（工商管理专业论文）海洋石油工程风险分析与评估.pdf

摘要 海洋石油开采业属于高技术、高风险、高回报率行业。风险之高，一方面来源于勘探 远景的规划与地质资料的可靠性，另一方面来源于海洋石油丌发生产作业环境：风暴潮、 浪、冰、爆炸、塌陷、倾覆、碰撞、辐射，都属高风险源。 随着国民经济的发展，石油工业对员工健康、生产作业安全以及环境保护要求标准越 来越高，资金投入越来越大，如何最有效地控制风险，不断提升安全生产水平对海洋石油 工业有着极其重要的现实意义。 基于上述，本文简要地介绍了海洋石油开采业风险特征以及相应风险分析与评估理论 与方法并结合海洋石油工程作业和海上油气生产设施实际进行了模拟计算，在多系统风险 响应基础上，提出风险判定及模式，借以采取必要措施，改进海上钢结构安全度和完整性。 同时，就如何加强健康、安全管理工作提出了“d e ”( e d u c a l i o n e n f o r c o 【i l c n t e n g i n e e r i n g e x a m i n a t i o n ) 工作方法。 主要创新论点： 1 、多系统风险分析对结构可靠度的判定模式。 2 、安全管理“4 e ”工作方法。 关键词：海洋工程风险评估健康安全与环保“4 e ”工作法 a b s t r a c t t h eo f f s h o r eo i li n d u s t r yh a sb e e no fs u c hc h a r a c t e r i s t i c sw i t hh i g ht e c h n o l o g y , h i g l ir i s k a n dh i g hb e n e f i tf o l l o w i n gt h er e a s o n st l l a tc o m ef r o mt h er e l i a b i l i t yo fe x p l o r a t i o ns c h e m e g e o l o g i c a ld a t aa n de n v i r o n m e n tf o rd e v e l o p i n g ，s u c h a ss t o r mt i d e ，h i g hw a v e s ，s e ai c e ， e x p l o s i o n ，e a r t h q u a k e ，c a p s i z e ，r a d i a t i o n a n da l lo t h e r h i g hr i s ks o u r c e s a sr a p i dd e v e l o p i n go fn a t i o n a le c o n o m y , t h er e q u i r e m e n t sm a ds t a n d a r d so ns t a f fh e a l t h ， p r o d u c t i o na n do p e r a t i o ns a f e t ya n de n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o ni nt h eo f f s h o r eo i li n d u s t r yh a v e b e c o m em o r ea n dm o r eh i g ha n ds t r i c t t h e r e f o r e ，h o we f f e c t i v e l yc o n t r o la n da v o i dt h er i s k s a n dc o n t i n u o u s l yi m p r o v et h es t a t u so f s a f e t yp r o d u c t i o nc o u l db em o s ti m p o r t a n tr e a lm e a n i n g t ot h eo f f s h o r eo i li n d u s t r y b a s e do i lt h ea b o v e m e n t i o n e d ，t h i sa r t i c l eh a sp u tf o r w a r d sab r i e fi n t r o d u c t i o nt ot h er i s k s o ft h eo f f s h o r eo i lm i n e i n d u s t r y , g i v e nt h e o r i e sa n dm e t h o d s t ob eu s e di ng e n e r a lp r a c t i c e sf o r r i s ka n a l y s i sa n da s s e s s m e n ti np r a c t i c a lw o r k m e a n w h i l e ，m a n a g e m e n tm e t h o d so f “4 e h a v e b e e n p r o p o s e d i np r i n c i p l ea