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(中遠(yuǎn)船務(wù)工程集團(tuán)有限公司 技術(shù)中心，遼寧 大連 116600)

量化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估(QRA)用于衡量風(fēng)險(xiǎn)概率和風(fēng)險(xiǎn)對(duì)項(xiàng)目目標(biāo)影響的程度，它依據(jù)風(fēng)險(xiǎn)管理計(jì)劃、風(fēng)險(xiǎn)及風(fēng)險(xiǎn)條件排序表、歷史資料、專家判斷以及其他計(jì)劃成果，利用靈敏度分析、決策分析與模擬的方法和技術(shù)，得到量化序列表、項(xiàng)目確認(rèn)研究以及所需應(yīng)急資源等量化結(jié)果[1-4]。20世紀(jì)70年代末，海上石油設(shè)施的量化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估還并不引人注目，其作為研究工具首先在挪威使用。目前，海上石油設(shè)施量化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估已經(jīng)成為管理整個(gè)北海油氣行業(yè)安全、健康和環(huán)境的關(guān)鍵技術(shù)。在北海區(qū)域，量化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究重點(diǎn)主要在人員風(fēng)險(xiǎn)的量化上[5]。

英國(guó)安全案例規(guī)范(SCR)、預(yù)防火災(zāi)爆炸和應(yīng)急法規(guī)要求對(duì)有關(guān)海工平臺(tái)建造安裝過(guò)程中的所有重大事故危害進(jìn)行充分識(shí)別，并使其在運(yùn)營(yíng)周期內(nèi)得到有效管理和控制。這是通過(guò)完整性評(píng)估和驗(yàn)證，依據(jù)可接受法規(guī)進(jìn)行設(shè)計(jì)、采購(gòu)、安裝和操作，從而確保人員安全[6]。設(shè)立法規(guī)的主要目的在于，①識(shí)別所有有關(guān)安裝方面可確認(rèn)的危害，并在設(shè)計(jì)階段盡可能地消除危害。②從重大事故風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和降低風(fēng)險(xiǎn)水平方面使風(fēng)險(xiǎn)降低至合理可行的范圍。③識(shí)別、實(shí)現(xiàn)和維護(hù)一個(gè)適合的安全設(shè)計(jì)、預(yù)防、檢測(cè)、控制和緊急情況的應(yīng)急體系，使風(fēng)險(xiǎn)在運(yùn)營(yíng)周期內(nèi)得到有效管理和控制。④確保緊急情況下提供人員保護(hù)的系統(tǒng)和設(shè)備是有效的，能夠擁有應(yīng)對(duì)所有可預(yù)見(jiàn)安全事件的能力。⑤確保設(shè)計(jì)、操作、維護(hù)、驗(yàn)證的安全措施，項(xiàng)目的系統(tǒng)管理程序以及可能導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)升級(jí)的解決方案能夠被主管部門(mén)接受，并在必要時(shí)更改系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

文中對(duì)量化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估歷史、英國(guó)海上石油設(shè)施監(jiān)管規(guī)范進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，并以中遠(yuǎn)海運(yùn)重工有限公司完成的設(shè)計(jì)、材料、建造(EPC)總包項(xiàng)目中的“希望6號(hào)”浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油平臺(tái)為例，對(duì)海上石油設(shè)施的主要風(fēng)險(xiǎn)事故類型、英國(guó)規(guī)范認(rèn)可準(zhǔn)則進(jìn)行了闡述。

1 量化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估歷史概要

量化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估起源于美國(guó)的核工業(yè)，20世紀(jì)70年代后期，挪威石油管理局選取幾個(gè)以研發(fā)為主的項(xiàng)目，使用概念安全性評(píng)估和總風(fēng)險(xiǎn)分析對(duì)死亡事故進(jìn)行分析，并于1981年針對(duì)平臺(tái)概念設(shè)計(jì)的安全評(píng)價(jià)發(fā)布了指導(dǎo)準(zhǔn)則[7]。這些規(guī)范要求在概念設(shè)計(jì)階段對(duì)所有海洋平臺(tái)進(jìn)行量化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，包含需要考慮的事故發(fā)生限制標(biāo)準(zhǔn)，即設(shè)計(jì)意外事件，需要考慮的事故發(fā)生率限制標(biāo)準(zhǔn)(每平臺(tái)每年10-4次)。量化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法的主要基礎(chǔ)，實(shí)際上是要求責(zé)任方通過(guò)安全案例說(shuō)明海上設(shè)施的人員風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)要符合最低合理可行原則，而這只有通過(guò)使用量化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估才能有效做到。英國(guó)安全案例規(guī)范中的量化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法與挪威規(guī)范幾乎一致，只是安全案例規(guī)范僅應(yīng)用于人員風(fēng)險(xiǎn)。

