自升式海洋平臺(tái)傾斜事故綜合安全分析

王 剛，徐長(zhǎng)航，陳國(guó)明

（中國(guó)石油大學(xué)（華東）海洋油氣裝備與安全技術(shù)研究中心，山東 青島266580）

0 引言

隨著海洋石油工業(yè)的迅速發(fā)展，自升式海洋平臺(tái)以其用鋼量少、造價(jià)低廉、便于建造、投資風(fēng)險(xiǎn)小、便于重復(fù)使用等優(yōu)勢(shì)，在海洋資源開(kāi)發(fā)和勘探領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用［1］。然而近年來(lái)由于各種原因?qū)е碌钠脚_(tái)傾斜事故時(shí)有發(fā)生，甚至造成平臺(tái)坍塌、人員傷亡等嚴(yán)重后果。因此，自升式平臺(tái)的安全問(wèn)題也越來(lái)越多的引起人們的重視。

事故樹(shù)及事件樹(shù)分析法作為傳統(tǒng)的安全分析工具，已被廣泛地應(yīng)用于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的各個(gè)領(lǐng)域。蝴蝶結(jié)模型分析法融合事故樹(shù)與事件樹(shù)兩種安全風(fēng)險(xiǎn)分析的優(yōu)點(diǎn)，可以將事故的若干要素以及預(yù)防控制措施有機(jī)地結(jié)合在一起，以簡(jiǎn)潔圖形的方式表達(dá)，讓員工、管理者清楚地知道重大的危害、事故如何發(fā)生、用什么保護(hù)措施阻止災(zāi)害的發(fā)生，可被用作風(fēng)險(xiǎn)管理的有效工具［2］。

運(yùn)用事故樹(shù)法分析導(dǎo)致自升式海洋平臺(tái)正常作業(yè)下傾斜事故的主要因素，再利用事件樹(shù)法分析事故的后果及預(yù)防措施，在此基礎(chǔ)上，利用蝴蝶結(jié)模型分析法將兩者有機(jī)結(jié)合，圖形化展現(xiàn)自升式平臺(tái)傾斜事故的誘發(fā)原因及其帶來(lái)的負(fù)面效應(yīng)和威脅，提出針對(duì)性的安全措施和建議，對(duì)于平臺(tái)的安全管理工作具有一定的指導(dǎo)和參考價(jià)值。

1 自升式海洋平臺(tái)傾斜事故樹(shù)原因分析

1.1 原因概述

事故樹(shù)分析以系統(tǒng)發(fā)生的事故作為分析目標(biāo)，通過(guò)調(diào)查與該事故有關(guān)的所有原因事件和各種因素，經(jīng)過(guò)逐層分析，逐級(jí)找出最后不能再分解的直接原因事件用邏輯門符號(hào)連接起來(lái)，得到可以形象、簡(jiǎn)潔表達(dá)其邏輯關(guān)系的邏輯圖形［3］。

在自升式海洋平臺(tái)正常作業(yè)的情況下，導(dǎo)致其傾斜事故的原因主要有以下三個(gè)方面：

（1）環(huán)境載荷作用超過(guò)了平臺(tái)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

在地震、臺(tái)風(fēng)、洋流等極端自然氣候形成的環(huán)境載荷沖擊下，自升式平臺(tái)必須具備一定標(biāo)準(zhǔn)的抗傾穩(wěn)性、抗滑穩(wěn)性及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。當(dāng)環(huán)境載荷作用超過(guò)平臺(tái)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的破壞，引起結(jié)構(gòu)失效，繼而可能引發(fā)嚴(yán)重事故。

（2）平臺(tái)自身結(jié)構(gòu)問(wèn)題

多數(shù)自升式平臺(tái)在經(jīng)歷了較長(zhǎng)的服役期后，平臺(tái)的結(jié)構(gòu)會(huì)存在不同程度的損傷，主要包括事故造成的凹陷和裂紋、自然老化造成的腐蝕、疲勞作用或超載造成的應(yīng)力破損等。倘若自升式平臺(tái)存在此類結(jié)構(gòu)缺陷且沒(méi)有得到及時(shí)的處理和修復(fù)，長(zhǎng)期積累必然會(huì)引起局部結(jié)構(gòu)的失效，形成安全隱患。

（3）人為管理因素

人為管理因素主要包括相關(guān)人員的誤操作、安全監(jiān)督管理不力以及安全檢測(cè)制度不健全等方面。操作失誤是人為原因中一個(gè)的主要方面，可以通過(guò)加強(qiáng)培訓(xùn)及應(yīng)急演練降低發(fā)生的概率。同時(shí)，要加強(qiáng)對(duì)平臺(tái)結(jié)構(gòu)健康的安全檢測(cè)工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)安全隱患，盡早處理和修復(fù)，防患于未然。

