（船舶与海洋结构物设计制造专业论文）海洋平台安全风险分析方法研究.pdf

摘要 海上油气生产平台的高昂造价、复杂多变的海域环境、易燃易爆 的油气介质，决定了平台一旦发生事故，必将造成灾难性的人员伤亡 和巨大的经济损失。因此，风险分析、风险管理在海洋石油行业受到 高度重视。然而，作为平台投产之前的建造或改造、维修过程，其风 险远大于正常生产的平台。对于这种“过程”风险分析、评估，国内 外可借鉴的方法和经验很少，而业主和承包商则往往要求得到“风险 状态”的结论和量化的结果。针对这一公认的难题，作者在大量查阅 国内外文献，高风险行业资料调研的基础上，结合实际工程项目的风 险分析课题，大胆地进行“准量化”的分析方法的探索研究，提出了 逐步深入的系列分析法，即在用相对风险指数法对风险因素排序的基 础上，针对介质的特殊性用d o w 火灾爆炸指数法，针对“过程”风险 的模糊性应用二级模糊综合评判法进行分析，取得了较为理想的效 果。 关键词：海洋平台，风险分析，d o w 火灾爆炸指数法，模糊综合评判 a b s i r a c i f o rt h e h i g h c o s to fo f f s h o r e o i l g a sp l a t f o r m s ，c o m p l i c a t e d a n d c h a n g e f u l m a r i t i m ee n v i r o n m e n ta n d f l a m m a b l e ，e x p l o s i v eo i l g a s m e d i u m ，i ti s c e r t a i nt ol e a dt o c a t a s t r o p h i cc a s u a l t ya n dt r e m e n d o u s p r o p e r t yl o s so n c et h ea c c i d e n t sh a p p e nt ot h ep l a t f o r m s t h u s ，p e o p l e a r e p a y i n g m o r ea n dm o r ea t t e n t i o nt ot h er i s k a n a l y s i s a n dr i s k m a n a g e m e n ti n t h eo f f s h o r eo i lf i e l d t h er i s k si nt h e p r o c e s s o f p l a t f o r mc o n s t r u c t i o n a l t e r a t i o na n dm a i n t e n a n c ea r em o r es e r i o u st h a n t h en o r m a l p l a t f o r m s h o w e v e lt h ee x p e r i e n c ea n dm e t h o d s w h i c hc a n b eu s e df o rr e f e r e n c ea r ev e r yr a r et oa n a l y z et h ep r o c e s sr i s k s a tt h e s a m et i m e ，t h eo w n e r sa n dc o n t r a c t o r sh o p et oa c q u i r et h eq u a n t i t a t i v e c o n c l u s i o n sf o rt h er i s ks t a t u s t ot a c k l e 、析t i lt h er e c o g n i z e dp r o b l e m t h ea u t h o rc o n s u l t sl o t so fr e f e r e n c e sh o m ea n da b o a r da n di n v e s t i g a t e s t h ed a t a o f h i g h - r i s ki n d u s t r y o n t h eb a s i so f t h e s e ，t h ea u t h o rm a k e sa n a d v e n t u r o u se x p l o r a t i o nf o rar e l a t i v eq u a n t i t a t i v er i s ka n a l y s i sm e t h o d t h r o u g ht h ea n a l y s i so fp r a c t i c a lr i s ka n a l y s i sp