摘要：基于故障树分析法(FTA)，以风险评估准备、风险识别、风险分析及风险应对等4个层面简要分析了海底油气管道溢油事故风险。明确了海底油气管道溢油事故的主要风险为航运、渔业活动及海洋环境的扰动程度影响，并提出了从最小埋深、管道保护层的安全属性、监造施工、巡线周期、安全标识等预防措施。

　　关键词：故障树分析法；溢油事故；海底油气管道；石油化工

　　0引言

　　根据中国海油集团能源经济研究院在第三届海洋能源发展论坛上发布的《中国海洋能源发展报告2023》指出，我国海洋油气勘探成果显著，油气产量再创新高，海上风电新装机重返高速增长轨道，海洋油气与新能源融合发展成为热点方向。海底油气管道作为海洋油气的主要运输通道，尤为关键的影响海洋油气开发作业的优劣性[1]。要管控海洋油气资源的利用风险，需识别海底油气管道风险点，并加以分析研究，提升应对风险能力。

　　海底油气输送管道由于长时间暴露在恶劣的海洋环境中，其工作载荷、环境载荷和意外风险载荷均比较复杂，且运行时间比较长，发生泄漏失效的概率比较高[2]。基于故障树分析法(FTA)，以风险评估准备、风险识别、风险分析及风险应对等4个方面简要分析海底油气管道溢油事故风险，期望对海底油气管道各阶段风险管控工作提供参考。

　　1风险评估过程

　　为有效识别、分析、评价和控制海底油气管道的各类风险，按照风险的评估准备、识别、分析、应对等步骤开展风险评估工作，基本过程如图1所示。其中鉴于海底油气管道是海洋石油生产运营的“大动脉”，长时间运营在恶劣的海洋环境中，根据故障树的构建及分析思路，将海底油气管道溢油事故作为顶上事件。

　　2风险识别

　　结合管道风险分析法则[3]及我国海底油气管道风险管理的良好实践，以“扰动程度”“预防措施”和“安全属性”作为海底油气管道溢油事故的风险维度进行分析，风险因素分析如表1所示。

　　3风险分析

　　FTA是一种由上往下的演绎式失效分析法，将故障事件作为顶上事件，量化故障树中的所有中间事件，逐级分解至基本事件，并表明事件之间因果关系。利用布尔逻辑组合低阶事件，分析其对海底管道溢油事故的影响程度。因此，本文利用FTA来分析海底油气管道溢油事故的风险。

　　3.1故障树建立

　　由海底油气管道溢油事故风险源识别，将引起管道溢油事故因素分为扰动程度、安全属性、预防措施等，并将其作为中间事件，逐级分析原因，分解至基本事件。故障树的基本符号及含义如表2所示，海底油气管道溢油事故故障树分析如图2所示，输出事件符号及含义如表3所示。

　　3.2定性分析

　　定性分析是FTA的核心内容，通过分析导致顶上事件的基本事件的结构重要度，并找出控制该事件的可行方案。海底油气管道溢油事故的定性分析主要内容包括：(1)计算最小割集；(2)排列基本事件的结构重要度。

　　3.2.1求最小割集

　　故障树中导致顶上事件的布尔逻辑组合低阶事件叫割集。能够导致顶上事件发生的最低限度的布尔逻辑组合低阶事件称为最小割集。基于建立的故障树，通过反复运用布尔代数运算法则进一步简化、计算，可以分析造成事故发生的原因[4]。由海底油气管道溢油事故故障树的逻辑关系，得到结构函数如式：

　　3.2.2判断结构重要度

　　本文近似判断最小割集结构重要度顺序，其中在少事件最小割集中出现次数少的与多事件最小割集中出现次数多的基本事件，可由式(1)近似判别式计算：

　　3.3总结分析

　　通过建立海底油气管道溢油事故故障树模型，可以看出导致海底油气管道溢油事故发生的基本事件有30个，说明海底油气管道溢油事故发生的风险性较大。故障树割集的数目为41个，说明无法通过管控单一风险来控制海底油气管道溢油事故。因此，对海底油气管道溢油事故的风险管控要充分考虑海底油气管道3个管理阶段：前期研究、工程建设、运营维护。

　　4风险应对

　　海底油气管道溢油事故的主要风险为航运、渔业活动及海洋环境的扰动程度、最小埋深、管道保护层的安全属性、监造施工、巡线周期、安全标识等的预防措施。为满足海底油气管道本质安全和可靠性要求，从海底油气管道的前期研究开始，贯穿工程建设、运营维护阶段进行风险管控。

　　4.1前期研究阶段

　　前期研究阶段选用的设计基础条件及确定的海底油气管道方案(工艺、结构、防腐方案)，是海底油气管道管理的关键环节。此阶段应重点关注设计基础的准确性和代表性；海底油气管道的选型、选材、路由、埋设及保护措施[5]；输送高腐蚀性物质的管道腐蚀评估与材料选择专题研究；内外防腐方案、腐蚀风险的监测预警控制方案；易于析蜡、结垢、生成水合物等海底油气管道专题研究等工作。

　　4.2工程建设阶段

　　设计管理阶段。在设计阶段中，应以海底油气管道可操作性、可维护性、可靠性为主并以同类海底油气管道已发生故障类型及风险缓解措施落实情况为辅跟踪与审查设计方案。此阶段应重点关注设计基础复核情况、腐蚀监测点的优化、收发球筒尺寸及操作空间的优化、单项高风险评估、保护措施的选定等工作。

　　机械完工阶段。机械完工是工程建设与运营维护的分界点，其状态是海底油气管道运营维护的参照点。此阶段应重点关注全程通球、试压、干燥与惰化、基线内检测、后调查与完工验收等工作。

　　4.3运营维护阶段

　　运营维护阶段对延长海底油气管道使用寿命、确保运行过程中的本质安全具有重大影响。此阶段应重点关注流体组分分析内容及分析频次、清管风险评估及作业条件要求、化学药剂效果评价、巡视频次及内容、海底油气管道警示管理要求、阴极保护的检测内容及方法、保温层保温系数等工作。

　　5结语

　　海底油气管道是海洋油气生产作业系统的生命线，如果发生破损，导致介质泄漏，将对生产系统安全、海洋生态环境造成影响。基于FTA海底油气管道溢油事故风险分析，明确在海底油气管道前期研究、工程建设、运营维护等各阶段进行风险分析和风险管控。通过对海底油气管道实施针对性的风险控制和管理、维修策略，从根本上保证海底油气管道物理、功能上的完整，实现海底油气管道的安全管理要求。

参考文献：

　　[1]于淞.基于Fluent二次开发的海底管道局部冲刷数值模拟研究[D].哈尔滨：哈尔滨工程大学，2019.

　　[2]张秀林，谢丽婉，陈国明.海底管道完整性管理技术[J].石油矿场机械，2011，40(12)：10-15.

　　[3]刘宇涛.海底管道完整性管理中偶然荷载的风险评估和决策研究[D].上海：上海交通大学，2015.

　　[4]钟婷婷.基于事故树方法的气举诱喷工艺井喷风险分析[J].中国石油和化工标准与质量，2022，42(18)：4-6.

　　[5]贾璐瑾.石油工程海管完整性管理系统设计与实现[D].大连：大连理工大学，2015.