李新宏 陳國(guó)明 李秉軍

1西安建筑科技大學(xué)資源工程學(xué)院

2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

3中國(guó)石油華北油田分公司第五采油廠(chǎng)

海底管道承擔(dān)著海洋油氣輸運(yùn)的重要任務(wù)，是水下生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組成部分，堪稱(chēng)海洋油氣生產(chǎn)系統(tǒng)的生命線(xiàn)。然而，由于腐蝕、疲勞和第三方活動(dòng)等因素，海洋油氣管道在服役過(guò)程中存在泄漏的可能性。一旦發(fā)生泄漏，可能導(dǎo)致火災(zāi)爆炸和海洋溢油，給海上作業(yè)安全和海洋生態(tài)環(huán)境造成巨大的影響[1-2]。例如2007 年某油田海底天然氣管道泄漏后起火，造成海面施工船舶上的5 名人員燒傷[1]；2011 年埃克森美孚石油公司一條穿越蒙大拿州的水下輸油管道發(fā)生泄漏，原油泄漏量約4.2 萬(wàn)加侖[3]。建設(shè)和完善海洋油氣管道泄漏事故應(yīng)急管理體系對(duì)指導(dǎo)海洋重大事故預(yù)防和應(yīng)急處置具有重要的意義。

應(yīng)急管理體系是國(guó)家和企業(yè)應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的理念、制度和各類(lèi)資源的總和，應(yīng)急管理體系建設(shè)決定了國(guó)家和企業(yè)應(yīng)對(duì)重大突發(fā)事件的效率和能力[4]。在海洋油氣作業(yè)重大事故應(yīng)急管理方面，國(guó)家原安全生產(chǎn)監(jiān)督總局發(fā)布了《海洋石油天然氣作業(yè)事故災(zāi)難應(yīng)急預(yù)案》，提出海洋油氣作業(yè)事故應(yīng)急處置的指揮體系與響應(yīng)程序[5]；國(guó)家海洋局制定了《國(guó)家海洋局海洋石油勘探開(kāi)發(fā)溢油應(yīng)急預(yù)案》，提出海洋石油勘探開(kāi)發(fā)溢油事故應(yīng)急處置的基本程序和響應(yīng)原則[6]；中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司發(fā)布了《海洋石油開(kāi)發(fā)災(zāi)難應(yīng)急預(yù)案》，針對(duì)海灘事件、海洋溢油事件、海洋鉆井和采油平臺(tái)火災(zāi)爆炸等重大事故制定了應(yīng)急管理實(shí)施原則與流程[7]。近年來(lái)，國(guó)家重大事故應(yīng)急管理理念已經(jīng)發(fā)生重大變化，應(yīng)急管理工作的重心已從事故后應(yīng)急處置轉(zhuǎn)移到事故前的風(fēng)險(xiǎn)防控，設(shè)備設(shè)施自身脆弱性隱患排查與風(fēng)險(xiǎn)控制成為應(yīng)急管理工作的首要工作。在海洋管道運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)與管理方面，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)形成了多個(gè)推薦做法、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和管理?xiàng)l例，如DNV-RP-F107[8]、SY/T 7063—2016[9]、GB/T 34346—2017[10]等。然而，現(xiàn)有的規(guī)范和推薦做法通常分別針對(duì)管道事故后的應(yīng)急處置和事故前的服役風(fēng)險(xiǎn)管理，將兩者割裂開(kāi)，尚未形成一體化的框架和體系；此外，已有的海洋油氣事故應(yīng)急預(yù)案主要從宏觀(guān)層次給出海洋溢油和火災(zāi)爆炸等重大事故的響應(yīng)和處置流程，未全面和深入考慮海底油氣管道泄漏事故的工藝控制特點(diǎn)。

鑒于此，本文擬從新的應(yīng)急管理理念出發(fā)，構(gòu)建“風(fēng)險(xiǎn)-應(yīng)急”一體化的海洋油氣管道泄漏事故應(yīng)急管理體系，闡明海洋油氣管道泄漏風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防和預(yù)警機(jī)制，結(jié)合海底油氣管道泄漏事故的發(fā)生和控制特點(diǎn)，建立海洋管道泄漏事故應(yīng)急響應(yīng)原則和處置程序。

