第四章-石油工程风险评价PPT课件.ppt

第四章石油工程风险评价 第四章石油工程风险评价 第一节HSE风险评价内容和分类第二节常用HSE风险评价方法介绍第三节石油工程作业HSE风险评价方法选择第四节石油工程作业HSE风险评价实例 一 概述1 安全评价的法律依据 安全生产法 第二十五条 危险化学品安全管理条例 第17条 第四章石油工程风险评价 第一节HSE风险评价内容和分类 2 风险评价的定义 风险评价又称安全评价 它是以实现工程或系统安全为目的 应用安全系统工程原理和方法 对系统中存在的危险 有害因素进行辨识与分析 判断系统发生事故和职业危害的可能性及其严重程度 从而为制定防范措施和管理决策提供科学依据 第四章石油工程风险评价 第一节HSE风险评价内容和分类 3 风险的定义 R f F C 风险是指发生特定事件的可能性与后果严重程度的结合 第四章石油工程风险评价 第一节HSE风险评价内容和分类 4 安全评价的任务 确定某特定环境 场所 活动等的风险程度 1 风险的严重度等级 第四章石油工程风险评价 第一节HSE风险评价内容和分类 2 风险的可能性等级 第四章石油工程风险评价 第一节HSE风险评价内容和分类 3 风险指数矩阵实例 第四章石油工程风险评价 第一节HSE风险评价内容和分类 5 确定伤害的可能性时的注意事项 当寻求确定伤害的可能性时 要考虑已实施的控制措施的充分性及是否符合要求 除所提供的业务活动信息外 通常还应考虑如下问题 1 暴露人数 2 持续暴露时间和频率 3 供应 如电 水 中断 4 设备和机械部件以及安全装置失灵 5 暴露于恶劣气候 第四章石油工程风险评价 第一节HSE风险评价内容和分类 6 个体防护用品所能提供的保护及其使用率 7 人的不安全行为 不经意的错误或故意违反操作程序 如下述人员 不知道危害究竟是什么 可能不具备开展工作必备的知识 体能或技能 低估所暴露的风险 低估安全工作方法的实用性和有效性 8 考虑到意外事件的发生是非常重要的 第四章石油工程风险评价 5 确定伤害的可能性时的注意事项 第一节HSE风险评价内容和分类 二 风险评价步骤 划分作业活动 辨识危害 确定风险 决定是否是可承受风险 确定风险控制措施 评审风险控制措施的充分性 第四章石油工程风险评价 第一节HSE风险评价内容和分类 三 风险评价内容 第四章石油工程风险评价 第一节HSE风险评价内容和分类 四 风险评价等级 第四章石油工程风险评价 第一节HSE风险评价内容和分类 图4 2 按照评价实施阶段不同 安全评价通 则将的安全评价可分为 安全预评价 安全验收评价 安全现状评价 安全专项评价等四个阶段 第四章石油工程风险评价 五 安全评价的分类 第一节HSE风险评价内容和分类 陆上石油和天然气开采业安全评价导则 将安全评价分为安全预评价 安全验收评价 安全现状综合评价等三类 各类评价比较 第四章石油工程风险评价 第一节HSE风险评价内容和分类 六 安全评价程序 陆上油气开采安全评价程序一般包括 前期准备 危险 有害因素识别与分析 划分评价单元 定性 定量评价 提出安全对策措施及建议 做出安全评价结论 编制安全评价报告 安全评价报告的评审 第四章石油工程风险评价 第一节HSE风险评价内容和分类 七 石油和天然气开采业的风险特点 石油和天然气开采业具有以下特点 易燃易爆 由于石油天然气主要由易燃气体 易燃液体和可燃液体组成 加之高温高压 有的气井井口压力超过50MPa 因此石油和天然气开采业是易发生火灾爆炸的行业之一 有毒有害 原油天然气中除含有各种烃类物质外 还含有H2S CO2有毒有害物质 在油气钻井 油气开采中还会使用各种化学剂 也都会对人体和环境构成威胁 第四章石油工程风险评价 第一节HSE风险评价内容和分类 第二节常用HSE风险评价方法介绍 一 风险矩阵评价法 第四章石油工程风险评价 