曹洪亮工程師

(中國(guó)石油集團(tuán)海洋工程有限公司鉆井事業(yè)部，天津300451)

0 引言

石油、天然氣的易燃、易爆和海洋環(huán)境的特殊性決定海洋鉆井平臺(tái)熱工作業(yè)一旦失控發(fā)生火災(zāi)爆炸事故，逃生和救援的難度極高。在世界海洋石油工業(yè)歷史上，因熱工作業(yè)安全措施不當(dāng)曾多次引發(fā)火災(zāi)爆炸重特大事故，如1988年7月6日的英國(guó)北海派帕阿爾法(Piper Alpha)采油平臺(tái)爆炸火災(zāi)事故，造成167人死亡；2001年3月15日，投產(chǎn)不到一年、價(jià)值4.5億美元的巴西龍卡多油田P-36半潛式采油平臺(tái)發(fā)生爆炸后翻沉，造成11人死亡；2005年7月27日下午，印度最大的石油鉆采平臺(tái)失火坍塌，印度全國(guó)石油天然氣產(chǎn)量銳減1/3；2010年4月20日夜間，位于墨西哥灣的深水地平線號(hào)鉆井平臺(tái)發(fā)生爆炸起火，36h后平臺(tái)沉入海底，11人失蹤，原油泄漏長(zhǎng)達(dá)3個(gè)月；2013年4月27日，中國(guó)渤海灣某平臺(tái)進(jìn)行原油儲(chǔ)罐維修作業(yè)時(shí)，D儲(chǔ)罐發(fā)生閃爆，造成2人死亡，該油田停產(chǎn)；2015年4月1日凌晨墨西哥灣坎佩切(Campeche)區(qū)域的一個(gè)海上平臺(tái)因電焊作業(yè)引燃泄漏的天然氣突發(fā)大火，造成3人失蹤，4人死亡，45人受傷，約300名工人從平臺(tái)緊急撤離。從這些事故可見，海洋石油平臺(tái)火災(zāi)爆炸事故很容易造成財(cái)產(chǎn)損失、人員傷亡及環(huán)境污染等嚴(yán)重后果[1]。本文將BowTie分析法應(yīng)用于海洋鉆井平臺(tái)熱工作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)分析中，基于BowTie模型分析海洋鉆井平臺(tái)熱工作業(yè)事故，構(gòu)建相關(guān)的BowTie模型圖，從系統(tǒng)角度出發(fā)，對(duì)海洋鉆井平臺(tái)熱工作業(yè)事故發(fā)生的原因、預(yù)防措施、頂級(jí)事件、控制措施、潛在后果等進(jìn)行全面深入的剖析。

1 BowTie分析法簡(jiǎn)介

BowTie分析法[2-3](也稱為“蝴蝶結(jié)分析法”)

是基于“三角模型”以蝴蝶結(jié)的方式進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析。BowTie方法主要用于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)管理及事故調(diào)查分析、風(fēng)險(xiǎn)審計(jì)等。可以更好地說明特定風(fēng)險(xiǎn)的狀況，以幫助人們了解風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)及防控措施系統(tǒng)。在BowTie模型分析中，以頂級(jí)事件為核心，向前分析導(dǎo)致其發(fā)生的可能原因(事故樹分析)，向后分析頂級(jí)事件發(fā)生后可能的后續(xù)事件(事件樹分析)，再針對(duì)性地設(shè)置屏障進(jìn)行防控(瑞士奶酪模型)。BowTie分析法從危險(xiǎn)源、頂級(jí)事件、威脅和后果的相互關(guān)系詳細(xì)說明風(fēng)險(xiǎn)，用屏障來描述組織已采取何種措施控制風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)頂級(jí)事件，分析可能引發(fā)頂級(jí)事件的所有危險(xiǎn)因素(即威脅)和頂級(jí)事件發(fā)生后可能導(dǎo)致的后果；對(duì)每一個(gè)威脅，設(shè)置防止頂級(jí)事件發(fā)生的主動(dòng)控制屏障(位于頂級(jí)事件的左側(cè))；對(duì)每一后果，設(shè)置防止頂級(jí)事件造成不利后果的被動(dòng)控制屏障(位于頂級(jí)事件的右側(cè))，最終建立頂級(jí)事件的BowTie模型，如圖1。