r o j e c t ，t h e np u tf o r w a r da s e r i e so fa n a l y s i sm e t h o d s t h a ti st os a y , u s i n gr e l a t i v er i s ke x p o n e n t m e t h o dt os o r to r d e r b ye x p o n e n t s m e na p p l y t od o wf i r ea n d e x p l o s i v ee x p o n e n tm e t h o da i m i n gt o t h em e d i u mp a r t i c u l a r i t ya n d m a k et h eb e s to ft h ef u z z yg e n e r a la s s e s s m e n tt oa n a l y z et h ef u z z yo f p r o c e s sr i s k s t h e s ea n a l y s e sc o m e t oas a t i s f i e dr e s u l t k e y w o r d s ：o f f s h o r ep l a t f o r m ，r i s ka n a l y s i s ，d o wf i r e & e x p l o s i v e e x p o n e n tm e t h o d ，f u z z y g e n e r a la s s e s s m e n t 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，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得苤注盘堂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。 学雠文储虢南勇签字嗍伽；年，猬 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解盘鲞盘堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权盘鲞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) 学位论文作者签名 稚奶 导师签名：谨磊宓 签字日期：御年，堋加日 签字日期：儡卯3 年fz 月口同 第一章引言 1 1 题目来源及意义 第一章引言 作为一篇申请硕士学位的论文，本文最初的目的并不在于探讨安全风险分析 方法本身，而是在于如何利用现有的常用的风险分析方法去解决实际的问题。但 本人在跟随导师参加工程实践的过程中发现三个问题：1 风险分析的方法很多， 但是大家众说纷纭，以致不能全面地充分地认识各种方法的应用范围、优缺点， 并有针对性地解决问题；2 决策人员最关注的问题是项目实旅所处的“风险状 态”，甚至要求定量计算出各潜在风险的发生概率，进而判断工程项目的可行性。 但是，在刚刚兴起不久海洋工程领域关于海洋平台过程风险的统计数据很少，所 以给风险人员定量计算带来了很大的困难。3 海上油气生产平台的高昂造价、复 杂多变的海域环境、易燃易爆的油气介质决定了海洋平台风险分析的必要性和艰 巨性。因此，作者认为当前最重要的是从根本上弄清各种风险分析的方法，并进 一步的探索适当的方法去完成风险分析计算，进而解决海洋平台的风险评估问 题。 - 鉴于此，本文就立足于对各种现有风险方法的深入分析和探讨，并在此基础 上找出其适用范围及进行风险分析的优势和缺陷，同时大胆地进行“准量化”的 分析方法的探索研究，提出了逐步深入的系列分析法，即用相对风险指数法对风 险因素排序的基础上，针对介质的特殊性用d o w 火灾爆炸指数法，针对“过程” 风险的模糊性应用二级模糊综合评判法进行分析。 近年来风险分析的理论方法和实践应工程项目风险分析方法中对于项目风 险度评价仍缺乏统一或一致被认可的方法，在一定程度上影响风险分析理论的进 一步发展，也给风险分析方法的推广应用造成了困难。所以作者希望本论文的分 析给从事风险分析的学者带来启发，同时也希望广大学者能够同心协力研究出适 用的风险评价方法。 1 2 论文结构 1 2 1 论文行文过程 论文总共分为五章，其中第一章为论文的引言，最后一章为论文的主要结论 及后续研究提示，研究的主体部分总共分为三章，即第二章到第四章。第二章为 风险管理理论的概述，回顾了风险管理发展的历程、风险管理的基本原理并阐述 了风险管理和风险分析的区别，最后叙述了国内外工业安全风险分析研究概况。 