领结图分析模型在钻井吊装作业安全风险分析中的应用

陈章瑞 彭远春 金雪梅 李海红 杨旻寰

中国石油集团川庆钻探工程有限公司安全环保质量监督检测研究院 四川 德阳 618300

钻井现场吊装作业是指利用起重机械和运输车辆，将钻井作业中所需的设备、设施和管具等移动到预定场所卸下或装上的起重作业。其作业环境和特质决定了吊装作业过程是一个风险较高、容易发生伤亡事故的生产过程，主要存在以下特点[1]。

（1）钻井现场设备复杂，大件、重件拆卸安装难度大，被吊物易受场地限制，堆放层次、高度会超出规定标准，作业时可能需要站在被吊物上摘挂吊索具，易造成滑跌、高处坠落等伤害。

（2）吊具多为钢丝绳，受力易变形，且被吊物尺寸不一，重量较大，易聚集弹性势能、重力势能并存在突然性释放的可能。

（3）起重机械属特种机械设备，对作业人员有特殊要求，但目前大部分起重机械操作人员为承包商人员，进入门槛较低，流动较快，安全培训不易到位、安全监控不易到位，人员安全意识淡薄。

（4）野外露天作业，施工地面坑洼不平，且受天气影响，吊运过程中易产生晃动和倾斜。

1 领结图分析法介绍

安全事故成因复杂，因此，在进行风险识别时，往往多种方法相结合使用，比如常见的分析方法有安全检查表法、事故树分析、事件树分析、预先危险性分析法、风险评价矩阵法和故障模式及影响分析等，其中事故树分析与事件树分析由于控制逻辑和操作标准上容易掌握而被广泛使用[2]。领结图分析法（Bow—tie Analysis，缩写BTA）则是由事故树分析与事件树分析结合产生的一种风险分析和管理方法，从人、机、料、法、环几个方面对事故或风险进行全面分析，构建以“风险控制预防模型＋后果控制预判模型”相结合的“领结图”结构模型，直观地表达触发顶上事件发生的原因、可能导致的后果，针对性分析和制定防止事故发生的预防措施、降低事故后果影响的减缓措施。通过领结图形式展现危险源、危害因素、预防措施、顶上事件、减缓措施和事故后果之间的逻辑关系，不仅弥补了事故树分析与事件树分析两种方法单独使用的不足，而且能清晰地展示出“危害因素→事故→事故后果”的全过程，直观反映顶上事件触发、事故后果产生的事故链路径[3]。

2 实施步骤

领结图分析法实施步骤主要包括危险源辨识、确定顶上事件、危害因素及事故后果分析、设置保护屏障等，见图1。

图1 领结图分析实施流程

2.1 危险源辨识

对分析对象开展危险源辨识，确定现场存在的各类危险物质，包括物料介质、能量等。

2.2 确定顶上事件

根据已辨识出的危险源结果，选取可能造成潜在高后果的风险事件确定为顶上事件，在领结图中用圆来表示，置于领结图的正中心。

2.3 危害因素及事故后果分析

在顶事件确定后，从人的不安全行为、物的不安全状态以及周围环境条件等方面进行分析，运用系统工程原理和方法定性定量地判断各因素对安全的严重程度，根据分析出的危险源、危害因素、顶上事件、事故后果，绘制形成以顶上事件为中心的领结图，以明确各危害因素触发顶上事件及导致事故后果的事故链路径。

2.4 设置保护屏障

预防措施就是领结图中的“保护屏障”，在对各种原因分析后，应制定针对性的措施以防止顶上事件的发生或减缓事故后果影响，即设置屏障，阻断引发事故的路径。保护屏障分为预防措施和控制措施两类，预防措施可包括本质安全设计、过程控制系统、安全仪表联锁保护、安全附件、管理程序等，控制措施可包括检测报警装置、安全截断系统、应急响应等内容。

3 领结图在吊装作业风险分析中的应用

以吊装作业起重伤害为分析对象，从人的因素、物的因素、环境因素、管理因素四个方面开展危险有害因素辨识、评估，明确其对吊装作业的影响程度。最终确定 16 项危害因素以及 51 项屏障措施，构建“领结图”结构模型。

3.1 危险源识别

钻井现场吊装作业是指利用起重机械和运输车辆，将钻井作业中所需的设备、设施和管具等移动到预定场所卸下或装上的起重作业，通常存在的危险源主要有机械能、势能、电能等。

3.2 确定顶上事件

钻井现场设备复杂，大件、重件拆卸安装难度大，作业时可能需要站在被吊物上摘挂吊索具，易造成滑跌、高处坠落等伤害；吊具多为钢丝绳，受力易变形，且被吊物尺寸不一，重量较大，易聚集弹性势能、重力势能，存在物体打击的可能；由此可见，吊装作业失控可能导致设备损毁、人员伤亡等严重事故后果，因此可将吊装作业起重伤害作为顶上事件。

3.3 故障树分析

对吊装作业起重伤害事件进行故障树分析，确定顶上事件诱发的直接原因，包括人的因素、物的因素、环境因素、管理因素等。将直接原因作为中间事件进一步分析，梳理出导致中间事件的上一级原因，确定底层事件。

3.4 事件树分析

对顶上事件进行事件树分析，结合吊装作业现有风险控制措施，包括应急处置、人员防护、现场监管等，将安全功能按成功状态、失败状态进行分析，直到发生设备损毁或人员伤亡事故为止。

3.5 确定保护屏障

根据故障树分析结果，在每条分析路径节点制定阻断顶上事件发生的预防措施。系统分析出的屏障措施会涉及人、机、料、法、环各因素，见图2。

4 结束语

以吊装作业起重伤害为分析对象，从人的因素、物的因素、环境因素、管理因素四个方面开展危险有害因素辨识、评估，明确其对吊装作业的影响程度，并分析制定针对性风险管控措施，构建“领结图”结构模型。由于具有逻辑架构清晰、方式灵活有序等特点，领结图可以快速明了地以可视的关联关系来表明吊装作业起重风险、原因、预防措施、应急措施及后果，既可以清楚地展现引起事故的各种途径，又能够利用屏障设置获得预防事故发生的措施，具有较强的实际应用价值。下一步，还可从以下方面不断完善分析模型与程序，更加客观、科学地开展评估分析工作，使评估结果更具有指导意义。

一是明确关键行动任务。在领结图模型建立及分析过程中，可根据保护屏障开展失效原因分析，识别可能导致保护屏障失效的因素，制定维护保护屏障可靠性的关键活动、程序或步骤，并将其作为风险管控的关键行动任务，进一步强化评估指导实践意义。

二是加强事故后果分析。在领结图模型建立过程中的危害因素及事故后果分析环节中，不仅要对事故预防、事故后可能产生的后果进行预判，同样要重视分析制定防止次生灾害发生的控制措施。