i m i n ga ti m p r o v i n gt h er i s km a n a g e m e n t k e y w o r d s ：o f f s h o r e e n g i n e e r i n g r i s ka s s e s s m e n t h e a l t h ，s a f e t ya n de n v i r o m e n t “4 e ”m e t h o d 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果， 除了文中特别加咀标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成 果，也不包含为获得苤生盘茔或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：二舌1 交莨签字日期：z 协弓年，月z 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解丞洼盘鲎有关保留、使用学位论文的规定。特授权盘 盗盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印 或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文 的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位做储躲翻蚕吞跏虢卵移 签字日期：2 弓年，月2 日 签字日期：彬年月疋f = t 第一章概述 1 1 引言 第一章概述 1 1 1 海洋石油工程及其特征 海洋石油工程主要是指海上石油勘探、开发全部生产活动，包括地球物理勘探、钻( 完) 井、油气设施陆地制造与海上安装，本文定义中的海洋石油工程主要包括两大类：一类是 海上油气田开发生产设施，包括采油平台、海底管道、单点系泊、浮式生产储( 卸) 油轮。 截止到目前，我国在近海海域已建成投产中小型油阳( 年产原油5 0 0 万吨以内) 2 0 多个， 各类生产采油平台及单点系统1 2 0 座，海底管道敷设2 2 0 0 多公里，另外，还有石油、天 然气装储系统，这些设施、系统的设计使用寿命一般不少于2 0 年；第二类是海洋石油工 程作业。所谓海洋石油工程作业是指那些投入施工设各多且价值高、参入施工作业人员多 ( 2 0 0 人咀上) 、施工作业面小，工期较长( 3 个月以上) 涉及专业技术面广的海上工程建 筑安装施工作业，譬如： ( 1 ) 、大型结构物( 钻井船、浮式油轮、3 0 0 0 t 以上导管架、起重铺管船) 长距离拖航； ( 2 ) 、导管架、上部工艺模块海上吊装，分项作业包括码头起吊或滑移装船( 驳) 固 定，海上拖运，固定解除，起重浮吊就位，挂扣、起吊与打桩或连接： ( 3 ) 、海上长距离海底管道敷设。 与陆地石油工业棚比较，海洋石汕工程具锯以下特征： ( 1 ) 、涉及专业面广：除了钻井作业，采汕工艺外，海洋石油工程还涉及到航海、航 空、海洋物理、潜水、气象等专业。 ( 2 ) 、施工作业面窄，人员集中：无论是可移动钻井平台( 钻井船) 还是起重、铺管 船，均不是航空母舰，几百人聚集在几千平方米甚至几百平方米作业区，大部分时问是立 体交叉作业，作业工种及程序复杂，现场施工安全管理难度高。 ( 3 ) 、作业环境多变：海上工程作业受海况因素制约、影响较大，海洋气候，有时风 平浪静，但多数气候恶劣，风、浪、涌、潮、冰形成灾害性天气，是人力难以抗拒或驾驭 的自然灾害。 ( 4 ) 、战线长：作业海区，即海上油田一般距离陆地少则几十公里，多则几百公里， 交通与通讯受自然条件的限制，使陆地后勤支持费用昂贵且极端不便。 ( 5 ) 、海上固定油气生产设施由于受海洋环境影响，造价昂贵，且维修不便。 综上所述，无论是海上油气生产设施还是工程作业，其人员、作业设备( 设施) 与海 洋环境均形成一个有机的高风险系统，所以研究分析本系统的风险管理问题对海洋石油工 程的安全与效益有着极其重要的现实意义。 第一章概述 1 1 2 海洋石油工程风险分析与评估国内、外发展现状 出于受海洋自然环境的影响海洋石油工程安全风险较之陆地其他工程建筑业要高很 多，而且一旦酿成了事故，就是灾难性的，国内外此类事例不胜枚举。为了减少事故发生 率，降低损失，开发利用海洋资源，人们越来越关注海洋工程安全。随着科学技术的进步 与发展，海洋石油工程安全管理逐步出过去的传统经营型向风险预测技术预防和安全防范 型转变。 在国外海上油田开发作业过程中，油田作业者在编制o d p 报告中( o v e r a l l d e v e l o p m e n tp r o g r a m ) ，把汕| t i 丌发安全风险分析与评估视为很能重要的组成部分，习惯 作法是按照油田主权国的法律设定一个风险容限度，即风险标准和合理可行最低原则a 英 国北海油田风险容限度足l x l o + l x l o 。”1 。作业者在此批准的容限度下进行油阳设施设计 与建设，投产运营后，在主权国法规条件下，定期对海上油气设施进行检测、安全风险分 析与评估并写出报告送交国家行政主管部门审查。 