第三章主要回顾了现有的适用于海洋平台安全风险分析的方法，包括安全检查表 第一章引言 法、预先危险性分析、事故树分析、事件树分析、d o w 火灾爆炸指数法、相对 风险指数法和模糊综合评判等方法，并对这些方法的优缺点和应用范围进行了阐 述。第四章是油气生产平台安全风险分析实证。这一章的目的不在于对q k l 8 - 1 项目本身的风险分析计算，而是想通过分析实证拓展风险分析方法的适用范围， 将几种方法的应用叙述的更加清楚，直至形成一套适用的风险分析方法。当然， 要想得到一套适用于海洋工程领域的风险分析方法仍然需要同行们的不懈努力， 但是这已经指明了研究的方向。这三章从风险基础理论的叙述到常用风险分析方 法的比较以及最后的风险分析实证，形成一个完整的体系。按照上面的研究思路， 论文的撰写既照顾了论文整体的严密逻辑性，又尽量保持研究的完整性，突出了 论文的层次感和条理性。 论文最后还附加了本篇论文完成所参考的文献、论文的致谢以及本人发表的 论文和参加科研情况。 1 2 2 论文结构图 2 第一章引言 1 3 作者所做的工作 就海洋平台的安全风险分析而言，海洋平台的选址之前的决策风险分析及平 台投产之后的风险分析已经比较成熟，所以本文在深入研究风险分析方法的基础 上，主要针对海洋平台不停产维修作业的过程风险进行了实证分析。作者在完成 论文的过程中主要做了如下工作： 1 在大量查阅国内外文献、高风险行业资料调研的基础上，深入地探究风险 理论及各种风险分析方法的适用范围及优缺点，为进一步风险分析奠定基础。 2 针对海洋工程领域海洋平台“作业”过程风险统计数据极其稀少的特点， 作者根据分析对象及影响因素模糊性的特点利用模糊数学原理进行处理，并建 立了风险分析的数学模型，在层次分析法确定权重的基础上，用二级模糊综合 评判法进行了安全风险分析计算与评估。 3 拓展d o w 火灾爆炸指数法的应用范围，并与相对风险指数法的分析结果 进行了比较，验证。 第二章风险管理理论 第二章风险管理理论 2 。l 风险管理及其发展历程 风险管理( r i s km a n a g e m e n t ) 一词出现于本世纪5 0 年代的美国。近年来， 在理论和实践方面均有很大程度的进展，现在已逐渐成为引起各国政府和企业高 度重视的管理学科，为世人瞩目。纵观几十年来风险管理科学的发展历程，可以 总结出两大趋势一风险管理由西方发达国家向发展中国家延伸；风险研究的领 域从企业到个人从传统风险行业到新兴行业不断扩大。 2 1 1 风险管理由西方发达国家向发展中国家延伸 作为风险管理的发源地，美国最早开始对风险管理的研究和探索。2 0 世纪 5 0 年代莫布雷( m o w b r a y ) 等人的合著的保险学一书中闸述了“风险管理” 概念。6 0 年代美国保险管理协会( “a m e r i c a ns o c i e t yo fi n s u r a n c e m a n a g e m e n t ”，简称a s i m ) 纽约分社与亚普沙那大学( u p s a l a ) 合作首次试验 开设为期十二周的风险管理课程；印第安那大学赫奇斯教授( j e d w a r dh e d g e s ) 主持成立了a s i m 的“风险及保险学课程概念”特别委员会，并发表风险与保 险学课程概念文，为该学科领域的培训与教育指明方向；梅尔( m e h r ) 和赫 奇斯( h e d g e s ) 合著“r i s km a n a g e m e n ti nb u s i n e s se n t e r p r i s e ”详细分析了 风险管理的概念，对后来风险管理发展产生了最为深远影响。到8 0 年代，风险 管理在美国又有了飞跃。美国保险管理协会( a s i m ) 更名为风险与保险管理协会 ( “r i s k i n s u r a n c em a n a g e m e n ts o c i e t y ，简称r i m s ) 标志着风险管理从原 来意义上的用保险方式处置风险转变到真正按照风险管理的方式处置风险；美国 r i m s 年会上世界各国专家学者共同讨论并通过了“1 0 1 务风险管理准则”，形成 了各国风险管理共同遵循的一般准则( 其中包括风险识别与衡量、风险控制、风 险财务处理、索赔管理、职工福利、退休年金、国际风险管理、行政事务处理、 保险单条款安排技巧、交通、管理哲学等) 。 值得一提的是美国在风险管理的职业教育与培训方面是相当出色的。七十年 代中期全美的多数大学工商管理学院及保险系都已普遍开设风险管理课程，为工 商企业输送了大批专门人才。宾夕法尼亚大学的保险学院还举办风险管理资格考 试，如果通过该项考试即可获得a r m ( a s s o c i a t ei nr i s km a n a g e m e n t ) 学位证 书，该证书具有相当的权威，获得证书即表明已在风险管理领域取得一定的资格， 为全美和西方国家认可，是从业的重要依据。 