安全分析方法及案例

2013/8/3

2013/8/3

安全分析方法讲座

安全检查表法（SCL) 危险与可操作分析法(HAZOP) 故障类型和影响分析(FMEA ) 预先危险性分析(PHA) 工作任务的风险辨识与风险评价（TRA）

定性分析 安 全 分 析 方 法

海洋石油安全分析 方法与应用实例

半定量分析

作业条件危险性分析（风险矩阵RM） 事件树分析（ETA）事故树（FTA） 危险指数评价法（DOW/MOND） 火灾爆炸后果模拟分析（Safiti） CFD计算流体力学模拟分析（Fluent） 定量风险评估（QRA）

定量分析

安全分析方法讲座

风险管理定义 —指如何在一个肯定有风险的环境里把风险减至最低的 管理过程。 风险管理的研究方法：定性、定量 —定性分析方法：通过对风险进行调查研究，做出逻辑 判断的过程。 —定量分析方法：一般采用系统论方法，将若干相互作 用、相互依赖的风险因素组成一个系统，抽象成理论模型， 运用概率论和数理统计等数学工具定量计算出最优的风险管 理方案的方法。

分析方法 安全检查表 法 （SCL） 方法特点

1、安全检查表法

程度 定性 适用范围 各类行业 人员要求 检查人员应具备 检查表、规范和 必要的知识、检 查表的编制人员 和评价结果的审 核人员要有丰富 的经验 优缺点 简便易于掌 握。但编制 检查表难度 高、工作量 大 按事先编制的有标 准要求的检查表逐 项检查、按照规定 的赋分标准的打分、 评定安全等级

 熟悉系统：包括系统的结构、功能、工艺流程、主要设备、操作条件、 布置和已有的安全卫生设施。  搜集资料：搜集有关的安全法规、标准、制度及本系统过去发生过事 故的资料，作为编制安全检查表的依据。  划分单元： 按功能或结构将系统划分成子系统或单元，逐个分析潜在 的危险因素。  编制检查表

1

2

2013/8/3

2013/8/3

常青号外输作业安全检查表法安全分析

分 析 过 程

作业人员

熟悉环境

作业人员名称 船长 外输系长 船尾值班人员 锅炉工 船尾绞车工 输油泵工 安全监督 人数 1 1 1 1 1 1 1 工作空间 巡视外输现场 中控室 船尾值班室 锅炉房 船尾 泵房 巡视外输现场 职责 了解原油外输期间的天气情况 了解原油外输速度和流量等 控制原油外输速度和流量等 观察系缆拉力，与船尾值班人员保持联系 观测外轮的系缆及定位状况 听从外输系长的指令 保证船舱的惰气的供应 系缆和牵引缆的收放 保证输油泵在输油期间的正常工作。 整个外输作业的安全控制

原油外输作业基本情况 作业人员说明 作业过程

联合检查人员主要有边防人员、引水员（船监）、检疫人员和商检人员。

3

4

2013/8/3

2013/8/3

工作船协助传递缆绳

连接输油管线

生产储油轮

引缆

原油外输轮

工作船

输油管线

系缆定位

连接输油管线

54.84m

绞车

系泊缆绳

5

6

2013/8/3

2013/8/3

安全检查表法的设计填写－系缆

搜集资料

原油外输基本参数清单 缆绳、绞车设备、惰气发生器 消防设备说明书 原油外输日海况说明 消防、救生设施布置图 通讯设备说明书

划分单元

编号 1 2

问题 系缆拉力传感器检测是否正 常？ 系缆缆绳质量是否合格？ 牵引缆的质量是否合格？ 系缆上卸扣连接是否牢靠？

回答 正常 合格 不合格 合格

危害后果

措施

系缆 绞车 惰气系统 消防救生系统 通讯系统 海面状况

3 4 5 6 7

系缆断裂、输油管断裂、 更换系缆和输油 原油泄漏 管

系缆上的浮筒连接是否可靠？ 可靠 系缆和牵引缆的摆放是否整 齐 系缆系缆和牵引缆操作人员 是否正确理解 不整齐 已经理解 人员伤害 摆放系缆和牵引 缆整齐

安全检查表法的设计填写－其它

编号 问题

安全检查表法的设计填写－绞车

回答 正常 危害后果 措施

绞车安全检查表 惰气发生器安全检查表 消防救生设备安全检查表

1

液压油箱液位是否正常？

2

液压泵运转是否正常？

正常

3

液压控制部分是否正常？

正常

通讯安全检查表

4 机械传动部分是否正常？ 正常

海面状况安全检查表

5 制动装置是否正常？ 正常

其它项目安全检查表

6 绞车工及其配合人员是否正确理解 各自岗位的作业过程？ 不正常 人体伤害 机械师指导其正确理 解操作过程

7

8

2013/8/3

2013/8/3

安全检查表法的设计填写－消防救生设备

编号 1 2 3 4 5 6 7 8 问题 消防喷淋系统是否正常? 消防炮是否工作正常？ 消防拴是否可以正常使用？ 耐火救生艇系统是否正常可用？ 气胀式救生筏是否正常可用？ 救生衣是否充足？ 救生圈、救生信号是否充足？ 人员是否经过救生消防演习？ 回答 正常 正常 2 正常 使用 可用 3 有问 题 充足 充足 经过 4 人员无法及时逃 生 及时修理救生筏 危害后果 措施 1 编号