1988年，在英國(guó)北海海域，西方石油公司所擁有的帕波·阿爾法平臺(tái)發(fā)生爆炸事故，整個(gè)平臺(tái)結(jié)構(gòu)坍塌倒入海中，造成167人死亡，周圍的5個(gè)平臺(tái)停止生產(chǎn)。僅此事故便使英國(guó)北海油田減產(chǎn)12%，造成巨大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。事故發(fā)生后，英國(guó)政府組織了官方調(diào)查團(tuán)，并于1990-11發(fā)布了調(diào)查報(bào)告。調(diào)查報(bào)告包括事故起因闡述和對(duì)安全制度提出的建議2部分，報(bào)告中提出了106條建議，并對(duì)相應(yīng)的實(shí)施責(zé)任進(jìn)行了分解，建議應(yīng)將量化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估引入英國(guó)法規(guī)。報(bào)告中關(guān)于健康、安全和環(huán)境執(zhí)行條例的建議有57條、關(guān)于管理者責(zé)任建議有40條、關(guān)于全行業(yè)改進(jìn)建議有8條、關(guān)于守護(hù)船業(yè)建議有1條，其中多數(shù)建議被英國(guó)政府采納并制定了相應(yīng)的法律法規(guī)。

由于帕波·阿爾法平臺(tái)事故造成的巨大影響，英國(guó)徹底重新制定了健康與安全工作法監(jiān)管制度[8]。1992年，健康、安全和環(huán)境執(zhí)行條例在英國(guó)生效[9]。作為安全案例規(guī)范的一部分，英國(guó)海工產(chǎn)業(yè)被要求對(duì)現(xiàn)有設(shè)施以及新建海上設(shè)施全都進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。在新規(guī)范下的推動(dòng)下，量化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的研究及應(yīng)用得到了迅速發(fā)展。1996～1998年，對(duì)作為上部模塊系統(tǒng)的爆炸沖擊與消防工程計(jì)劃進(jìn)行了研究，重點(diǎn)是平臺(tái)可能的氣體爆炸場(chǎng)景所導(dǎo)致的高爆破載荷。這項(xiàng)研究的一個(gè)成果，是評(píng)估如何將爆炸場(chǎng)景概率性地引入量化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型并使其得到有效的控制和分析。

2005年修訂安全管理規(guī)范及相關(guān)法律，用設(shè)置目標(biāo)的管理制度代替之前的法規(guī)，定義海上設(shè)備及股東的法律責(zé)任。在管理者組織內(nèi)引入個(gè)體即責(zé)任人概念對(duì)設(shè)施上的人員安全負(fù)責(zé)，同時(shí)引入安全案例、主要事故風(fēng)險(xiǎn)和關(guān)鍵安全因素，此法規(guī)于2006-04生效。澳大利亞也采用此概念作為其他制度的基礎(chǔ)，未來(lái)歐盟法規(guī)將其用于歐盟的設(shè)備或歐盟公司的國(guó)際管理。

2 英國(guó)海上石油設(shè)施監(jiān)管規(guī)范

英國(guó)海上石油設(shè)施安全案例規(guī)范本身并沒(méi)有涉及量化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，此法規(guī)中量化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估主要是用來(lái)分析以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：①造成損害的風(fēng)險(xiǎn)，它的直接和間接價(jià)值。②所面臨的潛在威脅、發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的可能性。③風(fēng)險(xiǎn)中存在的弱點(diǎn)，以及對(duì)人員造成的直接風(fēng)險(xiǎn)。④根據(jù)潛在的對(duì)人命喪失、平均個(gè)體風(fēng)險(xiǎn)和一些其他死亡事故導(dǎo)致的風(fēng)險(xiǎn)，說(shuō)明采取的規(guī)避措施。