圖1 BowTie模型示意圖Fig.1 The schematic diagram of the BowTie model

BowTie分析法以邏輯化結(jié)構(gòu)圖的形式來構(gòu)建蝴蝶結(jié)形的風(fēng)險(xiǎn)模型[4]，結(jié)果清晰明確，簡(jiǎn)單易用。海洋鉆井平臺(tái)熱工作業(yè)事故BowTie圖的另一突出特點(diǎn)是綜合運(yùn)用主動(dòng)和被動(dòng)2種風(fēng)險(xiǎn)控制措施。海洋鉆井平臺(tái)熱工作業(yè)條件復(fù)雜多變，路徑和各項(xiàng)控制措施之間并不是獨(dú)立的，在構(gòu)圖過程中可以充分運(yùn)用BowTie分析法演繹及推理的功能優(yōu)勢(shì)，針對(duì)熱工作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行辨識(shí)、預(yù)防、減緩及控制，進(jìn)行全面的定性分析，為熱工作業(yè)過程中可能出現(xiàn)的險(xiǎn)情做好積極應(yīng)對(duì)。

2 基于BowTie模型的海洋鉆井平臺(tái)熱工作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)及對(duì)策

海洋鉆井平臺(tái)熱工作業(yè)主要是電焊、氣焊、氣割、切割、打磨、除銹以及其他使用熱或產(chǎn)生熱的工作和可能產(chǎn)生火花的工作?！逗Ｑ笫驮O(shè)施熱工(動(dòng)火)作業(yè)安全規(guī)程》(SY 6303-2016)對(duì)熱工作業(yè)的級(jí)別劃分、審批、檢查、監(jiān)督等均做出了明確規(guī)定，從多個(gè)角度規(guī)范海洋鉆井平臺(tái)熱工作業(yè)高風(fēng)險(xiǎn)管理要求[5]。利用BowTie模型分析時(shí)，直接把熱工作業(yè)事故作為頂級(jí)事件，以頂級(jí)事件為基礎(chǔ)，分析列出熱工作業(yè)事故原因、預(yù)防措施、潛在后果、控制措施等。

2.1 事故原因及屏障分析

海洋鉆井平臺(tái)熱工作業(yè)事故原因有很多，且具有多因素疊加、突變等特點(diǎn)，本文主要從員工技能、勞動(dòng)防護(hù)、易燃易爆氣體保護(hù)、設(shè)施完整性等多方面進(jìn)行辨識(shí)、整理、歸納，主要事故原因及屏障分析如下：

(1)員工技能方面主要風(fēng)險(xiǎn)有：崗位業(yè)務(wù)知識(shí)不足；應(yīng)急逃生等技能不足；設(shè)備安全操作經(jīng)驗(yàn)不足；電焊機(jī)、切割機(jī)、砂輪機(jī)等熱工作業(yè)設(shè)備使用不當(dāng)或未進(jìn)行設(shè)備啟動(dòng)前安全檢查，造成人員傷亡。

針對(duì)以上原因，應(yīng)積極開展崗位技能知識(shí)培訓(xùn)，做好崗位員工能力評(píng)價(jià)，必須確保人員經(jīng)過技能培訓(xùn)合格方可操作；需要操作設(shè)備時(shí)，應(yīng)做好設(shè)備啟動(dòng)前安全檢查，確保安全防護(hù)部件完好后方可啟動(dòng)操作。

(2)勞動(dòng)防護(hù)方面主要風(fēng)險(xiǎn)有：電氣氬弧光造成作業(yè)人員眼部受傷；弧光高溫、高溫工件容易造成人員傷害；打磨過程中，碎屑飛濺，作業(yè)人員未帶護(hù)目鏡；個(gè)人勞動(dòng)防護(hù)能力差，未正確穿戴或使用勞動(dòng)防護(hù)用品。