安全检查表法的设计填写－其它

问题 外输作业所有员工身体是否正 常？ 外输作业所有员工情绪是否正 常？ 回答 不正常 危害后果 影响外输正 常作业 措施 调换身体不正常人员

正常

FPSO是否有溢油应急计划？

有

FPSO是否有消防应急计划？

有

安全检查表法的设计填写－通讯系统

编号 1 2 问题 广播系统是否正常？ 对讲机是否可以正常使用？ 回答 正常 1 不正常 无法保持外输作 业的正常通讯 修理或者更换 对讲机 危害后果 措施

安全检查表法的设计填写－海面状况

编号

问题 原油外输的海面状况是否符合外输作业要求

回答 是

危害后果

措施

3

应急联络系统是否可以正常通畅？

通畅

滨

海268船2005年在科迈奇海洋石油112协助提油作业，遭遇10级大风

9

10

2013/8/3

2013/8/3

常青号外输作业的安全分析总结

方法简介

• • • • • •

系缆的质量存在问题，已要求更换合格的系缆。 系缆和牵引缆摆放存在问题，已要求相关人员摆放整齐。 绞车工没有正确理解其岗位的作业过程，已要求机械师指导其正确的理解 对讲机不能正常工作，已经要求更换。 救生筏需要修理，已经修理。 外输人员身体不适，已更换相应身体合格人员。

HAZOP分析：各专业人员组成的分析组对工艺过程

的危险和操作性进行分析。

基于的基础：团队精神 程序

2、危险性与可操作性方法

分析方 法 危险性 与可操 作性分 析 (HAZOP) 方法特点 程 度 适用 范围 人员要求 优缺点

方法简介

通过讨论，分析系 定 石油 通常2－7人组成分析小组， 简便易行， 统可能出现的偏差、 性 开采、 小组应收集、分析系统详 但准确程度 偏差的原因、偏差 化工 细资料。分析人员应熟悉 受到分析评 后果及对整个系统 系统，对工艺、设备和操 价人员主观 的影响 作等有丰富的知识和实践 因素的影响 经验

引导词：用于定性或者定量设计工艺指标的简单词语。 主要的引导词是空白（NONE）、过量（MORE）、少量（LESS）、 伴随（AS WELL AS）、部分（PART）、相逆(REVERSE)、 异常（OTHER THAN）等 工艺参数：与过程有关的物理和化学特征，主要是流量、压力、液位等 偏差：使用引导词和工艺参数的组合可以形成一系列的偏离工艺参数的偏差， 如无流量、压力高等

11

12

2013/8/3

2013/8/3

分析流程

确 定 分 析 对 象 、 组成分析组 目的 获得必要 的资料 设计相应的表 格和程序 安排会议次数 和时间

完成 分析

偏差（引导词＋工艺）

高流量 低流量 无流量 低压力 高温度 低温度 化学药剂注入 调试 启动 停车 维修 仪表/信号逻辑 可操作性

分 析 准 备

完 成 分 析

分析组进行HAZOP分析

逆流量 两项流量

分析结果文件

编 制 分 析 结 果 文 件

分析结果处理/实施

高液位 低液位

表格

空液位 高压力

安全保护 建议措施

偏差

原因

后果

可靠性

分析准备

完成分析

选择节点或者操作步骤 解释工艺指标或者操作步骤 下一个节点

确定分析对象的确定。 分析组的组成 获得必要的资料 拟定讨论顺序

分析偏差 选择某工艺参数 使用引导 词于工 艺参数 或者建立有意义的偏差 下一个工艺参数

下一个引导词

安排会议时间

列 出 偏差 后果 （假 设 所有的保护失效） 提出措施

列出偏差的可能原因

识别已有偏差的保护装置

根据风险后果 、原因 及保护估计风险

13

14

2013/8/3

2013/8/3

完成分析

3、预先危险性分析

分析方法 方法特点 程度 适用范围 人员要求 熟悉系统和设施，有丰富 的知识和实践经验，有工 程和安全方面背景的技术 人员 优缺点 简便易行， 但准确程度 受分析评价 人员主观因 素影响。

不要与分析者对抗

预先危险 性分析 （PHA）

讨论分析系统存在 定性 各类行业 的危险、有害因素、 触发条件、事故类 型、评定危险等级、

认真听取所有成员的意见

STEP 1 熟悉评价对象 STEP 2 事故类型 STEP 3 分析危险因素 分析触发事件 STEP 4 危险等级

在会议进行过程中，不允许任何人有抵触

STEP 5 安全措施

必要的休息以保持旺盛的精力

生产目的 工艺流程 生产设备 操作条件 环境状况

事故状况 后果现象

能量转化 设备故障 人员失误 外界影响 其他原因

Ⅰ级 Ⅱ级 Ⅲ级 Ⅳ级

编制分析结果文件

原油外输泵PHA分析结果

后果 外输泵无 法启动 事故 开始启动时， 泵停止运转 等级 2级 导致事故的因素 泵灌注不正确，吸口管线切断了 吸口管线堵塞 叶轮转子有外来物堵塞 措施 重新灌泵，保持关断阀全部打开 检查吸口管线压力，如果低，要检查 和排除障碍物 反冲洗泵以便清洁叶轮转子 盘泵 检查泄漏 反冲洗泵以便清洁叶轮转子 按要求替换故障件 保证吸口管线关断阀全部打开并且管 线无障碍

HAZOP分析报告

分析节点编号 图纸号 图纸说明

无盘泵 分析人员 分析日期 序号 偏差 原因 后果 建议措施 影响下游 设备的正 常工作 泵的输出没有 达到容量或者 压力 2级 空气泄入吸口管线或渗入填料盒 叶轮局部堵塞 壳体或叶轮环磨损 在吸口管线处的压力头不适合

15

16

2013/8/3

2013/8/3

故障类型、影响和危险性分析

分析方 法 故障类 型、影 响和危 险性分 析 (FMEA) 方法特点 程 度 适用 范围 人员要求 优缺点 较复杂、详 尽。但准确 程度受分析 评价人员主 观因素影响。 分析方 法 工作任 务风险 评价法 (TRA)

工作任务风险分析

方法特点 通过成立TRA分析小 组，在小组内部进 行充分的沟通，分 析每一作业子过程 的危险性和采取的 相应安全措施。 程 度 适用 范围 人员要求 分析人员应到现场进行考 察，收集分析系统详细资 料，分析人员熟悉系统， 对工艺、设备和操作等丰 富的知识和实践经验 优缺点 贯彻STOP原 则，使风险 等到了最好 的控制，但 分析时间较 长，有些分 值受个人主 观的影响。