与美国相比，英国的风险研究有其自己的特色。在“r i s ka n a l y s i s f o rl a r g e 4 第二章风险管理理论 p r o j e c t s ：m o d e l s ，m e t h o d sa n dc a s e s ”一书中，南安普敦大学会计与管理科 学系主任c b c h a p m a n 教授提出了“风险工程”的概念，他认为风险工程是对 各种风险分析技术的集成，以更有效的风险管理为目的，范围更广，方式更加灵 活。该框架模型的构建弥补了单过程的风险分析技术的不足，使得在较高层次 上大规模地应用风险分析领域的研究成果成为可能，英国除了有自己的成熟理论 体系外，许多学者还注意把风险分析研究成果应用到大型的工程项目当中。如， 1 9 8 6 年在北海油田输油管道的铺设过程中，由于采用了风险分析的方法，从面 提高了该项目的安全系数，而且降低了成本。此外，英国工商业界开展风险管理 活动也是十分活跃，设有工商业风险经理和保险协会( a i r m i c ) 、特许保险学会 等，以推动本国的风险管理作出了卓越贡献。英美两国的风险研究方面各有所长， 且具有很强的互补性，代表了该学科领导的两个主流。 德、法、日等发达国家的风险管理都是在美国理论体系下发展起来的。日本 是继承美国的“风险管理”模式。1 9 8 8 年日本风险管理学会成立。1 9 9 0 年关西 大学教授龟井利明出版了风险管理的理论与实务一书。各大学也相继开设了 风险管理课程。象其它的西方先进理论技术一样，p 风险管理”在日本起步虽晚， 但成果颇丰，逐渐形成了一套适合其本国的理论体系。 发达国家在风险管理方面的丰硕成果对发展中国家的新兴工业有着很强的 吸引力。随着跨国公司的扩张和垄断资本的输出也很自然地把风险管理带到了这 些国家和地区。 中国台湾省风险管理在八十年代中期从美国传入。美籍华人段开龄博士是美 国风险管理运动的早期参与者之。段博士是岛内发起并推动了风险管理运动。 其闻论文、著作颇多。在台湾尤以宋明哲先生的风险管理一书最具代表性。 与美国不同的是，美国的风险管理运动发源于企业界，然后才有该领域的研究和 探讨，而台湾却恰恰相反。因此尽管在学术界十分活跃，但在实际应用中成效并 不显著。正如段博士所指出的“迄今目前，风险管理的观念及实务，仍为台 湾的工商企业漠视，未能积极付之实施”。 1 9 8 7 年为推动风险管理在发展中国家的推广和普及，联合国出版了关于风 险管理的研究报告“t h ep r o m o t i o no fr i s km a n a g e m e n t i n d e v e l o p i n g c o u n t r i e s ”( u n c t s td e c u m b e n tn o t o b c 3 2 1 8o f1 4 “j a n u a r y1 9 8 7 ) 。 在我国，随着经济的开放、搞活和建设事业的进一步发展，科学技术不断进 步；复杂的大型综合工程项目( 如三峡工程) 的上马、大型企业集团的组建，甚 至我们国家整个改革开放大业，都是一项复杂的系统工程，都需要认真考虑风险 第二章风险管理理论 问题，所以近几年，我国开始重视风险管理的应用。在高风险、高回报的海洋石 油工程领域，风险管理的应用更是越来越广。其中海洋工程股份有限公司于1 9 9 4 年开始着手风险分析和管理探索并在借鉴国内外研究成果的基础上，逐渐形成了 套适合于石油工程领域的风险评估体系。 从以上风险研究的发展历程可以看出，工业化水平的提高，是风险研究发展 的第一推动力，人们在追求高度现代化文明的同时，不能不重视与推动对风险管 理这一现代化科学管理技术的研究和应用。 2 1 ，2 风险研究的领域不断扩大 2 1 2 1 由单一的企业风险研究转达向个人、家庭及社会的多主体多角度的风险 研究，尽管企业风险管理一直是该学科领域发展的主导方向，但近年来各方面表 现出来的对个人风险、家庭风险及社会风险的重视说明风险管理研究的重点正走 向多极化。 2 1 2 2 由传统风险行业向其它新兴行业扩展，风险管理学科的发展与工业化进 程是同步的，六十年代以来大规模集成电路及计算机技术的发展给工业发展注入 了新的活力，同时也为风险管理提供了广阔的发展前景。八十年代以前风险研究 还主要集中在核能、化工、军工等技术含量高的新兴行业进行。同时随着人们对 身体健康生活环境的关注和要求程度日益提高，农业及医疗卫生的风险研究也迅 速发展起来，各方面专著及大型国际年会、专题研讨会进一步推动了该学科的交 流与发展。 2 2 风险原理 22 1 风险的定义 一般说来，风险是指在一定条件下和一定时期内可能发生的各种结果的 变动程度。在涉及风险问题的研究中，风险的定义大致可分为两类：第一类 定义强调风险的不确定性；第二类定义强调风险损失的不确定性。