海洋生態環境造成巨大的影響[1-2]。例如2007 年某油田海底天然氣管道泄漏后起火，造成海面施工船舶上的5 名人員燒傷[1]；2011 年埃克森美孚石油公司一條穿越蒙大拿州的水下輸油管道發生泄漏，原油泄漏量約4.2 萬加侖[3]。建設和完善海洋油氣管道泄漏事故應急管理體系對指導海洋重大事故預防和應急處置具有重要的意義。

應急管理體系是國家和企業應對突發事件的理念、制度和各類資源的總和，應急管理體系建設決定了國家和企業應對重大突發事件的效率和能力[4]。在海洋油氣作業重大事故應急管理方面，國家原安全生產監督總局發布了《海洋石油天然氣作業事故災難應急預案》，提出海洋油氣作業事故應急處置的指揮體系與響應程序[5]；國家海洋局制定了《國家海洋局海洋石油勘探開發溢油應急預案》，提出海洋石油勘探開發溢油事故應急處置的基本程序和響應原則[6]；中國石油天然氣集團公司發布了《海洋石油開發災難應急預案》，針對海灘事件、海洋溢油事件、海洋鉆井和采油平臺火災爆炸等重大事故制定了應急管理實施原則與流程[7]。近年來，國家重大事故應急管理理念已經發生重大變化，應急管理工作的重心已從事故后應急處置轉移到事故前的風險防控，設備設施自身脆弱性隱患排查與風險控制成為應急管理工作的首要工作。在海洋管道運行風險監測與管理方面，國內外已經形成了多個推薦做法、行業標準、企業標準和管理條例，如DNV-RP-F107[8]、SY/T 7063—2016[9]、GB/T 34346—2017[10]等。然而，現有的規范和推薦做法通常分別針對管道事故后的應急處置和事故前的服役風險管理，將兩者割裂開，尚未形成一體化的框架和體系；此外，已有的海洋油氣事故應急預案主要從宏觀層次給出海洋溢油和火災爆炸等重大事故的響應和處置流程，未全面和深入考慮海底油氣管道泄漏事故的工藝控制特點。

鑒于此，本文擬從新的應急管理理念出發，構建“風險-應急”一體化的海洋油氣管道泄漏事故應急管理體系，闡明海洋油氣管道泄漏風險預防和預警機制，結合海底油氣管道泄漏事故的發生和控制特點，建立海洋管道泄漏事故應急響應原則和處置程序。

1 海管泄漏事故應急管理框架

為指導應急處置工作開展，防止海底管道泄漏事件升級，避免人員傷亡、生態環境破壞以及長期生產中斷等惡性后果，從海洋油氣管道所屬油公司視角出發，以海底管道泄漏預警與預防機制以及事故應急處置為核心內容，在系統層面構建“風險-應急”一體化的應急管控體系框架（圖1）。其構建的海底管道泄漏應急管控體系包括風險評估與管理、重大泄漏事故預警、應急處置預案、應急中斷恢復以及應急演練等。海底管道泄漏應急管控體系是一種閉環運行模式，是管道正常運行狀態和泄漏事故狀態緊密銜接的連續過程。將管道泄漏事件發生作為管道正常狀態和應急狀態的分界線，管道正常服役運行狀態階段包括風險監測與監控、風險評估與管理、不同等級泄漏事故應急模擬演練、應急預案編制和修訂等內容，而應急狀態包括應急響應、處置救援以及應急中斷恢復等內容。海底管道泄漏一旦發生，需要結合泄漏位置、強度、介質屬性和潛在影響范圍等信息判定泄漏事故等級，對泄漏事故發展態勢做出分級預報和預警。因此，泄漏事故預警也是海底管道泄漏應急管控體系的重要內容。

圖1 海底管道泄漏應急管控體系Fig.1 Emergency management and control system of subsea pipelines

2 泄漏風險預防和預警機制

2.1 風險評估與管理

海底管道運營公司應按照海底管道風險評估和完整性管理規范等要求，定期對海底管道進行檢測和預防性維修，提升海底管道的安全可靠性。通過識別海底管道泄漏誘因，對可能造成海底管道泄漏的重大危險源進行監測和監控，形成有效管理；此外，需加強、完善海底管道泄漏防控基礎設施建設，并形成有效的監管制度。風險評估和管理的目的在于形成有效的事故預防機制，提前采取風險規避措施，減小管道泄漏事故發生的可能性。國內外已在海洋油氣管道風險評估與管理方面開展了大量的研究[11-12]，形成了系統的海洋管道風險評估與管理方法，能夠為該環節提供有力支撐。

