彭英偉

摘 要：海上鉆井過(guò)程工序復(fù)雜，工具眾多，介質(zhì)危險(xiǎn)，人員密集，一旦發(fā)生事故其后果影響十分惡劣，不僅會(huì)破壞企業(yè)形象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)對(duì)國(guó)家形象造成負(fù)面影響，因此有必要對(duì)其進(jìn)行全面的分析。該文根據(jù)對(duì)海上鉆井作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)，利用bow-tie理論全面展示海上鉆井井噴事故發(fā)展過(guò)程和導(dǎo)致的后果，采用模糊綜合分析法、模糊層次分析法定量分析事故的概率和后果，并結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)矩陣，評(píng)價(jià)其風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

關(guān)鍵詞：海上鉆井 井噴 定量風(fēng)險(xiǎn)分析 模糊化 bow-tie理論

中圖分類(lèi)號(hào)：X937 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）03（a）-0051-03

隨著海洋石油工業(yè)的發(fā)展，海上油氣產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，但是生產(chǎn)過(guò)程及其所處的海洋環(huán)境的復(fù)雜性導(dǎo)致事故發(fā)生的可能性較大。尤其是在海上鉆井作業(yè)中，工序繁雜，工具眾多，介質(zhì)危險(xiǎn)，人員密集，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程面臨諸多危險(xiǎn)因素。定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)（Quantified risk assessment）是一種能給風(fēng)險(xiǎn)賦值的評(píng)估方法，它提供統(tǒng)一的風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)，并將風(fēng)險(xiǎn)值與風(fēng)險(xiǎn)基準(zhǔn)比較，通過(guò)比較結(jié)果判斷風(fēng)險(xiǎn)可接受程度，并提出消減措施，有利于管理層進(jìn)行決策。

1 定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)研究現(xiàn)狀

定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)提出于40多年前，至今應(yīng)用已達(dá)20多年，在近10年內(nèi)得到了快速發(fā)展。目前在發(fā)達(dá)國(guó)家應(yīng)用重視程度高，受到權(quán)威部門(mén)的廣泛認(rèn)可，在發(fā)展中國(guó)家也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。

對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象的認(rèn)識(shí)程度決定了定量風(fēng)險(xiǎn)分析的全面性和可靠性，在充分熟悉對(duì)象的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，辨識(shí)其風(fēng)險(xiǎn)因素。風(fēng)險(xiǎn)因素識(shí)別出后，根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)或者邀請(qǐng)權(quán)威專(zhuān)家賦值確定其發(fā)生概率和后果，風(fēng)險(xiǎn)的大小即事件發(fā)生概率與可能導(dǎo)致的后果的結(jié)合。把得出的風(fēng)險(xiǎn)值與風(fēng)險(xiǎn)定量標(biāo)準(zhǔn)作比較，根據(jù)ALARP原則，確定其是否可以被接受，如果不被接受，提出應(yīng)該采取的措施，降低風(fēng)險(xiǎn)至可接受范圍之內(nèi)。ALARP原則的意義是：任何工業(yè)活動(dòng)都具有風(fēng)險(xiǎn)，不可能通過(guò)預(yù)防措施來(lái)徹底消除風(fēng)險(xiǎn)；而且，當(dāng)系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)水平越低時(shí)，要進(jìn)一步降低就越困難，其成本往往呈指數(shù)曲線上升。因此，必須在系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)水平和成本之間做出折中。

2 定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)在鉆井過(guò)程中的應(yīng)用

不論是海上鉆井還是陸地鉆井，井噴是發(fā)生概率較高而且后果危害巨大的事故，嚴(yán)重的案例例如12.23開(kāi)縣井噴事故，墨西哥灣BP“深水地平線”井噴事故等。而且，鑒于環(huán)境影響的全局性，海上油氣田發(fā)生井噴事故后，其負(fù)面影響比陸上更加惡劣。因此，本文選取頂級(jí)事件為井噴事故，建立海上井噴bow-tie模型，定量計(jì)算基本事件的概率值和后果的評(píng)分，結(jié)合常用的風(fēng)險(xiǎn)矩陣，幫助作業(yè)者了解井噴發(fā)生過(guò)程和預(yù)防、控制措施，對(duì)于實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程有重要的指導(dǎo)意義。