第一类定 义可称为广义风险，第二类定义称为狭义风险。风险具有客观性，其大小随 时阃延续而变化，是“一定时期内”的风险。严格说来，风险和不确定性是 有区别的。风险是指事前可以知道所有可能的后果，以及每种后果的概率。 但是风险是否发生、对谁发生、何时发生、后果如何是不确定的。 因此，给风险下一个精确的定义不是件易事。一般的定义为：风险是指 活动或事件产生消极的、人们不希望的后果和可能性。即指在特定客观情况 第二章风险管理理论 下，在特定的期间内，某一事件的实际结果与其预期后果之间的变动程度， 变动程度越大，风险越大；相反，则越小。它可以用事件发生的概率及其后 果的函数来表示： 风险r = f ( p ，c ) 式中 p 一一一事件发生的概率 c 事件发生的后果 另外，风险与危险是两个不同的概念。危险只是意味着一种坏兆头的存 在，而风险则不仅意味着坏兆头的存在，而且还意味着这个坏兆头的渠道和 可能性。 2 2 2 风险的本质 风险的本质是指构成风险特征，影响风险产生、存在和发展的因素，包 括：风险因素( h a z a r d ) 、风险事故( p e r i l ) 和损失( l o s s ) 。 风险因素是指能增加或产生损失频率和损失幅度的条件，它是事故发生 的潜在原因，是造成损失的内在或间接原因。而风险事故是指造成生命财产 损失的偶发事件，它是造成损失的直接原因和外在原因，是损失的媒介物， 即风险只有通过风险事故的发生才能导致损失。损失则是指非故意的、非计 划的和非预期的经济价值的减少。 三者之间的关系可用图2 1 表示。 风风 损 实际结 险险 果与预风 因事 期结果 间的变 素故失 动程度险 2 2 3 风险的分类 图2 - 1 风险分类的目的在于理论上便于研究，实际上便于根据不同类别的风险，采 取不同的管理策略。根据不同的需要或不同的角度，运用不同的分类标准，可得 出相应类别的风险。 7 第二章风险管理理论 2 2 3 1 按风险的潜在损失形态分类 按风险的潜在损失形态可将风险分为财产风险( p r o p e r t yr i s k ) 、人身风险 ( p e r s o n a lr i s k ) 及责任风险( l i a b i l i t yr i s k ) 。财产风险是指导致财产发生 毁损、灭失和贬值的风险。如海上油气生产设施受火灾、地震等损失的风险。人 身风险是指因人员受伤、死亡等而导致损失的风险。财产风险和人身风险较容易 识别和管理。责任风险是指对于他人所遭受的人身伤害或财产损失而应负法律赔 偿责任或无法履行契约致使对方受损失应负的契约责任风险，较为复杂和难以控 制。 2 2 3 2 按风险事故的后果分类 根据风险事故所产生后果的数目，可将风险分为纯粹风险和投机风险。纯粹 风险所产生的后果为两种：损失及没有损失，如火灾、爆炸等。投机风险所产生 的后果有三种：盈利、损失、既不盈利也不损失，如赌博、炒股票等。 2 2 3 3 按风险产生的原因分类 按产生风险的原因可将风险分为静态风险和动态风险。静态风险是由于自然 力的不规则变动或由于人们行为事物所导致的风险。动态风险则是由于经济或社 会结构的变动所导致的风险。从发生的后果看，静态风险多属于纯粹风险，动态 风险既可属于纯粹风险，又可属于投机风险。 2 ，2 3 4 按损失产生的原因分类 按损失产生的原因可将风险分为自然风险和人为风险。自然风险是指在自然 力的作用下，导致物质毁损或人员伤亡的风险。如风暴、地震、海冰等。 人为风险是指造成物质毁损和人员伤亡的直接作用力与人的活动有关。 2 3 风险分析及其与风险管理的关系 2 3 1 风险分析 风险分析就是系统地利用已知信息，去辨识危险并估计人员、财产、环境的 危险大小，是对潜在危险程度的预测。即它由风险辨识和风险估计两部分组成， 风险辨识解决哪里有风险、后果如何、有关参数如何变化等问题，风险估计则是 计算事件发生概率大小及分布、后果大小的过程。风险分析得到结果后，进行风 险评价，最后形成决策。 第二章风险管理理论 风险分析与决策密切相关，风险分析的目的是为了更好地决策，或者说风险 分析是决策的一部分。 2 3 2 风险管理 风险管理是研究风险发生规律和风险控制技术的- - 1 3 科学，通过风险识别、 风险估计、风险评价，并在此基础上优化组合各种风险管理技术，对风险实施有 效的控制和妥善处理风险所导致损失的后果，期望达到以最少的代价获得最大安 全保障的目标。它是以观察、实验和分析损失资料为手段，概率论和数理统计为 数学工具，系统论为科研方法，去研究风险管理理论、风险和风险所导致损失发 生的规律、控制技术和管理决策等。 根据风险事故发生的原因。可将风险管理分为火灾风险管理、爆炸风险管理、 海损风险管理、人身意外风险管理、技术风险管理等。 2 3 3 风险分析与风险管理的关系 风险分析是风险管理的重要组成部分，任何类型的风险管理首先都要进行风 险分析。