2.2 預防和預警

當發生泄漏事件時，應組織專家預測泄漏事故演化和發展態勢，在確認泄漏發生以及可能升級為重大事故時，要及時研究和確定應對策略，并發布預警信息，通知有關部門、單位以及潛在影響區域公眾和作業人員，提前做好準備，采取有效應對措施。當本級和本部門的應急指揮機構認定需要支援時，應及時上報和聯系領導部門，進行應急物資調配（海底管道封堵裝備），提升事故應對能力，盡可能減少泄漏事故損失。

2.3 應急預案

應急預案是海底油氣管道泄漏應急管控體系的核心內容，是指導管道泄漏應急工作的綱領性文件，海底管道泄漏事故應急預案包含以下內容：

（1）事故分類和分級響應原則。海底油氣管道應急處置應遵循事故分類和分級響應的原則，根據泄漏介質類型、泄漏強度和潛在的影響范圍將海底油氣管道泄漏事故進行分類。此外，根據泄漏事故類型和發展態勢，應制定不同級別海底管道泄漏事故響應策略。

（2）應急組織結構和管理。應急組織結構包含管道泄漏事故應急工作中的人員結構和職責分配細節，具體包括油氣公司應急領導小組、應急辦公室、總部機關職能部門、信息組、專家組和現場應急指揮部。應建立海底油氣管道泄漏重大事故應急處置專家庫，由石油公司、科研院所和高校技術專家組成，以便在緊急情況下提供技術支持。

（3）應急預案層次。海底管道泄漏應急預案體系以企業行政管理體系為基礎，形成自上而下逐級分布的結構，基于風險情景規劃，將應急預案的層次劃分為總體預案、專項預案和部門（現場）預案。

（4）應急管理程序。應急管理程序是應急預案的核心內容，海底管道泄漏應急管理程序包括泄漏確認、泄漏工藝控制、事故上報、現場處置、信息發布等環節。

（5）應急培訓和演練。培訓和演練對保證海底油氣管道應急預案的實施和修訂具有重要作用，應急領導小組應適時組織各部門管理人員、指揮人員、現場應急隊伍和其他相關人員參加培訓和演練，使相關人員明確在真實應急場景中自身的職責，提升應急工作能力，保證海底管道應急響應和處置能夠正確、快速和高效實施。同時，應急演練也能夠為檢驗和修訂應急計劃提供科學依據。

3 泄漏應急響應

3.1 泄漏事故報告

海底油氣管道泄漏事故報告主要來自以下幾個方面：①造成海底管道泄漏的責任方，如海上施工船舶等；②海上巡視船舶和飛機探測到管道路由上方油膜或者氣泡涌流；③泄漏區域作業船舶或漁民；④在海上或者近岸區域的任何單位和個人；⑤當班員工發現管道壓力和排量明顯波動。

上述單位或個人一旦發現泄漏事故應立即上報公司應急辦公室或海事局（海事局再通知公司），現場確認事故后，應急辦公室應對事故發展態勢做出判斷，確定事故等級，并發布指令啟動相應級別的應急響應程序。

3.2 應急響應程序

當確認泄漏事故發生以后，應執行以下響應程序：

（1）海底輸油管道泄漏時，應關停上游生產裝置，并聯系下油站關閉閥門；海底輸氣管道泄漏時，關停上游生產裝置，并進行管線泄壓和火炬放空。

（2）油公司應上報海事局、航道局以及漁政管理部門，發出通告疏散周圍船舶，在事故地點和周邊區域設定警戒區域，禁止無關船舶駛入，并通過政府告知近岸區域可能受影響的居民和企業。

（3）漏點探查和應急封堵，制定管道封堵方案，對管道進行臨時封堵或者永久性封堵，恢復生產，減小停產損失。

（4）制定海上溢油清理方案，對海底管道泄漏海面溢油進行清理和回收，恢復管道泄漏造成的環境及生態影響。此外，應急處置結束以后應對溢油事故的生態環境損害、應急力量投入和使用情況、應急效果等情況進行評估，并提出污染損害索賠、生態修復方案建議，上報應急辦公室。