第二节常用HSE风险评价方法介绍 一 风险矩阵评价法 风险类型分为不可容忍的风险区域 需要考虑削减的风险的区域和可进行正常操作但仍需继续改进的区域 矩阵比较法 当系统中存在很多危险因素时 如何分清其严重程度 因人而异 带有很大的主观性 为了较好地符合客观性 可集体讨论或多方征求意见 也可采取一些定性的决策方法 基本思路是 如有很多大小差不多的圆球放在一起 很难一下分出哪个最大 哪个次之 若将它们一对一比较 则较易判明 第四章石油工程风险评价 第二节常用HSE风险评价方法介绍 一 风险矩阵评价法 例如比较因素A和B A比B严重 则在一列二行空格中画 号 再比较因素A和C A比C不严重 在一列三行空格内不画 号 照此方法 依此一一对应比较后 可得出每一列画 号的总和 各危险因素的严重性次序 E A B C F D 其中因素A B C具有同等的严重性 第四章石油工程风险评价 图4 3A 第二节常用HSE风险评价方法介绍 一 风险矩阵评价法 既然ABC同等严重 则在矩阵图中增加一个 1 2 符号 由此得出细分后的严重性的顺序是 E C A B F D 第四章石油工程风险评价 图4 3B 二 安全检查表 SCL 1 安全检查表的分类安全检查表有3种类型 定性检查表 半定量检查表和否决型检查表 定性安全检查表是列出检查要点逐项检查 检查结果以 是 或 否 表示 检查结果不能量化 第四章石油工程风险评价 第二节常用HSE风险评价方法介绍 二 安全检查表 SCL 2 安全检查表的适用范围由于安全检查表评价方法可以根据不同的评价项目 评价目的与要求来设计检查表格 因此它适用于各种类型的安全评价 3 编制安全检查表的主要依据是 1 有关法律 法规 标准 规程 规范及制度规定 2 通过系统安全分析确定的危险部位及防范措施 3 以往审核 检查发现的问题 4 国内外同类系统的事故案例 第二节常用HSE风险评价方法介绍 第四章石油工程风险评价 二 安全检查表 SCL 4 安全检查表示例 某天然气井场必要条件检查表 第二节常用HSE风险评价方法介绍 第四章石油工程风险评价 安全检查表举例 气柜安全评价检查表 二 安全检查表 SCL 5 安全检查表的特点 1 检查项目系统 完整 可以做到不遗漏任何能导致危险的关键因素 因而能保证安全检查的质量 2 可以结合实际 根据已有的规章制度 标准 规程等 检查执行情况 得出准确的评价 3 安全检查表采用提问的方式 有问有答 给人的印象深刻 能使人知道如何做才是正确的 因而可起到安全教育的作用 4 编制安全检查表的过程本身就是一个系统安全分析的过程 可使检查人员对系统的认识更深刻 更便于发现危险因素 第二节常用HSE风险评价方法介绍 第四章石油工程风险评价 预先危险分析也称初始危险分析 第二节常用HSE风险评价方法介绍 第四章石油工程风险评价 三 预先危险分析 PHA 1 适用范围 任务与评价目的 适用范围 安全预评价 评价任务 每项生产活动之前 特别是在设计的开始阶段 对系统存在危险类别 出现条件 事故后果等进行概略地分析 尽可能评价出潜在的危险性 评价目的 确定安全性关键部位 评价各种危险的程度 确定安全性设计准则 提出消除或控制危险的措施 第二节常用HSE风险评价方法介绍 第四章石油工程风险评价 三 预先危险分析 PHA 2 预先危险分析的四项基本目标 大体识别与系统有关的一切主要危害 在初始识别中暂不考虑事故发生的概率 鉴别产生危害的原因 假设危害确实出现 估计和鉴别对系统的影响 将已经识别的危害分级 第二节常用HSE风险评价方法介绍 第四章石油工程风险评价 三 预先危险分析 PHA 3 分析步骤 参照过去同类及相关产品或系统发生事故的经验教训 查明所开发的系统 工艺 设备 是否会出现同样的问题 了解所开发系统的任务 目的 基本活动的要求 