渤海灣海洋石油開采過程溢油風(fēng)險預(yù)警管理

渤海灣海洋石油開采過程溢油風(fēng)險預(yù)警管理

秦銳鋒,史文強(qiáng)

(中海油能源發(fā)展采油服務(wù)公司，天津 300452)

摘要：針對渤海灣石油開采過程溢油事故統(tǒng)計，結(jié)合具體事故案例，采用魚刺圖模型進(jìn)行溢油事故致因分析，得出溢油事故發(fā)生的因素和類別?；贏HP層次分析法建立渤海灣石油開采風(fēng)險預(yù)警體系，得出指標(biāo)權(quán)重排序?yàn)樵O(shè)備、人員、環(huán)境、工程地質(zhì)、管理因素。認(rèn)為在工作中需加強(qiáng)對設(shè)備因素和人員因素的管理，避免這兩類事故的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：渤海灣；溢油；風(fēng)險；預(yù)警

DOI:10.3963/j.issn.1671-7953.2015.05.036

中圖分類號：U698.7;P754

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1671-7953(2015)05-0133-05

收稿日期：2015-07-30

作者簡介：第一秦銳鋒(1984-)，男，學(xué)士，助理工程師

Abstract:The statistics of oil spill accidents is conducted and causation analysis based on practical examples is also made against the oil spill in mining process for Bohai bay. The factors causing the oil spill accident are found. The risk early warning system is established based on AHP analysis method, finding that the weight order of the five indicators selected should be equipment, personnel, environmental, engineering geology and management factors. In order to avoid the oil spill accidents, the management of equipment and personnel needs be paid attention to.

修回日期：2015-09-01

研究方向:海洋采油工程

E-mail:qinrf@cnooc.com.cn

從海洋石油事業(yè)開創(chuàng)以來，全球范圍內(nèi)已經(jīng)發(fā)生了相當(dāng)多毀滅性的石油溢油事故。就近些年來看，2010年墨西哥灣“深水地平線”鉆井平臺原油泄漏事故震驚全球，帶來的危害和影響無法估測。2011年6月渤海灣蓬萊19-3油田溢油事故，也給渤海灣帶來了災(zāi)難性的污染。我國渤海灣海域石油儲備非常豐富，國家在該海域的石油開采力度也越來越大，因此造成溢油事故的可能性也越來越大。一旦渤海灣再次發(fā)生類似的災(zāi)難性溢油事故會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和無法估量的生態(tài)災(zāi)難[1]。為了預(yù)防渤海灣溢油事故的發(fā)生，或者在事故已經(jīng)發(fā)生的前提下，盡量減小事故所帶來的各方面的損失，對溢油風(fēng)險研究工作的意義就越來越重要，在面對來自各方面的溢油風(fēng)險時，需要進(jìn)行風(fēng)險管理從而減小所受的損失，而對風(fēng)險預(yù)警管理的研究就是其中重要的手段之一[2],能夠有效規(guī)避風(fēng)險，提高應(yīng)急響應(yīng)水平。

1溢油事故致因分析

從整體來看，導(dǎo)致海洋石油開采過程中溢油事故要素分為可控和不可控兩大類。其中可控因素包括裝備失效和人工失誤，不可控因素主要包括天氣和外力(波浪、潮汐、海流、冰凌等)。

裝備失效是導(dǎo)致事故發(fā)生的首要因素，所占比例達(dá)43%，天氣因素能占次席，事故比例為29%，而人工失誤導(dǎo)致溢油事故發(fā)生的比例約18%。

從事故原因統(tǒng)計分析來看，漏油量超過50桶的事故中，由單一因素而引發(fā)的比例占36%，兩種因素共同引發(fā)溢油事故的比例高達(dá)45%，尤其是由裝備失效和天氣原因共同導(dǎo)致的事故數(shù)量最多。另外值得思考的是，由3種以上因素共同引發(fā)的溢油事故并不多見，所占比例不到20%[5]。