1 海管泄漏事故應(yīng)急管理框架

為指導(dǎo)應(yīng)急處置工作開(kāi)展，防止海底管道泄漏事件升級(jí)，避免人員傷亡、生態(tài)環(huán)境破壞以及長(zhǎng)期生產(chǎn)中斷等惡性后果，從海洋油氣管道所屬油公司視角出發(fā)，以海底管道泄漏預(yù)警與預(yù)防機(jī)制以及事故應(yīng)急處置為核心內(nèi)容，在系統(tǒng)層面構(gòu)建“風(fēng)險(xiǎn)-應(yīng)急”一體化的應(yīng)急管控體系框架（圖1）。其構(gòu)建的海底管道泄漏應(yīng)急管控體系包括風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與管理、重大泄漏事故預(yù)警、應(yīng)急處置預(yù)案、應(yīng)急中斷恢復(fù)以及應(yīng)急演練等。海底管道泄漏應(yīng)急管控體系是一種閉環(huán)運(yùn)行模式，是管道正常運(yùn)行狀態(tài)和泄漏事故狀態(tài)緊密銜接的連續(xù)過(guò)程。將管道泄漏事件發(fā)生作為管道正常狀態(tài)和應(yīng)急狀態(tài)的分界線(xiàn)，管道正常服役運(yùn)行狀態(tài)階段包括風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)與監(jiān)控、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與管理、不同等級(jí)泄漏事故應(yīng)急模擬演練、應(yīng)急預(yù)案編制和修訂等內(nèi)容，而應(yīng)急狀態(tài)包括應(yīng)急響應(yīng)、處置救援以及應(yīng)急中斷恢復(fù)等內(nèi)容。海底管道泄漏一旦發(fā)生，需要結(jié)合泄漏位置、強(qiáng)度、介質(zhì)屬性和潛在影響范圍等信息判定泄漏事故等級(jí)，對(duì)泄漏事故發(fā)展態(tài)勢(shì)做出分級(jí)預(yù)報(bào)和預(yù)警。因此，泄漏事故預(yù)警也是海底管道泄漏應(yīng)急管控體系的重要內(nèi)容。

圖1 海底管道泄漏應(yīng)急管控體系Fig.1 Emergency management and control system of subsea pipelines

2 泄漏風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防和預(yù)警機(jī)制

2.1 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與管理

海底管道運(yùn)營(yíng)公司應(yīng)按照海底管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和完整性管理規(guī)范等要求，定期對(duì)海底管道進(jìn)行檢測(cè)和預(yù)防性維修，提升海底管道的安全可靠性。通過(guò)識(shí)別海底管道泄漏誘因，對(duì)可能造成海底管道泄漏的重大危險(xiǎn)源進(jìn)行監(jiān)測(cè)和監(jiān)控，形成有效管理；此外，需加強(qiáng)、完善海底管道泄漏防控基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，并形成有效的監(jiān)管制度。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和管理的目的在于形成有效的事故預(yù)防機(jī)制，提前采取風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避措施，減小管道泄漏事故發(fā)生的可能性。國(guó)內(nèi)外已在海洋油氣管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與管理方面開(kāi)展了大量的研究[11-12]，形成了系統(tǒng)的海洋管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與管理方法，能夠?yàn)樵摥h(huán)節(jié)提供有力支撐。

2.2 預(yù)防和預(yù)警

當(dāng)發(fā)生泄漏事件時(shí)，應(yīng)組織專(zhuān)家預(yù)測(cè)泄漏事故演化和發(fā)展態(tài)勢(shì)，在確認(rèn)泄漏發(fā)生以及可能升級(jí)為重大事故時(shí)，要及時(shí)研究和確定應(yīng)對(duì)策略，并發(fā)布預(yù)警信息，通知有關(guān)部門(mén)、單位以及潛在影響區(qū)域公眾和作業(yè)人員，提前做好準(zhǔn)備，采取有效應(yīng)對(duì)措施。當(dāng)本級(jí)和本部門(mén)的應(yīng)急指揮機(jī)構(gòu)認(rèn)定需要支援時(shí)，應(yīng)及時(shí)上報(bào)和聯(lián)系領(lǐng)導(dǎo)部門(mén)，進(jìn)行應(yīng)急物資調(diào)配（海底管道封堵裝備），提升事故應(yīng)對(duì)能力，盡可能減少泄漏事故損失。

2.3 應(yīng)急預(yù)案

應(yīng)急預(yù)案是海底油氣管道泄漏應(yīng)急管控體系的核心內(nèi)容，是指導(dǎo)管道泄漏應(yīng)急工作的綱領(lǐng)性文件，海底管道泄漏事故應(yīng)急預(yù)案包含以下內(nèi)容：