（5）當海底管道泄漏事故及影響得到有效控制，管道恢復正常運行時，應急行動終止。

（6）在事故發生及處置的不同階段，應急辦公室根據事故發展和處置情況，協調信息組適時統一對外發布事故信息。

3.3 應急處置方案實施原則

3.3.1 海底管道泄漏維修封堵

采用工藝措施對管道泄漏進行控制以后，需要對泄漏口進行封堵，恢復管線正常運行，實施管道封堵作業要遵循以下原則：①勘察海底管道缺陷類型以及泄漏段所在區域水深；②研究并制定管道封堵方案，包括海底管道可能發生失效類型的封堵預案，以及管線封堵應急裝備調配預案；③實施維修封堵方案前，進行海底管道維修作業風險分析，識別和管控管線維修封堵作業過程中的風險源，提高管道維修作業可靠性。

3.3.2 海上火災爆炸應急救援

海底輸氣管道泄漏可能造成海面施工和作業船舶發生火災爆炸事故，進行海上應急救援時應遵循以下原則：①采取隔離和疏散措施，設立警戒區域，避免無關人員和船舶進入事故影響區域；②根據海上風向以及遇險船舶情況，合理組織撲救工作；③配備足夠的消防力量，防止火勢進一步發展；④以最快速度救援海上遇險人員，并將傷員送往醫院救治。

3.3.3 船舶失穩應急救援

海底輸氣管道泄漏會形成海面涌流，造成事故區域的浮式結構物失穩，發生傾覆和翻沉事故，進行應急救援應遵循以下原則：①首先搜尋和救助遇險人員；②現場施救過程中應進行可燃氣體濃度監測，防止引燃發生火災爆燃；③平臺或船舶如施救無效，危及船舶或救援人員時，應立即組織人員撤離。

3.3.4 海上溢油清理

海底原油管道泄漏引起溢油事故，清理處置過程中應遵循以下原則：①控制污染源，對海上溢油進行圍堵，控制溢油影響區域；②避免或者減輕海上溢油對環境敏感區域的損害和威脅。

4 信息化支持系統模塊設計

為對海底管道泄漏事故做出有效應急反應，設計海底油氣管道泄漏應急信息化支持系統，以提高應急反應效率。應急響應支持系統包含且不限于以下重要模塊：

（1）基于VR 技術的海底油氣管道泄漏應急演練模塊。基于虛擬現實技術（VR）構建包含海底管道封堵作業、海面火災爆燃救援、船舶失穩救援以及溢油應急清理四種場景的應急演練模塊，從而提高應急演練針對性和反應效率。

（2）海底油氣管道泄漏風險數字化管理與預警模塊。建立海底油氣管道泄漏風險數字化管理模塊，根據管道檢維修數據和歷史事故信息評估管道狀態，預測事故發生概率，并根據結果發布警告，提示管道管理人員實施維修干預，提升管道可靠性；此外，該系統應包含管道光纖傳感數據，根據管道重點部位的應力應變監測結果發布預警信息。

（3）介質運移擴散預測模型。應急反應系統應包含油氣介質泄漏運移擴散預測模型，實現對水下油氣運移軌跡以及海面油氣擴散行為預測，為海底管道應急決策和反應提供支持。

（4）人力物力資源數據庫。建立包含海洋工程、安全環保、航運、氣象、漁業、保險、法律等各個方面專家以及現場技術人員數據庫，記錄這些專家和技術人員的信息，一旦發生事故，根據需要，動員其參與應急反應；此外，應對本區域能夠用于海底管道封堵、海上溢油清理及其他場景應急和救援的裝備信息記錄在冊，以便在緊急情況下能夠快速實現應急裝備和物資調配。

（5）應急預案數據庫。將各層次和級別的應急預案形成數據庫，形成其建立和修訂檔案，借助數字化手段，提高應急預案管理和使用效率。

5 結論

（1）以海底管道泄漏預警與預防機制以及事故應急處置為核心，從系統層面構建“風險-應急”一體化的海洋油氣管道泄漏事故應急管理體系框架，包括風險評估與管理、重大泄漏事故預警、應急處置預案、應急中斷恢復以及應急演練等。

（2）從風險評估與管理、預防與預警、應急預案三個層次構建海洋油氣管道泄漏風險預防與預警機制，有效強化政府和油公司對海洋油氣管道泄漏風險治理以及應急規劃能力；制定海洋油氣管道泄漏事故上報和應急響應程序，提出海底油氣管道泄漏典型事故場景的應急處置方案實施原則。

（3）提出海底油氣管道泄漏應急信息化支持系統的主要內容和功能模塊，包括基于VR技術的海底油氣管道泄漏應急演練模塊、海底油氣管道泄漏風險數字化管理與預警模塊、管道泄漏介質運移擴散預測模型、人力物力資源數據庫和應急預案數據庫等。