1.1可控因素分析

裝備失效和人工失誤都屬于可控因素的范疇，兩項(xiàng)合計引發(fā)事故比例超過60%。而裝備失效從更深層次考慮則是管理上的失誤，裝備失效會引起溢油事故的原因有多種，包括在裝備的管理上出現(xiàn)了漏洞，包括裝備準(zhǔn)入把關(guān)不嚴(yán)、日常檢測檢修維護(hù)不力等，這些都是在裝備管理上出現(xiàn)的漏洞；而裝備在運(yùn)行過程中會不斷消耗磨損，最后導(dǎo)致裝備的可靠性降低，這是在作業(yè)過程中不可避免的問題。同時，人工失誤也和裝備管理缺陷有著不可分割的關(guān)系，工作人員對裝備的操作不熟練，操作流程不清楚，違章操作，對裝備的管理不善，維護(hù)不佳等都是常見的導(dǎo)致裝備失效的原因，在海上石油開采這樣的高風(fēng)險作業(yè)當(dāng)中都有可能引發(fā)一次災(zāi)難性的溢油事故。

1.2不可控因素分析

而在不可控因素之中惡劣天氣首當(dāng)其沖，其中颶風(fēng)是首要災(zāi)害。據(jù)統(tǒng)計，在234起天氣因素引發(fā)的溢油事故中，205起是因?yàn)樵獾斤Z風(fēng)襲擊，比例高達(dá)87%。因此近些年來，海洋石油行業(yè)也在不斷改造裝備技術(shù)含量來對抗颶風(fēng)帶來的威脅。在渤海灣海域不可控因素之中，冰凌也是非常重要的影響因素，渤海灣的結(jié)冰期時間較長，對海洋平臺設(shè)備，海底管道的損害都起到了一定的作用，同時風(fēng)浪對平臺和管道的沖刷，產(chǎn)生的渦流對設(shè)備的應(yīng)力作用也同樣造成裝備很大程度上的破壞，最終就可能引起溢油事故的發(fā)生。

2渤海灣溢油事故實(shí)例

2.1蓬萊19-3平臺溢油事故

2011年6月，由中海油與美國康菲公司合作開發(fā)的渤海蓬萊19-3油田發(fā)生大規(guī)模溢油事件，據(jù)統(tǒng)計，次溢油事故造成了共有約700桶原油泄漏到渤海海面，另外約有2 500桶礦物油油基泥漿滲漏沉積到海底，導(dǎo)致5 500 km2的海域收到污染，大概為渤海面的7%。根據(jù)調(diào)查結(jié)果認(rèn)定此次事故是一起由低級人為失誤造成的完全可以避免的責(zé)任事故。

一般來說，人為因素是造成事故發(fā)生或者影響到事故進(jìn)程的人的行為，從員工、組織和設(shè)計者的角度出發(fā)，人因失誤可分為三類，包括故意違章、管理失誤和設(shè)計缺陷。在蓬萊19-3溢油事故中，三類因素共同導(dǎo)致了事故的發(fā)生和進(jìn)一步惡化。蓬萊19-3油田批準(zhǔn)的總體開發(fā)方案為分層注水開發(fā)方式，而康菲石油中國有限公司在作業(yè)過程中并沒有執(zhí)行批準(zhǔn)的總體開發(fā)方案，而是在已經(jīng)獲得分層注水參數(shù)的情況下采取籠統(tǒng)注水方式。在溢油事故發(fā)生之前，康菲石油中國有限公司已經(jīng)發(fā)現(xiàn)由于B23井籠統(tǒng)注水造成淺部L70油層存在高壓點(diǎn)的風(fēng)險，但沒有采取應(yīng)急措施及時封堵此層?？捣剖椭袊邢薰具`反總體開發(fā)方案規(guī)定的回注巖屑層位，數(shù)次擅自上調(diào)回注巖屑層至接近油層，對這一人為造成的風(fēng)險隱患，沒有采取任何的防范措施。康菲公司對回注巖屑層管理松懈。C平臺C25井回注巖屑層已經(jīng)上調(diào)，施工作業(yè)部門沒有將回注巖屑產(chǎn)生的超高壓情況告知C25鉆井設(shè)計有關(guān)部門和人員，造成C20井鉆井設(shè)計出現(xiàn)重大失誤。另外，康菲石油中國有限公司違反經(jīng)核準(zhǔn)的環(huán)境影響報告，C20井作業(yè)表層套管下深過淺，違反環(huán)境評價報告書要求，該井鉆井過程出現(xiàn)井涌時，已經(jīng)喪失了應(yīng)急處理能力，見圖1。