2.1 基本事件概率分析

利用模糊綜合評(píng)分法計(jì)算基本事件的發(fā)生概率，首先需要建立恰當(dāng)?shù)碾`屬度函數(shù)，對(duì)收集到的概率描述轉(zhuǎn)化為模糊數(shù)。常用的隸屬度函數(shù)有三角形模糊函數(shù)和梯形模糊函數(shù)。

（1）模糊化

本文將概率劃分為5個(gè)等級(jí)，其對(duì)應(yīng)的表示符號(hào)、定性表達(dá)方式、定量表達(dá)方式和模糊數(shù)如表1。

對(duì)于能在相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢得到的基本事件概率，可以根據(jù)表1將確定的概率值轉(zhuǎn)化為模糊數(shù)。例如基本事件X1，X2，X8，X9，可從文獻(xiàn)中查得。根據(jù)表中的定量分級(jí)，轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的模糊數(shù)。對(duì)于不能通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)得到時(shí)，需要遵從專(zhuān)家學(xué)者的意見(jiàn)。賦予每位專(zhuān)家合適的權(quán)重，并且要求專(zhuān)家對(duì)于同一基本事件賦予等級(jí)。

（2）概率計(jì)算

本文應(yīng)用改進(jìn)的處理專(zhuān)家意見(jiàn)的運(yùn)算法則計(jì)算基本事件的概率。

①確定專(zhuān)家的權(quán)重，本文采用層次分析計(jì)算，結(jié)果得出四位專(zhuān)家的權(quán)重，，，：。

②計(jì)算任意兩位專(zhuān)家對(duì)同一事件的賦值的相似度。

對(duì)于不能從相關(guān)文獻(xiàn)中查詢得到的基本事件：X3，X4，X5，X6，X7進(jìn)行專(zhuān)家評(píng)分，專(zhuān)家意見(jiàn)結(jié)果如表2。

應(yīng)用公式（1）-（6）計(jì)算出井漏、高速起鉆抽吸、地層高壓、氣侵、泥漿密度低、鉆遇淺層氣、鉆井液選用不合理、環(huán)空靜夜柱壓力降低、空井時(shí)間長(zhǎng)、放噴系統(tǒng)失效、操作、指揮錯(cuò)誤、IBOP失效、BOP組失效、壓井系統(tǒng)失效的發(fā)生概率。通過(guò)對(duì)bow-tie圖事故樹(shù)部分的計(jì)算，得到最下割集見(jiàn)表3，共27個(gè)最小割集。

通過(guò)最小割集計(jì)算頂上事件發(fā)生的概率為5.97×10-4，概率等級(jí)為2。

2.2 后果分析

考慮海洋流體的流動(dòng)性，海上鉆井過(guò)程中出現(xiàn)井噴事故，除了造成對(duì)本國(guó)的社會(huì)影響和企業(yè)本身的影響外，還涉及對(duì)鄰國(guó)的影響。因此，將海上鉆井井噴事故的后果分為兩個(gè)層次，第一層：社會(huì)影響，企業(yè)影響，國(guó)外影響。第二層：人身傷害，環(huán)境破壞，經(jīng)濟(jì)損失。

采用推薦的模糊層次分析法（FAHP）分析其后果因素權(quán)重，得出社會(huì)影響的權(quán)重為0.5，企業(yè)影響的權(quán)重為0.17，國(guó)外影響的權(quán)重為0.33。

對(duì)社會(huì)影響的第二層，人員傷害、環(huán)境破壞和經(jīng)濟(jì)損失的權(quán)重計(jì)算結(jié)果為：

，即人身傷害權(quán)重為0.5，環(huán)境破壞權(quán)重為0.33，經(jīng)濟(jì)損失權(quán)重為0.17。

對(duì)企業(yè)影響的第二層，人員傷害、環(huán)境破壞和經(jīng)濟(jì)損失的權(quán)重計(jì)算結(jié)果為：

，即人身傷害權(quán)重為0.5，環(huán)境破壞權(quán)重為0.17，經(jīng)濟(jì)損失權(quán)重為0.33；

對(duì)國(guó)外影響的第二層，人員傷害、環(huán)境破壞和經(jīng)濟(jì)損失的權(quán)重計(jì)算結(jié)果為：

，即人身傷害權(quán)重為0.33，環(huán)境破壞權(quán)重為0.5，經(jīng)濟(jì)損失權(quán)重為0.17。

根據(jù)單準(zhǔn)則下的權(quán)重計(jì)算總權(quán)重，總權(quán)重是指所有基本事件對(duì)最上層目標(biāo)層的相對(duì)重要度。