分析系统（单元、 定 机械电 熟悉系统和设备及其功能、 元件）故障类型、 性 器系统 故障类型和事故的传播， 原因、故障影响， 的局部 有故障概率数据。否则只 评定影响程度等级。 工艺过 能进行故障类型的影响

分 程 析

定 各行 性 业

计量加热器FMEA分析结果表

故障影响原因分析 子系统 名称 设备或元件 名称 故障 类型 故障原因分析 现有安 全装置 故 障 等 级

方法简介

请

措施 备注

对子系统

对系统

对人员

工 作 申

工作任务定义 评估 输入 工 作 任 务 现 有 管 理 作 业 过 程 工作任务分析 分类 进行风险评价 制定控制措施 统一 结论 获得必要的许可 作业班前会 开展并完成工作 记录作业过程 相关危险源控制 反馈 信息流

生产系 统

管线

内漏、 1管线损坏 外露 2机械损坏 污染 3胶圈老化 热介 质

1失电 2火 灾 3停运 4窜油气

1停运 2影响生 产

有

压力报 4 警开关、 级 应急关 断阀和 安全阀

1按期点 检； 2视火情 救火 3复位恢 复生产 4单元关 断恢复

计量加热 和生产加 热可互为 备用

风 险 评 估

措 施

演绎

原因 事件

PHA

风 险 控 制

后果

FMEA

归纳

17

18

2013/8/3

2013/8/3

分析的步骤 作业任务确定 作业任务分析 作业任务分类 风险评价

事故发生的可能性（L）

评价流程

危险性分值 事故发生可能性 分值数 暴露于危险环境的频繁程度 危险程度 事故造成的后果 100 10 ≥320 十人以上死亡 连续暴露 完全会被预料到 极度危险，不能继续作业

成立小组 风险评价 风险评价准备 危险辨识

确定风险后果 判定风险等级 制定控制措施 文件记录

×

人员暴露于危险环境 的频繁程度（E）

6 相当可能 40 数人死亡 6 每日工作时间内暴露 ≥160-620 高度危险，需要立即整改 3 可能，但不经常 15 一人死亡 3 每周一次或偶然暴露 ≥70-160 显著危险，需要整改 1 完全可能，很少可能 7 严重伤残 2 每周暴露一次 0.5 可以设想，很不可能 ≥20-70 比较危险，需要注意 3 有伤残 1 每年几次暴露 0.2 极不可能

×

发生事故可能造成的后果（C）

实施作业

报告审批与开工许可 评价报告 开工许可 危险性等级划分标准

作业条件危险性分析

分析方 法 作业条 件危险 性分析 （OCA） 方法特点 按规定对事故发生 可能性、人员暴露 情况、危险程度进 行赋值，经计算后 评定危险等级。 程 度 适用 范围 人员要求 分析人员熟悉系统，对安 全生产有丰富知识和实践 经验。 优缺点 简便实用， 但准确程度 受分析评价 人员主观因 素影响。

安全分析方法选择

简洁易操作

安全检查 表法 （SCL) 危险与可操 作分析法 (HAZOP)

系统 结构化

半 各类 定 行业 量 生产 作业 条件

以类比作业条件为基础，由熟悉类比作业条件的人员组成专家组。  由专家组成员按规定标准给L E C分别打分，取其平均值作为L E C 的计算分值

，用计算分值的危险性分值（D）来分析作业条件的危险性等 级。



事故后果 导向

故障类型 和影响分 析(FMEA )

预先危险 性分析(PHA)

事故原因 导向

过程分析

工作任务的风险 辨识与风险评价 （TRA）

作业条件危险性 分析

直观 半定量

19

20

2013/8/3

2013/8/3

案例数据采集、分布地点

采油平台 陆上终端

分析方 法 事件树 方法特点 归纳法，由初始事 件判断系统事故原 因及其条件，由各 事件概率计算系统 的事故概率 程 度

事件树

适用 范围 人员要求 优缺点 定 各类 量 工艺 过程、 设备 装置 通常2－4人组成分析小组， 受到资料的 分析人员应熟悉系统和操 影响。准确 作，了解初始事件，熟悉 程度受到分 系统，元素间的应急计划。 析评价人员 主管因素影 响。

QK18-1

渤西处理厂

（Event Tree Analysis，缩写ETA）

FPSO 钻井船 工程船舶 演绎

原因 事件

事故树

后果

长青号

埕北钻井

QK18-2导管架

事件树

归纳

安全分析方法讲座

安全检查表法（SCL) 危险与可操作分析法(HAZOP) 故障类型和影响分析(FMEA ) 预先危险性分析(PHA) 工作任务的风险辨识与风险评价（TRA）

事件树样例

非定量

定性分析 安 全 分 析 方 法

半定量分析

作业条件危险性分析（风险矩阵RM） 事件树分析（ETA）事故树（FTA） 危险指数评价法（DOW/MOND） 火灾爆炸后果模拟分析（Safiti） CFD计算流体力学模拟分析（Fluent） 定量风险评估（QRA）

定量分析

21

22

2013/8/3

2013/8/3

EER 事件树

天然气管线—工作人员 3.38E-06 叠加概率 现场死亡 25mm池火 发生事件 直接概率 3.38E-04 3.35E-04 叠加概率 现场逃离 直接概率 9.90E-01 3.31E-04 叠加概率 通道安全 直接概率 9.90E-01 E ER 树输入 事件名称 发生概率 现场死亡概率 现场逃离 通道死亡 通道安全 疏散死亡 疏散安全 跳海死亡 跳海安全 海面死亡 获救 2.95E-04 叠加概率 疏散安全 直接概率 3.38E-04 3.38E-06 3.35E-04 3.35E-06 3.31E-04 2.98E-06 2.95E-04 1.82E-06 3.13E-05 3.44E-06 2.79E-05 9.90E-01 直接概率 1.00E-02 3.35E-06 叠加概率 通道损坏 直接概率 1.00E-02 2.98E-06 叠加概率 疏散死亡 直接概率 1.00E-02