上述種種違規(guī)作業(yè)，在出現(xiàn)隱患時沒有及時處理的管理失誤，以及設(shè)計上的缺陷都共同導(dǎo)致了此次事故的發(fā)生。

圖1　蓬萊19-3溢油事故分析

2.2埕島油田海底管線溢油事故

油田近些年來發(fā)生了多起管線溢油事件，以CB251C～CB251D與CB25A～CB23B為例，分析這兩起溢油事件的原因。

CB251C～CB251D海底注水管線泄漏主要有兩個原因：①海底管道在海底安裝的位置出現(xiàn)問題，導(dǎo)致管道懸空；②由于外界環(huán)境產(chǎn)生渦流對管道的沖擊以及管道本身自重的因素的原因?qū)е鹿艿兰涌飚a(chǎn)生裂紋進(jìn)而最終疲勞斷裂[3]見圖2。

圖2　埕島油田(CB251C～CB251D)溢油事故分析

CB25A～CB23B海底輸油管道泄漏產(chǎn)生的原因也是由各方面多種因素共同作用造成的，比如環(huán)境載荷管線自身重力導(dǎo)致管道疲勞、海水的強(qiáng)腐蝕作用在海底管道疲勞的基礎(chǔ)上進(jìn)一步加快了管道的破損、海上作業(yè)的不正確操作刮碰到管道對管線造成了損傷[4],見圖3。

圖3　埕島油田(CB25A～CB23B)溢油事故分析

2.3錦州9-3油田海底混輸管線溢油事故

錦州9-3油田海底混輸管線溢油事故也是一起可以避免的由人為操作失誤引起的事故，雖然環(huán)境載荷的破壞，海水腐蝕等都會有一定程度的影響，但這些因素都是在長期作用下才會導(dǎo)致管道的破損，而此次事故則是由施工船在作業(yè)過程中刮碰的海底管線，導(dǎo)致了這次突發(fā)性事故的產(chǎn)生。見圖4。

圖4　錦州9-3油田溢油事故分析

2.4中海油綏中36-1油田溢油事故

中海油綏中36-1油田溢油事故是一起由于裝備失效導(dǎo)致溢油的事故。原因是綏中36-1中心平臺中控出現(xiàn)了故障，導(dǎo)致油田生產(chǎn)全部關(guān)閉，泄壓火炬在排除廢氣時多少會有一定量的油氣同時被帶出，而此時這些隨著廢氣被帶出的原油落入海中，就形成了這次溢油事故，雖然這起事故的結(jié)果與影響并不大，但是平臺中控出現(xiàn)故障是很嚴(yán)重的事故，此次事故雖然沒有帶來嚴(yán)重后果，然而在怎樣預(yù)防裝備失效方面可以借鑒到學(xué)習(xí)的東西還是很多。見圖5。

圖5　綏中36-1溢油事故分析

3溢油風(fēng)險預(yù)警體系構(gòu)建

3.1原則和特點(diǎn)

3.1.1基本原則

1)目的性原則。選擇反應(yīng)評價對象的指標(biāo)時要有目的性。建立環(huán)境風(fēng)險預(yù)警指標(biāo)體系的基礎(chǔ)就是分析環(huán)境質(zhì)量變化趨勢、實(shí)現(xiàn)特定風(fēng)險預(yù)警與迅速響應(yīng)。我國已在環(huán)境預(yù)警指標(biāo)體系建立方面開展許多研究，可以根據(jù)環(huán)境自身特點(diǎn)、區(qū)域生態(tài)環(huán)境風(fēng)險、環(huán)境要素的不同而構(gòu)建有針對性的環(huán)境風(fēng)險預(yù)警指標(biāo)體系[6-8]。