1.2 傾斜事故樹(shù)簡(jiǎn)要分析

在簡(jiǎn)要分析的基礎(chǔ)上，給出自升式海洋平臺(tái)傾斜事故事故樹(shù)（如圖1所示）：

圖1 自升式平臺(tái)傾斜事故樹(shù)

由結(jié)構(gòu)函數(shù)式T＝G·C＝ （A＋B）·C＝ ｛（X1＋X2＋X3）＋（X4＋X5＋X6）｝·（X7＋X8＋X9）＝（X1＋X2＋X3＋X4＋X5＋X6）·（X7＋X8＋X9）分析可知，該事故樹(shù)共有18個(gè)最小割集，分別為K1＝｛X1，X7｝，K2＝ ｛X1，X8｝，K3＝ ｛X1，X9｝，K4＝ ｛X2，X7｝，K5＝ ｛X2，X8｝，K6＝ ｛X2，X9｝，K7＝ ｛X3，X7｝，K8＝ ｛X3，X8｝，K9＝ ｛X3，X9｝，K10＝ ｛X4，X7｝，K11＝ ｛X4，X8｝，K12＝ ｛X4，X9｝，K13＝ ｛X5，X7｝，K14＝｛X5，X8｝，K15＝ ｛X5，X9｝，K16＝ ｛X6，X7｝，K17＝ ｛X6，X8｝，K18＝ ｛X6，X9｝。

根據(jù)以上結(jié)果，運(yùn)用結(jié)構(gòu)重要度近似方法求解得到基本事件割集重要度系數(shù)為：

由此得出結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)Ik（7）＝Ik（8）＝Ik（9）＞Ik（1）＝Ik（2）＝Ik（3）＝Ik（4）＝Ik（5）＝Ik（6）。由事故樹(shù)分析可知，環(huán)境載荷作用及平臺(tái)結(jié)構(gòu)因素是導(dǎo)致平臺(tái)傾斜事故的重要因素，這就要求要做好災(zāi)難預(yù)預(yù)報(bào)警工作，開(kāi)展結(jié)構(gòu)優(yōu)化和強(qiáng)度強(qiáng)化的研究性工作，從根本上降低風(fēng)險(xiǎn)的水平。另外，加強(qiáng)平臺(tái)的安全管理和監(jiān)督，做好安全檢測(cè)和巡檢，及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患。

2 自升式海洋平臺(tái)傾斜事件樹(shù)后果分析

2.1 事件樹(shù)分析法概述

事件樹(shù)分析是從一個(gè)初始事件開(kāi)始，按順序分析事件向前發(fā)展的各個(gè)環(huán)節(jié)成功或失敗的過(guò)程與結(jié)果，任何一個(gè)事故都是由多環(huán)節(jié)事件發(fā)展變化形成的［4］。在事故發(fā)展過(guò)程中出現(xiàn)的環(huán)節(jié)事件有可能有兩種情況，或者成功或者失敗，如果這些環(huán)節(jié)是全部或部分失敗，就會(huì)導(dǎo)致事故發(fā)生。通過(guò)事件樹(shù)分析，可以把事故發(fā)生發(fā)展的過(guò)程直觀地展現(xiàn)出來(lái)，如果在事件發(fā)展的不同階段采取恰當(dāng)?shù)拇胧┳钄嗥湎蚯鞍l(fā)展，就可以達(dá)到預(yù)防事故的目的。

事故的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估由后果事件發(fā)生的可能性概率和后果事件影響的嚴(yán)重程度確定。對(duì)于獨(dú)立事件序列，可能發(fā)生事件的風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)Ω由以下公式確定［5］：

式中：L為發(fā)生事故或后果事件的危害指數(shù)，表1給出其等級(jí)量化表；P（T）為事故或后果事件發(fā)生的概率，可由事件樹(shù)計(jì)算得到。

表1 事故或后果嚴(yán)重程度的定義

為便于區(qū)分風(fēng)險(xiǎn)的程度，合理地采取安全措施，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的大小，將作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)分為可接受的，可控制的，不合要求的，不可接受的四種類型，并相應(yīng)的發(fā)布綠色、黃色、橙色和紅色警報(bào)，從而引起相關(guān)部門的重視，加強(qiáng)安全管理，有針對(duì)性地采取應(yīng)急和響應(yīng)措施。表2給出風(fēng)險(xiǎn)類型，風(fēng)險(xiǎn)警報(bào)及風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)之間的關(guān)系。

