FPSO原油外輸作業溢油風險評價系統研究

呂 妍 安 偉

（中海石油環保服務（天津）有限公司，天津開發區，郵編：300457）

1.0 前言

原油外輸是FPSO最基本、最重要的作業環節之一。然而，海上原油外輸與常規的港口碼頭裝卸作業不同，風浪流冰等環境條件比港口碼頭惡劣得多，且兩浮體之間的運動將使作業條件比港口碼頭更加復雜[1]，因此，原油外輸作業過程中溢油風險也更為嚴峻。油氣一旦泄露，極有可能引發更為嚴重的海損、海難事故，不僅污染海洋生態環境，也會對人員安全造成一定威脅。

為了有效降低/預防FPSO外輸作業溢油風險，擬建立一套FPSO原油外輸作業溢油風險評價模型，旨在外輸作業前可有效分析外輸過程中的最大溢油風險環節及溢油風險等級，并根據輸出風險提出降低風險措施，消除或降低外輸作業過程中的溢油風險。

2.0 外輸作業溢油風險評價模型

2.1 模型原理

本研究采用模糊綜合評價模型，對FPSO原油外輸溢油風險等級進行評定。模糊綜合評價方法的基本思想是在確定評價因索、因子的評價等級標準和權值的基礎上，運用模糊集合變換原理，以隸屬度描述各因素及因子的模糊界線，構造模糊評判矩陣，通過多層的復合運算，最終確定評價對象所屬等級[2]。其數學表達如下：

（1）建立評價因素集：設因素 U={U1，U2，······Un}，Ui表示被評價的溢油風險因子；

（2）建立評語集：評語集通常用V表示，即V={U1，U2，······Um}，Vj表示評判的結果。 對于分析的結構等級的劃分，應充分考慮指標的性質特點，不宜過細，一般以四到五個為適中。

（3） 建立權重集：A={a1，a2，······an}，其中 ai（0≤ai≤1）為因素 Ui被考慮的權屬；

（4）評價指標模糊隸屬度子集表：U的任一指標Ui對于V中的每一種評價的隸屬度組成了V上的模糊子集，記為 R（U）=（ri1,ri2,······,rin）；

（5）初次評價：Bi=Ai·Ri=（bi1,bi2,······,bij），（i,j=1,2,3,······,n）

（6）二級/三級評價：

最終，模糊綜合評價結果為：

B=A·R

由二級/三級綜合評價結果所得向量，即為溢油風險等級的總體評價結果，采用加權平均法，判斷溢油風險所屬等級。

2.2 溢油風險評價指標體系

根據前期調研，總結目前FPSO外輸作業的危險環節及易引發溢油事故的潛在風險源，利用層次分析法，對FPSO外輸作業關鍵溢油風險因子進行梳理[3]，建立溢油風險評價指標體系，如下圖所示：

圖1 FPSO外輸作業溢油風險評價指標體系

該評價體系中包含了五個一級評價指標，其中人員能力、管理水平、環境因素、船舶設備為溢油可能性評價指標，評價指標應急設備及能力為溢油事故可控性評價指標。體系中，人員能力主要通過對FPSO、穿梭油輪以及支持船舶工作人員的業務水平、生理狀況以及責任意識幾方面進行考評；重點評價海上設施經理、引水、外輸監督、系泊船長、提油輪船長、服務拖輪船長以及現場海事監督員的外輸作業經驗、失誤率及責任意識。管理水平可以展開為對船舶管理、人員管理以及作業管理三方面。船舶管理主要指對FPSO及參與船舶是否定期/特定時期檢查，外輸作業前是否對關鍵部件（如大纜系統、軟管系統、儲油罐等）進行風險排查，船舶檢修報告是否規范編制并及時匯報；人員管理評價包括外輸作業人員配置是否符合規定，是否定期對人員進行作業培訓等；作業管理評價主要對一系列作業規范指南的制定及執行能力進行評定，其中也包含對溢油應急體系編制的考核。環境因素重點評價海區自然環境（包括外輸作業期間的最大風、浪、流條件，可見度情況，如果在渤海灣冰期期間，還要對海冰狀況進行評價）以及海區作業環境（包括附近海域交通頻繁程度，是否設有安全作業區標識，是否有助航標識等）。船舶自身狀況分別要對FPSO、穿梭油輪以及支持船舶各自的設備配備及完好程度進行評價，同時也應對外輸作業期間是否配備了良好的應急設備，是否有合理的應急計劃進行評價。通過FPSO原油外輸溢油風險分析，可初步識別在原油外輸期間船舶設備中的關鍵環節，主要包括大纜系統（大纜、摯鏈器、摩擦鏈等）、軟管系統（軟管老化、損失程度，閥門及法蘭接頭，自動關斷閥，低壓傳感器或相似的傳感器等）、系泊系統 （系泊鏈、配重塊、滑環及其他連接件等）以及壓力裝置（儲油罐各閥門是否有泄漏，壓力表讀值是否正常，貨油泵工作情況）。應急設備的配備及完好程度的評價，主要考慮一旦可控事故/潛在事故發生，FPSO及其相應船舶是否有能力控制事故態勢，或者避免事故升級，盡量降低大規模溢油的風險；評價子指標包括防火防爆/消防系統（可燃氣體探測器、預警裝置、電控截止閥等）、通訊系統以及溢油應急設施等。一般情況下，FPSO配有簡單的溢油回收/處置裝置，如消油劑、圍油欄、吸油毛氈等，可處理少量溢油，但對于超過10噸的溢油，一般要及時通過通訊系統與溢油應急部門溝通，因此，通訊設備的工作狀況對應急能力的評價有著較重要的意義。