都要以风险分析为基础。图表示出了二者之间的关系。 图2 - 2 风险分析与风险管理的关系 9 第二章风险管理理论 2 4 国内外安全风险分析研究概况 2 4 1 国内安全风险分析研究的现状 我国于八十年代初期开始安全风险与评价研究工作。化工、冶金、机电、航 空、交通等行业陆续开始在企业中实施安全风险分析与评价工作。1 9 8 8 年，机 械带电子工业部颁布机械工厂安全评价标准，该标准在机械行业i 0 0 多家工 厂进行了应用，取得良好的效果；1 9 9 0 年，贵州省冶金防护研究所联合完成了 工业企业安全性评价一全面安全管理的事故隐患评价法；1 9 9 2 年，化工部 制订了工厂危险程度分级方法：1 9 9 5 年，劳动部、北京理工大学完成易燃、 易爆、有重大危险源的安全评价技术。 与此同时，我国另一些科研院校、企业也相继开展了安全风险分析研究工作。 北方交通大学、东北大学、武汉环保院、鞍山钢铁公司等提出了一些有价值的安 全风险评价理论及方法，如指数法、模糊综合评判法、概率法、安全检查表等； 计算机数据库、安全控制论等也得到了应用。目前，我国对安全风险分析的研究 方兴未艾，科研院所及有关企业政治进行深层次的探讨研究，以便更准确地对本 领域的系统进行定性、定量安全风险分析与评价。海洋石油部门近年来也专门设 立了有关的科研项目，对海上油气生产的安全风险分析进行了系统的研究。 2 4 2 国外安全风险分析研究状况 安全风险分析与评价最初起源于本世纪三十年代的美国保险业。第二次世界 大战后，随着工业过程日趋大型化和复杂化，尤其是化学工业的发展，生产中的 火灾、爆炸和毒气泄漏等重大事故不断发生，事故预防和安全风险分析日益受到 重视。全面的安全风险分析系统研究始于六十年代。1 9 6 4 年美国道化学公司首 先开创了化工生产危险度安全评价方法。该公司提出火灾爆炸指数法后，世界各 地都竞相研制，进一步推动了这项技术的发展，并在此基础上又提出了一些不同 的风险分析与评价方法，如英国帝国化学公司在吸收了道化学公司评价方法的优 点后，于1 9 7 6 年提出了蒙德评价法；同时，日本劳动省也提出了“六阶段评价 法”及俄罗斯提出了化工过程危险评价法等。这些方法均为指数法，至今仍在发 展之中。 六十年代后期，随着航空、航天、核工业等高技术领域的发展，以概率风险 评估为代表的系统安全分析评价技术达到了迅速的发展。英国在六十年代中期就 建立了故障数据库和可靠性服务所来开展概率风险研究工作。1 9 7 5 年美国正式 发表了商用核电站轻水反应的风险分析报告。此后，这类风险分析技术在许多工 1 0 第二章风险管理理论 业发达国家的许多项目得到了广泛的应用，并推出了一系列以概率论为基础的其 它的安全评估方法。在1 9 8 6 年前苏联切尔诺贝利核电站发生爆炸事故以后，安 全风险分析与评价技术更是得到了各国的普遍重视，推动了这项技术的进一步发 展。 在海洋石油工业方面，自1 9 8 6 年英国北海的帕玻阿尔法海上石油平台发生 爆炸以来，海洋石油安全风险分析技术也得到了迅速发展。 第三章常用的风险分析方法介绍 第三章常用的风险分析方法介绍 目前，国内、国外开发并应用的风险分析方法很多，将近有2 0 种。其中有 简单的，也有复杂的；有定性的。也有定量的。本章将主要介绍几种适用于以海 洋平台的选址决策之后到海洋平台的投产之前的设计一建造一装船运输一海 上安装试生产以及平台维修等“过程风险”为对象的风险分析方法。 3 ，1 概述 3 1 1 海洋油气田开发的惨痛教训 中国在1 9 5 0 年开始近海油气田的开发以后已经有过几次非常惨痛的教训。 1 9 6 9 年渤海一号生产平台被海冰推倒。1 9 7 9 年1 1 月2 5 日，渤海二号钻井船在 拖航过程中倾覆，船上的7 4 人中7 2 人遇难。1 9 8 3 年4 月，起重驳船b h l 0 7 在 渤海青蚨失事。1 9 8 3 年1 0 月2 5 日美国p a n o c e a n 公司的j a v as e a 号钻井船在 乐东3 0 一卜1 遭8 3 1 6 # 台风袭击，船上8 1 人全部遇难。1 9 9 1 年8 月1 5 日m c d e r m o n d 铺管船d b 一2 9 在珍珠河口的惠洲2 6 1 油田铺管时遭9 1 1 1 # 台风袭击，船沉没； 船上1 9 5 人生还，1 7 人死亡，5 人失踪。除此之外，从1 9 8 1 年到1 9 9 7 年中国近 海油气田开发过程中发生了1 0 起直升机事故，造成3 6 入死亡。 国外的油气田的开发也经历了一个漫长而艰难的过程，一些灾难性的事故给 我们留下了难以忘却的教训。1 9 8 8 年的7 月6 日北海油田的爆炸事故震惊了整 个世界的油气行业。这是近海油气生产史上最严重的一次事故，有1 6 7 人死亡。 