代表專(zhuān)家對(duì)人員傷害的評(píng)分，代表專(zhuān)家對(duì)環(huán)境破壞的評(píng)分，代表專(zhuān)家對(duì)經(jīng)濟(jì)損失的評(píng)分。在此根據(jù)模糊綜合評(píng)分法計(jì)算專(zhuān)家評(píng)分，分別為4.8963，5.3372，4.1862，得到的井噴后果的綜合評(píng)分為4.9145。井噴后果等級(jí)包括5個(gè)等級(jí)，即1，2，3，4，5，如表4。因此井噴后果等級(jí)為3級(jí)。

2.3 風(fēng)險(xiǎn)分析

風(fēng)險(xiǎn)矩陣同時(shí)綜合了事故概率和后果，是風(fēng)險(xiǎn)分析中的良好表示方式，被廣泛的應(yīng)用于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。

風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分為4個(gè)區(qū)域，如表6。

根據(jù)文中的井噴概率和后果分析，與風(fēng)險(xiǎn)矩陣對(duì)比得到井噴事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為Ⅱ級(jí)，有在特殊情況下會(huì)發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)ALARP原則，此風(fēng)險(xiǎn)是可接受的，但是必須采取必要的措施降因此，必須采取必要的措施降低風(fēng)險(xiǎn)到風(fēng)險(xiǎn)忽略區(qū)域。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）本文辨識(shí)了海上鉆井作業(yè)中的人員操作，設(shè)備安全，管理制度和作業(yè)環(huán)境中的風(fēng)險(xiǎn)，具體列出了各個(gè)環(huán)節(jié)的風(fēng)險(xiǎn)因素。

（2）通過(guò)比較常用的定量風(fēng)險(xiǎn)分析方法，認(rèn)為模糊化是如今風(fēng)險(xiǎn)分析中的主流方法，有利于提高計(jì)算結(jié)果和過(guò)程的精確性，而bow-tie模型是全面展示事故發(fā)展過(guò)程和導(dǎo)致后果的方法，本文將兩種方法結(jié)合使用。

（3）結(jié)合海上鉆井的特點(diǎn)，吸取福島核電站爆炸泄漏事故和“深水地平線”事故的教訓(xùn)，在后果分析中加入事故的國(guó)外影響，全面分析事故后果。

（4）建立了海上鉆井井噴事故的bow-tie模型，對(duì)事故進(jìn)行了定量分析，結(jié)合模糊層次分析法和模糊綜合分析法計(jì)算事件發(fā)生概率和后果。

參考文獻(xiàn)

[1] 羅樺檳，張世英.海洋平臺(tái)定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[J].管理工程學(xué)報(bào)，1999（1）：56-62.

[2] 張琳，李長(zhǎng)俊，蘇欣，等.模糊層次分析法確定管線風(fēng)險(xiǎn)因素權(quán)重[J].石油機(jī)械，2006，34（6）：43-45

[3] 胡顯偉，段夢(mèng)蘭，管耀華.基于模糊Bow_tie模型的深水海底管道定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究[J].中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2012，22（3）：128-132.

[4] 劉剛，金業(yè)權(quán).鉆井井控風(fēng)險(xiǎn)分析與控制[M].北京：石油工業(yè)出版社，2011.

[5] 董海波，顧學(xué)康.基于模糊故障樹(shù)方法的鉆井平臺(tái)井噴概率計(jì)算[J].中國(guó)造船，2013，54（1）：155-163.endprint

摘 要：海上鉆井過(guò)程工序復(fù)雜，工具眾多，介質(zhì)危險(xiǎn)，人員密集，一旦發(fā)生事故其后果影響十分惡劣，不僅會(huì)破壞企業(yè)形象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)對(duì)國(guó)家形象造成負(fù)面影響，因此有必要對(duì)其進(jìn)行全面的分析。該文根據(jù)對(duì)海上鉆井作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)，利用bow-tie理論全面展示海上鉆井井噴事故發(fā)展過(guò)程和導(dǎo)致的后果，采用模糊綜合分析法、模糊層次分析法定量分析事故的概率和后果，并結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)矩陣，評(píng)價(jià)其風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

關(guān)鍵詞：海上鉆井 井噴 定量風(fēng)險(xiǎn)分析 模糊化 bow-tie理論

中圖分類(lèi)號(hào)：X937 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）03（a）-0051-03