承担海上油气生产设施安全风险分析与评估的单位其资质必须经过主权国家行政管 理部门的批准与认可，主要是国际知名船级社抑或海上工程设计公司，分析评估技术与方 法必须是海洋石汕工业通用的，主要是通过对现场检测资料数据的处理， 对结构物或设 备系统进行重分析计算并结合专家经验提出改进安全管理和对在役设施的完整性，可靠性 定量、定性的结论意见，作业者根据其风险接受标准进行j x l 险决策，必要时，实施维修或 更新，改进操作方法和安全管理以延长其寿命。 海洋油气生产设施主要是指大尺度钢质结构物。如采油平台上部工艺模块与平台导管 架、浮式储油轮、系泊单点结构，i j 前国际上通用的评估手段一足局部评估二是整体评 估。 1 1 2 。1 局部评估 英国m l a l n i 等研究了管节点极限强度评估的非线性数值分析方法，他们采用结构非 线性程序f i n a s 得到了轴向承载的t 型、k 型节点的刚度曲线，并利用该程序检验了主管 长度和主管端部约束对节点承载力的影响。节点非线性分析表明它比采用的试验方法可大 为节省费用。尽管非线性数值分析方法代表着一种发展方向，但它也需要些相关的试验 结果来协助些重要的数值分析结果的校准。 近一、二十年，对管节点疲劳评估的研究是个热门的课题。j c p k a m 和m d d o v e r 研 究了焊接管节点随机荷载下的疲劳以及疲劳试验的尺度效应。j h a s w e l l 和r m u r r a y 研究 了海上导管架结构疲劳裂纹评估的多级评估方法。 凹陷类缺陷是导管架结构经常出现的一种缺陷形式。凹陷类缺陷剥于管状杆件的轴向 受压承载力有极大的影响，并且凹陷类缺陷杆件的修理非常困难，费用也高。因此，迅速、 准确地预计有损构件的剩余强度很重要，可以帮助操作者决策是否立即对缺陷构件进行修 理。e l a n d e t 等研究了凹陷杆件极限强度计算的有限方法，并与试验结果进行了比较。 2 第一章概述 t y a o 等研究了凹陷管状杆件的极限强度并研究了杆件的后屈曲性能，j m r i c l e s 也进行 了类似的工作。 1 1 2 2 整体评估 对于在役导管架平台结构的安全度评估，应当更加注重结构整体安全度的评估。由于 导管架式海洋平台结构的复杂性以及结构所处海洋环境的复杂性，目前对结构安全性的评 估大部分是采用确定性的评估方法。 当前研究得最多的是多级评估方法，其中以美国r k a g g a r w a l 等人的工作最为经典 该方法立足于一套四级评估过程前两级评估主要是根据定性评价和简化的定量分析将平 台分成三类：“合用类( f i tf o rs e r v i c e ) 、不合用类( u n f i tf o rs e r v i c e ) 和“勉强合 用类”( m a r g i n a l ) ，后两级评价需详细地进行测算和分析。第一级评估是定性的，要求选 择显著影响承载能力和后果水平的主要参数，尽可能快速、有效地区分出那些需要更详细 评估的平台。第一级评估中，被列为f f p 类的平台无需进行进一步的评估，被列为m a r g i n a l 的平台将进入下一步的评估，以便对其承载力作更精确的估计，并测算其对平台合用性的 影响；然后要估算将一座平台从u f p 升级为m a r g i n a l 的加固技术的可行性，在合理的经 济限度内采用维修技术还不能使其合用性得到改善的平台就将作为待报废的对象。以后各 级评估的执行过程同第一级是一样的，仅是在求极限承载能力的方法上有差别：第二级采 用简化技术确定定量指数尼泥第三级用常规的线性结构分析来测算平台的承载力水平； 第四级将对结构进行详细的非线性结构分析。 在我们国家，对海上油气设施实施安全分析与评估始于1 9 8 7 年，基于1 9 6 9 年“渤 海湾4 号”平台倒塌以及1 9 7 9 年“渤海2 号”可移动钻井平台拖航中翻沉等特大事故， 石油工业界各级领导加深了对海上工程作业安全与风险的认识，派员去挪威d n v 船级社学 习培训，并自此与d n v 船级社合作在渤海湾丌展油气设施检测，风险评估业务。1 9 9 0 年， 国家能源部正式颁稚海上石油天然气生产设施检验规定，中国海洋石油总公司生产安 全办公室作为政府主管部门，对海上油气新建设施实行检验生产许可证制度的在用设施实 行定期安全分析报告制度。 承担检验的安全分析业务的技术单位，必须通过“生产安全办公室”的资格认可。 从立法的角度上，一方面加强改进生产安全管理，另方面保证安全分析与风险评估技术 的先进性与可靠性。 国内海上油田按照投资者不同分为自营油田和合作油田，自营油田由中方国家公司担 任作业者；合作油田初期由外国公司担任作业者，一段时间后再转移给中方。油田作业者 根据风险不同阶段以及“法规”再要求定期或不定期地对海上油f f | 工程进行安全分析与 风险评估，主要涵盖两个方面： ( 1 ) 低频率大型工程作业活动中的安全分析与风险评估：主要目的是查找风险源点， 采取必要措施，降低风险。 ( 2 ) 海上油气设施受损后或延期使用时的可靠性分析与评估：主要目的就是最大限度 3 第一苹概述 地把握结构设施当前安全可靠状态，以便后期维持或改变使用功能提供决策依据。 