定量

工种 安全监督 直接死亡：

火灾爆炸 事故树分析结果

E1 油气泄漏达可燃浓度

EER死亡：

点火源

编号 X1

E2

事件含义 检测装置失效

编号 X2

事件含义 巡检不及时 旁通道堵塞 E7

电火花 流程操作失误

E3 未及时发现

E4 油气泄漏事件

X3 X5 X7

无旁通道 X4 E5 E6 明火 人体静电 6 来液量突然增加 X 流量调节系统故 障

X15

X8 X10 X12

X18

操作失误 腐蚀穿孔 冻裂

X19 X20

1.82E-06 叠加概率 跳海死亡 直接概率 5.50E-02 3.44E-06 叠加概率 海面死亡 3.13E-05 叠加概率 跳海安全 直接概率 9.45E-01 2.79E-05 叠

加概率 获救 直接概率 8.90E-01 直接概率 1.10E-01

X1

X2 E12

E10 超压泄漏 E13 超压 E14 5 流量过大 X10 X9

E11 损坏泄漏

X9 X11 X13

温度过高 检修碰伤

X16

X17

直接影响概率 25mm 池火 3.38E-04 0.01 0.99 0.01 0.99 0.01 0.99 0.055 0.945 0.11 0.89

叠加概率

泄压装置失效

轴瓦不同心磨损 E8 严重 雷电 吸烟 未穿防静电服

X21

油封盘根磨损严 X14E9 重 机械火花 X16 X18 X20 X22 X24

X25

X12

X14

X15 X17

违章动火 摩擦生电 防爆设施失效 避雷设备损坏 焊接质量差 使用铁制工具作 业

X26

X3

X4

X11

X13

X19 X21

电器设备不防爆

避雷器故障

未安装避雷设施 防雷电阻超标 穿铁钉鞋作业

X22 X23 X24

X5

X6

X7

X8

X23 X24

X26

事故树

分析方 法 事故树 方法特点 演绎法，由事故和 基本事件逻辑推断 事故原因，由基本 事件概率计算事故 概率 程 度 适用 范围 人员要求 优缺点 复杂、工作 量大，受资 料的限制

火灾爆炸 事故树分析结果

为防止发生工艺火灾爆炸事故，就要从26项基本危险 事件出发一一进行控制，其中某些控制措施在海洋石油工程 设计中已经普遍采用。 从结构重要度的排序可以看出其中巡检和检测装置最 重要，因此海洋石油开发工程在设计中应充分考虑可燃气体 检测装置布局以及可靠性，将来在生产运行过程中需要注意 对检测装置进行必要的维护、保养、更换和校验，确保其可 靠有效运行，并不断加强巡检作业制度的管理。

定 核电、 透彻了解设备任何运行， 量 工艺 了解事故类型及其影响。 设备 分析人员应经常与设计、 等复 操作人员讨论，分析人员 杂系 之间的相互沟通 统

（Fault Tree Analysis，缩写FTA）

23

24

2013/8/3

2013/8/3

定量分析方法 DOW/MOND 指数法 火灾爆炸后果模拟分析（Safiti） CFD计算流体力学模拟分析（Fluent）

评价流程

选取工艺单元 确定物质系数MF

MU1

计算一般工艺危险系数F1

计算特殊工艺危险系数F1

确定单元危险系数F3=F1×F2

定量风险评估（QRA）

计算安全措施补偿 系数C=C1×C2×C3

确定火灾、爆炸指数 F&EI=F3×MF

修正火灾、爆炸指数 F&EI ×C

DOW化学火灾、爆炸指数评价法

  

DOW 评价单元

序 号 1 2 3 4 5 设备名称 生产换热器（油流程） 油井换热器 油井计量分离器 闭式排放罐 生产换热器（气流程） 天然气除油器 分离缓冲罐 除油器 设备位置 人工岛 人工岛 人工岛 人工岛 人工岛 人工岛 登陆点 登陆点 操作压力（KPa） 1200 1200 1200 1000 16500 1200 1000 1000 操作温度(℃) 75 75 75 70 75 75 20 20

发展较为成熟（第七版） 风险半定量化评价 评价结果较为客观

海南8人工岛及登陆点上各类工艺设备单元的火灾、爆炸固有危险性进行定量计算 和排序，分析安全补偿措施

设计情况。

6 7 8

25

26

2013/8/3

幻灯片 51 MU1 包括了：

MS User, 2005/8/15

DOW 评价结果

序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 单元名称 生产换热器 （油流程） 油井换热器 油井计量分离器 闭式排放罐 生产换热器 （气流程） 天然气除油器 分离缓冲罐 除油器 物质 系数 16 16 16 16 21 21 21 21 一般 工艺 系数 2.40 2.40 2.40 2.40 2.10 2.40 2.40 2.40 特殊 工艺 系数 2.31 2.30 2.80 2.27 4.33 2.31 2.32 2.32 工艺单 元危险 系数 5.54 5.52 6.72 5.44 9.10 5.53 5.57 5.57 火灾爆 炸指数 F&EI 88.60 88.38 107.58 87.05 191.04 116.17 116.99 116.99 危险 等级 较轻 较轻 中等 较轻 非常 大 中等 中等 中等 安全措 施补偿 系数 0.36 0.36 0.36 0.36 0.36 0.36 0.36 0.36 补偿火 灾爆炸 指数 53.09 52.96 64.46 52.16 114.47 69.61 70.10 70.10 危险 等级 最轻 最轻 较轻 最轻 中等 较轻 较轻 较轻

DOW火灾爆炸指数对比图

序 号 1 2 3 4 5 6 设备1 设备2 设备3 设备4 设备5 设备6 设备7 设备8 7 8 单元名称 生产换热器 （油流程） 油井换热器 油井计量分离器 闭式排放罐 生产换热器 （气流程） 天然气除油器 分离缓冲罐 除油器

