渤海灣海洋石油開采過程溢油風險預警管理

渤海灣海洋石油開采過程溢油風險預警管理

秦銳鋒,史文強

(中海油能源發展采油服務公司，天津 300452)

摘要：針對渤海灣石油開采過程溢油事故統計，結合具體事故案例，采用魚刺圖模型進行溢油事故致因分析，得出溢油事故發生的因素和類別。基于AHP層次分析法建立渤海灣石油開采風險預警體系，得出指標權重排序為設備、人員、環境、工程地質、管理因素。認為在工作中需加強對設備因素和人員因素的管理，避免這兩類事故的發生。

關鍵詞：渤海灣；溢油；風險；預警

DOI:10.3963/j.issn.1671-7953.2015.05.036

中圖分類號：U698.7;P754

文獻標志碼：A

文章編號：1671-7953(2015)05-0133-05

收稿日期：2015-07-30

作者簡介：第一秦銳鋒(1984-)，男，學士，助理工程師

Abstract:The statistics of oil spill accidents is conducted and causation analysis based on practical examples is also made against the oil spill in mining process for Bohai bay. The factors causing the oil spill accident are found. The risk early warning system is established based on AHP analysis method, finding that the weight order of the five indicators selected should be equipment, personnel, environmental, engineering geology and management factors. In order to avoid the oil spill accidents, the management of equipment and personnel needs be paid attention to.

修回日期：2015-09-01

研究方向:海洋采油工程

E-mail:qinrf@cnooc.com.cn

從海洋石油事業開創以來，全球范圍內已經發生了相當多毀滅性的石油溢油事故。就近些年來看，2010年墨西哥灣“深水地平線”鉆井平臺原油泄漏事故震驚全球，帶來的危害和影響無法估測。2011年6月渤海灣蓬萊19-3油田溢油事故，也給渤海灣帶來了災難性的污染。我國渤海灣海域石油儲備非常豐富，國家在該海域的石油開采力度也越來越大，因此造成溢油事故的可能性也越來越大。一旦渤海灣再次發生類似的災難性溢油事故會造成巨大的經濟損失和無法估量的生態災難[1]。為了預防渤海灣溢油事故的發生，或者在事故已經發生的前提下，盡量減小事故所帶來的各方面的損失，對溢油風險研究工作的意義就越來越重要，在面對來自各方面的溢油風險時，需要進行風險管理從而減小所受的損失，而對風險預警管理的研究就是其中重要的手段之一[2],能夠有效規避風險，提高應急響應水平。

1溢油事故致因分析

從整體來看，導致海洋石油開采過程中溢油事故要素分為可控和不可控兩大類。其中可控因素包括裝備失效和人工失誤，不可控因素主要包括天氣和外力(波浪、潮汐、海流、冰凌等)。

裝備失效是導致事故發生的首要因素，所占比例達43%，天氣因素能占次席，事故比例為29%，而人工失誤導致溢油事故發生的比例約18%。

從事故原因統計分析來看，漏油量超過50桶的事故中，由單一因素而引發的比例占36%，兩種因素共同引發溢油事故的比例高達45%，尤其是由裝備失效和天氣原因共同導致的事故數量最多。另外值得思考的是，由3種以上因素共同引發的溢油事故并不多見，所占比例不到20%[5]。

1.1可控因素分析

裝備失效和人工失誤都屬于可控因素的范疇，兩項合計引發事故比例超過60%。而裝備失效從更深層次考慮則是管理上的失誤，裝備失效會引起溢油事故的原因有多種，包括在裝備的管理上出現了漏洞，包括裝備準入把關不嚴、日常檢測檢修維護不力等，這些都是在裝備管理上出現的漏洞；而裝備在運行過程中會不斷消耗磨損，最后導致裝備的可靠性降低，這是在作業過程中不可避免的問題。同時，人工失誤也和裝備管理缺陷有著不可分割的關系，工作人員對裝備的操作不熟練，操作流程不清楚，違章操作，對裝備的管理不善，維護不佳等都是常見的導致裝備失效的原因，在海上石油開采這樣的高風險作業當中都有可能引發一次災難性的溢油事故。

1.2不可控因素分析

而在不可控因素之中惡劣天氣首當其沖，其中颶風是首要災害。據統計，在234起天氣因素引發的溢油事故中，205起是因為遭到颶風襲擊，比例高達87%。因此近些年來，海洋石油行業也在不斷改造裝備技術含量來對抗颶風帶來的威脅。在渤海灣海域不可控因素之中，冰凌也是非常重要的影響因素，渤海灣的結冰期時間較長，對海洋平臺設備，海底管道的損害都起到了一定的作用，同時風浪對平臺和管道的沖刷，產生的渦流對設備的應力作用也同樣造成裝備很大程度上的破壞，最終就可能引起溢油事故的發生。

