吴东莹

(东北石油大学 黑龙江 大庆 163318)



海洋石油工程风险评估

吴东莹

(东北石油大学 黑龙江 大庆 163318)

在过去的几十年中，船舶与海洋工程结构的设计依赖于相关的规范，所以一旦发生了灾害性的事故，必然针对相应的事故出台一些预防措施以防止或减小事故的再度放生，并反映到相应的规范中。比如：Exxon Valdez号搁浅事故后出台了双壳油船的规定；Estonia号的失事导致了滚装船的设计运营规范的产生。许多海洋结构物的安全性措施都是由事故引发的。

船舶与海洋工程；预防措施；海洋结构物；安全性措施

船舶与海洋工程风险评估的主要目的并不仅仅是使结构满足规范的要求，更为重要的是，应尽可能地提高结构全生命周期内的安全性，即提高结构抵御风险的能力[1-2]。因此，对海洋结构物进行风险评估的主要目的包括：(1)主要的风险因素对船舶事故的影响度。(2)确定会引起人员伤亡、财产损失和环境破坏的单一失效事件或失效序列发生的条件，为寻求减小风险的措施提供依据。(3)为船舶在发生紧急情况时的应急准备分析提供依据。

通过风险评估还应达到这样的目标：(1)量化结构的风险指标，根据风险接受标准决定减小结构风险的额度。(2)采取最经济、最有效的措施来降低结构的风险。

对于新型结构的设计，由于本身就没有成熟的规范可以应用，这时更应采用风险分析方法，在结构的设计过程中要充分考虑结构在运营期内可以发生的各种风险因素，主要有：(1)人因可靠性分析——尽管目前风险评估中就如何考虑人和组织因素对系统风险的影响建立了一些模型，但基本上还没有达到应用的阶段。(2)风险接受标准的制定——应进一步确定FSA中采用的风险接受标准的定义。(3)风险数据库的建立——目前较为完善的数据库来自英国英氏船级社，但仍无法满足目前FSA的需要。

一、风险评估方法在海洋结构物规范制定过程中的应用

海洋工业中相关规范和操作规范规章的制定过程中引入的风险评估方法，通常称为综合安全评估(FSA)。早先的规范基本上是基于确定性理论提出的，没有考虑结构生命周期中随机因素对结构性能的影响；可靠性方法的引入解决了随机因素的问题，但却无法对意外事故的发生后果做出评估，而海洋工程领域内发生概率低，后果严重的事故却时有发生[3]。

目前，将FSA应用到单个船舶的风险管理的建议遭遇来自IMO的极大阻力，其主要原因是风险分析的费用太高，却不能让船东们直观地看到结构安全性的提高和防止污染方面的好处；另外一个主要原因在于海洋结构物在运营过程中实际上是处在一个动态的环境中，许多因素难以模型化或量化；更重要的原因在于当前的风险评估方法尚未达到工程化的程度。

二、海洋结构物风险评估

应用于海洋结构物安全性评价的风险评估方法通常采用概率风险评估。事实上，在应用过程中，针对结构所处的不同阶段，具体方法可各不相同，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，风险评估方法在下列方面得到应用。

1.FMEA/FMECA的应用

作为一种风险评估的工具，FMEA广泛地应用于海洋结构系统的风险评估。对于复杂的结构系统，通过FMEA，可以确定单个失效模式对整个系统的影响；进一步地采用FMECA方法可以进行风险排序。

采用FMEA可以确定潜在的失效形式及其对系统的影响，通常这是一种定性分析工具，而FMECA可以计算每种失效模式的风险及失效模式的概率和严重程度，属于一种简单的量化风险的方法，可为风险决策作准备。

2.船舶的碰撞与搁浅

船舶碰撞和搁浅的风险评估研究工作正方兴未艾，目前如下一些领域需要进一步研究：(1)船舶碰撞和搁浅的模糊概率计算。(2)船舶碰撞和搁浅的人因可靠性分析。(3)事故后的原油泄漏概率计算。目前，这方面的研究才刚刚起步，虽然已经提出了几种概率计算方法，但许多工作有待进一步细化和简化。(4)风险接受准则的确定。

3.海洋结构物火灾与爆炸风险评估

由于这两种风险因素有可能在同一结构系统的某次事故中先后发生，所以经常放在一起研究。研究的目的是为了优化防火、防爆设施的设计，确定减小火灾和爆炸的措施，如防止燃料泄漏、定期检测、紧急关闭措施，以及在设计过程中充分考虑逃生路线等。评估内容主要包括：(1)识别可能导致火灾或爆炸的事件或事件序列。(2)基于火灾或碳氢化合物泄漏的统计数据，求出这类事故的发生概率。(3)利用火灾的大小、爆炸破坏程度制定事件序列模型。(4)选择合适的预防、检测、控制措施、减轻事故发生的风险。

目前，由DNV指导设计的新型防火舱已经应用到实船上，在设计过程中即运用了风险评估方法。

4.结构的疲劳腐蚀风险评估

船舶的维护成本包括直接的维护成本(初始成本)和维护依赖成本(二次成本)。其中，直接的维护成本包括：(1)由船员、岸上人员或第三方维护的费用。(2)维护设备的必须的消耗费用和备件的费用。(3)特殊的工具、状态监控设备成本等。

维护依赖成本与维护活动本身并不直接相关，但它是正确或不正确维护所产生的后果，比如：(1)由于预防性维护和纠正性维护造成的损失。如由于推进系统失效或船舶进坞维修造成的不能工作的损失。(2)由于某部件失效造成的其他部件的失效费用。(3)由于维护不足造成的额外的费用。如部件工作条件恶劣造成在规定的时间内消耗部件的个数增加。

三、需要解决的问题

风险评估在船舶与海洋工程领域中的应用仅十来年的历史，许多问题的研究还不是很成熟，有待在以后的研究中不断深化。目前存在的主要问题有：(1)虽然基于风险的设计方法可以使结构的风险达到最小化，但目前基于风险的方法并没有引起设计者的注意。往往是在许多设计工作完成后，才想到结构安全性的要求，此时如果进行修改，势必消耗大量的人才和财力，而这些费用本来是可以通过基于风险的设计避免的。(2)目前基于风险的设计仅在前期的结构设计中得到了应用(即概念设计阶段)，无法以数值的形式来区分好与坏的设计方案，所以风险评估中应引入是近似的量化评估方法，从安全性的角度改善设计决策。(3)有必要进一步发展出新的风险评估方法，现有的评估方法在处理不确定性时，还有许多困难，目前研究中正在逐步引入Bayes方法、Marlkov过程及模糊分析方法等。

[1]敬加强,孙娜娜,安云朋,靳文博,田震.两性表面活性剂与阴离子聚丙烯酰胺复配体系的抗盐性[J].高分子学报,2015,(01):88-96.

[2]兰圣迎,张敬怀,连忠廉,倪志鑫.海洋石油工程环境风险评估方法研究[J].自然灾害学报,2014,(03):18-23.

[3]张家兵,王坚,程红.海外石油工程标前风险评估流程探讨[J].现代商业,2009,(27):142-143.

[4]王国青.国际石油建设工程的风险评估[J].中国高新技术企业,2008,(22):189+194.

[5]牟善军.海上石油工程风险评估技术研究[D].中国海洋大学,2006.

吴东莹(1993-)，男，汉族，内蒙古赤峰市人，在读硕士，东北石油大学，研究方向：油气田开发。