包括对环境的了解 确定能够造成受伤 损失 功能失效或物质损失的初始危险 确定初始危险的起因事件 找出消除或控制危险的可能方法 在危险不能控制的情况下 分析最好的预防损失方法 如隔离 个体防护 救护等 提出采取并完成纠正措施的责任者 第二节常用HSE风险评价方法介绍 第四章石油工程风险评价 三 预先危险分析 PHA 4 特点 预先危险分析是一种定性的系统安全分析方法 它的主要优点是 1 最初产品设计或系统开发时 可以利用危险分析的结果 提出应遵循的注意事项和规程 2 由于在最初构思产品设计时 即可指出存在的主要危险 从一开始便可采用措施排除 降低和控制它们 实现本质安全化 3 可用来制定设计管理方法和制定技术措施 并可编制成安全检查表以保证实施 第二节常用HSE风险评价方法介绍 第四章石油工程风险评价 三 预先危险分析 PHA 5 实例分析 天然气井场水套加热炉预先危险分析 预先危险分析举例 加油站风险性分析 预先危险分析举例 续 第二节常用HSE风险评价方法介绍 第四章石油工程风险评价 四 作业条件危险性评价法 发生事故的可能性大小 人体暴露在这种危险环境中的频繁程度 一旦发生事故会造成的损失后果 危险性 第二节常用HSE风险评价方法介绍 第四章石油工程风险评价 四 作业条件危险性评价法 发生事故的可能性大小 第二节常用HSE风险评价方法介绍 第四章石油工程风险评价 四 作业条件危险性评价法 E 人体暴露在这种危险环境中的频繁程度 第二节常用HSE风险评价方法介绍 第四章石油工程风险评价 四 作业条件危险性评价法 C 发生事故产生的后果 第二节常用HSE风险评价方法介绍 第四章石油工程风险评价 D 危险性分值 四 作业条件危险性评价法 第二节常用HSE风险评价方法介绍 第四章石油工程风险评价 五 事件树分析 ETA 事件树是一种从原因推论到结果归纳的系统安全分析方法 它从一个初因事件出发 按照事故发展过程中事件出现与不出现 交替考虑成功与失败两种可能性 然后再把这两种可能性又分别作为新的初因事件继续进行分析 直到分析最后结果为止 整个事件序列构成树状图形 称为事件树 第二节常用HSE风险评价方法介绍 第四章石油工程风险评价 五 事件树分析 ETA 1 事件树分析的几个步骤 确定或寻找初因事件 构造事件树 进行事件树的简化 进行事件序列的定量化 第二节常用HSE风险评价方法介绍 第四章石油工程风险评价 五 事件树分析 ETA 11 16 2 原料输送系统示意图 图4 4 第二节常用HSE风险评价方法介绍 第四章石油工程风险评价 五 事件树分析 ETA 3 原料输送系统事件树 图4 5 第二节常用HSE风险评价方法介绍 第四章石油工程风险评价 五 事件树分析 ETA 4 事件树分析举例 有一泵和两个串联阀门组成的物料输送系统 右图所示 物料沿箭头方向顺序经过泵A 阀门B和阀门C 泵启动后的物料输送系统的事件树如下图所示 设泵A 阀门B和阀门C的可靠度分别为0 95 0 9 0 9 则系统成功的概率为0 7695 系统失败的概率为0 2305 图4 6 第二节常用HSE风险评价方法介绍 第四章石油工程风险评价 五 事件树分析 ETA 4 事件树分析举例 图4 7 第二节常用HSE风险评价方法介绍 第四章石油工程风险评价 六 事故树分析 FTA 事故树分析又称为故障树分析 是一种演绎的系统安全分析方法 它是从要分析的特定事故或故障 称为顶上事件 开始 层层分析其发生原因 直到找出事故的基本原因 即故障树的底事件为止 顶上事件与各层原因之间用逻辑符号连接起来 得到形象 直观 逻辑关系清楚的树状图形 即事故树 第二节常用HSE风险评价方法介绍 第四章石油工程风险评价 六 事故树分析 FTA 1事故树的符号意义 1 事件符号 矩形符号 代表顶上事件或中间事件 如图4 8 a 圆形符号 代表基本事件 