对于上述( 2 ) ，国内采用的评估手段和方法基本上与国际接轨，就其整体评估而言， 大都采用结构强度重分析与计算，将其结果与原设计比较，以此给出评估结论和意见。 1 1 3 海洋石油工业安全立法和安全管理状况 自上世纪六十年代以来，我国海洋石油工业发生的数次特大安全事故使政府认识到加 快制定和修订工业标准及政府条例的必要性和建立健全安全管理体系的紧迫性。近四十年 来，海洋石油生产作业安全管理工作可以大体上分为三个阶段： ( 1 ) 实施和坚持政府和企业的二种监管职能，建立健全管理机构与体制，坚持法制 管理阶段。 1 9 7 9 年，渤海二号自升式钻井平台翻沉事故，造成人死亡，1 9 8 3 年l o 月，在南海海 域由美国阿科公司租用的爪畦海号钻井船，在强热带风暴f 面袭击下翻沉，8 1 人遇难，这 些特大事故的教训使油公司认识到，一是必须有一个政府的机构来具体负责海上石油工程 作业的安全管理；二是必须有一套海上石油作业的安全法规；三是必须健全管理机构依法 对安全工作实施监督和管制。1 9 8 5 年5 月，国家正式成立了石油工业部海洋石油作业安全 办公室，油公司及隶属正式成立了石油工业部海洋石油作业安全办公室，油公司及隶属各 下级公司分别成立了安全环保部，定编定岗明确职责，结合英、美、挪威等国家海洋石油 作业安全法规，在学习、消化和吸收的基础上，相继颁布了以中华人民共和国石油工业 部海洋石油作业安全管理规定为母法的1 2 9 项法规，从此，海洋石油工程作业走向了法 制管理阶段。 ( 2 ) 实施规范化管理阶段 随着企业经济效益的提高及公司现代企业制度的建立，管理者及操作层各级职员逐步 认识到了安全管理工作的重要性，从被动到主动，逐步形成了海洋石油企业独特的安全文 化。 依法监管生产安全对增强生产管理与操作安全性起到了很大的作用，强行推进了安全 意识的提高，但是，随着市场经济的发展，公司管理层逐步认识到安全工作的全员性和全 方位立体性，由此，围绕安全、健康与环保建立运行体系和保障制度于五年前拉开了序幕， 到目前为止，海洋石油总公司各隶属专业公司或控股有限公司结合本公司专业特点已推行 的体系有：h s e 、s m s 、o h s a s l 8 0 0 1 等，按照运行体系，每年有关权威机构定期进行管理评 审，以此逐步得到进步与改善，有力地推进了企业的升级。 ( 3 ) 风险管理阶段 近几年，公司高层管理者们对生产作业安全的概念不断更新变化，过去认为安全与危 险是两个相互独立概念，现在的观念是绝对的安全是不存在的，当危险性降低到某种可接 4 第一苹概述 受的程序时，就实现了安全。因此，由花大力气管安全、保安全演变到如何进行风险控制， 从o d p 报告开始一直到大型海上工程作业活动以及油气生产设施都要进行可靠性风险分析 与评估，在此基础上制定避险措施，油e h 开发人、机、环境风险控制必须坚持a l a r p 原则 ( a sl o wa sr e a s o n e a b l yp r i n c i p l e ) ，即风险“最低合理可行”原则。例如，渤海湾曹 妃甸合同区开发风险a l a r p 原则如下图i 1 3 所示 x1 0 - 3 p e ra n n u m ( 1 0 0 0 年伤亡1 人) x1 0 。5 p e ra n n u m ( 1 0 0 0 0 0 年伤亡1 人) 图1 1 3 海上油田最低风险可行性原则示意图 1 1 4 本文主要研究的问题及主要创新点 本文主要研究的问题是通过对各利一风险分析方法以及理论的研究，找出最适合于海洋 石油工程风险分析与评估的方法或思路，力求在工作实践中改进技术和管理方法，不断降 低风险，提高安全水平和经济效益。 建立在系统风险综合响应分析基础上的海上采油平台可靠度判定模式是本文的创新 点，同时，结合工作实际，给出了适应于海洋石油工程作业特点的”4 e ”安全管理方法， 即，”e d u c a t i o n e n f o r c e m e n t e n g i n e e r i n g e x a m i n a t i o n ”。 安全与风险在分析、评估过程中，如同产品质量管理一样，都具有这样的影响因素即 “人、机、料、法、环”。在这里，人是指人的行为，形成一个管理系统；机，指设施( 备) 本身；料，指构成设施( 备) 本身的材质；法，指所采用的安全技术规范与标准；环，为 海洋自然环境系统，是浪、潮、流、冰的综合响应结果。海洋石油工程安全与j x l 险主要取 决于管理系统、自然环境系统与设施( 备) 自身系统三大系统相互作用，其中，某一系统 的改进或优化都能降低风险，提高安全水平。 第二章风险管理基本理论 第二章风险管理基本理论 工业安全管理是企业管理的一个重要组成部分，而风险管理对于安全管理来说应该是 一个问题的另一个方面，安全与风险不是两个绝对的独立概念，安全是一种模糊概念，绝 对的安全是不存在的，按模糊数学的论点，风险性是相对安k - f f q 隶属程度，当风险性降低 到某种可接受的程度时就定义为安全，如果用“s ”代表安全性，“r ”代表风险性，两者 的关系则可表示为： s = l r( 2 - 1 ) 由此可见，研究系统的风险性问题也就是研究系统的安全度问题。 2 1 基本概念 ( 1 ) 、风险( r i s k ) ：特定系统危险事件的发生概率和后果的综合描述。