為了進(jìn)一步量化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，健康與安全工作法列出了提交文件的計(jì)劃表依據(jù)法規(guī)結(jié)構(gòu)圖(圖1)[8]，針對(duì)具體安全案例總則中關(guān)于使用量化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估進(jìn)行進(jìn)一步的討論。

圖1 英國(guó)海上石油設(shè)施監(jiān)管法規(guī)結(jié)構(gòu)圖

2.1 海上安全案例規(guī)范OSCR

海上安全案例規(guī)范《Offshore safety case regulations》[10]中責(zé)任方被要求確定危險(xiǎn)、評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)并說(shuō)明為控制風(fēng)險(xiǎn)已經(jīng)或?qū)⒁扇〉拇胧?，如剩余風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)符合最低合理可行原則。安全案例還應(yīng)說(shuō)明經(jīng)營(yíng)者應(yīng)該有健康、環(huán)境與安全管理系統(tǒng)，系統(tǒng)應(yīng)能確保符合所有健康與安全監(jiān)管要求。

2.2 火災(zāi)爆炸預(yù)防與應(yīng)急響應(yīng)規(guī)范PFEER

火災(zāi)爆炸預(yù)防與應(yīng)急響應(yīng)規(guī)范SI 1995/743《Offshore installations(prevention of fire and explosion，and emergency response on offshore installations) regulations》[11]包含了對(duì)主動(dòng)和被動(dòng)安全系統(tǒng)以及應(yīng)急預(yù)案系統(tǒng)和功能的重要要求。這些要求的目的在于確保應(yīng)對(duì)火災(zāi)和爆炸的措施能夠產(chǎn)生符合最低合理可行原則的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，并對(duì)處于所有合理可預(yù)測(cè)情況下的人員進(jìn)行充分安排，以提供良好的救援和撤離。根據(jù)該規(guī)范要求，需要設(shè)計(jì)方和船東運(yùn)營(yíng)方協(xié)作，采取預(yù)防火災(zāi)和爆炸的措施，并對(duì)發(fā)生的火災(zāi)和爆炸提供保護(hù)，同時(shí)提供有效的應(yīng)急響應(yīng)安排。

風(fēng)險(xiǎn)需符合最低合理可行原則是涉及火災(zāi)和爆炸時(shí)使用基于風(fēng)險(xiǎn)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，對(duì)處于所有合理可預(yù)測(cè)情況下的人員提供良好的救援和撤離設(shè)施的需求可能會(huì)以概率框架的形式出現(xiàn)。

2.3 管理與行政規(guī)范MAR

海上石油設(shè)施與管線工程管理和行政規(guī)范SI 1995/738《Offshore installations and pipeline works (management and administration) regulations》[12]對(duì)海上石油設(shè)施的安全管理與行政管理制定了要求，這些要求是遵從法規(guī)的重要規(guī)定，但是沒(méi)有關(guān)于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的管理要求。

2.4 設(shè)計(jì)與建造規(guī)范DCR

海上石油設(shè)施與油井設(shè)計(jì)和施工建造規(guī)范SI 1996/913《Offshore installations and wells(design and construction) regulations》[13]旨在確保海上石油設(shè)施的完整性、離岸與岸上油井的安全性以及離岸工作環(huán)境的安全性。

2.5 海底輸油管線安全規(guī)則PSR

海底輸油管線安全規(guī)則《Pipeline sasety regulations》[14]是針對(duì)所有影響管路完整性的因素進(jìn)行綜合的、一體化的管理，其基于大量經(jīng)過(guò)實(shí)踐的技術(shù)研究與工程經(jīng)驗(yàn)，是針對(duì)具體的失效模式提出的安全規(guī)則要求。

3 海上設(shè)施主要風(fēng)險(xiǎn)事故類型和計(jì)算實(shí)例

3.1 風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算公式

根據(jù)ISO/IEC GUIDE 73—2002《Risk management vocabulary—guidelines for use in standards》[15]規(guī)定，風(fēng)險(xiǎn)被定義為事件及其后果的概率組合。ISO 13702—2015《Petroleum and natural gas industries—control and mitigation of fires and explosions on offshore production installations—requirements and guidelines》[16]也有類似的定義，為特定危險(xiǎn)事件將會(huì)發(fā)生的可能性以及事件后果嚴(yán)重性的組合。