體系中各指標的權重值可通過歷史事故統計、分析及專家咨詢等方式初步確定其建議值，評價過程中，可根據實際工作情況及參與外輸作業的設備特點，對各評價指標的分配權重進行微調。

2.3 溢油風險等級確定

本研究中，溢油風險等級綜合考慮了溢油風險可能性及溢油事故的可控性，其評價標準見表1。

溢油事故可能性及事故可控性均分為5個等級，分值均可通過模糊評價模型計算得出，同時溢油可能性可根據事故概率進行校驗。溢油可能性評分超過3.5分，說明該溢油事故概率較高（>10-3），即在我國海域每10年至少發生一次；若溢油可能性評分低于2分，說明溢油概率事故概率較小（<10-4），即海洋油氣工程中未發生。表中，溢油風險等級總體評價中，風險高的區域需立即暫緩/停止外輸作業，并執行控制措施，對薄弱環節進行進一步考察，評價。中等風險區域，應遵循最低合理可行ALARP原則。

表1 溢油風險等級說明

3.0 FPSO原油外輸溢油風險預報系統

FPSO原油外輸溢油風險預報系統可實現預報預警和建議預防措施兩個主要功能，預報預警又可分為溢油等級輸出及溢油關鍵環節評價，具體功能圖如圖2所示：

圖2 FPSO外輸作業溢油風險評估系統功能圖

3.1 參數輸入

系統可通過選擇外輸作業方式及外輸主要風險環節，分別分析由不同潛在風險源所引起的溢油風險等級。系統中需要輸入的參數包括：

（1）人員情況：外輸作業人員，尤其海上設施經理、引水、外輸監督、系泊船長、提油輪船長、服務拖輪船長以及現場海事監督員的外輸作業能力 （包括平均海上工作時間、文化程度、作業失誤率、身體狀況、責任意識等）。

（2）管理情況：外輸作業操作規范的建立及執行情況，外輸作業人員的培訓情況，外輸作業前各關節環節的檢查情況，外輸作業前工作會議等。

（3）海況參數：風、浪、流、雷暴雨等天氣參數以及周圍海域的交通頻率、安全工作區的標識情況。

（4）設備參數：FPSO船型，大纜系統可靠性，軟管老化及磨損情況，軟管法蘭、閥門工作情況，系泊系統可靠性，儲油及其它壓力裝置安全情況以及其它外輸輔助設備的工作情況。

（5）應急能力及設備：自動關斷閥工作情況，防火防爆消防設備，溢油應急計劃編制及執行情況，溢油應急設備配備類型及數量等。

該系統中各指標因子的權重及危險度隸屬度可根據實際情況進行調整，以適用于不同條件下的FPSO原油外輸溢油風險分析。

3.2 系統輸出

系統可輸出各風險誘因 （如碰撞事故、大纜失效、軟管系統損傷、其他作業干擾等）所導致的溢油事故風險等級，也可以將各風險等級分值可進行疊加，計算出外輸全過程溢油風險等級。系統輸出包括三個模塊，分別為溢油風險等級、溢油風險評語及降低風險措施建議：

（1）溢油風險等級包括溢油風險可能性等級及溢油后果可控性等級。溢油風險可能性等級可通過量化分析人員能力、管理水平、海況環境以及船舶設施的參數，分析目標FPSO在外輸過程中的導致溢油發生的概率及可能性等級。溢油后果可控性等級即對FPSO的應急反應能力進行量化評價，綜合評價FPSO自動關斷設備、應急資源配備、應急反應時間、溢油應急資源及通訊系統等。最終的溢油風險等級評價標準參考風險矩陣法（參見本文2.3）。

（2）溢油風險評語即溢油風險關鍵因子及主要溢油事故誘因分析。通過事故樹分析，計算最弱溢油風險因子所對應的溢油事故誘因的概率。明確指出在環境參數下，進行外輸作業可能引發的溢油事故，為加強預防溢油事故、提高外輸風險管理效率提供可靠依據。

（3）降低風險措施建議：基于溢油風險等級及風險評語輸出結果，系統可提出降低溢油風險或控制溢油后果的相應建議。建議包括：立即停止外輸作業（如海況環境極惡劣）、對部分設施進行臨時加固或修補處理，后期進行更換（如大纜局部磨損較嚴重、外輸軟管有裂紋產生）、立即更換風險設施（如閥門無法正常工作，大纜及軟管系統零部件失效）、外輸作業暫停或推遲，等待指令（其他作業對外輸作業存在風險隱患、海域周邊有其他船只可能干擾作業）。

4.0 結語

FPSO原油外輸作業中的溢油風險不容忽視，構建一套可及時預報外輸作業中溢油風險等級及關鍵風險環節的系統軟件已是當前FPSO外輸作業中亟需開展的一項工作，該系統的開發將為降低溢油風險、預防溢油事故奠定有利基礎。

[1]劉愛俠,容克佳,張志平.FPSO原油外輸系統研究[J].中國造船,2010,51（191）:71-75.

[2]高丹,壽建敏.船舶溢油事故等級的模糊綜合評價[J].珠江水運,2007（2）:25-28.

[3]Haibo Chen.Probalitistic evaluation of FPSO-tanker collision in tandem off-loading Operation.Trondheim[D]Norway.2003.