27

2013/8/3

2013/8/3

补偿措施分析

措施类别 应急电源 设备抑爆装置 工艺控制 补偿系数 C1 紧急停车装置 生产系统计算机控制 流程惰性气体保护 操作指南或操作规程 其它工艺过程危险性分析 远距离控制阀 物质隔离 补偿系数 C2 备用泄料装置 物料排放系统 连锁保护装置 泄漏检测装置 单元钢质结构 消防水供应 防火措施 补偿系数 C3 特殊系统 喷洒系统 泡沫装置 手提式灭火器/水枪 电缆保护 措施内容 取值范围 0.98-1 0.97-0.99 0.84-0.98 0.96-0.99 0.93-0.99 0.94-0.96 0.91-0.98 0.96-0.98 0.96-0.98 0.91-0.97 0.98 0.94-0.98 0.95-0.98 0.94-0.97 0.91 0.81-0.87 0.92-0.97 0.93-0.98 0.94-0.98 可燃气体探测 满足要求 冬季也能够确保 防火墙、二氧化碳灭火装置等 干管设计 可移动式 足够数量 单元补偿系数K 闭排 柴油应急发电机 压力释放阀 必要的应急关断 备注

MOND 方法评价程序

ICI蒙德：

物质系数B 特殊物质危险值M 数量危险值Q 划分单元 一般工艺危险值P 特殊工艺危险值B 配置危险值L 毒性危险值T 综合危险指数D D  B  (1  M )(1  P ) 100 100   (1  S Q L  T ) 100 400

火灾负荷系数 装置内部爆炸指数 气体爆炸指数A

BK  F  20500 N   E  1 M P S 100 t 1 P m )  Q H  E  300 1000 100

A  B(1 

整体危险性评分 R  D  (1 

F U  E  A ) 1000

补偿整体危险性评分R

蒙德火灾、爆炸、毒性指数法

分析方 法 蒙德指 数法 方法特点 程 度 适用 范围 人员要求 优缺点 大量使用图 表，简洁明 了，但是只 能对系统整 体作出评价

MOND 方法评价程序

R 0~20 20~100 100~500 500~1100 2500~12500 2500~12500 12

500~65000 65000以上 范围 缓和 低 中等 高(1类) 高(2类) 非常高 极端 非常极端

由物质、工艺、毒 定 生产、 熟练掌握分析方法，对系 性、布置危险等计 量 储运、 统、工艺、设备有透彻的 算采取措施前后德 处理 了解，有丰富的工程和安 火灾、爆炸、毒性 易燃 全方面的知识。 和整体危险性指数， 易爆 然后评价各类危险 有毒 性等级。 物质 德工 艺过 程

28

29

2013/8/3

2013/8/3

定量分析方法 DOW/MOND 指数法 火灾爆炸后果模拟分析（Safiti） CFD计算流体力学模拟分析（Fluent） 定量风险评估（QRA）

天然气泄漏火灾爆炸模拟软件

SAFETI 软 件 （ Suite for Assessment of Flammable ， Explosive and Toxic Impacts）是专业用于石油天然气泄漏、 火灾爆炸后果定量风险计算的模拟预测软件。 SAFETI采用统计分析的方法，收集各类事件与事故的影 响范围，计算所采用的方程均是经验状态方程。----经过试验 验证。

物 相 泄漏孔径 SAFETI 压 温 力 度 泄漏速率 爆炸范围 出口速度 喷火范围

泄漏危险性

原油、天然气泄漏的危险性主要表现在火灾、爆炸。 火灾类型可分为池火，喷火，蒸汽云漂移后遇火源发生 闪火。 爆炸包含容器内爆炸与大量可燃物质泄漏引起的蒸汽云 爆炸。蒸汽云爆炸通常更危险，因为蒸汽云可以在引爆之前 漂移至危险区域。随风漂移的泄漏通常更加危险，短时内的 大量可燃物质泄漏可能在相当远的距离造成伤害。 后果影响需要考虑泄漏事件发生的系统内温度，压力， 物质存量，和破裂尺寸。

火灾爆炸风险量化分析

SAFETI软件模拟结果： 油气的泄漏范围  产生喷火的热辐射影响  导致爆炸的超压影响 喷火热辐射值和爆炸超压值均根据 其对人员和设备造成的伤害程度选取。



评 估 方 法 介 绍

辐射强度 37.5kw/m2 12.5kw/m2 4.0kw/m2

结 果 足以造成设备与结构损坏。 有火焰直接加热，可使木材燃烧、 塑料熔化的最小能量。 无火焰直接加热，20s内可引起疼 痛，可能造成二度烧伤，不致死。

对人的危害 轻伤 中伤 重伤

超压 （bar) 0.10 0.25 0.50

30

31

2013/8/3

2013/8/3

钱塘江盾构隧道穿越工程

钱塘江盾构隧道穿越工程具有投资大、工期长、 水土性质多样、与公路隧道临近等特点。 钱塘江 穿越处管 道 设 计压 力为 10MPa， 管径 Φ1016mm。钱塘江盾构穿越段管道线路水平长度 为3239m，其中穿越段3148m，一般线路段91m， 管材X70。 盾构隧道穿越地层底部盾构环片顶部距离钱塘 江最深处。27.3m，距离北岸堤脚16.9m，距离南 岸堤脚30.0m 盾构隧道西侧有一正在建设的公路盾构穿江隧 道，穿越方向与本隧道方向大体平行，北岸两井口 之间距离246m，南岸两井口之间距离216m

。 隧道北井口距离最近的居民区约0.13km；往 北 距 离 沪 杭 高 速 公 路 最 近 处 约 1.88km ； 往 东 约 1.66km为人口较为稠密的盐官镇。 隧道南井口距离最近的居民区约0.49km；往北 距离最近的钱塘江观测点约0.75km。