风险的概念 总是包括两个要素：危险发生的频率和危险事件的后果，数学表达式r = f ( p ”d ) ，p r ：发 生概率，d ：后果 ( 2 ) 、危险：指潜在的伤害源或可能造成潜在伤害的情况。伤害是指人身伤害、财产 损失、对环境的破坏，对生产的影响或四者之综合。危险事件是上述不愿发生的事件。 ( 3 ) 、风险分析( r i s ka n a l y s i s ) ：对给定系统进行危险辨识、概率计算、后果估计 的全过程。 ( 4 ) 危险辨识：对特定系统的危险进行定义，并寻找全部危险事件。其方法有：故 障树法、事件树法、智暴法、菲德尔法等。的损失( 直接损失和间接损失) 。 ( 5 ) 风险评价( r i s ke v a l u a t i o n ) ：在风险分析的基础上，确定相应的风险标准， 判断该系统是否可被接受，是否需要采取进一步的安全改进措施。 ( 6 ) 风险评估( r i s ke s t i m a t e ) ：指风险分析与风险评价全过程。 ( 7 ) 风险控制( r i s kc o n t r 0 1 ) ：在风险评估的基础上，提出措施和对策，降低风险 的过程，主要方法有：风险回避、损失控制、损失预防、风险转移和风险自留。 ( 8 ) 风险管理( r i s km a n a g e m e n t ) ：指j x l 险评估和j x l 险控制的全过程。它是一个以 最低成本将风险控制在最合理水平的动态过程，通过对风险管理的实旋，能够有效地将风 险控制在决策者预定的界限之内。实现以最小成本获取最大安全保障。 风险管理活动的目的就是为了决策者在其本人可接受的风险准则的条件下为做出均 衡决策提供一种比较理性的分析判断基础，在此条件下，及时地对风险加以控制，以实现 满意的经济目的。以下框图2 1 1 给出了j x l 险管理活动大致应包括的内容。 第二章风险管理基本理论 安全管理是企业管理工作很重要的组成部分，在组织机构中占有重要的地位，保证管 理机构的相对独立性是企业中对风险实现有效管理的基本前提。 2 1 1 安全管理周期 我们说把风险控制在一定的可接受程度就实现了安全，而安全度的提升是无限的，是 随着经济的发展和技术的提高而逐渐提升的，其前进的方式是螺旋式的，周期性的，每完 成一个周期，安全管理就向前推进一步，而这个周期就是p d c a 循环，如图2 1 2 所示， 其中，风险评估是重要的基础性环节。 图2 1 2 风险管理p d c a 流程图 ， 第二章风险管理基本理论 ( 1 ) p l a n ：根据公司安全方针，制定规划，以实现方针之承喏。 ( 2 ) d o ：实施运作，建立能力及支援保障机制，确保有效施行。 ( 3 ) c h e c k ：检查与纠正措施。 ( 4 ) a c t i o n ：审查、改善安全体系以持续使安全得到改善。 2 2 风险管理的经济本质 2 2 1 风险管理的经济本质 与生产活动一样，企业在安全管理活动中采取安全措施、降低工业系统风险水平也是 一种经济行为，同样服从一些共同的经济规 爿! 。 经常学中的生产函数( p r o d u c t i o nf u n c t i o n ) 描述的是生产要素的投入与产出之间 的数量关系，一般表达式为： p = f ( a 。，a ：，a 。)( 2 2 ) p 为产品的数量，a ，a 2 ，a 。为投入的n 种生产要素。类似可以建立风险函数的概 念，表达式为： r = f ( b ，b ：，b 。)( 2 - 3 ) r 为风险水平，b ，b ：，b 为消除各种风险因素在安全工作或管理中的各种支出或 投入。对于海洋石油工程来说，系统的安全投资包括： 1 、硬件方面：溢油反应系统、海上生产设施污水处理系统，防爆监测系统，消防逃 生器材、设备、设施检测与维修等等。 2 、软件方面：安全管理人员工资与福利、员工技术培训，企业安全文化建设，安全 技术研究，安全管理制度创新与完善等等。 生产函数中的边际产出( m a r g i n a lp r o d u c t ) 是指在其生产要素投入量不变的情况下， 某一特定生产要素投入量每增加一单位所带来的产出的增量，在式( 2 - 3 ) 中，工业系统 的安全投资b 。的边际产出为：一m p m p ：旦 a b 。 在生产函数理论中，一般认为生产要素的边际产出服从先递增，后递减的规律，而式 ( 2 4 ) 也应服从此规律，如图2 2 1 所示。 从图2 2 1 中可以看出： l 、如果对工业系统不采取任何安全措施投资，则系统将处于最高风险水平及最低边 际产出。 2 、在0 m 段，系统的安全措施投入b 的边际产出是递增的。显然，在到达m 点之前， 不应停止对系统的安全投入，故将m 点所对应的风险水平r 设为风险上限，即风险水平高 于r t 将是不能被接受的。 第二章风险管理基本理论 3 、在m n 段，系统的安全投入b 的边际产出是递减的。只要继续增加安全措施投入b ， 系统的风险将进一步降低。但是，随着b 的增加，作用越来越有限，此时，应进行安全措 施投资的成本一风险分析，如果结果证明：进一步增加安全措施投资，风险的降低与所需 要的成本相比显得不经济，则该风险水平是“可容忍的”。 