隨著海洋石油工業(yè)的發(fā)展，海上油氣產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，但是生產(chǎn)過(guò)程及其所處的海洋環(huán)境的復(fù)雜性導(dǎo)致事故發(fā)生的可能性較大。尤其是在海上鉆井作業(yè)中，工序繁雜，工具眾多，介質(zhì)危險(xiǎn)，人員密集，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程面臨諸多危險(xiǎn)因素。定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)（Quantified risk assessment）是一種能給風(fēng)險(xiǎn)賦值的評(píng)估方法，它提供統(tǒng)一的風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)，并將風(fēng)險(xiǎn)值與風(fēng)險(xiǎn)基準(zhǔn)比較，通過(guò)比較結(jié)果判斷風(fēng)險(xiǎn)可接受程度，并提出消減措施，有利于管理層進(jìn)行決策。

1 定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)研究現(xiàn)狀

定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)提出于40多年前，至今應(yīng)用已達(dá)20多年，在近10年內(nèi)得到了快速發(fā)展。目前在發(fā)達(dá)國(guó)家應(yīng)用重視程度高，受到權(quán)威部門(mén)的廣泛認(rèn)可，在發(fā)展中國(guó)家也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。

對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象的認(rèn)識(shí)程度決定了定量風(fēng)險(xiǎn)分析的全面性和可靠性，在充分熟悉對(duì)象的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，辨識(shí)其風(fēng)險(xiǎn)因素。風(fēng)險(xiǎn)因素識(shí)別出后，根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)或者邀請(qǐng)權(quán)威專(zhuān)家賦值確定其發(fā)生概率和后果，風(fēng)險(xiǎn)的大小即事件發(fā)生概率與可能導(dǎo)致的后果的結(jié)合。把得出的風(fēng)險(xiǎn)值與風(fēng)險(xiǎn)定量標(biāo)準(zhǔn)作比較，根據(jù)ALARP原則，確定其是否可以被接受，如果不被接受，提出應(yīng)該采取的措施，降低風(fēng)險(xiǎn)至可接受范圍之內(nèi)。ALARP原則的意義是：任何工業(yè)活動(dòng)都具有風(fēng)險(xiǎn)，不可能通過(guò)預(yù)防措施來(lái)徹底消除風(fēng)險(xiǎn)；而且，當(dāng)系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)水平越低時(shí)，要進(jìn)一步降低就越困難，其成本往往呈指數(shù)曲線上升。因此，必須在系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)水平和成本之間做出折中。

2 定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)在鉆井過(guò)程中的應(yīng)用

不論是海上鉆井還是陸地鉆井，井噴是發(fā)生概率較高而且后果危害巨大的事故，嚴(yán)重的案例例如12.23開(kāi)縣井噴事故，墨西哥灣BP“深水地平線”井噴事故等。而且，鑒于環(huán)境影響的全局性，海上油氣田發(fā)生井噴事故后，其負(fù)面影響比陸上更加惡劣。因此，本文選取頂級(jí)事件為井噴事故，建立海上井噴bow-tie模型，定量計(jì)算基本事件的概率值和后果的評(píng)分，結(jié)合常用的風(fēng)險(xiǎn)矩陣，幫助作業(yè)者了解井噴發(fā)生過(guò)程和預(yù)防、控制措施，對(duì)于實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程有重要的指導(dǎo)意義。

2.1 基本事件概率分析

利用模糊綜合評(píng)分法計(jì)算基本事件的發(fā)生概率，首先需要建立恰當(dāng)?shù)碾`屬度函數(shù)，對(duì)收集到的概率描述轉(zhuǎn)化為模糊數(shù)。常用的隸屬度函數(shù)有三角形模糊函數(shù)和梯形模糊函數(shù)。

（1）模糊化

本文將概率劃分為5個(gè)等級(jí)，其對(duì)應(yīng)的表示符號(hào)、定性表達(dá)方式、定量表達(dá)方式和模糊數(shù)如表1。

對(duì)于能在相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢得到的基本事件概率，可以根據(jù)表1將確定的概率值轉(zhuǎn)化為模糊數(shù)。例如基本事件X1，X2，X8，X9，可從文獻(xiàn)中查得。根據(jù)表中的定量分級(jí)，轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的模糊數(shù)。對(duì)于不能通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)得到時(shí)，需要遵從專(zhuān)家學(xué)者的意見(jiàn)。賦予每位專(zhuān)家合適的權(quán)重，并且要求專(zhuān)家對(duì)于同一基本事件賦予等級(jí)。