2渤海灣溢油事故實例

2.1蓬萊19-3平臺溢油事故

2011年6月，由中海油與美國康菲公司合作開發的渤海蓬萊19-3油田發生大規模溢油事件，據統計，次溢油事故造成了共有約700桶原油泄漏到渤海海面，另外約有2 500桶礦物油油基泥漿滲漏沉積到海底，導致5 500 km2的海域收到污染，大概為渤海面的7%。根據調查結果認定此次事故是一起由低級人為失誤造成的完全可以避免的責任事故。

一般來說，人為因素是造成事故發生或者影響到事故進程的人的行為，從員工、組織和設計者的角度出發，人因失誤可分為三類，包括故意違章、管理失誤和設計缺陷。在蓬萊19-3溢油事故中，三類因素共同導致了事故的發生和進一步惡化。蓬萊19-3油田批準的總體開發方案為分層注水開發方式，而康菲石油中國有限公司在作業過程中并沒有執行批準的總體開發方案，而是在已經獲得分層注水參數的情況下采取籠統注水方式。在溢油事故發生之前，康菲石油中國有限公司已經發現由于B23井籠統注水造成淺部L70油層存在高壓點的風險，但沒有采取應急措施及時封堵此層。康菲石油中國有限公司違反總體開發方案規定的回注巖屑層位，數次擅自上調回注巖屑層至接近油層，對這一人為造成的風險隱患，沒有采取任何的防范措施。康菲公司對回注巖屑層管理松懈。C平臺C25井回注巖屑層已經上調，施工作業部門沒有將回注巖屑產生的超高壓情況告知C25鉆井設計有關部門和人員，造成C20井鉆井設計出現重大失誤。另外，康菲石油中國有限公司違反經核準的環境影響報告，C20井作業表層套管下深過淺，違反環境評價報告書要求，該井鉆井過程出現井涌時，已經喪失了應急處理能力，見圖1。

上述種種違規作業，在出現隱患時沒有及時處理的管理失誤，以及設計上的缺陷都共同導致了此次事故的發生。

圖1　蓬萊19-3溢油事故分析

2.2埕島油田海底管線溢油事故

油田近些年來發生了多起管線溢油事件，以CB251C～CB251D與CB25A～CB23B為例，分析這兩起溢油事件的原因。

CB251C～CB251D海底注水管線泄漏主要有兩個原因：①海底管道在海底安裝的位置出現問題，導致管道懸空；②由于外界環境產生渦流對管道的沖擊以及管道本身自重的因素的原因導致管道加快產生裂紋進而最終疲勞斷裂[3]見圖2。

圖2　埕島油田(CB251C～CB251D)溢油事故分析

CB25A～CB23B海底輸油管道泄漏產生的原因也是由各方面多種因素共同作用造成的，比如環境載荷管線自身重力導致管道疲勞、海水的強腐蝕作用在海底管道疲勞的基礎上進一步加快了管道的破損、海上作業的不正確操作刮碰到管道對管線造成了損傷[4],見圖3。

圖3　埕島油田(CB25A～CB23B)溢油事故分析

2.3錦州9-3油田海底混輸管線溢油事故

錦州9-3油田海底混輸管線溢油事故也是一起可以避免的由人為操作失誤引起的事故，雖然環境載荷的破壞，海水腐蝕等都會有一定程度的影響，但這些因素都是在長期作用下才會導致管道的破損，而此次事故則是由施工船在作業過程中刮碰的海底管線，導致了這次突發性事故的產生。見圖4。

圖4　錦州9-3油田溢油事故分析

2.4中海油綏中36-1油田溢油事故

中海油綏中36-1油田溢油事故是一起由于裝備失效導致溢油的事故。原因是綏中36-1中心平臺中控出現了故障，導致油田生產全部關閉，泄壓火炬在排除廢氣時多少會有一定量的油氣同時被帶出，而此時這些隨著廢氣被帶出的原油落入海中，就形成了這次溢油事故，雖然這起事故的結果與影響并不大，但是平臺中控出現故障是很嚴重的事故，此次事故雖然沒有帶來嚴重后果，然而在怎樣預防裝備失效方面可以借鑒到學習的東西還是很多。見圖5。

圖5　綏中36-1溢油事故分析

3溢油風險預警體系構建

3.1原則和特點

3.1.1基本原則

1)目的性原則。選擇反應評價對象的指標時要有目的性。建立環境風險預警指標體系的基礎就是分析環境質量變化趨勢、實現特定風險預警與迅速響應。我國已在環境預警指標體系建立方面開展許多研究，可以根據環境自身特點、區域生態環境風險、環境要素的不同而構建有針對性的環境風險預警指標體系[6-8]。

2)獨立性原則。在設計評價指標體系時，可能會有部分因素之間具有一定的相關性，所以對于指標體系中這些相關性程度較大的指標必須要用科學的方法對之進行處理，必須選擇那些沒有概念重疊與統計相關的指標，要確保各項指標在指標體系之中只能出現一次，使得評價對象的實際情況可以通過指標體系能夠科學地、準確地得到反映。