因此，根據(jù)上述定義，風(fēng)險(xiǎn)可以通過(guò)分布、期望值、特定后果的單一概率等方法來(lái)描述，通過(guò)對(duì)每個(gè)事故序列i，計(jì)算出其后果的概率和數(shù)值的乘積，并對(duì)所有潛在事故序列求和。將風(fēng)險(xiǎn)表達(dá)為期望后果的計(jì)算公式為：

式中，R為風(fēng)險(xiǎn)期望值，p為事故概率，C為事故后果。

3.2 風(fēng)險(xiǎn)事故類型

海上石油設(shè)施風(fēng)險(xiǎn)事故類型見(jiàn)圖2。

圖2 海上石油設(shè)施風(fēng)險(xiǎn)事故類型

3.2.1環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)事故

“希望6號(hào)”浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油平臺(tái)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)被定義為井噴、海底臍帶管管線泄漏以及浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油平臺(tái)存儲(chǔ)泄漏導(dǎo)致大量溢出。雖然生產(chǎn)泄漏發(fā)生的頻率高于上述風(fēng)險(xiǎn)，但由于設(shè)置了相關(guān)應(yīng)急關(guān)閉系統(tǒng)，一般不會(huì)對(duì)環(huán)境造成重大傷害，故而將生產(chǎn)泄漏考慮為小量溢出，如易燃?xì)怏w、液體泄漏導(dǎo)致的火災(zāi)爆炸和系統(tǒng)失控造成重大環(huán)境污染等。

2009-08，Montara平臺(tái)發(fā)生井噴，可燃?xì)怏w導(dǎo)致平臺(tái)發(fā)生大爆炸，造成重大環(huán)境污染[6]。2012-03道達(dá)爾Elgin平臺(tái)在北海海域安裝過(guò)程中發(fā)生氣體泄漏，導(dǎo)致整個(gè)項(xiàng)目進(jìn)度推遲3個(gè)月，造成巨大的資產(chǎn)損失[6]。

3.2.2資產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)事故

資產(chǎn)損失風(fēng)險(xiǎn)是指對(duì)“希望6號(hào)”浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油平臺(tái)設(shè)備和結(jié)構(gòu)可能造成的損害進(jìn)而導(dǎo)致生產(chǎn)暫停造成的資產(chǎn)損失風(fēng)險(xiǎn)。如原油系統(tǒng)沒(méi)有備用的循環(huán)泵、穿梭油輪撞擊導(dǎo)致浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油平臺(tái)失穩(wěn)、直升機(jī)墜毀導(dǎo)致主要結(jié)構(gòu)損害等。2011-04，英國(guó)石油Magnus平臺(tái)支腿被服務(wù)船碰撞，平臺(tái)停產(chǎn)維修造成資產(chǎn)損失。

3.2.3死亡風(fēng)險(xiǎn)事故

死亡風(fēng)險(xiǎn)事故包括每平臺(tái)年死亡人數(shù)、個(gè)體風(fēng)險(xiǎn)及群體風(fēng)險(xiǎn)等。如果針對(duì)整個(gè)海上設(shè)施，潛在人命喪失或每平臺(tái)年死亡人數(shù)就可以視為整個(gè)平臺(tái)的死亡風(fēng)險(xiǎn)。死亡事故率的數(shù)值為群體里每1億工作小時(shí)內(nèi)的死亡人數(shù)，群體風(fēng)險(xiǎn)是最常見(jiàn)的定量人員風(fēng)險(xiǎn)。

“希望6號(hào)”浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油平臺(tái)上設(shè)計(jì)載員70人，每人在平臺(tái)上工作3 000 h，其風(fēng)險(xiǎn)要素見(jiàn)表1。

表1 “希望6號(hào)”浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油平臺(tái)風(fēng)險(xiǎn)要素

將表1中所列出的風(fēng)險(xiǎn)要素用作潛在人命喪失風(fēng)險(xiǎn)值的基礎(chǔ)，得出潛在人命喪失總計(jì)為每年死亡0.246 8人?！跋Ｍ?號(hào)”浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油平臺(tái)設(shè)計(jì)服役年限為20 a，意味著這期間的死亡人數(shù)為5人。為避免事故的發(fā)生，針對(duì)事故發(fā)生頻率高的撤離，設(shè)計(jì)了臨時(shí)避難所來(lái)降低事故的發(fā)生率，這也和安全案例規(guī)范要求一致。臨時(shí)避難所應(yīng)包括生命支持安全功能、指揮安全功能、臨時(shí)避難所出口安全功能和撤離安全功能。