（2）概率計(jì)算

本文應(yīng)用改進(jìn)的處理專(zhuān)家意見(jiàn)的運(yùn)算法則計(jì)算基本事件的概率。

①確定專(zhuān)家的權(quán)重，本文采用層次分析計(jì)算，結(jié)果得出四位專(zhuān)家的權(quán)重，，，：。

②計(jì)算任意兩位專(zhuān)家對(duì)同一事件的賦值的相似度。

對(duì)于不能從相關(guān)文獻(xiàn)中查詢得到的基本事件：X3，X4，X5，X6，X7進(jìn)行專(zhuān)家評(píng)分，專(zhuān)家意見(jiàn)結(jié)果如表2。

應(yīng)用公式（1）-（6）計(jì)算出井漏、高速起鉆抽吸、地層高壓、氣侵、泥漿密度低、鉆遇淺層氣、鉆井液選用不合理、環(huán)空靜夜柱壓力降低、空井時(shí)間長(zhǎng)、放噴系統(tǒng)失效、操作、指揮錯(cuò)誤、IBOP失效、BOP組失效、壓井系統(tǒng)失效的發(fā)生概率。通過(guò)對(duì)bow-tie圖事故樹(shù)部分的計(jì)算，得到最下割集見(jiàn)表3，共27個(gè)最小割集。

通過(guò)最小割集計(jì)算頂上事件發(fā)生的概率為5.97×10-4，概率等級(jí)為2。

2.2 后果分析

考慮海洋流體的流動(dòng)性，海上鉆井過(guò)程中出現(xiàn)井噴事故，除了造成對(duì)本國(guó)的社會(huì)影響和企業(yè)本身的影響外，還涉及對(duì)鄰國(guó)的影響。因此，將海上鉆井井噴事故的后果分為兩個(gè)層次，第一層：社會(huì)影響，企業(yè)影響，國(guó)外影響。第二層：人身傷害，環(huán)境破壞，經(jīng)濟(jì)損失。

采用推薦的模糊層次分析法（FAHP）分析其后果因素權(quán)重，得出社會(huì)影響的權(quán)重為0.5，企業(yè)影響的權(quán)重為0.17，國(guó)外影響的權(quán)重為0.33。

對(duì)社會(huì)影響的第二層，人員傷害、環(huán)境破壞和經(jīng)濟(jì)損失的權(quán)重計(jì)算結(jié)果為：

，即人身傷害權(quán)重為0.5，環(huán)境破壞權(quán)重為0.33，經(jīng)濟(jì)損失權(quán)重為0.17。

對(duì)企業(yè)影響的第二層，人員傷害、環(huán)境破壞和經(jīng)濟(jì)損失的權(quán)重計(jì)算結(jié)果為：

，即人身傷害權(quán)重為0.5，環(huán)境破壞權(quán)重為0.17，經(jīng)濟(jì)損失權(quán)重為0.33；

對(duì)國(guó)外影響的第二層，人員傷害、環(huán)境破壞和經(jīng)濟(jì)損失的權(quán)重計(jì)算結(jié)果為：

，即人身傷害權(quán)重為0.33，環(huán)境破壞權(quán)重為0.5，經(jīng)濟(jì)損失權(quán)重為0.17。

根據(jù)單準(zhǔn)則下的權(quán)重計(jì)算總權(quán)重，總權(quán)重是指所有基本事件對(duì)最上層目標(biāo)層的相對(duì)重要度。

代表專(zhuān)家對(duì)人員傷害的評(píng)分，代表專(zhuān)家對(duì)環(huán)境破壞的評(píng)分，代表專(zhuān)家對(duì)經(jīng)濟(jì)損失的評(píng)分。在此根據(jù)模糊綜合評(píng)分法計(jì)算專(zhuān)家評(píng)分，分別為4.8963，5.3372，4.1862，得到的井噴后果的綜合評(píng)分為4.9145。井噴后果等級(jí)包括5個(gè)等級(jí)，即1，2，3，4，5，如表4。因此井噴后果等級(jí)為3級(jí)。

2.3 風(fēng)險(xiǎn)分析

風(fēng)險(xiǎn)矩陣同時(shí)綜合了事故概率和后果，是風(fēng)險(xiǎn)分析中的良好表示方式，被廣泛的應(yīng)用于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。