3)代表性和完備性原則。所選取的指標必須能夠具有代表性而且盡可能包含所評價的內容。

4)動態性原則。所構建的評價系統的指標可以根據外界環境的變化與發展做出相應的調整。

5)簡練性和可行性原則。指標體系要力求簡單可行[9]。

3.1.2構建特點

1)評價指標的全面性。鑒于渤海灣海域石油開采過程中溢油風險預警體系現在尚不健全，在構建評價指標時，必須把渤海灣石油開采過程中海域環境的持久性與動態性，以及原油在海底管道的儲運過程中客觀要素對環境的污染特點考慮在內，把渤海灣海域的環境因素、裝備因素、以及人員操作管理等方面的因素全面反映出來。

2)評價主體的全面性。大體來講，大多數預警模型是以宏觀現象為主,缺少能夠滿足不同用戶要求、針對不同類型環境污染事件的預警模型技術體系[10]。要使所評價的主體更加全面并且具有代表性，就需要充分利用專家學者、管理層、企業決策層及執行層的知識和經驗，促使安全評價的過程與結果更具有現實價值。

3.2預警體系的構建步驟

步驟1。分析評價方案中的各種因素。

步驟2。要確定概要指標體系集：根據簡潔性和獨立性原則，從宏觀層面上對影響因素進行分類，從而總結概括出結構指標體系。

步驟3。將結構指標體系分解：透過表面現象分析指標體系內在之間的聯系，然后理清他們彼此之間的作用規律，再分解結構指標，得到指標體系，或者繼續分解出二級指標。

步驟4。初選指標體系：根據實用性和可行性原則，通過討論、專家咨詢，將各個指標進行多層次分析和篩選，然后初步確定評價指標體系。

步驟5。確定指標體系：初選指標體系的目的只是確定評價指標的初級階段，采用專家調查法廣泛征求和借鑒大量專家學者的意見，在問卷調查表匯總的基礎上，依據專家學者們的意見，對原有的指標進行修正，最終歸納得出評價指標體系(見圖6)[9]。

圖6　評價指標體系

3.3基于AHP的渤海石油開采風險預警體系構建

基于層次分析法(AHP)[11]，選取人員安全指標、管理安全指標、設備安全指標、工程地質安全指標和環境安全指標等5個一級指標和這5個一級安全指標所包含的24個二級指標體系共同構成渤海灣海洋石油開采過程溢油風險預警指標體系[12]，見圖7。

圖7　渤海灣海洋石油開采過程溢油風險預警指標體系

由于風險因素眾多，在風險控制過程中安全和經濟的結合點就是針對主要的風險因素進行重點控制，以最小的經濟投入獲得最大的安全效益。而安全分析方法中，層次分析法AHP能夠在多因素情況下集中確定主要風險因素，是將組成復雜問題的多個元素權重的整體判斷轉變為對這些元素進行“兩兩比較”，然后再轉為對元素的整體權重進行排序判斷，最后確立各元素的權重。

綜合考慮現階段海洋石油開采過程中的作業風險，根據建立的風險因素預警框架，將人員、管理、設備工程地質、海洋環境等因素列為一級評價指標，并對各個一級評價指標進行分解，形成二級評價指標，最終建立深水鉆井作業風險致因評價指標。

3.4渤海石油開采預警AHP計算結果

渤海灣石油開采風險評估指標體系因素權重及一致性檢驗見表1。

采用AHP得到準則層權重排序為：設備、人員、環境、工程地質、管理因素。

1)設備子因素中設備故障和設備防護因素對溢油風險具有重大影響，尤其在井噴和管道泄漏等重大事故的預防和控制方面。

2)人員子因素中違章作業、違章指揮和人員的應急能力是要重點預防和控制的因素。

3)環境子因素中冰災是最重要的因素，需要重點防護。

4)工程地質因素中對作業參數的合理設計和作業流程的規范化對溢油事故的預防有重大意義。

5)管理因素中加強公司的安全文化建立和加大對規范的執行力度能在很大程度上起到預警作用。

綜上所述，在海上石油開采過程溢油風險預警中，要在日常作業過程中對設備因素和工藝、人員、環境和管理中各項關鍵子因素重點關注。考慮開展針對性的研究，制定各個風險因素詳細的應對策略[12]。

4結束語

針對渤海灣海域的自然環境特征，分析參考國內外在溢油事故風險預警方面的研究，系統開展渤海灣石油開采過程中溢油事故風險預警管理研究，總結溢油風險預警方面的主要研究手段，構建渤海灣石油開采溢油風險預警體系，最終確定最容易導致溢油事故發生的一級要素和此類一級要素中重要的二級要素，采用層次分析法確定一級指標和二級指標的權重。

參考文獻

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表1　溢油風險評估指標權重

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TResearch on Risk Early Warning Management of

Oil Spill in the Mining Process for Bohai Bay Offshore

QIN Rui-feng, SHI Wen-qiang

(CNOOC Energy Technology & Services-Oil Production Services Co., Tanggu 300452, China)

Key words: Bohai bay; spill; risk early warning system