（1）事故分類(lèi)和分級(jí)響應(yīng)原則。海底油氣管道應(yīng)急處置應(yīng)遵循事故分類(lèi)和分級(jí)響應(yīng)的原則，根據(jù)泄漏介質(zhì)類(lèi)型、泄漏強(qiáng)度和潛在的影響范圍將海底油氣管道泄漏事故進(jìn)行分類(lèi)。此外，根據(jù)泄漏事故類(lèi)型和發(fā)展態(tài)勢(shì)，應(yīng)制定不同級(jí)別海底管道泄漏事故響應(yīng)策略。

（2）應(yīng)急組織結(jié)構(gòu)和管理。應(yīng)急組織結(jié)構(gòu)包含管道泄漏事故應(yīng)急工作中的人員結(jié)構(gòu)和職責(zé)分配細(xì)節(jié)，具體包括油氣公司應(yīng)急領(lǐng)導(dǎo)小組、應(yīng)急辦公室、總部機(jī)關(guān)職能部門(mén)、信息組、專(zhuān)家組和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急指揮部。應(yīng)建立海底油氣管道泄漏重大事故應(yīng)急處置專(zhuān)家?guī)?，由石油公司、科研院所和高校技術(shù)專(zhuān)家組成，以便在緊急情況下提供技術(shù)支持。

（3）應(yīng)急預(yù)案層次。海底管道泄漏應(yīng)急預(yù)案體系以企業(yè)行政管理體系為基礎(chǔ)，形成自上而下逐級(jí)分布的結(jié)構(gòu)，基于風(fēng)險(xiǎn)情景規(guī)劃，將應(yīng)急預(yù)案的層次劃分為總體預(yù)案、專(zhuān)項(xiàng)預(yù)案和部門(mén)（現(xiàn)場(chǎng)）預(yù)案。

（4）應(yīng)急管理程序。應(yīng)急管理程序是應(yīng)急預(yù)案的核心內(nèi)容，海底管道泄漏應(yīng)急管理程序包括泄漏確認(rèn)、泄漏工藝控制、事故上報(bào)、現(xiàn)場(chǎng)處置、信息發(fā)布等環(huán)節(jié)。

（5）應(yīng)急培訓(xùn)和演練。培訓(xùn)和演練對(duì)保證海底油氣管道應(yīng)急預(yù)案的實(shí)施和修訂具有重要作用，應(yīng)急領(lǐng)導(dǎo)小組應(yīng)適時(shí)組織各部門(mén)管理人員、指揮人員、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急隊(duì)伍和其他相關(guān)人員參加培訓(xùn)和演練，使相關(guān)人員明確在真實(shí)應(yīng)急場(chǎng)景中自身的職責(zé)，提升應(yīng)急工作能力，保證海底管道應(yīng)急響應(yīng)和處置能夠正確、快速和高效實(shí)施。同時(shí)，應(yīng)急演練也能夠?yàn)闄z驗(yàn)和修訂應(yīng)急計(jì)劃提供科學(xué)依據(jù)。

3 泄漏應(yīng)急響應(yīng)

3.1 泄漏事故報(bào)告

海底油氣管道泄漏事故報(bào)告主要來(lái)自以下幾個(gè)方面：①造成海底管道泄漏的責(zé)任方，如海上施工船舶等；②海上巡視船舶和飛機(jī)探測(cè)到管道路由上方油膜或者氣泡涌流；③泄漏區(qū)域作業(yè)船舶或漁民；④在海上或者近岸區(qū)域的任何單位和個(gè)人；⑤當(dāng)班員工發(fā)現(xiàn)管道壓力和排量明顯波動(dòng)。

上述單位或個(gè)人一旦發(fā)現(xiàn)泄漏事故應(yīng)立即上報(bào)公司應(yīng)急辦公室或海事局（海事局再通知公司），現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)事故后，應(yīng)急辦公室應(yīng)對(duì)事故發(fā)展態(tài)勢(shì)做出判斷，確定事故等級(jí)，并發(fā)布指令啟動(dòng)相應(yīng)級(jí)別的應(yīng)急響應(yīng)程序。

3.2 應(yīng)急響應(yīng)程序

當(dāng)確認(rèn)泄漏事故發(fā)生以后，應(yīng)執(zhí)行以下響應(yīng)程序：

（1）海底輸油管道泄漏時(shí)，應(yīng)關(guān)停上游生產(chǎn)裝置，并聯(lián)系下油站關(guān)閉閥門(mén)；海底輸氣管道泄漏時(shí)，關(guān)停上游生產(chǎn)裝置，并進(jìn)行管線(xiàn)泄壓和火炬放空。