風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分為4個(gè)區(qū)域，如表6。

根據(jù)文中的井噴概率和后果分析，與風(fēng)險(xiǎn)矩陣對(duì)比得到井噴事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為Ⅱ級(jí)，有在特殊情況下會(huì)發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)ALARP原則，此風(fēng)險(xiǎn)是可接受的，但是必須采取必要的措施降因此，必須采取必要的措施降低風(fēng)險(xiǎn)到風(fēng)險(xiǎn)忽略區(qū)域。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）本文辨識(shí)了海上鉆井作業(yè)中的人員操作，設(shè)備安全，管理制度和作業(yè)環(huán)境中的風(fēng)險(xiǎn)，具體列出了各個(gè)環(huán)節(jié)的風(fēng)險(xiǎn)因素。

（2）通過(guò)比較常用的定量風(fēng)險(xiǎn)分析方法，認(rèn)為模糊化是如今風(fēng)險(xiǎn)分析中的主流方法，有利于提高計(jì)算結(jié)果和過(guò)程的精確性，而bow-tie模型是全面展示事故發(fā)展過(guò)程和導(dǎo)致后果的方法，本文將兩種方法結(jié)合使用。

（3）結(jié)合海上鉆井的特點(diǎn)，吸取福島核電站爆炸泄漏事故和“深水地平線”事故的教訓(xùn)，在后果分析中加入事故的國(guó)外影響，全面分析事故后果。

（4）建立了海上鉆井井噴事故的bow-tie模型，對(duì)事故進(jìn)行了定量分析，結(jié)合模糊層次分析法和模糊綜合分析法計(jì)算事件發(fā)生概率和后果。

參考文獻(xiàn)

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摘 要：海上鉆井過(guò)程工序復(fù)雜，工具眾多，介質(zhì)危險(xiǎn)，人員密集，一旦發(fā)生事故其后果影響十分惡劣，不僅會(huì)破壞企業(yè)形象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)對(duì)國(guó)家形象造成負(fù)面影響，因此有必要對(duì)其進(jìn)行全面的分析。該文根據(jù)對(duì)海上鉆井作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)，利用bow-tie理論全面展示海上鉆井井噴事故發(fā)展過(guò)程和導(dǎo)致的后果，采用模糊綜合分析法、模糊層次分析法定量分析事故的概率和后果，并結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)矩陣，評(píng)價(jià)其風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

關(guān)鍵詞：海上鉆井 井噴 定量風(fēng)險(xiǎn)分析 模糊化 bow-tie理論

中圖分類(lèi)號(hào)：X937 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）03（a）-0051-03

隨著海洋石油工業(yè)的發(fā)展，海上油氣產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，但是生產(chǎn)過(guò)程及其所處的海洋環(huán)境的復(fù)雜性導(dǎo)致事故發(fā)生的可能性較大。尤其是在海上鉆井作業(yè)中，工序繁雜，工具眾多，介質(zhì)危險(xiǎn)，人員密集，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程面臨諸多危險(xiǎn)因素。定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)（Quantified risk assessment）是一種能給風(fēng)險(xiǎn)賦值的評(píng)估方法，它提供統(tǒng)一的風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)，并將風(fēng)險(xiǎn)值與風(fēng)險(xiǎn)基準(zhǔn)比較，通過(guò)比較結(jié)果判斷風(fēng)險(xiǎn)可接受程度，并提出消減措施，有利于管理層進(jìn)行決策。

1 定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)研究現(xiàn)狀

定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)提出于40多年前，至今應(yīng)用已達(dá)20多年，在近10年內(nèi)得到了快速發(fā)展。目前在發(fā)達(dá)國(guó)家應(yīng)用重視程度高，受到權(quán)威部門(mén)的廣泛認(rèn)可，在發(fā)展中國(guó)家也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。