針對(duì)以上原因，海洋鉆井平臺(tái)熱工作業(yè)應(yīng)選擇合適的電氣焊焊接工藝，盡量避免使用產(chǎn)生弧光的焊接工藝；劃定熱工作業(yè)區(qū)域，做好警示標(biāo)識(shí)，無關(guān)人員嚴(yán)禁進(jìn)入作業(yè)區(qū)；落實(shí)熱工作業(yè)許可制度，按照作業(yè)分級(jí)[6]，執(zhí)行作業(yè)許可審批，做好作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)管控，安排專人旁站監(jiān)督；持續(xù)加強(qiáng)員工安全意識(shí)宣貫，嚴(yán)格按照現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)要求，正確穿戴具有絕緣、隔熱、防輻射功能的工服、工鞋、安全帽、眼鏡、面罩等勞動(dòng)防護(hù)用品，方可實(shí)施熱工作業(yè)[7]。

(3)易燃易爆氣體保護(hù)方面主要風(fēng)險(xiǎn)有：氧氣乙炔管線破損、漏氣；未進(jìn)行氣體含量檢測(cè)；閥門破損、漏氣；焊接易燃易爆或化學(xué)試劑等容器；焊接、切割作業(yè)產(chǎn)生有害氣體易導(dǎo)致人員中毒。

針對(duì)以上原因，應(yīng)及時(shí)開展工作前安全分析，確定風(fēng)險(xiǎn)控制措施及應(yīng)急處置措施；在作業(yè)前及作業(yè)過程進(jìn)行設(shè)備設(shè)施、作業(yè)環(huán)境檢查，合理布置氧氣乙炔管線路由，整個(gè)作業(yè)過程由專人對(duì)作業(yè)區(qū)域可燃?xì)怏w含量進(jìn)行檢測(cè)，作業(yè)區(qū)域保持良好通風(fēng)；必須清除作業(yè)部位及附近區(qū)域的可燃性氣體、油漆、稀釋劑、棉紗等易燃易爆物品，對(duì)附近的油氣管線、容器采取有效的隔離和保護(hù)；在儲(chǔ)存、輸送過易燃易爆物品和化學(xué)藥品的艙、罐、桶、管線及其他設(shè)施上進(jìn)行的作業(yè)，作業(yè)前必須進(jìn)行隔離、卸壓、清洗、通風(fēng)、檢測(cè)；同時(shí)，應(yīng)在熱工作業(yè)施工區(qū)域放置監(jiān)火專用滅火器，并確保平臺(tái)消防系統(tǒng)處于待命狀態(tài)。

(4)設(shè)施完整性方面主要風(fēng)險(xiǎn)有：電焊把線和接頭漏電；焊接壓力容器或管線表面之前未完全卸壓，造成壓力突然釋放；電氣焊作業(yè)槍口被堵，造成回火。

針對(duì)以上原因，作業(yè)前要做好安全檢查，確保卸壓完畢；崗位員工規(guī)范操作電氣焊設(shè)備設(shè)施；氧氣乙炔瓶安裝止回火裝置。

2.2 事故后果及屏障分析

海洋鉆井平臺(tái)發(fā)生熱工作業(yè)事故后，應(yīng)立即采取應(yīng)急處置措施減少損失，一旦處理不及時(shí)，會(huì)導(dǎo)致更嚴(yán)重的后果。主要從人員受傷、火災(zāi)爆炸、設(shè)備損壞等方面進(jìn)行對(duì)策研究，主要包括但不限于以下內(nèi)容：