西气东输二线 钱塘江盾构隧道穿越工程 火灾爆炸风险评估

项目基本情况

西气东输二线管道西起新疆的霍尔果斯，经西安、南昌，南下广州， 东至上海，由1条干线和8条支线组成，年输量约300亿方。途经新疆、甘肃、 宁夏、陕西、河南、山东、湖北、湖南、江西、广西、广东、浙江、江苏、 上海和香港等15个省、自治区、直辖市，连续穿越新疆内陆湖、长江、黄 河、珠江四大流域，沿途翻越天山、江南丘陵等山区地带。。 工程设计单位为中国石油天然 气管道工程有限公司（CPPE） CPPE迄今已在国内外设计完成 长输管道超过52400公里，承 担了国内80% 以上的长输管 道工程； CPPE已完成多条穿江隧道，如 忠（县）武（汉）线输气管道 工程红花套长江穿越、广东 LNG输气管道工程珠江穿越等， 有着丰富的水下盾构穿越设计 经验。 设备 输气 管道 泄漏 物质 天然气 泄漏 类型 小 中 大

泄漏扩散影响范围

孔径 10mm 50mm 100mm 泄漏初始速率 （kg/s） 1.22 30.44 98.61 泄漏范围 （宽×长）m 2.3×28 12×130 28×270

当输气管道发生100mm 当量尺寸的大型泄漏时 ，点燃（爆炸）极限浓 管道运行期间一旦发生泄漏事故，应特别注意控制在点燃 度的甲烷影响距离在40 （爆炸）极限浓度的甲烷影响范围内的明火源，防止升级为 -120 m之间；中型泄漏 火灾、爆炸类事故。 甲烷影响距离在20 -65 m之间；小型泄漏甲烷 影响距离在4 -13 m之间 (图略)

32

33

2013/8/3

2013/8/3

喷火热辐射影响范围

大泄漏喷火影响范围（辐射强度4Kw/m2）达到170米，此范围内 人员应在火灾状况下被疏散。中型100m、小型23m。

辐射强度 37.5kw/m2 12.5kw/m2 4.08.0kw/m2 结 果 足以造成设备与结构损坏。 有火焰直接加热，可使木材燃烧、 塑料熔化的最小能量。 无火焰直接加热，20s内可引起疼 痛，可能造成二度烧伤，不致死。

大泄漏延迟点燃爆炸影响范围

当南井口发生大泄 漏 延 迟 点燃 爆 炸 且 在 最 不利 风向下 （东 风） 超 压 （ 0.1-0.25bar ） 可 能 影 响到 相 邻 高 速 公 路 ， 对人 员 伤 害 等 级 为 轻 伤， 对 相 邻 高 速 公 路 隧道 结 构 受 输 气 管 道 事故 后 果 影 响 的风险 在可接 受范 围。

延迟点燃爆炸影响范围

大型泄漏延迟点燃爆炸中心最大距离泄漏点160m，0.1bar超压影响半径约为70m。 中型泄漏延迟点燃爆炸中心最大距离泄漏点90m，0.1bar超压影响半径为30m ； 小型泄漏延迟点燃爆炸中心最

大距离泄漏点30m，0.1bar超压影响半径为5m

超压（bar） ＞0.75 0.45-0.75 0.25-0.45 0.1-0.25 ＜0.1 超压（bar） ＞0.76 0.50-0.76 0.30-0.50 0.12-0.30 0.02-0.12 ＜0.1 对人的伤害 当场死亡 重伤 中伤 轻伤 基本无伤害 对建筑物的伤害 房屋倒塌 门窗全部破坏 门窗大部分破坏 门窗部分破坏 玻璃窗破坏 基本无破坏

JZ20-2终端厂事故后果模拟

34

35

2013/8/3

2013/8/3

地理位置

JZ202天然气处理厂位于葫芦岛市东南6公里的毛家屯北 侧的孤山南簏海滩。离葫芦岛旧城西南10公里，兴城市东窑 村东北侧约0.5公里。

泄漏事件

JZ202天然气处理厂V—643B罐泄 漏事件从3月29日早上10点23分开始， 到12点24分逐渐停止，从14点30分 开始泄漏量又增大，15点09分泄漏 停止。泄漏初始孔径为14mm，由于 泄漏过程中不断产生水化凝结物阻 塞泄漏口，随泄漏过程进行，泄漏 口逐渐减小。 在泄漏发生过程中V-643B罐体中 的物料不断地被用液化气装车泵转 移到其它罐体中，而且泄漏本身也 降低了罐体压力，同时减少了罐中 的物料量。 由于在泄漏过程中实施了水喷淋 ，降低了罐体的温度。

轻油罐C 587方

葫 芦 岛 旧城

6公 里

10公 里

东窑村 0.5公 里

设施布局

处理厂国内区罐区布置图，5个球罐与3个轻油罐分别处 于各自的防火堤中，球罐之间还有防火堤隔开。泄漏事故发 生时，5个球罐体内均储存了大量的物料，3个轻油罐中有两 个也储存了物料

喷火影响范围

使 用 SAFETI 模 拟 计算了泄漏液化气被 立即点燃后发生喷火 事故的影响范围。

36

37

2013/8/3

2013/8/3

泄漏天然气爆炸影响范围

13.7 吨 液 化 气 泄 漏出来，爆炸当量 137 吨 TNT ， 影 响 范 围84米

储罐连锁爆炸

711吨液化气，爆炸当量7110吨 TNT，影响半径362米。

如果在液化气泄漏过程中控制不善、有火源引燃泄漏的可燃气体，则 很可能使V-643B液化气罐体发生爆炸，进而引发其他罐体的连环爆炸， 最大的爆炸影响范围是以罐群中心位置为中心点、半径为398米的圆 形区域；该爆炸后果将使JZ20-2气体处理厂及其附近区域内的生产设 施、人员面临重大损失；少数媒体宣称的本次液化气泄露事故会使整 个葫芦岛市区陷于爆炸范围内的说法是缺乏严谨的科学依据的。

单个储罐爆炸影响范围

273吨液化气，爆炸当量2730吨 TNT，影响254米。

休息时间!

