吳東瑩

(東北石油大學(xué) 黑龍江 大慶 163318)

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海洋石油工程風險評估

吳東瑩

(東北石油大學(xué) 黑龍江 大慶 163318)

在過去的幾十年中，船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計依賴于相關(guān)的規(guī)范，所以一旦發(fā)生了災(zāi)害性的事故，必然針對相應(yīng)的事故出臺一些預(yù)防措施以防止或減小事故的再度放生，并反映到相應(yīng)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(dǎo)致了滾裝船的設(shè)計運營規(guī)范的產(chǎn)生。許多海洋結(jié)構(gòu)物的安全性措施都是由事故引發(fā)的。

船舶與海洋工程；預(yù)防措施；海洋結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)滿足規(guī)范的要求，更為重要的是，應(yīng)盡可能地提高結(jié)構(gòu)全生命周期內(nèi)的安全性，即提高結(jié)構(gòu)抵御風險的能力[1-2]。因此，對海洋結(jié)構(gòu)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(chǎn)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(yīng)急準備分析提供依據(jù)。

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

對于新型結(jié)構(gòu)的設(shè)計，由于本身就沒有成熟的規(guī)范可以應(yīng)用，這時更應(yīng)采用風險分析方法，在結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中要充分考慮結(jié)構(gòu)在運營期內(nèi)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(yīng)用的階段。(2)風險接受標準的制定——應(yīng)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(jié)構(gòu)物規(guī)范制定過程中的應(yīng)用

海洋工業(yè)中相關(guān)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(jié)構(gòu)生命周期中隨機因素對結(jié)構(gòu)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(lǐng)域內(nèi)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(yīng)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)物風險評估

應(yīng)用于海洋結(jié)構(gòu)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(yīng)用過程中，針對結(jié)構(gòu)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(yīng)用。

1.FMEA/FMECA的應(yīng)用

作為一種風險評估的工具，F(xiàn)MEA廣泛地應(yīng)用于海洋結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的風險評估。對于復(fù)雜的結(jié)構(gòu)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(lǐng)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(jīng)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(jié)構(gòu)物火災(zāi)與爆炸風險評估

由于這兩種風險因素有可能在同一結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的某次事故中先后發(fā)生，所以經(jīng)常放在一起研究。研究的目的是為了優(yōu)化防火、防爆設(shè)施的設(shè)計，確定減小火災(zāi)和爆炸的措施，如防止燃料泄漏、定期檢測、緊急關(guān)閉措施，以及在設(shè)計過程中充分考慮逃生路線等。評估內(nèi)容主要包括：(1)識別可能導(dǎo)致火災(zāi)或爆炸的事件或事件序列。(2)基于火災(zāi)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(zāi)的大小、爆炸破壞程度制定事件序列模型。(4)選擇合適的預(yù)防、檢測、控制措施、減輕事故發(fā)生的風險。

目前，由DNV指導(dǎo)設(shè)計的新型防火艙已經(jīng)應(yīng)用到實船上，在設(shè)計過程中即運用了風險評估方法。

4.結(jié)構(gòu)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(shè)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(shè)備成本等。

維護依賴成本與維護活動本身并不直接相關(guān)，但它是正確或不正確維護所產(chǎn)生的后果，比如：(1)由于預(yù)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(nèi)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(lǐng)域中的應(yīng)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(shè)計方法可以使結(jié)構(gòu)的風險達到最小化，但目前基于風險的方法并沒有引起設(shè)計者的注意。往往是在許多設(shè)計工作完成后，才想到結(jié)構(gòu)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(shè)計避免的。(2)目前基于風險的設(shè)計僅在前期的結(jié)構(gòu)設(shè)計中得到了應(yīng)用(即概念設(shè)計階段)，無法以數(shù)值的形式來區(qū)分好與壞的設(shè)計方案，所以風險評估中應(yīng)引入是近似的量化評估方法，從安全性的角度改善設(shè)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(fù)配體系的抗鹽性[J].高分子學(xué)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(zāi)害學(xué)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(shè)工程的風險評估[J].中國高新技術(shù)企業(yè),2008,(22):189+194.

[5]牟善軍.海上石油工程風險評估技術(shù)研究[D].中國海洋大學(xué),2006.

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