4 、r l 为当前技术状态下最低风险水平，即无论采取体积安全措施，系统的风险水平都 难以或都不可能低于r l ，此时，只有进行技术升级或管理机制变革，才有可能进一步降低 系统风险水平。 ，卜垡( a ) b 2 2 2 经济风险 图2 2 1 边际产出规律 同一种行业在不同的国家就风险控制程度来说也不尽相同，这取决于某一个国家的经 济发展( 达) 程度。经济越发达，风险最大容许限度越低，所谓风险容限，根据英国健康 与安全执行委员会建议是指除少数特殊工种外，在绝大部分工作寿命内，任何主要工种可 接受的风险与不可接受的风险的分界限。例如在英国，任何工业中任何主要类别的工人在 工作年限绝大分部工作时间内工作中的死亡风险为1x1 0 。 参考文献( 1 ) 。实际上，不 同行业，人们可按的风险容限度是不同的，例如，美国商用喷气机每年2 1 0 一“”的机身损 失风险可为人们所接受，而海上平台每年0 9 x1 0 4 ”1 的损失风险却被认为不可接受，因为 这往往会导致海上停产。 随着经济体制的改革和对外玎放，国民经济迅速发展，国家从行政方面逐步加大对安 9 第二章风险管理基本理论 全事故的处理力度，l ：相应制定出台了安全控制指标。但是，目前国民风险意识还没有得 到根本的转变与提高，进口工业垃圾、环境破坏与污染，恶性事故连年发生，给生命和财 产造成重大损失，“重影响经济的可持续发展。 高风险必然伴随着高效益，而完全避免风险事实上是做不到的，国家公众与投资者对 于风险的可按受程序并非一致，对于投资者来说，风险容限度越低，支付成本越高，收益 越低，那么，怎样的风险容限度对投资者来说是最经济的? 同时也是社会公众和政府所普 遍接受的? 这里就出现一个经济风险问题，即，投资者( 对海洋石油丌采业来沈应是作业 者) 在满足政府规定的风险容限度前提，以其最小的成本，获取最大的承担风险的( 安全 冗余度) 能力。举例来说，譬如，一台机器，一幢楼房，一架飞机或海上油田一座采油平 台等，自它诞生之同起，就面对着各式各样的风险，塌倒，爆炸，坠落等，一旦发生诸如 此类事件就会直接威胁着人们的生命，财产造成损失，为了消除引发不利事件发生的原因 或影响因素，操作者必须做大量的预防工作，花费一定数额的成本，包括人员安全培训、 系统检测、维护( 修) 或更新换代升级，在这方面投资若大，成本越高，相应安全系数越 大；但是，过量的投资成本，必然造成收益降低，多大的投资才是比较合适的? 这是一个 难以定量的问题，但总的趋势是随着系统在役时间，维护投资成本逐渐增大，如下图3 5 所示。 经济安全成年 在役时间 图2 2 2 投资成本趋势 曲线a ：安全冗余度，是系统在役时期内安全度之变化与投资成本相互作用的结果 曲线b ：反映出某系统安全可靠度随时问( 在役期间) 的变化。 曲线c ：反映出为获取一定的安全度所引起的相应成本的投入，以投资表示。 点p 1 ：最低安全容限度；点p 3 ：经济安全成本 点p 2 ：经济风险成本点；在此点投资者或作业者所应承担的风险为经济风险。 作为一个投资者或作业者要获取收益而承担风险是不可避免的，问题是怎样才能以最 少的成本实现最大的安全度( 最低风险容限度) ，其晟基本的工作是做好风险评估，在此 基础上权衡利弊得失，做出投资抉择。 影响经济风险投资因索可分为两个：一个是系统可靠性预防性支出；另一个是系统维 护或事故后弥补( 均包括问接损失) 费用支出。两个因素的作用结果决定了经济风险投资 1 0 第二章风险管理基本理论 费用支出，而经济风险额度是受不断变化着的风险容限度( 安全指标) 制约的，因此，对 于风险控制，保持合理的系统可靠度，两个因素都要考虑，要着眼于两个因素的相互作用 结果，使两者所支出的费用能尽量减少到如图2 2 3 所示的最佳( 最小) 值。 费用c p o 支出 出 系统可靠性r 图2 2 3 影响系统可靠性几种费用的关系 从图2 2 3 揭示的几种费用的关系来看，对当前以及过去企业在安全管理工作中提出 的基本方针“安全第一，预防为主”，需要正确地理解，我们不能从一个极端走向另一个 极端，从经济角度上讲，对影响系统安全或可靠性因素需进行综合考虑，合理投资，以获 取最佳经济效益。作为一个以盈利为目的企业，既要考虑预防性投资，也要考虑可维护性 投资，有人说，安全事故的发生所造成的损失犹如大海中漂浮着的冰山一角。这主要是指 水下部分间接损失，即社会效益方面的损失难以弥补或维护，政治因素的出现，增加 了风险控制的复杂性。因此上，企业也不得不最大限度地增加预防性支出，坚持以“预防 为主”的原则。 2 3 风险辩识与评价 2 3 1 风险辨识过程 人类的所有活动都存在风险，它可能是健康和安全方面的，例如，氏期暴露在有毒化 学物质下的对健康状况当前及长期的影响，或者是经济方面的，例如，由于火灾、爆炸或 其它事故引起的设备破坏和产量减少。风险管理的目标是控制、防止或减少生命损失，疾 病或伤害；财产破坏及其引起的损失和对环境的破坏。而风险分析是进行风险管理之前必 须所做的工作。目的是辨识风险并寻求其解决方法：简化可接受风险的目标决策并满足规 范要求，其结果可用来帮助决策者判断风险的可接受程度和选择降低风险的措施。