如图4 8 b 房形符号 代表正常事件 如图4 8 c 菱形符号 代表省略事件 如图4 8 d 椭圆形符号 代表条件事件 如图4 8 e a b c d e 图4 8 第二节常用HSE风险评价方法介绍 第四章石油工程风险评价 六 事故树分析 FTA 2 逻辑符号 与门如图4 9 a 表示仅当所有输入事件发生时 输出事件才发生 或门如图4 9 b 表示至少一个输入事件发生时 输出事件就发生 非门如图4 9 c 表示输出事件是输入事件的对立事件 表决门如图4 9 d 表示仅当n个输入事件中有k个或k个以上的事件发生时 输出事件才发生 顺序与门如图4 9 e 表示仅当输入事件按规定的顺序发生时 输出事件才发生 禁门如图4 9 f 表示仅当条件发生时输入事件的发生方导致输出事件的发生 a b c d e f 第二节常用HSE风险评价方法介绍 第四章石油工程风险评价 六 事故树分析 FTA 2 事故树分析的步骤 1 选择合理的顶上事件 2 资料收集准备 3 建造事故树 4 简化并进行定性分析 5 定量分析 6 结论 按照顶上事件的发生概率确定系统的风险大小 当风险超过预期目标时 利用最小割集研究降低事故发生概率的各种可能方案 利用最小径集来确定消除事故的最佳方案 利用结构重要度来确定采取对策措施的重点和优先顺序 第二节常用HSE风险评价方法介绍 第四章石油工程风险评价 六 事故树分析 FTA 3 建树原则 1 基本原则编制故障树时 首先从顶上事件分析 确定顶上事件的直接 必要和充分的原因 应注意不是顶上事件的基本原因 将这直接 必要和充分原因事件作为次顶上事件 即中间事件 再来确定它们的直接 必要和充分的原因 这样逐步展开 这时 直接原因 是至关重要的 按照直接原因原则 才能保持故障树的严密的逻辑性 对事故的基本原因作详尽的分析 事件方框图内填入事故内容 说明什么样的故障 在什么条件下发生 第二节常用HSE风险评价方法介绍 第四章石油工程风险评价 六 事故树分析 FTA 3 建树原则 2 故障分类原则对方框内事件提问 方框内的故障能否由一个元件失效构成 如果对该问题的回答是肯定的 把事件列为 元件类 故障 如果回答是否定的 把事件列为 系统类 故障 在 元件类 故障下 加上或门 找出主因故障 次因故障 指令故障或其他影响 在 系统类 故障下 根据具体情况 加上或门 与门或禁门等 逐项分析下去 主因故障为元件在规定的工作条件范围内发生的故障 如 设计压力Po的压力容器在工作压力P Po时的破坏 次因故障为元件在超过规定的工作条件范围内发生的故障 如 设计压力为Po的压力容器在压力P P0时的破坏 指令故障为元件的工作是正常的 但时间发生错误或地点发生错误 其他影响的故障 主要指环境或安装所致的故障 如湿度太大 接头锈死等 第二节常用HSE风险评价方法介绍 第四章石油工程风险评价 六 事故树分析 FTA 3 完整原则在对某个门的全部输入事件中的任一输入事件作进一步分析之前 应先对该门的全部输入事件作出完整的定义 第二节常用HSE风险评价方法介绍 第四章石油工程风险评价 六 事故树分析 FTA 4 建树举例 以金工实习中可能发生的车床绞长发事故为例 图4 10 事故树分析例 事故树分析例 事故树分析举例 断钻具伤人事故 事故树分析举例 静电引起LPG燃爆事故树 事故树分析井喷失控事故的应用 用事故树分析井喷事故 第二节常用HSE风险评价方法介绍 第四章石油工程风险评价 六 事故树分析 FTA 5 事故树定性分析故障树分析 包括定性分析和定量分析两种方法 在定性分析中 主要包括最小割集 最小径集和结构重要度分析 割集 它是导致顶上事件发生的基本事件的集合 最小割集就是引起顶上事件发生必须的最低限度的割集 图4 11事故树举例 1 最小割集的求取方法 有行列式法 布尔代数法等 现在 