表2 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)指數(shù)表

2.2 傾斜事件樹(shù)簡(jiǎn)要分析

自升式平臺(tái)在發(fā)生傾斜事故后，有可能會(huì)導(dǎo)致整體傾覆，因此，應(yīng)根據(jù)實(shí)際的風(fēng)險(xiǎn)程度及危險(xiǎn)等級(jí)，確定是否需要必要的人員緊急撤離與逃生，啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案。首先，通過(guò)救生艇、直升機(jī)等安全急救設(shè)施確保人員的安全撤離。對(duì)于未能及時(shí)撤離落水人員，要進(jìn)行緊急援助和搜救，盡量減少人員的傷亡。以自升式平臺(tái)傾斜事故作為初始事件，進(jìn)行事件樹(shù)分析，確定保證人員安全的最佳方案，具體的事件樹(shù)分析如圖2所示：

圖2 自升式平臺(tái)傾斜事件樹(shù)

其中：A為啟動(dòng)應(yīng)急響應(yīng)；B為救生艇、直升機(jī)保證人員安全撤離；C為落水人員援救；D為事故后期搜救；

由事件樹(shù)可知，自升式平臺(tái)傾斜發(fā)生后，人員撤離或救援成功的概率為：

結(jié)合事件發(fā)生概率的經(jīng)驗(yàn)值，得出P＝0.932，綜合考慮天氣等對(duì)救援搜救工作的影響，對(duì)概率進(jìn)行修正，修正系數(shù)λ＝0.95，得出Pλ＝P·λ＝0.932×0.95＝0.8854。因此搜救失敗的概率ˉP＝0.1146。若救援失敗，出現(xiàn)人員傷亡，由公式1可知Ω的值將為不合要求的風(fēng)險(xiǎn)類型，必須采取措施予以控制，如做好災(zāi)難的預(yù)警及應(yīng)急響應(yīng)工作，加強(qiáng)應(yīng)急培訓(xùn)和演練，提高員工的個(gè)人綜合素質(zhì)及應(yīng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的能力等。

3 蝴蝶結(jié)模型綜合分析

3.1 蝴蝶結(jié)模型分析方法簡(jiǎn)介

蝴蝶結(jié)模型分析法（Bow-tie Analysis）以圖形技術(shù)表示由危害和事故分析過(guò)程中得到的危險(xiǎn)源，有害因素，預(yù)防性措施，頂事件，減緩性措施和事故后果之間的關(guān)系［6］。該方法融合事故樹(shù)與事件樹(shù)兩種安全風(fēng)險(xiǎn)分析的優(yōu)點(diǎn)，清晰的展現(xiàn)出危險(xiǎn)事件的誘發(fā)原因及其帶來(lái)的負(fù)面效應(yīng)和威脅。左邊以事故樹(shù)分析原理來(lái)構(gòu)造，列舉可能導(dǎo)致頂事件發(fā)生的危險(xiǎn)源及有害因素，同時(shí)，分析針對(duì)每一危險(xiǎn)源、相應(yīng)的有害因素應(yīng)該采取的安全措施。而模型的右邊是根據(jù)事件樹(shù)的原理構(gòu)造，列舉應(yīng)急削減措施如何消除或減小頂事件發(fā)生引發(fā)的后果，具體如圖3所示：

圖3 蝴蝶結(jié)模型分析法原理圖

3.2 蝴蝶結(jié)模型分析法實(shí)施步驟

蝴蝶結(jié)模型分析圖中主要的因素主要包括危害、頂事件及后果、預(yù)防控制措施、升級(jí)因素、應(yīng)急消減措施等，因此，風(fēng)險(xiǎn)分析的主要過(guò)程是辨識(shí)上述關(guān)鍵因素［7］。

（1）辨識(shí)危害因素：識(shí)別在生產(chǎn)活動(dòng)過(guò)程中易燃易爆物質(zhì)、有毒物質(zhì)、危險(xiǎn)化學(xué)品、放射性物質(zhì)及起重、高處作業(yè)、平臺(tái)傾斜、建筑物坍塌等各種類型的危害。

（2）辨識(shí)頂事件及后果。識(shí)別由于危害因素導(dǎo)致的頂事件及由頂事件引起的后果。事故后果往往不止一個(gè)，如：火災(zāi)、地震、爆炸、人員傷亡、停工損時(shí)、司法起訴等等。有時(shí)一個(gè)后果會(huì)產(chǎn)生連鎖反應(yīng)導(dǎo)致其他后果，這時(shí)可將它們并排排在一起，也可以簡(jiǎn)化這個(gè)過(guò)程只列入最后的后果。