(15分钟)

38

39

2013/8/3

2013/8/3

定量分析方法 DOW/MOND 指数法 火灾爆炸后果模拟分析（Safiti）

件 发 展 不成熟

Fluent 软件应用领域

软

传统流体力学和流体工程领域

CFD计算流体力学模拟分析（Fluent） 定量风险评估（QRA）

航空、航天、船舶、水利

范围也不断的扩大

石油化工、建筑、环境等相关领域 成熟 安

全评价

Fluent 软件发展概况

计算科学与工程（Computational Science and Engineering） 20世纪60年代

CFD数值模拟的一般步骤

1.物理模型的建立

STEP 1 ：建立所研究问题的物理模型，将流动中 的质量、动量、热量传递抽象成为数学、力学模型， 并确定几何空间影响区域。 STEP 2 ：绘制整个几何形体与其空间影响区域 （计算空间）的CAD模型，将几何体的外表面和整 个内部空间进行网格划分。 STEP 3 ：加入求解所需要的初始条件，入口与出 口处的边界条件一般为速度、压力条件。 。 STEP 4 ：选择适当的算法，设定具体的控制求解 过程和精度的一些条件，对所需分析的问题进行求 解，并且保存数据文件结果。 。 STEP5 ：选择合适的后处理器（Post Processor） 读取计算结果文件，分析并且显示出来。 。

2.几何模型的建立 计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics） 3.边界条件的设定 发展重要标志 CFD通用软件出现并商品化 代表性软件 Fluent 计算工具 4.计算方法的选择

5. 结果显示与分析

40

41

2013/8/3

2013/8/3

Fluent模拟软件解题步骤

预处理程序Gambit： •几何建模 •网格生成2D/3D

其它预处理程序： •preBFC •prePDF •Geomesh

网 格 PDF文件 2D/3D网格 边界 网格 几何图形 网 格

扩散模拟模型---中下层甲板

其它程序包： •CAD •CAE

边界条件 体积网格

主体解决程序Fluent •网格输入与处理 •计算模型的选择 •边界条件的确定 •流体性质的设定 •模拟计算的进行 •结果数据后处理

网格 网格

预处理程序Tgrid： •2D三角形网格 •3D四面体网格 •2D/3D混合网格

井 口 区

生 产、 测 试 管 汇

分 离 器

加 热 器

Gambit 功能介绍

Fluent 流体模拟计算

几何模型的建立

计算网格生成（2D/3D）

定义边界条件的类型

42

43

2013/8/3

2013/8/3

模拟计算的进行过程

基本计算参数 运动方程组的求解

前沿实例：气体分布器模拟

压力联合方程（连续性方程）的求 解更新修正压力，质量流动速率 更 新 参 数

能量方程、湍流 强度、 其它矢量方程的求解

N

判断收敛

Y

计算结束 Ⅰ-- 分布器气体流线图 Ⅱ-- 分布器流场矢量图(y=0)

前沿实例：水坝崩溃模拟

前沿实例：汽车超车空气压力分布

阶段一

阶段二

阶段三

阶段四

44

45

2013/8/3

2013/8/3

Fluent 安全评价应用实例

 JZ20-2终端厂液化气储罐泄漏扩散影响分析  BZ34 井口平台放喷塔改造分析  春晓终端外输计量单元天然气泄漏模拟  惠州油田平台硫化氢泄漏扩散模拟分析  海上石油平台挡风墙安全分析报告  SZ36-1油田 CEP  BZ25-1油田井口平台  LD油田 CEP/DPP/WHPA/WHPB  平台挡风墙对油、气平台的对比研究  四川石油管理局川东

钻探公司安全评价  PY/HZ海底管线风险分析  SZ36-1 一期调整工程 ld5-2 DPP cold vent 大港油田关家堡井场、冀东人工岛井口槽可燃气体扩散模拟 油轮靠泊试采装置呼吸阀可燃气扩散分析 中油海63平台储罐放空口有毒气体扩散分析

平台加装挡风墙影响

冬季人员操作

平 台 加 装 挡 风 墙 影 响

必要性

设施运行需要

降低平台空间通风 改变危险区域类型 安全评价与研究 扩大火灾爆炸事故影响 探头布置影响 对救生、逃生设施

挡风墙扩大火灾爆炸事故影响

平台加装挡风墙后增 大了围蔽面积，降低了 通风效果，有可能改变 原平台敞开式空间的设 计理念，进而影响危险 区域划分（设备选型）； 挡风墙阻拦火灾爆炸 能量的泄放，扩大了火 灾爆炸类事件在平台空 间的影响范围；

海上石油平台挡风墙安全分析

46

47

2013/8/3

2013/8/3

挡风墙各个参数

上部留空 墙体高度 下部开口

区域类型概念

所谓“区域类型”，按照API505，有如下两种：“敞开区域” 和“封闭区域”，而“封闭区域”中又细分为“充分通风的封闭 区域”和“不充分通风的封闭区域”。 所谓“封闭区域”，规范定义为：三维空间（房屋、建筑或空 间），其封闭投影面超过三分之二，并有足够通道保证人员正常出 入。对一典型建筑而言，这就要求它的墙壁、天花板、地板占其总 投影面的三分之二以上。换言之，当封闭投影面不超过三分之二时， 为“敞开区域”。 所谓“充分通风”，规范定义为：通风条件（自然通风或人工 通风）足以防止油蒸气或可燃气体混合物的大量聚集，致使浓度 达到高于其可燃（爆炸）下限（LEL）的25%。反之，则认为是 “不充分通风”。

局部开口

95

适用的规范标准

《海上固定平台安全规则》国经贸安全（2000）944号； Recommended Practice for Classification of Locations for Electrical Installations at Petroleum Facilities Classified as Class I, Zone 0, Zone 1, and Zone 2（API 505）； 《石油设施电气设备安装一级一类和二类区域划分的推 荐作法》SY/T10041-2002（API RP 500）； 渤海海域平台挡风墙设计规定（中国海洋石油企业标准 Q/HS 3015—2005）