2 0 0 1 年3 月1 5 日0 0 ：2 2 分c a m p o sb a yo fb r a z i ls t a t er i od ej a n e i r o 的 一潜入式平台p 一3 6 上发生了两处爆炸，造成1 1 人死亡。尽管在接下来的5 天里 采取了紧急营救措施，但是最后它还是于3 月2 0 日的1 0 ：3 0 分沉入海底。这个 仅投产一年零两个月的平台价值4 5 0 ，0 0 0 ，0 0 0 美元。 海洋工程领域的高风险性，海洋油气田开发的安全风险分析逐渐引起了各国 政府部门，石油及有关专业技术的高度重视，成立了专门的机构，在科研和实际 应用方面也取得了巨大的成果，形成了许多有效的风险分析方法。 3 1 2 风险分析方法的分类 第三章常用的风险分析方法介绍 3 1 ，2 1 按是否运用数学方法对危险性进行量化分析，可分为定性和定量两类分 析方法 定性分析方法是借助于经验和知识对生产工艺、设备、环境、人员配置和管 理等方面的安全状况进行分析和判断的一种方法( 如安全检查表、预先危险性分 析、作业条件危险性评价法、危险性与可操作性研究) ；定量分析方法是依据统 计数据、检测数据、标准资料、同类或类似的数据资料，运用科学评价方法或建 立数学模型进行量化分析的一种方法( 事件树、事故树、火灾爆炸指数法、蒙特 卡罗法) 。 3 1 2 2 按逻辑分析方式，可分为归纳法和演绎法 简单地讲，归纳法是从原因推论结果的方法，即从危险因素( 故障葳失误) 出发分析可能导致的事故；演绎法从结果推论原因的方法，即从事故出发分析、 查找导致事故发生的危险因素。 3 1 。2 3 按分析的对象划分 将分析方法分为设备故障率分析方法、人员失误率分析方法、物质系数分析 方法和系统危险性( 安全、可靠性) 分析方法。 3 1 3 选择风险分析方法应考虑的问题 选择分析方法对应根据具体条件和需要，针对分析对象的实际情况、特点和 分析目标，分析、比较、慎重选用。必要时，要根据分析方法的特点选用几种分 析方法对同一分析对象进行分析，互相补充、分析综合、相互验证，以提高分析 结果的准确性。选择分析方法时应考虑下列问题： 3 1 3 1 分析对象的特点 根据分析对象的规模、复杂程度、类型、危险性等情况选择分析方法。 根据系统的规模、复杂程度进行选择 随着规模、复杂程度的增大，有些分析方法的工作量、工作时间和费用相应 地增大，甚至超过容许的条件。在这种情况下应先用简捷的方法进行筛选，然后 确定需要分析的详细程度，再选择恰当的分析方法。 根据分析对象的类型和特征进行选择 大多数分析方法都适用于工艺过程，如道化学、蒙得等分析方法均适用于石 油化工类工艺过程的安全分析；故障型分析法适用于机械、电气系统的安全风 第三章常用的风险分析方法介绍 险分析。 根据分析对象的危险性 对危险性较高的对象往往采用系统的、较严格的分析方法( 如事件树、事故 树、火灾爆炸指数法等) 。反之，倾向采用经验的、不太详尽的分析方法( 如 直观经验判断法、安全检查表法等) 。 对规模大、复杂、危险性高的分析对象往往先采用简单、定性的分析方法( 安 全检查表法、预先危险性分析法等) 进行分析，然后再对重点部位( 单元) 用较 严格的定量分析方法( 如事件树、事故树、火灾爆炸指数法等) 进行分析。 3 1 3 2 分析目标 虽然对系统分析的最终目的是分析出系统的危险性，但是具体分析中可根据 需要对系统提出不同的分析目标；例如危险等级、事故概率、事故造成的经济损 失、危险区域、人员伤亡、环境破坏等；所以应根据分析目标选择适用的分析方 法。 3 1 3 3 资料的占有情况 如果分析对象技术资料、数据齐全，则可以进行系统的、较完善的分析，若 对象属于新研制开发项目，数据、资料不充分，又缺乏可类比的技术资料和数据， 则只能用定性分析方法进行概率分析。 3 1 3 4 其他因素 包括分析人员的知识和经验、完成分析工作的时限、经费支持状况、分析单 位的硬件软件设施配备及分析人员和管理人员的习惯。 3 1 4 风险分析方法的比较汇总表 1 4 骠h瑙+ h型暇 豳j 专握 ， 器暇趔删 噫蟊 咧璺 埋霪 剿趔 掣 蜊裂饔趔蝮 塔 斟镤 罢釜 8m 揣。 生最 晦煳斗咚窭懈 魁趔卿斟末圈 埋暴世垣似暇辎器州删猷 。 口誓垭 厘 遒堂七魁 营 旺旺坩如 匿 枢积 墼寸c - i 籁 洲 耀 求嚣 怅 遮 蛹嫂 n 厘厘牛求 营曾坩口 描 霎毳雾萋萎萋 忙餐剑 萋耋蓁萋 甏耋妻 | 塞萎善薹。 鬟星至葫鹊 塞瑶囊墨蕃蓁委委蓬啷求嬉垛接 疃( 匣 妇 ! 悠 鞴删 弱蜊 田 爿爿 餐砸 h 耀妊妊 暖 称粼 赠 姑谁 粼 辛 抽 蚓 蜊趟赳趟 删 醛 删删删 懈 掣 删 蜷唰萤删 柑藤j ( 舯 疆辎售1 r 倏僻隧肇。 怔懈删鞋 葵幕蒜羞 螺，蘸曲琳糕鞍辐礤斛 帐圜删嶂本靼犀僻佃鞋 馨 囊驽曩采秦 鬓延餐繇 塔避皋。