（3）辨識(shí)預(yù)防控制措施：為防止和減少危險(xiǎn)因素導(dǎo)致事故的發(fā)生，應(yīng)在威脅發(fā)展至頂事件的途徑中設(shè)置有效地屏障，如：防護(hù)裝置或防護(hù)罩、隔離區(qū)、減少存儲(chǔ)量、加強(qiáng)管理等預(yù)防措施。

（4）辨識(shí)升級(jí)因素及其對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵活動(dòng)：升級(jí)因素是指導(dǎo)致控制措施失效的因素。關(guān)鍵活動(dòng)是為防止升級(jí)因素使預(yù)防措施或應(yīng)急措施失效而采取的措施。

（5）辨識(shí)應(yīng)急消減措施：頂事件發(fā)生后，能夠減輕或阻止頂事件后果的措施，如：檢測(cè)檢測(cè)與減緩事故系統(tǒng)、安全裝置保護(hù)系統(tǒng)、應(yīng)急救援系統(tǒng)、醫(yī)療措施、事故救援系統(tǒng)和其他補(bǔ)償措施。

（6）綜合上述分析要素，分別繪制成事故樹(shù)與事件樹(shù)，以此為基礎(chǔ)繪制分析結(jié)果的蝴蝶結(jié)模型分析圖，為制定預(yù)防控制措施或應(yīng)急措施確定相應(yīng)的任務(wù)、活動(dòng)，完善管理信息。

3.3 蝴蝶結(jié)模型分析在自升式平臺(tái)傾斜事故分析中的應(yīng)用

在事故樹(shù)分析和事件樹(shù)分析的基礎(chǔ)上，針對(duì)自升式平臺(tái)正常工作下的傾斜事故，應(yīng)用蝴蝶結(jié)模型分析如下：

（1）頂事件及后果

將自升式平臺(tái)傾斜事故作為頂事件。平臺(tái)一旦發(fā)生傾斜，將面臨坍塌的危險(xiǎn)，同時(shí)平臺(tái)上的工作人員面臨巨大的生命危險(xiǎn)，最終可能導(dǎo)致平臺(tái)損壞，人員傷亡。

（2）危害因素

導(dǎo)致平臺(tái)傾斜的原因有：①極端環(huán)境載荷作用，如地震，洋流，風(fēng)暴潮等；②平臺(tái)自身結(jié)構(gòu)缺陷，如應(yīng)力損傷，結(jié)構(gòu)缺陷；③人為失誤，如操作管理失誤，安全管理監(jiān)督不力，安全檢測(cè)制度不健全等。

（3）控制措施

針對(duì)極端環(huán)境載荷的控制措施：①做好災(zāi)難預(yù)警工作；②提高平臺(tái)承受極端載荷的能力。

針對(duì)平臺(tái)自身結(jié)構(gòu)問(wèn)題的控制措施：①做好平臺(tái)檢修維護(hù)工作；②做好平臺(tái)常規(guī)檢測(cè)工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患。

針對(duì)人為因素的控制措施：①加強(qiáng)安全思想教育；②實(shí)行崗位專人負(fù)責(zé)制，管理責(zé)任，優(yōu)化管理制度。

（4）升級(jí)因素及關(guān)鍵活動(dòng)

以有害因素的控制措施—平臺(tái)的檢修及維護(hù)工作為例，其升級(jí)因素為未進(jìn)行及時(shí)的檢修或檢修不規(guī)范。對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵活動(dòng)為：①系統(tǒng)設(shè)施嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定要求進(jìn)行檢測(cè)；②對(duì)平臺(tái)進(jìn)行定期檢測(cè)；③根據(jù)運(yùn)行情況進(jìn)行必要的抽查。

（5）應(yīng)急消減措施

針對(duì)人員傷亡的消減措施：①制定應(yīng)急預(yù)案和應(yīng)急響應(yīng)措施；②應(yīng)急演習(xí)和應(yīng)急教育；③完善事故救援體制，合理布置救援設(shè)施及路線，提高救援能力。