已有计算机软件求取最小割集和最小径集 以下简要介绍布尔代数化简法 第二节常用HSE风险评价方法介绍 第四章石油工程风险评价 六 事故树分析 FTA 逻辑代数的主要运算法则在事故树分析中 常用逻辑代数运算法则来化简代数式 这些法则主要有 1 交换律 A B B A A B B A 2 结合律 A B C A B C A B C A B C 3 分配律 A B C A B A C A B C A B A C 4 吸收律 A A B A A A B A 5 互补律 A A A A 0 6 幂等律 A A A A A A 7 0 1律 0 A A 1 A A 1 A A 0 A 0 8 反演律 A B A B A B A B 9 对合律 A A 第二节常用HSE风险评价方法介绍 第四章石油工程风险评价 六 事故树分析 FTA 图4 11 事故树的结构函数 描述系统状态的函数如下 T A1 A2 X1X2A3 X4A4 X1X2 X1 X3 X4 X5 X6 X1X2X1 X1X2X3 X4X5 X4X6 1 根据幂等律 A A A X1X2X1 X1X2上式 X1X2 X1X2X3 X4X5 X4X6 2 根据吸收律 A A B A X1X2 X1X2X3 X1X2上式 X1X2 X4X5 X4X6 3 第二节常用HSE风险评价方法介绍 第四章石油工程风险评价 六 事故树分析 FTA 根据 2 式得 本例割集为 X1 X2 X1 X2 X3 X4 X5 X4 X6 根据 3 式得 本例最小割集为 E1 X1 X2 E2 X4 X5 E3 X4 X6 由以上分析得出 能导致顶上事件的基本事件的组合为3组 X3在系统中不发挥任何作用 第二节常用HSE风险评价方法介绍 第四章石油工程风险评价 六 事故树分析 FTA 根据最小割集 绘制图4 11的等效事故树 如图4 12 图4 12等效事故树 第二节常用HSE风险评价方法介绍 第四章石油工程风险评价 六 事故树分析 FTA 2 最小径集及其求法 径集 如果事故树中某些基本事件不发生 则顶上事件就不发生 这些基本事件的集合称为径集 最小径集 顶上事件不发生所需的最低限度的径集 第二节常用HSE风险评价方法介绍 第四章石油工程风险评价 六 事故树分析 FTA 2 最小径集及其求法 最小径集的求法是利用它与最小割集的对偶性 首先作出与事故树对偶的成功树 即把原来事故树的与门换成或门 而或门换成与门 各类事件发生换成不发生 利用上述方法求出成功树的最小割集 再转化为事故树的最小径集 第二节常用HSE风险评价方法介绍 第四章石油工程风险评价 六 事故树分析 FTA 成功树的最小割集 X1 X4 X1 X5 X6 X2 X4 X2 X5 X6 即故障树的最小径集为 P1 X1 X4 P2 X1 X5 X6 P3 X2 X4 P4 X2 X5 X6 图4 13 第二节常用HSE风险评价方法介绍 第四章石油工程风险评价 六 事故树分析 FTA 3 最小割集和最小径集在故障树分析中的应用 用最小割集表示系统的危险性求出最小割集可以掌握事故发生的各种可能 了解系统的危险性 每个最小割集都是顶上事件发生的一种可能 有几个最小割集 顶上事件的发生就有几种可能 最小割集越多 系统越危险 从最小割集能直观地 概略地看出 哪些事件发生最危险 哪些稍次 哪些可以忽略 以及如何采取措施 使事故发生概率下降 第二节常用HSE风险评价方法介绍 第四章石油工程风险评价 六 事故树分析 FTA 3 最小割集和最小径集在故障树分析中的应用 用最小割集表示系统的危险性例 共有三个最小割集 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 如果各基本事件的发生概率都近似相等的话 一般地说 一个事件的割集比两个事件的割集容易发生 五事件割