风险分 析的主要益处有： ( 1 ) 系统地辨识、系统潜在危险和失效模式； ( 2 ) 评价为降低风险或达到更高可靠性水平的改进措施： ( 3 ) 辨识影响风险的重要因素和系统的薄弱环节： ( 4 ) 更好地了解系统( 或设施) 及其工艺流程； l l 第二章风险管理基本理论 ( 5 ) 与同类系统或工艺的风险进行比较； ( 6 ) 帮助确定改进安全性投资花费的优先级： ( 7 ) 有助于事故发生后的调查和预防。 总之，风险分析是一个辨识由特定作业，设施或系统所引起的不利后果发生的可能性 及严重程度的结构化过程。所谓不利后果是指人体伤害、财产损失或环境破坏。风险分析 需要回答的是三个基本问题：一是什么会失效( 危险辨识) ? 二是失效发生的可能性有多 大( 频率分析) ? 三是失效发生后会造成怎样的后果( 后果分析) ? 那么，风险分析工作怎样做? 程序和要求是什么? 下面分别结合海洋石油工程作业实 践经验作以说明风险分析的过程。 为了保证风险分析的质量，提高风险分析的有效性和针对性，以便于投资决策者进行 避险投资，满足法规要求或与其他风险分析进行对比，应遵守一些通用工作规则，总结一 些知名公司的经验，风险分析过程一般按下列步骤进行： ( a ) 范围定义 ( b ) 危险辨识 ( c ) 风险估计 ( d ) 建立文件 ( e ) 检验 ( f ) 分析更新 该过程如框图2 3 1 所示。风险分析需要多种学科的协作，覆盖专业领域包括系统分 析、概率与数理统计、物理、化学、生物学、工程学( 机械、电器、化学、核工业) ，另 外还有健康科学、社会科学、人为科学和管理科学等，因此，从事该项工作的人员应是多 科性的小组，同时，对所分析的对象活动必须有透彻的了解和熟悉。 2 墨三皇墨堕笪望苎查里笙 2 3 2 风险评价 图2 3 1 风险分析过程流程框图 风险评价的基本内容包括两部分：一是确定可接受风险标准；二是经风险分析测评出 系统的风险值，判断是否落入可接受限度内，以决策是否需要投资改进安全措施，降低系 第二章风险管理基本理论 统风险水平。 2 3 2 1 可接受风险值的确定 确定可接受的风险值是一个非常复杂的问题，一般而言需考虑两方面因素：一是政府 要求，如1 3 节所述，二是根据本行业特点找出一个标准参考系，如1 3 节所述的“最低 合理可行”原则( a sl o wa sr e a s o n a b l yp r a c t i c a l l y ，a l a r p ) 。例如：英国政府规定， 任何工业中任何主要类别的工人在工作年限绝大部分工作时间内工作中的死亡风险为1x 1 0 3 ，英国北海油田死亡风险容许值为1 1 0 1 0 1 ，a p i 规范中海上固定结构物可承受失效概 率为1 1 0 “1 ，科麦奇一中国有限公司在近期开发曹妃甸油田0 d p 报告中规定的人员死亡 和固定结构物风险容许值为1 1 0 ，下限为l 1 0 一；某工程公司在q h d 3 2 6 油田施工作 业中选定的致命性后果j x l 险概率为1 1 0 1 ，发生较严重后果取1 1 0 。不同行业，人们 可接受的风险限度或者说是风险值是不同的，例如在美国，商用喷气机每年2 1 0 1 的机 身损失风险可为人们所接受，而海上平台每年0 9 1 0 一“”的致命风险确不被人们接受，往 往会引起或导致工人罢工、海上停产。 2 3 2 2 工业系统概率风险评价 定义风险概率密度函数为b ( “t ) ，表示事件e 。在t 时刻发生j 类危险后果，且危险 值落在x j 和x j + d x ，之间的频率。由于事故频率与系统在役时间有关，因此，风险值也是时 间函数。定义风险概率为： 只( ，f ) 2j f , ( x j ，t ) d x j ( 2 5 ) j ， 表示事件e 。在t 时刻发生j 类后果的危险值等于或大于x ，的累秘频率。 工程系统在设计寿命为t 年内的t 时刻，因各类可能的初因事故造成的累积风险概率 为： f ( 工j ，f ) = 只( x ，f ) ( 2 6 ) 工程系统在寿命t 年的事故累积风险概率为： e ( x j ，f ) = j f ( x ，t ) d t ( 2 7 ) 0 由于事件e i 的后果有k 类，即j = l ，2 ，k ，对于t 时刻第j 类的累积风险度记为 e l ( t ) ，则有： r ( t ) = 口j b ( x ) 出， ( 2 8 ) 对于某一工程系统，所有k 类后果造成的总j x l 险为： 4 第2 2 章风险管理熬本理论 j = l0 ( 2 - 8 ) 式和( 2 9 ) 式中的口为事件e l 造成的k 类后果的弟k 类后果l p 燕j 类臌果因予。 表示后栗的总损失价蓬，褥潋是鞭亡数，豺产损失和伤害等，可阉货币采度量。 2 。3 2 ，3 工糕系统模糊蕊险译价 工程系统发生麴事敖辍及自然灾害静彩嫡评价在靖翩和强壤上都有麓帮t 牲鞠模颧经。 在评价中，通常只考虑其随机性丽不考虑模糊性，这在解决实际问题时，其可行性和可靠 谯熬毒在一定瓣题。建立在大数定理基继上戆吉魏穰率绕罚1 方法在遘到夺样零辩，缕暴丽 能很不可靠。所以，比较企面的风险评价可以采用模糊数学的方法。 设筇。瓷x - x ；，x ：x 0 上豹模凝集， 铲心o ，。必；+ a a 以。必 姗 设p l ( x 。) 为t 年内第i 种灾害的损失概率，则由模糊概率和j x l 险定义可求得t 年内z 灾害造成豹工程祭统风陵为： r ，。