(1)人員受傷：因熱工作業(yè)事故，發(fā)生人員觸電、中毒或物體打擊等人員受傷時(shí)，應(yīng)立即對(duì)熱工作業(yè)設(shè)備設(shè)施進(jìn)行斷電，轉(zhuǎn)移傷員到安全區(qū)域，必要時(shí)立即對(duì)昏迷休克員工進(jìn)行心肺復(fù)蘇急救。同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)人員立即通知海洋鉆井平臺(tái)中控室、平臺(tái)值班干部，第一時(shí)間呼叫駐平臺(tái)專職醫(yī)生。醫(yī)生立刻攜帶醫(yī)療急救器材，到事故現(xiàn)場(chǎng)搶救受傷人員，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)及人員受傷情況，決定就地?fù)尵然驅(qū)麊T抬到醫(yī)務(wù)室進(jìn)行搶救。緊急情況下，立刻啟動(dòng)應(yīng)急直升機(jī)進(jìn)行緊急救援，運(yùn)送傷員到陸地專業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行治療。

(2)火災(zāi)爆炸：熱工作業(yè)過程中，發(fā)生火災(zāi)、爆炸時(shí)，要立即停止相關(guān)作業(yè)，啟動(dòng)火災(zāi)、爆炸應(yīng)急預(yù)案，利用現(xiàn)場(chǎng)滅火器處置初期火情，組織平臺(tái)消防隊(duì)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行滅火，防止發(fā)生次生災(zāi)害，必要時(shí)及時(shí)調(diào)動(dòng)陸地應(yīng)急資源進(jìn)行緊急救援；及時(shí)排查火災(zāi)、爆炸原因，如有易燃易爆氣體泄漏，應(yīng)立即采取措施進(jìn)行關(guān)閉。

(3)設(shè)備損壞：熱工作業(yè)過程中，設(shè)備設(shè)施發(fā)生損壞時(shí)，要立即停止作業(yè)，查找故障原因，及時(shí)排除隱患，修復(fù)、更換損壞的設(shè)備，杜絕設(shè)備帶病運(yùn)行，以免發(fā)生人員傷亡、環(huán)境污染等事故。

2.3 建立BowTie模型圖

用BowTie分析法對(duì)熱工作業(yè)事故進(jìn)行全面分析，對(duì)熱工作業(yè)事故的原因及產(chǎn)生的后果會(huì)有一個(gè)直觀認(rèn)識(shí)。BowTie模型圖中針對(duì)每項(xiàng)原因列出的預(yù)防措施和針對(duì)每個(gè)后果列出的控制措施，可使防范熱工作業(yè)事故的工作職責(zé)清晰、責(zé)任明確，利用BowTie模型圖能夠清楚地了解到在熱工作業(yè)事故形成的路徑上，哪些已經(jīng)采取控制措施，哪些還沒有采取措施，或哪些措施還不夠完善，為提升HSE監(jiān)督管理提供有力幫助。結(jié)合以上分析結(jié)果，全面構(gòu)建海洋鉆井平臺(tái)熱工作業(yè)事故BowTie圖，如圖2。

2.4 BowTie模型應(yīng)用實(shí)踐

該模型已在中國(guó)南海神狐海域天然氣水合物試采過程中得到成功應(yīng)用，確保整個(gè)試采過程中熱工作業(yè)的安全運(yùn)行。2017年5月18日，國(guó)土資源部中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局宣布，在中國(guó)南海神狐海域天然氣水合物(可燃冰)試采獲得成功，這標(biāo)志著中國(guó)成為第一個(gè)在海域?qū)崿F(xiàn)可燃冰試開采中獲得連續(xù)穩(wěn)定產(chǎn)氣的國(guó)家。由于水合物自身特性，整個(gè)試采作業(yè)過程中，熱工作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)極大，面臨巨大挑戰(zhàn)，相應(yīng)管控措施的研究與制定顯得極為重要[8]。項(xiàng)目啟動(dòng)前期，由于海洋深水水合物的開采存在一系列安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)，作業(yè)危險(xiǎn)系數(shù)極高。國(guó)際上關(guān)于深水水合物開發(fā)尚處于探索階段，沒有針對(duì)水合物開發(fā)系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法和成熟的安全保障技術(shù)，關(guān)于水合物開發(fā)設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防與控制技術(shù)還很薄弱，預(yù)防和控制事故的經(jīng)驗(yàn)還很欠缺，也沒有建立完善的水合物開發(fā)應(yīng)急保障技術(shù)[9]。