讲掣丑螺，蠕 燃 蓁蓑栖冀鎏 求，螺鏖韶1 1 1 5 甚帐 椒 碲雕霸蟾”鑫罄篓毒 ，副譬淞避妲燃舞礤赫 碟糕蘸蜊辎螺舞慕嗡盎 辎姑肾求客垂摇副赢世世蹦憔丑棼困斟 嚣 篮 求 霎 霎 世 牌 摧掣 辂掣 燃 铷辖 仅 犁 求 剞理 似嫂 求 聪 懈砸，铎羞岳孚，与$欢塑匿l_n懈 霹畚军恹蝰求臼匿s旺粘褂抟 据水罂靛醛樊距(世丑磐喂 釜羹 器温椭到- 4喇删掣_ 5 1 5 比较容易发生 1 5 4 0 时有发生 4 0 7 5 经常发生 7 5 “1 0 0 对系统影响程度描述与系数c 2 数值区间的关系如表3 - 4 所示 表3 4 影响的程度系数c 2 - 几乎没有影响 0 5 稍有影响 5 1 5 有较大影响 1 5 4 0 有很大影响m o 7 5 有重大、致命影响 7 5 1 0 0 对事故发生的紧急程度描述与系数c 3 数值关系如所示 紧急程度分级表表3 - 5 紧急程度描述紧急程度指数c 3 基本不受限制o 5 允许慢些 5 1 5 要快些 1 5 4 0 要尽快 4 0 7 5 立即 7 5 1 0 0 第三章常用的风险分析方法介绍 3 8 模糊综合评判风险分析方法 海洋工程是一个新兴的领域，人们更是刚剐认识到其高风险和高回报的特性 所以根本没有足够的历史数据供定量地风险分析计算。正因为安全风险因素具有 模糊性，所以对油气开发工程进行风险评价的过程和评价的结果也就不可避免的 具有模糊性。 模糊数学能为模糊问题的定量化提供数学语言和定量方法，为风险分析提供 帮助。本节就运用模糊综合评判法对可能遇到的各种风险因素进行评价，并在此 基础上得出了合理的风险评判值，为风险大小的判断提供依据。下面先对模糊综 合评判做简单的介绍。 3 ，8 1 模糊综合评判的基本原理 模糊综合评判方法是把模糊数学应用于判别事物和系统优劣领域的方法，根 据给出的评价指标标准和实测值，经过模糊变换后对事物或系统做出综合评判。 模糊综合评判方法一般可分以下六个步骤： 建立评价因素集评价因素集是影响评判对象的各种因素所组成的一个 普通集合。通常用大写字母u 表示，即u = u ，u 3 ，u ) ，各元素 u ，( f _ 1 , 2 ，3 ，m ) 代表各影响因素，可以是模糊的，也可以是非模糊的，但它们 对因素集u 的关系，要么是u u ( i = 1 , 2 ，3 ，埘) ，要么是u ，萑u ( i = 1 , 2 ，3 ，m ) ， 二者必居且仅居其一。本文将在下一章中选择q k l 8 1 油田调整方案联合作业的 风险因素组成的系统进行实证分析。 建立权重集般来说，各个因素的重要程度是不一样的。对重要的因素自 然应当十分重视，对不太重要的因素，也应当列入考虑范围之内。为了正确的反 映各个因素的重要程度，对各个因素( f = 1 , 2 ，3 ，m ) 应赋予一个相应的权数 a r ( f - 1 , 2 ，3 ，聊) 。由各权数组成的集合4 = ( q ，口2 ，6 3 c ，口。) 称为因素权重集， 简称权重集。通常各权数珥( f = 1 , 2 3 一，所) 应满足归一性和非负性两个条件：即 口= 1 口，0 ( f = 1 ，2 ，3 ，埘) ( 3 9 ) ，= l 第三章常用的风险分析方法介绍 可将权数视为u ，( f = 1 , 2 ，3 ，肌) 对“重要性”的隶属度。因此，权重集可被视为 因素集上的模糊子集。各个权数由人们根据实际需要主观地确定，也可以按确定 隶属度的方法加以确定。同样的因素，如果取不同的权数，评判的结果也将不同。 本文采用层次分析法( a h p 法) 来确定权重系数。此法是美国运筹学家t l ，s e a t y 在2 0 世纪7 0 年代提出的。其具体的计算步骤如下： 建立层次分析结构。将指标体系按一定层次和次序进行排列。 构造判断矩阵。咀矩阵的形式表述每一层次中各指标的相对重要度，为使判 断定量化，层次分析采用卜9 标度方法，对不同的评价结果给予数量表度。如表 3 6 。 层次分析标度表表3 - 6 1 - - - 两个因素a 与b 同等重要 3 - - - a 因素与b 因素相比稍微重要 1 3 一因素与因素相比稍微重要 5 - - - 因素与因素相比明显重要 1 5 一因素与因素相比明显不重要 7 - - - 因素与因素相比重要得多 1 7 一因素与因素相比不重要得多 9 - - - 因素与因素相比极端重要1 9 因素与因素相比极端不重要 按照标度表值范围，对系统中每一触发因子可能引起事故重要程度进行比 较，选择有经验的工作人员咨询，结果用下列形式表示为判断矩阵： i b l lb 1 2 - - b l 。l b = l b 2 l6 丑占2 。l l b 3 1b 3 l b l 层次单排序。把其层次所有指标排出评价顺序；判断矩阵的计算步骤如下： 将判断矩阵的每一列指标作归一化处理： 铲善( 3 - 1 0 ) 6 ， ( f ，= 1 2 n ) 将每一行归一化处理后