對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象的認(rèn)識(shí)程度決定了定量風(fēng)險(xiǎn)分析的全面性和可靠性，在充分熟悉對(duì)象的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，辨識(shí)其風(fēng)險(xiǎn)因素。風(fēng)險(xiǎn)因素識(shí)別出后，根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)或者邀請(qǐng)權(quán)威專(zhuān)家賦值確定其發(fā)生概率和后果，風(fēng)險(xiǎn)的大小即事件發(fā)生概率與可能導(dǎo)致的后果的結(jié)合。把得出的風(fēng)險(xiǎn)值與風(fēng)險(xiǎn)定量標(biāo)準(zhǔn)作比較，根據(jù)ALARP原則，確定其是否可以被接受，如果不被接受，提出應(yīng)該采取的措施，降低風(fēng)險(xiǎn)至可接受范圍之內(nèi)。ALARP原則的意義是：任何工業(yè)活動(dòng)都具有風(fēng)險(xiǎn)，不可能通過(guò)預(yù)防措施來(lái)徹底消除風(fēng)險(xiǎn)；而且，當(dāng)系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)水平越低時(shí)，要進(jìn)一步降低就越困難，其成本往往呈指數(shù)曲線上升。因此，必須在系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)水平和成本之間做出折中。

2 定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)在鉆井過(guò)程中的應(yīng)用

不論是海上鉆井還是陸地鉆井，井噴是發(fā)生概率較高而且后果危害巨大的事故，嚴(yán)重的案例例如12.23開(kāi)縣井噴事故，墨西哥灣BP“深水地平線”井噴事故等。而且，鑒于環(huán)境影響的全局性，海上油氣田發(fā)生井噴事故后，其負(fù)面影響比陸上更加惡劣。因此，本文選取頂級(jí)事件為井噴事故，建立海上井噴bow-tie模型，定量計(jì)算基本事件的概率值和后果的評(píng)分，結(jié)合常用的風(fēng)險(xiǎn)矩陣，幫助作業(yè)者了解井噴發(fā)生過(guò)程和預(yù)防、控制措施，對(duì)于實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程有重要的指導(dǎo)意義。

2.1 基本事件概率分析

利用模糊綜合評(píng)分法計(jì)算基本事件的發(fā)生概率，首先需要建立恰當(dāng)?shù)碾`屬度函數(shù)，對(duì)收集到的概率描述轉(zhuǎn)化為模糊數(shù)。常用的隸屬度函數(shù)有三角形模糊函數(shù)和梯形模糊函數(shù)。

（1）模糊化

本文將概率劃分為5個(gè)等級(jí)，其對(duì)應(yīng)的表示符號(hào)、定性表達(dá)方式、定量表達(dá)方式和模糊數(shù)如表1。

對(duì)于能在相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢得到的基本事件概率，可以根據(jù)表1將確定的概率值轉(zhuǎn)化為模糊數(shù)。例如基本事件X1，X2，X8，X9，可從文獻(xiàn)中查得。根據(jù)表中的定量分級(jí)，轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的模糊數(shù)。對(duì)于不能通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)得到時(shí)，需要遵從專(zhuān)家學(xué)者的意見(jiàn)。賦予每位專(zhuān)家合適的權(quán)重，并且要求專(zhuān)家對(duì)于同一基本事件賦予等級(jí)。

（2）概率計(jì)算

本文應(yīng)用改進(jìn)的處理專(zhuān)家意見(jiàn)的運(yùn)算法則計(jì)算基本事件的概率。

①確定專(zhuān)家的權(quán)重，本文采用層次分析計(jì)算，結(jié)果得出四位專(zhuān)家的權(quán)重，，，：。

②計(jì)算任意兩位專(zhuān)家對(duì)同一事件的賦值的相似度。

對(duì)于不能從相關(guān)文獻(xiàn)中查詢得到的基本事件：X3，X4，X5，X6，X7進(jìn)行專(zhuān)家評(píng)分，專(zhuān)家意見(jiàn)結(jié)果如表2。

應(yīng)用公式（1）-（6）計(jì)算出井漏、高速起鉆抽吸、地層高壓、氣侵、泥漿密度低、鉆遇淺層氣、鉆井液選用不合理、環(huán)空靜夜柱壓力降低、空井時(shí)間長(zhǎng)、放噴系統(tǒng)失效、操作、指揮錯(cuò)誤、IBOP失效、BOP組失效、壓井系統(tǒng)失效的發(fā)生概率。通過(guò)對(duì)bow-tie圖事故樹(shù)部分的計(jì)算，得到最下割集見(jiàn)表3，共27個(gè)最小割集。