（2）油公司應(yīng)上報(bào)海事局、航道局以及漁政管理部門(mén)，發(fā)出通告疏散周?chē)?，在事故地點(diǎn)和周邊區(qū)域設(shè)定警戒區(qū)域，禁止無(wú)關(guān)船舶駛?cè)?，并通過(guò)政府告知近岸區(qū)域可能受影響的居民和企業(yè)。

（3）漏點(diǎn)探查和應(yīng)急封堵，制定管道封堵方案，對(duì)管道進(jìn)行臨時(shí)封堵或者永久性封堵，恢復(fù)生產(chǎn)，減小停產(chǎn)損失。

（4）制定海上溢油清理方案，對(duì)海底管道泄漏海面溢油進(jìn)行清理和回收，恢復(fù)管道泄漏造成的環(huán)境及生態(tài)影響。此外，應(yīng)急處置結(jié)束以后應(yīng)對(duì)溢油事故的生態(tài)環(huán)境損害、應(yīng)急力量投入和使用情況、應(yīng)急效果等情況進(jìn)行評(píng)估，并提出污染損害索賠、生態(tài)修復(fù)方案建議，上報(bào)應(yīng)急辦公室。

（5）當(dāng)海底管道泄漏事故及影響得到有效控制，管道恢復(fù)正常運(yùn)行時(shí)，應(yīng)急行動(dòng)終止。

（6）在事故發(fā)生及處置的不同階段，應(yīng)急辦公室根據(jù)事故發(fā)展和處置情況，協(xié)調(diào)信息組適時(shí)統(tǒng)一對(duì)外發(fā)布事故信息。

3.3 應(yīng)急處置方案實(shí)施原則

3.3.1 海底管道泄漏維修封堵

采用工藝措施對(duì)管道泄漏進(jìn)行控制以后，需要對(duì)泄漏口進(jìn)行封堵，恢復(fù)管線(xiàn)正常運(yùn)行，實(shí)施管道封堵作業(yè)要遵循以下原則：①勘察海底管道缺陷類(lèi)型以及泄漏段所在區(qū)域水深；②研究并制定管道封堵方案，包括海底管道可能發(fā)生失效類(lèi)型的封堵預(yù)案，以及管線(xiàn)封堵應(yīng)急裝備調(diào)配預(yù)案；③實(shí)施維修封堵方案前，進(jìn)行海底管道維修作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)分析，識(shí)別和管控管線(xiàn)維修封堵作業(yè)過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)源，提高管道維修作業(yè)可靠性。

3.3.2 海上火災(zāi)爆炸應(yīng)急救援

海底輸氣管道泄漏可能造成海面施工和作業(yè)船舶發(fā)生火災(zāi)爆炸事故，進(jìn)行海上應(yīng)急救援時(shí)應(yīng)遵循以下原則：①采取隔離和疏散措施，設(shè)立警戒區(qū)域，避免無(wú)關(guān)人員和船舶進(jìn)入事故影響區(qū)域；②根據(jù)海上風(fēng)向以及遇險(xiǎn)船舶情況，合理組織撲救工作；③配備足夠的消防力量，防止火勢(shì)進(jìn)一步發(fā)展；④以最快速度救援海上遇險(xiǎn)人員，并將傷員送往醫(yī)院救治。

3.3.3 船舶失穩(wěn)應(yīng)急救援

海底輸氣管道泄漏會(huì)形成海面涌流，造成事故區(qū)域的浮式結(jié)構(gòu)物失穩(wěn)，發(fā)生傾覆和翻沉事故，進(jìn)行應(yīng)急救援應(yīng)遵循以下原則：①首先搜尋和救助遇險(xiǎn)人員；②現(xiàn)場(chǎng)施救過(guò)程中應(yīng)進(jìn)行可燃?xì)怏w濃度監(jiān)測(cè)，防止引燃發(fā)生火災(zāi)爆燃；③平臺(tái)或船舶如施救無(wú)效，危及船舶或救援人員時(shí)，應(yīng)立即組織人員撤離。

3.3.4 海上溢油清理

海底原油管道泄漏引起溢油事故，清理處置過(guò)程中應(yīng)遵循以下原則：①控制污染源，對(duì)海上溢油進(jìn)行圍堵，控制溢油影響區(qū)域；②避免或者減輕海上溢油對(duì)環(huán)境敏感區(qū)域的損害和威脅。

4 信息化支持系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

為對(duì)海底管道泄漏事故做出有效應(yīng)急反應(yīng)，設(shè)計(jì)海底油氣管道泄漏應(yīng)急信息化支持系統(tǒng)，以提高應(yīng)急反應(yīng)效率。應(yīng)急響應(yīng)支持系統(tǒng)包含且不限于以下重要模塊：