（6）綜合上述分析，結(jié)合事故樹(shù)與事件樹(shù)分析結(jié)果，繪制自升式海洋平臺(tái)蝴蝶結(jié)模型分析圖（如圖4所示）。

圖4 自升式平臺(tái)傾斜事故蝴蝶結(jié)模型分析圖

4 安全措施

根據(jù)自升式海洋平臺(tái)綜合分析結(jié)果，結(jié)合平臺(tái)傾斜蝴蝶結(jié)模型分析圖，針對(duì)性地提出下列安全建議措施：

（1）對(duì)于地震、洋流、風(fēng)暴潮等極端的自然氣候?yàn)?zāi)難，應(yīng)做好預(yù)警和防范工作。提高對(duì)極端自然災(zāi)害的監(jiān)測(cè)及分析能力，準(zhǔn)確評(píng)估災(zāi)難等級(jí)，并根據(jù)災(zāi)難等級(jí)制定相應(yīng)的防護(hù)措施。通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新增強(qiáng)平臺(tái)的抵御能力是技術(shù)革新的關(guān)鍵所在。

（2）加強(qiáng)對(duì)平臺(tái)的檢修和維護(hù)工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除事故隱患。對(duì)于事故造成的損傷以及由于老化和腐蝕導(dǎo)致的缺陷，要及時(shí)進(jìn)行修理，同時(shí)，要做好安全檢查和檢測(cè)工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患，對(duì)于事故和應(yīng)力損傷容易發(fā)生的薄弱環(huán)節(jié)要格外關(guān)注，實(shí)行專人負(fù)責(zé)制，防患于未然。

（3）加強(qiáng)對(duì)工作人員的管理和安全教育工作。對(duì)負(fù)責(zé)技術(shù)操作的人員，要對(duì)其嚴(yán)格實(shí)行監(jiān)督管理區(qū)段負(fù)責(zé)制，各管理人員對(duì)操作人員的監(jiān)督要納入崗位責(zé)任制，嚴(yán)厲杜絕疏忽大意、不負(fù)責(zé)任的行為導(dǎo)致事故的發(fā)生。同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)平臺(tái)工作人員安全教育的培訓(xùn)工作，要讓安全理念和安全責(zé)任的信念滲透到每個(gè)人的安全意識(shí)里，提高思想覺(jué)悟，營(yíng)造良好的安全氛圍。

（4）完善應(yīng)急預(yù)案和事故救援網(wǎng)絡(luò)，并進(jìn)行實(shí)際的應(yīng)急演練。安全管理部門要與其他各部門做好溝通和交流，相互配合，合理布局救援設(shè)施及物品，對(duì)不同的崗位要制定相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，確保事故發(fā)生時(shí)人員的安全撤離。

（5）完善事故救援機(jī)制。事故發(fā)生后人員若未能全部安全撤離，要根據(jù)實(shí)際的情況展開(kāi)救援，此時(shí)救援的成功率與落水人員入水時(shí)間、水人員自身的身體素質(zhì)、天氣狀況以及后勤保障等諸多因素有關(guān)，所以要除了確保充足的物質(zhì)保障，也要加強(qiáng)工作人員的身體、心理素質(zhì)的鍛煉，以減少作業(yè)人員的傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

5 結(jié)論

采用事故樹(shù)、事件樹(shù)及蝴蝶結(jié)模型等多種安全分析方法對(duì)自升式平臺(tái)傾斜事故進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)與分析，得到以下成果：

（1）由事故樹(shù)分析得到環(huán)境載荷、平臺(tái)結(jié)構(gòu)因素及人為管理是影響自升式平臺(tái)傾斜的主要因素，通過(guò)基本事件的結(jié)構(gòu)重要度分析可知載荷作用及平臺(tái)結(jié)構(gòu)因素是導(dǎo)致平臺(tái)傾斜事故的重要因素，需采取針對(duì)性措施進(jìn)行預(yù)防和控制，并開(kāi)展結(jié)構(gòu)優(yōu)化和強(qiáng)度強(qiáng)化的研究性工作，從根本上降低風(fēng)險(xiǎn)的水平。

（2）由事件樹(shù)分析得到傾斜事故發(fā)生后，造成人員傷亡的概率及后果的嚴(yán)重程度屬于不合要求的風(fēng)險(xiǎn)類型，需發(fā)布黃色預(yù)警警報(bào)，并針對(duì)性的采取等安全措施對(duì)事故進(jìn)行控制，將事故影響降到最低。

（3）由蝴蝶結(jié)模型分析，綜合事故樹(shù)與事件樹(shù)分析的結(jié)果，辨識(shí)導(dǎo)致平臺(tái)傾斜的風(fēng)險(xiǎn)因素，提出風(fēng)險(xiǎn)控制的安全措施，利用蝴蝶結(jié)模型圖清晰展示事故機(jī)理，對(duì)于日常的管理和操作工作都具有很強(qiáng)的適應(yīng)性、靈活性和可操作性，為保證平臺(tái)人員的安全和預(yù)防重大事故的發(fā)生具有指導(dǎo)性意義。

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