= 如( x ：) 最x ；) c 。瓴) ( 2 1 1 ) 式中，c 。( x ) 为与p 。( x ) 相应的损失。 2 4 风险决策 在威险分耩韵 谣徐豹落t i l l , 一，投摇瓶陵耘凇框黎可阪怒飒轮分为三大类：第一类耩予 高风险，鼹“不能容忍的；第二类属于风险较低，可以按“可忽略”对待；第三类属于前 二类之润，对手这一类溅除需送一步论谣是否楚在“合瑷碍幸亍静最低范鬻”内，这些都燕 风险决策的前提条件。风险决策方法归纳起来共有四种：避免、自留、转移、控制。如果 纂秘晟验楚属于繁一类豹，那么簸需要采取绩旋( 金钱鞠露润) 健菇殓减套些，以便毽之 低于不能容忍的最低限，如设备照新，加强维护，增加防护系统成加强操作人员培训等， 实凝晟险瓣避免秘控翱；鼹采是第二类筑陵，那么裁无稀考虑减，l 、菇险豹接蓬了。要蹩疆 予第三类含理可行的最低范围，那就看其“费用一效益”比例了，最终解释可能由决策糟 粪定。 第三章海洋石油= i 二程风险分析与评估方法 第三章海洋石油工程风险分析与评估方法 一个系统在整个生命周期内，从立项设计、制造、运行到废弃，不同阶段有不同类别、 量级的风险：一项作业活动，自始至终也是如此，因此，如何选择风险分析方法更准确和 完整地描述风险并用于后继风险管理与控制是很重要的。一般而言，一种适用的方法应具 有下述特点： 它应当是科学的，而且适用于所考虑的系统； 它提供的结果在形式上应当有助于认识风险的性质及对其控制的方法； 它能被应用于实践中，具有可跟踪、可重复和可检验的特性。 美国石油学会在海上生产设施的设计与风险分析的推荐作法中提出了6 种风险分 析方法，下面逐一给予概略性地介绍并结合工作实践探讨在海上石油工程项目管理中的应 用。 3 1 校验单法 校验单一般用于证明符合最低标准和识别需要进一步评价的地方。特别是易于使用， 适用于工程寿命周期任何一个阶段( 设计、建造、海上安装、运行和关闭废止) ，为任何 工作所需的风险评价最低可接受水平的- - t e l , 便利方法。 校验单是由熟悉本公司生产业务与操作和工业相关标准与程序有丰富经验的人员编 制出的，可供经验少的人员应用。校验单受限于编写者的经验局限于使用者的勤奋。根 据实践和教训，校验单内容要不断得到更新。 例如，某公司租用广州救捞局“南天龙”浮吊作业船在辽东湾进行l d 管作业中，出于 现场作业安全监督未按规定检查是否安装了挖沟机拖缆绞车钢绳上的张力计，导致浮吊船 过大偏移管线路由，绞车纲绳被拉断，海管成“之”字型，整条管道报废。 海上钢结构安装工程校验单应根据工程项目作业不同分门别类编制，进行校核时，应 有施工设计人员、生产作业经理和安全监督三方执行并签字确认。 以海上导管架吊装为例，校验单应包括以下内容( 简化式) ： 1 、对工程作业内容及技术要求是否进行专家组评价? 2 、手中掌握的大型作业船舶功能是否满足作业技术规范及施工环境条件? 3 、施工工艺设计方案中吊扣、拖缆、装船固定、稳性分析安全系数是否满足规范要 求? 4 、施工作业现场指挥人员经验与资格是否满足要求? 5 、作业过程中关键岗位人员是否清楚本人职责? 6 、执行应急程序有关人员是否熟悉本人职责? 校验单对海上施工作业是直截了当，通俗易行的。检查小组应当仔细研究校验单中的 6 第三章海洋矶油。l ：稃风险分析与评估方法 每一个问题，以促进思考和识别潜在的问题。不要求编制对每一个问题都回答“是”或“否” 的文件，评估者应当把校验单问题用作指南。 校验单问题未必意味着是安全施工的需要。在许多情况下提供这些问题是为了促使评 估者考虑各种施工方案的选择余地。因为伴随着工程的实施会带来附加的安全风险，作业 过程中设计变更是常常发生的，随之施工机具也需更换或改造，此时，作业者还需进行仔 细校验审查，使之在下列各方面符合现行设计：人员配备水平：操作的复杂性；操作方法 和程序步骤的适宜性：操作员训练水平；伴随着现场改造产生的附加安全风险。 校验单审查工作完成之后，应当将风险分析编制成文件，且标出何人何时进行的此分 析、使用过什么资料，以及提过什么建议。可将校验单问题确认的j x l 险和建议按一定的格 式和形式汇集成文件以便相关人员讨论并采取相应纠f 措施。 3 2 “如果，将怎样”( w h a ti f ) 分析法 “如果，将怎样”方法是考虑能导致不良结果的意外事件后果的非结构性方法。此方 法使用以“如果，将怎样”作为开始提出问题，时常将“如果，将怎样”与校验单联合起 来使用，称之为“如果将怎样校验单”方法。设想在海上工程潜水员潜水作业： 1 、如果潜水面罩进水将怎样? 2 、如果气瓶气压变低将怎样? 3 、如果在水下被渔网缠往将怎样? 4 、如果在水下潜水刀丢失将怎样? 5 、如果潜水员因故需紧急出水将怎样? “如果，将怎样”分析法不过分涉及状态如何形成。例如，上面假殴如果潜水员在水 下被渔网缠住将怎样，如何被缠住并不重要，重要的是缠住了怎么办? 对于有经验的潜水 员，在水下万一被渔网缠住，通常是用潜水刀慢慢解脱并配合切割，非剧烈活动，耗气量 少，可延长潜水时间，一般潜水作业是有规定时间的，意思是万一潜水员本人解脱不了， 时间- - n ，甲板配合人员( 应急潜水员) 会在潜水长的指令下采取行动，实施救援，若潜 水员经验不足，