（1）基于VR 技術(shù)的海底油氣管道泄漏應(yīng)急演練模塊?；谔摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）構(gòu)建包含海底管道封堵作業(yè)、海面火災(zāi)爆燃救援、船舶失穩(wěn)救援以及溢油應(yīng)急清理四種場(chǎng)景的應(yīng)急演練模塊，從而提高應(yīng)急演練針對(duì)性和反應(yīng)效率。

（2）海底油氣管道泄漏風(fēng)險(xiǎn)數(shù)字化管理與預(yù)警模塊。建立海底油氣管道泄漏風(fēng)險(xiǎn)數(shù)字化管理模塊，根據(jù)管道檢維修數(shù)據(jù)和歷史事故信息評(píng)估管道狀態(tài)，預(yù)測(cè)事故發(fā)生概率，并根據(jù)結(jié)果發(fā)布警告，提示管道管理人員實(shí)施維修干預(yù)，提升管道可靠性；此外，該系統(tǒng)應(yīng)包含管道光纖傳感數(shù)據(jù)，根據(jù)管道重點(diǎn)部位的應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)結(jié)果發(fā)布預(yù)警信息。

（3）介質(zhì)運(yùn)移擴(kuò)散預(yù)測(cè)模型。應(yīng)急反應(yīng)系統(tǒng)應(yīng)包含油氣介質(zhì)泄漏運(yùn)移擴(kuò)散預(yù)測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)水下油氣運(yùn)移軌跡以及海面油氣擴(kuò)散行為預(yù)測(cè)，為海底管道應(yīng)急決策和反應(yīng)提供支持。

（4）人力物力資源數(shù)據(jù)庫(kù)。建立包含海洋工程、安全環(huán)保、航運(yùn)、氣象、漁業(yè)、保險(xiǎn)、法律等各個(gè)方面專(zhuān)家以及現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員數(shù)據(jù)庫(kù)，記錄這些專(zhuān)家和技術(shù)人員的信息，一旦發(fā)生事故，根據(jù)需要，動(dòng)員其參與應(yīng)急反應(yīng)；此外，應(yīng)對(duì)本區(qū)域能夠用于海底管道封堵、海上溢油清理及其他場(chǎng)景應(yīng)急和救援的裝備信息記錄在冊(cè)，以便在緊急情況下能夠快速實(shí)現(xiàn)應(yīng)急裝備和物資調(diào)配。

（5）應(yīng)急預(yù)案數(shù)據(jù)庫(kù)。將各層次和級(jí)別的應(yīng)急預(yù)案形成數(shù)據(jù)庫(kù)，形成其建立和修訂檔案，借助數(shù)字化手段，提高應(yīng)急預(yù)案管理和使用效率。

5 結(jié)論

（1）以海底管道泄漏預(yù)警與預(yù)防機(jī)制以及事故應(yīng)急處置為核心，從系統(tǒng)層面構(gòu)建“風(fēng)險(xiǎn)-應(yīng)急”一體化的海洋油氣管道泄漏事故應(yīng)急管理體系框架，包括風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與管理、重大泄漏事故預(yù)警、應(yīng)急處置預(yù)案、應(yīng)急中斷恢復(fù)以及應(yīng)急演練等。

（2）從風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與管理、預(yù)防與預(yù)警、應(yīng)急預(yù)案三個(gè)層次構(gòu)建海洋油氣管道泄漏風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防與預(yù)警機(jī)制，有效強(qiáng)化政府和油公司對(duì)海洋油氣管道泄漏風(fēng)險(xiǎn)治理以及應(yīng)急規(guī)劃能力；制定海洋油氣管道泄漏事故上報(bào)和應(yīng)急響應(yīng)程序，提出海底油氣管道泄漏典型事故場(chǎng)景的應(yīng)急處置方案實(shí)施原則。

（3）提出海底油氣管道泄漏應(yīng)急信息化支持系統(tǒng)的主要內(nèi)容和功能模塊，包括基于VR技術(shù)的海底油氣管道泄漏應(yīng)急演練模塊、海底油氣管道泄漏風(fēng)險(xiǎn)數(shù)字化管理與預(yù)警模塊、管道泄漏介質(zhì)運(yùn)移擴(kuò)散預(yù)測(cè)模型、人力物力資源數(shù)據(jù)庫(kù)和應(yīng)急預(yù)案數(shù)據(jù)庫(kù)等。