2)獨(dú)立性原則。在設(shè)計評價指標(biāo)體系時，可能會有部分因素之間具有一定的相關(guān)性，所以對于指標(biāo)體系中這些相關(guān)性程度較大的指標(biāo)必須要用科學(xué)的方法對之進(jìn)行處理，必須選擇那些沒有概念重疊與統(tǒng)計相關(guān)的指標(biāo)，要確保各項(xiàng)指標(biāo)在指標(biāo)體系之中只能出現(xiàn)一次，使得評價對象的實(shí)際情況可以通過指標(biāo)體系能夠科學(xué)地、準(zhǔn)確地得到反映。

3)代表性和完備性原則。所選取的指標(biāo)必須能夠具有代表性而且盡可能包含所評價的內(nèi)容。

4)動態(tài)性原則。所構(gòu)建的評價系統(tǒng)的指標(biāo)可以根據(jù)外界環(huán)境的變化與發(fā)展做出相應(yīng)的調(diào)整。

5)簡練性和可行性原則。指標(biāo)體系要力求簡單可行[9]。

3.1.2構(gòu)建特點(diǎn)

1)評價指標(biāo)的全面性。鑒于渤海灣海域石油開采過程中溢油風(fēng)險預(yù)警體系現(xiàn)在尚不健全，在構(gòu)建評價指標(biāo)時，必須把渤海灣石油開采過程中海域環(huán)境的持久性與動態(tài)性，以及原油在海底管道的儲運(yùn)過程中客觀要素對環(huán)境的污染特點(diǎn)考慮在內(nèi)，把渤海灣海域的環(huán)境因素、裝備因素、以及人員操作管理等方面的因素全面反映出來。

2)評價主體的全面性。大體來講，大多數(shù)預(yù)警模型是以宏觀現(xiàn)象為主,缺少能夠滿足不同用戶要求、針對不同類型環(huán)境污染事件的預(yù)警模型技術(shù)體系[10]。要使所評價的主體更加全面并且具有代表性，就需要充分利用專家學(xué)者、管理層、企業(yè)決策層及執(zhí)行層的知識和經(jīng)驗(yàn)，促使安全評價的過程與結(jié)果更具有現(xiàn)實(shí)價值。

3.2預(yù)警體系的構(gòu)建步驟

步驟1。分析評價方案中的各種因素。

步驟2。要確定概要指標(biāo)體系集：根據(jù)簡潔性和獨(dú)立性原則，從宏觀層面上對影響因素進(jìn)行分類，從而總結(jié)概括出結(jié)構(gòu)指標(biāo)體系。

步驟3。將結(jié)構(gòu)指標(biāo)體系分解：透過表面現(xiàn)象分析指標(biāo)體系內(nèi)在之間的聯(lián)系，然后理清他們彼此之間的作用規(guī)律，再分解結(jié)構(gòu)指標(biāo)，得到指標(biāo)體系，或者繼續(xù)分解出二級指標(biāo)。

步驟4。初選指標(biāo)體系：根據(jù)實(shí)用性和可行性原則，通過討論、專家咨詢，將各個指標(biāo)進(jìn)行多層次分析和篩選，然后初步確定評價指標(biāo)體系。

步驟5。確定指標(biāo)體系：初選指標(biāo)體系的目的只是確定評價指標(biāo)的初級階段，采用專家調(diào)查法廣泛征求和借鑒大量專家學(xué)者的意見，在問卷調(diào)查表匯總的基礎(chǔ)上，依據(jù)專家學(xué)者們的意見，對原有的指標(biāo)進(jìn)行修正，最終歸納得出評價指標(biāo)體系(見圖6)[9]。

圖6　評價指標(biāo)體系

3.3基于AHP的渤海石油開采風(fēng)險預(yù)警體系構(gòu)建

基于層次分析法(AHP)[11]，選取人員安全指標(biāo)、管理安全指標(biāo)、設(shè)備安全指標(biāo)、工程地質(zhì)安全指標(biāo)和環(huán)境安全指標(biāo)等5個一級指標(biāo)和這5個一級安全指標(biāo)所包含的24個二級指標(biāo)體系共同構(gòu)成渤海灣海洋石油開采過程溢油風(fēng)險預(yù)警指標(biāo)體系[12]，見圖7。

