海底油气管道泄漏事故树分析及泄漏溢油应急处置

宗学聪 李新松 轩红超 李超

（中海石油环保服务（天津）有限公司，天津 300457）

0 引言

海底油气输送管道主要用于海洋石油生产设施、浮式生产储卸油装置、陆地终端之间的油气输送，是海洋石油生产开发的“大动脉”。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[1]。海底管道一旦发生泄漏，管道抢维修或更换相对陆地油气管道而言难度更高，对正常生产影响比较大，能够造成很大的经济损失，同时给海上的作业安全和海洋生态环境造成巨大影响[2-5]。有研究表明：海管腐蚀、冲刷、海床运动、材料焊接、结构缺陷、设计安装不当、操作失误、第三方破坏等因素可能引起海底管道失效泄漏[6-7]。

1 事故树分析

事故树分析（FTA）又叫做故障树分析，是一种常用的风险事故系统安全分析方法。这种方法第一步要明确分析的特定事故或故障，然后再进行层层分析、逐级分解导致发生事故或故障的原因，用逻辑门符号将分析出的各层原因事件与特定事故连接，建立事故树模型。基于建立的事故树，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[8]。

海底管道失效事故树分析主要步骤如下：①确定以“海底管道失效”作为顶上事件进行分析。②分析海底管道失效主要原因事件，导致海底管道失效泄漏的直接原因主要有管理不善、探测报警设备故障、环境破坏、第三方破坏和管道腐蚀等因素。③从“海底管道系统失效”这个确定的顶上事件开始，层层深入分析，列出导致海底管道系统失效的原因事件，通过一定的逻辑关系绘制海底管道失效事故树。④对得到的事故树运用布尔代数运算法则进行计算简化，求出导致顶上事件“海底管道系统失效”的最低限度的基本事件的集合（也叫最小割集），然后对各个基本事件的结构重要度进行排序，从而进行定性分析得出分析结论。

1.1 绘制海底管道系统失效事故树

本文以“某海底管道系统失效”作为主要研究对象，进行事故树的分析，通过该方法确定导致海底管道失效的原因，定性分析导致风险的主要原因。通过层层分析绘制如图1 事故树：

图1 海底管道失效事故树

事故树基本事件x 代码含义如表1 所示。

表1 海底管道系统失效事故树符合说明

1.2 确定最小割集、径集

通过确定事故树最小割集和最小径集能够非常清晰地分析造成顶上事件发生的原因。

运用布尔代数法对事故树结构函数进行计算简化：

通过计算，海底管道失效顶上事件的最小割集共计96 个：

1.3 结构重要度

基本事件的结构重要度：

1.4 分析

通过对事故树结构重要度分析可以看出，基本事件X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X10、X11、X12、X13、X14、X15、X16、X21、X22、X23、X24、X25、X26 重要程度最高，表明其对应的基本事件（表1）如果失效是最容易导致海底管道系统失效的条件事件。另外通过对事故树分析可以发现控制海底管道系统失效无法通过消除单一事件风险来控制，说明海底管道系统运行过程中失效事故发生的风险性较大。

2 海底管道泄漏溢油应急处置

海底油气管道如果发生破损，管道介质发生泄漏，将会对海洋石油生产作业安全造成影响，同时能够影响海洋生态环境。本文结合工作中的实践经验，简要分析海底油气管道溢油泄漏时的应急处置。

2.1 泄漏事故确认与报告

海底油气管道发生泄漏时往往是通过海底管道压力仪表系统压力快速降低发现，还有一种是通过海面瞭望发现；如果发现海面油污可能是海底油气管道泄漏时，平台会通知守护船前往现场进行探查、确认，如果确定发生泄漏，平台总监第一时间上报上级单位，同时，油田现场立即启动油田溢油应急计划进行先期处置；上级单位通过与现场沟通、研判事故发展态势，如果超出现场处置能力则会启动公司级应急响应。

2.2 应急处置

1）平台确认海底油气管道发生泄漏后，第一时间与上下游进行沟通、确认，上游平台进行生产关断，对管道系统进行置换，通常采用合格生产水进行。通过关停、置换操作后，管道中的泄漏介质会大大降低。

涉事油田第一时间调动油田溢油应急资源，主要包括围控资源围油栏、回收设备收油机、吸附材料吸油毛毡等前往现场进行初期的围控、回收。

2）油田上级单位上报生态环境部派出机构开展协同应急，上报海事局、海警局等部门，在泄漏海域进行隔离警戒，禁止无关船舶进入。

3）海底油气管道漏点抢维修，上级单位协调海管抢维修单位动员抢维修设备、人员前往现场进行漏点封堵和海管维修更换工作。

4）专业公司海上溢油围控、清理，海上溢油量超出油田现场围控、回收清理能力时，往往会动用专业公司力量。专业公司技术专家根据现场情况初步判断所需的作业单元，然后动员专业应急队员、应急物资出海进行溢油、围控回收清理。专业公司通过专业的溢油漂移预测软件预测溢油漂移路径，同时利用直升机、船载无人机等对溢油进行跟踪寻找，发现油膜后，作业船舶在油膜下游布设围油栏进行围控，利用收油机进行围控溢油的回收。具体现场布设多少围控、回收防线需要根据现场处置情况进行具体分析。

5）敏感区的防护，如果溢油从围控防线逃逸，需要结合溢油漂移预测软件对溢油漂移轨迹的预测，提前筛选出可能会受影响的敏感区，部署船舶携带围控、回收设备在合理区域进行拦截回收，杜绝溢油进入敏感区，对生态环境造成恶劣影响。

3 小结

海底油气管道如果发生泄漏，处置起来难度较大，周期较长，对海洋生态环境的影响也比较大，因此要防范海底油气管道发生泄漏，一是加强海底管道管理，制定相关的管理制度、操作规程、应急方案；二是定期对海底管道仪表系统、报警系统进行检测，要保证仪控系统完好可用；三是定期对海底管道进行清管；四是加强海底管道的腐蚀检测，发现问题尽早解决；五是对进入油田区域的外来船舶进行驱离，禁止在油田区域进行抛锚；同时加强工程建设船舶管理，防止工程船落物、抛锚损伤海管。