為確保項(xiàng)目高效運(yùn)行，該項(xiàng)目應(yīng)用BowTie模型理論，建立試采項(xiàng)目各重要設(shè)備和工序的安全屏障模型，確定關(guān)鍵設(shè)備系統(tǒng)12個(gè)、關(guān)鍵工序13個(gè)，辨識(shí)危害因素722項(xiàng)，評(píng)價(jià)出重大危害因素73項(xiàng)，制定風(fēng)險(xiǎn)控制措施1 952項(xiàng)、應(yīng)急控制措施619條，構(gòu)建BowTie模型76個(gè)。其中，就水合物氣體泄漏風(fēng)險(xiǎn)定量分析和控制技術(shù)方面，通過建模分析，確認(rèn)水合物試開采作業(yè)過程中可能發(fā)生水合物氣體泄漏的場(chǎng)景，同時(shí)利用BowTie分析方法，細(xì)化、完善安全風(fēng)險(xiǎn)控制措施，建立水合物氣體泄漏風(fēng)險(xiǎn)管控模型及熱工作業(yè)BowTie模型，最終確定在鉆臺(tái)、試采區(qū)布設(shè)6套無線可燃?xì)怏w連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，配置16套便攜式可燃?xì)怏w探測(cè)器及熱工作業(yè)管控程序等主動(dòng)控制屏障，積極落實(shí)各作業(yè)崗位風(fēng)險(xiǎn)控制責(zé)任，有效預(yù)防熱工作業(yè)過程中存在的風(fēng)險(xiǎn)，為項(xiàng)目提供安全保障，確保試采不中斷、連續(xù)試采60天的世界紀(jì)錄。

3 結(jié)論

(1)海洋鉆井平臺(tái)熱工作業(yè)事故BowTie模型圖中針對(duì)每項(xiàng)原因列出的預(yù)防措施和針對(duì)每個(gè)后果列出的控制措施，便于識(shí)別每一個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)的風(fēng)險(xiǎn)。該模型圖覆蓋整個(gè)熱工作業(yè)過程，梳理熱工作業(yè)事故的誘因、發(fā)展、控制、應(yīng)急等，并明確負(fù)責(zé)人，將風(fēng)險(xiǎn)因素與安全控制形成系統(tǒng)化模型、可視化管理，用一張圖表直觀清晰地展示了該類事故的整個(gè)流程，采取以預(yù)防為主的方針，從源頭制定切實(shí)有效的防范控制措施，有效指導(dǎo)熱工作業(yè)全過程風(fēng)險(xiǎn)管控，將熱工作業(yè)事故損失和影響降到最低，有利于提升海洋鉆井平臺(tái)熱工作業(yè)安全管理，也為海洋石油企業(yè)處理該類事故從全局角度提供一種新的方法。

(2)基于BowTie模型的分析方法在風(fēng)險(xiǎn)定量分析方面還有一定的局限性，后期可將矩陣法、LEC法等定量或半定量風(fēng)險(xiǎn)分析法與BowTie分析法相結(jié)合對(duì)熱工作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行深入辨識(shí)和剖析，探討影響海洋鉆井平臺(tái)熱工作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)的組織、管理、設(shè)施、人員、應(yīng)急、隱患等方面因素，量化不同階段、不同條件下，可能導(dǎo)致頂級(jí)事件發(fā)生的概率，對(duì)事故原因以及后果進(jìn)行評(píng)判，從而確定風(fēng)險(xiǎn)控制的薄弱環(huán)節(jié)；另外，還可對(duì)每一個(gè)屏障增加“干擾因素”及“干擾因素屏障”，精準(zhǔn)防控?zé)峁ぷ鳂I(yè)風(fēng)險(xiǎn)，為預(yù)防和管控海洋平臺(tái)熱工作業(yè)事故的發(fā)生提供技術(shù)保障。