圖7　渤海灣海洋石油開采過程溢油風(fēng)險預(yù)警指標(biāo)體系

由于風(fēng)險因素眾多，在風(fēng)險控制過程中安全和經(jīng)濟(jì)的結(jié)合點(diǎn)就是針對主要的風(fēng)險因素進(jìn)行重點(diǎn)控制，以最小的經(jīng)濟(jì)投入獲得最大的安全效益。而安全分析方法中，層次分析法AHP能夠在多因素情況下集中確定主要風(fēng)險因素，是將組成復(fù)雜問題的多個元素權(quán)重的整體判斷轉(zhuǎn)變?yōu)閷@些元素進(jìn)行“兩兩比較”，然后再轉(zhuǎn)為對元素的整體權(quán)重進(jìn)行排序判斷，最后確立各元素的權(quán)重。

綜合考慮現(xiàn)階段海洋石油開采過程中的作業(yè)風(fēng)險，根據(jù)建立的風(fēng)險因素預(yù)警框架，將人員、管理、設(shè)備工程地質(zhì)、海洋環(huán)境等因素列為一級評價指標(biāo)，并對各個一級評價指標(biāo)進(jìn)行分解，形成二級評價指標(biāo)，最終建立深水鉆井作業(yè)風(fēng)險致因評價指標(biāo)。

3.4渤海石油開采預(yù)警AHP計算結(jié)果

渤海灣石油開采風(fēng)險評估指標(biāo)體系因素權(quán)重及一致性檢驗(yàn)見表1。

采用AHP得到準(zhǔn)則層權(quán)重排序?yàn)椋涸O(shè)備、人員、環(huán)境、工程地質(zhì)、管理因素。

1)設(shè)備子因素中設(shè)備故障和設(shè)備防護(hù)因素對溢油風(fēng)險具有重大影響，尤其在井噴和管道泄漏等重大事故的預(yù)防和控制方面。

2)人員子因素中違章作業(yè)、違章指揮和人員的應(yīng)急能力是要重點(diǎn)預(yù)防和控制的因素。

3)環(huán)境子因素中冰災(zāi)是最重要的因素，需要重點(diǎn)防護(hù)。

4)工程地質(zhì)因素中對作業(yè)參數(shù)的合理設(shè)計和作業(yè)流程的規(guī)范化對溢油事故的預(yù)防有重大意義。

5)管理因素中加強(qiáng)公司的安全文化建立和加大對規(guī)范的執(zhí)行力度能在很大程度上起到預(yù)警作用。

綜上所述，在海上石油開采過程溢油風(fēng)險預(yù)警中，要在日常作業(yè)過程中對設(shè)備因素和工藝、人員、環(huán)境和管理中各項(xiàng)關(guān)鍵子因素重點(diǎn)關(guān)注。考慮開展針對性的研究，制定各個風(fēng)險因素詳細(xì)的應(yīng)對策略[12]。

4結(jié)束語

針對渤海灣海域的自然環(huán)境特征，分析參考國內(nèi)外在溢油事故風(fēng)險預(yù)警方面的研究，系統(tǒng)開展渤海灣石油開采過程中溢油事故風(fēng)險預(yù)警管理研究，總結(jié)溢油風(fēng)險預(yù)警方面的主要研究手段，構(gòu)建渤海灣石油開采溢油風(fēng)險預(yù)警體系，最終確定最容易導(dǎo)致溢油事故發(fā)生的一級要素和此類一級要素中重要的二級要素，采用層次分析法確定一級指標(biāo)和二級指標(biāo)的權(quán)重。

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表1　溢油風(fēng)險評估指標(biāo)權(quán)重

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TResearch on Risk Early Warning Management of

Oil Spill in the Mining Process for Bohai Bay Offshore

QIN Rui-feng, SHI Wen-qiang

(CNOOC Energy Technology & Services-Oil Production Services Co., Tanggu 300452, China)

Key words: Bohai bay; spill; risk early warning system