4 英國(guó)規(guī)范認(rèn)可準(zhǔn)則

4.1 最低合理可行原則

最低合理可行原則是英國(guó)安全案例規(guī)范的重點(diǎn)內(nèi)容，主要判據(jù)原則為依據(jù)風(fēng)險(xiǎn)的嚴(yán)重程度將可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分級(jí)。風(fēng)險(xiǎn)由不可容忍線和可忽略線將其分為風(fēng)險(xiǎn)嚴(yán)重區(qū)、風(fēng)險(xiǎn)最低合理可行區(qū)和可忽略區(qū)。風(fēng)險(xiǎn)嚴(yán)重區(qū)和風(fēng)險(xiǎn)最低合理可行區(qū)是風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)的重點(diǎn)，項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)必須盡可能找出該區(qū)所有的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，最低合理可行原則也提供了項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)確定的判據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，所以項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)也應(yīng)該以此為原則[17]。

4.2 人員風(fēng)險(xiǎn)準(zhǔn)則

傳統(tǒng)上計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)是通過(guò)考慮人員群體并對(duì)群體中的個(gè)體計(jì)算年預(yù)期死亡事故風(fēng)險(xiǎn)[18]。該計(jì)算方法的主要缺點(diǎn)在于沒(méi)有表達(dá)出一個(gè)海上設(shè)施的整體風(fēng)險(xiǎn)，而維持整個(gè)平臺(tái)的總預(yù)期死亡數(shù)是更需要關(guān)注的焦點(diǎn)。

4.3 臨時(shí)避難所損害準(zhǔn)則

根據(jù)安全案例規(guī)范和英國(guó)海上設(shè)置主要標(biāo)準(zhǔn)要求，臨時(shí)避難所完整性損失頻率要低于10-3/a。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)說(shuō)明了固定式海上設(shè)施和移動(dòng)式海上設(shè)施的安全案例內(nèi)容，也是規(guī)范中唯一定量的最大允許頻率。臨時(shí)避難所是保護(hù)人員免受爆炸、火災(zāi)、高溫、煙塵、有毒氣體和煙霧危險(xiǎn)的措施之一，還包括進(jìn)入和離開(kāi)臨時(shí)避難所的安全通道、撤離方法以及監(jiān)控意外事件的設(shè)備等。

“希望6號(hào)”浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油平臺(tái)涉及到的臨時(shí)避難所在安全案例中包括臨時(shí)避難所需要執(zhí)行的功能、可能威脅臨時(shí)避難所完整性的意外事件范圍、可視為臨時(shí)避難所完整性損失條件的準(zhǔn)則以及設(shè)計(jì)臨時(shí)避難所必須保持完整性的最少時(shí)間。

這些功能要求的準(zhǔn)則，尤其是進(jìn)入和離開(kāi)臨時(shí)避難所的逃生通道以及足夠的撤離方法，規(guī)范中都有詳細(xì)的說(shuō)明，這與挪威規(guī)范中的主要安全功能非常接近。

5 結(jié)語(yǔ)

海上采油平臺(tái)設(shè)施屬于重大危險(xiǎn)源，其安全性、可靠性尤為重要。對(duì)海上石油設(shè)施開(kāi)展風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)研究是海上石油設(shè)施風(fēng)險(xiǎn)管理的重要組成部分，也是防災(zāi)、減災(zāi)、滅災(zāi)的必要條件。我國(guó)渤海二號(hào)翻沉事件、爪哇海鉆井船在鶯歌海的傾覆、630大連輸油管爆裂事件以及其他近海和海岸的事故，也充分顯示了我國(guó)海上石油平臺(tái)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的緊迫性。熟練掌握并使用海上石油設(shè)施的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系，不僅對(duì)北海大陸架項(xiàng)目具有重要意義，對(duì)于我國(guó)海上石油設(shè)施事故本質(zhì)特征的清晰識(shí)別、事故的分析和管理以及采油平臺(tái)管理技術(shù)水平的提升也具有一定的指導(dǎo)意義。