通過(guò)最小割集計(jì)算頂上事件發(fā)生的概率為5.97×10-4，概率等級(jí)為2。

2.2 后果分析

考慮海洋流體的流動(dòng)性，海上鉆井過(guò)程中出現(xiàn)井噴事故，除了造成對(duì)本國(guó)的社會(huì)影響和企業(yè)本身的影響外，還涉及對(duì)鄰國(guó)的影響。因此，將海上鉆井井噴事故的后果分為兩個(gè)層次，第一層：社會(huì)影響，企業(yè)影響，國(guó)外影響。第二層：人身傷害，環(huán)境破壞，經(jīng)濟(jì)損失。

采用推薦的模糊層次分析法（FAHP）分析其后果因素權(quán)重，得出社會(huì)影響的權(quán)重為0.5，企業(yè)影響的權(quán)重為0.17，國(guó)外影響的權(quán)重為0.33。

對(duì)社會(huì)影響的第二層，人員傷害、環(huán)境破壞和經(jīng)濟(jì)損失的權(quán)重計(jì)算結(jié)果為：

，即人身傷害權(quán)重為0.5，環(huán)境破壞權(quán)重為0.33，經(jīng)濟(jì)損失權(quán)重為0.17。

對(duì)企業(yè)影響的第二層，人員傷害、環(huán)境破壞和經(jīng)濟(jì)損失的權(quán)重計(jì)算結(jié)果為：

，即人身傷害權(quán)重為0.5，環(huán)境破壞權(quán)重為0.17，經(jīng)濟(jì)損失權(quán)重為0.33；

對(duì)國(guó)外影響的第二層，人員傷害、環(huán)境破壞和經(jīng)濟(jì)損失的權(quán)重計(jì)算結(jié)果為：

，即人身傷害權(quán)重為0.33，環(huán)境破壞權(quán)重為0.5，經(jīng)濟(jì)損失權(quán)重為0.17。

根據(jù)單準(zhǔn)則下的權(quán)重計(jì)算總權(quán)重，總權(quán)重是指所有基本事件對(duì)最上層目標(biāo)層的相對(duì)重要度。

代表專(zhuān)家對(duì)人員傷害的評(píng)分，代表專(zhuān)家對(duì)環(huán)境破壞的評(píng)分，代表專(zhuān)家對(duì)經(jīng)濟(jì)損失的評(píng)分。在此根據(jù)模糊綜合評(píng)分法計(jì)算專(zhuān)家評(píng)分，分別為4.8963，5.3372，4.1862，得到的井噴后果的綜合評(píng)分為4.9145。井噴后果等級(jí)包括5個(gè)等級(jí)，即1，2，3，4，5，如表4。因此井噴后果等級(jí)為3級(jí)。

2.3 風(fēng)險(xiǎn)分析

風(fēng)險(xiǎn)矩陣同時(shí)綜合了事故概率和后果，是風(fēng)險(xiǎn)分析中的良好表示方式，被廣泛的應(yīng)用于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。

風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分為4個(gè)區(qū)域，如表6。

根據(jù)文中的井噴概率和后果分析，與風(fēng)險(xiǎn)矩陣對(duì)比得到井噴事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為Ⅱ級(jí)，有在特殊情況下會(huì)發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)ALARP原則，此風(fēng)險(xiǎn)是可接受的，但是必須采取必要的措施降因此，必須采取必要的措施降低風(fēng)險(xiǎn)到風(fēng)險(xiǎn)忽略區(qū)域。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）本文辨識(shí)了海上鉆井作業(yè)中的人員操作，設(shè)備安全，管理制度和作業(yè)環(huán)境中的風(fēng)險(xiǎn)，具體列出了各個(gè)環(huán)節(jié)的風(fēng)險(xiǎn)因素。

（2）通過(guò)比較常用的定量風(fēng)險(xiǎn)分析方法，認(rèn)為模糊化是如今風(fēng)險(xiǎn)分析中的主流方法，有利于提高計(jì)算結(jié)果和過(guò)程的精確性，而bow-tie模型是全面展示事故發(fā)展過(guò)程和導(dǎo)致后果的方法，本文將兩種方法結(jié)合使用。

（3）結(jié)合海上鉆井的特點(diǎn)，吸取福島核電站爆炸泄漏事故和“深水地平線”事故的教訓(xùn)，在后果分析中加入事故的國(guó)外影響，全面分析事故后果。

（4）建立了海上鉆井井噴事故的bow-tie模型，對(duì)事故進(jìn)行了定量分析，結(jié)合模糊層次分析法和模糊綜合分析法計(jì)算事件發(fā)生概率和后果。

參考文獻(xiàn)

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