危险区域划分与通风的关系

危险等级

根据API规范，如果 区域自身的围闭面积达 到了自身总面积的三分 之二以上，则该区域已 经成为了封闭空间，不 充分通风的封闭区域将 导致危险区域等级的升 级。

2 1 0 LEL 25% 油气相对浓度

第七章 区域分类范围：气流、释放的数量，释放的性质和挥发性共同影响着 区域划分的范围。在通风良好的区域，油蒸气能够迅速扩散。由于这种原因， 露天区域或那些通风条件足以等同于露天区域的，通

常定为二类区域或非分类 区域。可是，对于那些通风不充分的区域，油蒸气—空气以及天然气—空气混 合物就可能达到引燃界限，这样有理由扩大分类区域的范围。

48

49

2013/8/3

2013/8/3

危险区域换气次数要求

《海上固定平台安全规则》对1、2类危险区提出了如下 的通风要求：“7.7.2 危险处所的通风；



CEPK、WHPK平台底层甲板模型





7.7.2.1 危险处所设置的通风设备必须满足该类危险处所防爆等 级的要求。 7.7.2.2 封闭的危险处所的气压应低于与之相邻但危险程度较小 的处所的气压，即负压通风；封闭的安全处所的气压应高于相邻 的危险处所的气压，即正压通风。 7.7.2.3 封闭的危险处所应设置有效的通风设备，以使其可燃气 体浓度降至安全范围之内。对于1类、2类危险区的处所，它们的 通风量应分别大于每小时更换空气20次、12次。”

CEPK‐WHPK‐Low

根据API RP 500使用换气次数计算充分通风条件仅限其 空间等于或小于30m3(1000ft3)的封闭区域建筑物。 需要采用更加精确的分析方法（CFD）分析

WHPJ底层甲板空间

WHPJ‐Low‐Left WHPJ‐Low‐Right

边界条件确定

1、风速风向 环境风速2m/s，风向分别选取了东、南、西、北四个， 假设整个过程风速、风向固定不变；依据油田所处海域的风 玫瑰资料，最低概率统计为1-3级（1-5m/s）风速，本报告 较保守选取在2m/s风速进行模拟及概率分析。 2、泄漏速率 本报告初始泄漏速率选取5kg/s的甲烷质量泄漏速率，参 考DNV定量风险评估（QRA）对海上平台大、中、小泄漏速 率的取值，由于大泄漏（管线完全断裂）概率很低，本报告 选取中泄漏速率进行分析。

Small 0.5 kg/s, representative of releases between 0.1 and 1 kg/s Medium 5 kg/s, representative of releases between 1 and 10 kg/s Large 50 kg/s representative of releases greater than 10 kg/s

50

51

2013/8/3

2013/8/3

边界条件确定

3、气体聚集浓度边界 根据API 500规范对充分通风的定义：“通风条件（自然 通风或人工通风）足以防止油蒸汽或可燃气体混合物的大量 聚集，致使浓度达到高于其可燃（爆炸）下限（LEL）的 25%。”因此，本报告选取扩散显示的边界浓度为甲烷爆炸 下限的25%，即体积比浓度0.0125。 4、甲板空间聚集概率 本报告根据以往的案例以及与专家的建议，建议选取 25%的气体聚集年概率为业主最低合理可接受水平，该概率 数值在提交的技术方案中已经明确。 类似ALARP原则。

CEPK-WHPK底层相互影响（北风）

风险可接受标准ALARP

25%

WHPJ底层甲板右侧

扩散残 104.08m3 留体积 扩散残 8.77 m3 留体积

5%

考虑到平台设计 有可燃气体探测报警、 关断系统 在未加装挡风墙 情况下，有发生低概 率聚集

可能 第三方检验机构 审核

CEPK‐Middle

NNW NW WNW N NNE NE ENE E ESE SW SSW S SSE SE

扩散残 6.01m3 留体积

扩散残 11.56m3 留体积

Wind

W WSW

52

53

2013/8/3

2013/8/3

硫化氢、可燃气体探测分析

可燃气体探头探测作用

API RP 55：“在大气硫化氢浓度达到10ppm时启动固定式硫化 氢监控系统发出警报之前，可以采用固定式可燃气体检测系统来检测

潜在硫化氢危险大气条件的存在。 ”

探头与泄漏源是否接近 合理探测原则 H2S能否扩散到探测位置 H2S探测位置停留时间

泄漏可燃气体甲烷 （含有300ppm硫化氢）

可能泄漏区域分析

局部空间气体停留时间

探头探测范围、反应时间 20%爆炸下限 3ppm 硫化氢

1、人员暴露风险

2、空间流场分析

3、探头性能参数 可燃气探头

107

109

硫化氢探头参数

探头型号： 编号 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 10、 11、 项目 探测覆盖范围 使用周期（寿命） 检验（校验）周期 现场报警信号 传感器类型 安装高度 探测反应时间 工作温度范围 探头重量 探头尺寸 工作电源 半径 3 m 不低于2 年 1年 光 or 声 （选购） 电化学传感器 在工作场合，高度1-1.5米，监控部位0.2-0.5米

低处安装的可燃气体探头

108

110

54

55

2013/8/3

2013/8/3

下层平台流场截图—西南风

下层平台流场截图—东北风

111

113

下层平台流场截图—西北风

下层平台流场截图—东南风

112

114

56

57

2013/8/3

2013/8/3

平台流场分析---下层

东南风下空气滞留区域

西南风下空气滞留区域

SZ36-1 一期调整工程 ld5-2 DPP cold vent

西北风下空气滞留区域

东北风下空气滞留区域

115

可燃气体探头布置—中下层

116

118

58

59

2013/8/3

2013/8/3

可能存在的风险

在2009年1月15日由工程项 目组、SZ36-1作业区、大海工设 计方、大海工建造方及科瑞成等 方讨论具体 拆除DPP平台 火炬， 会议上提出可能会产生的风险： 可燃气体聚集，影响平台安全； 因雷击引起着火； 飞机无法正常起降； 硫化氢引起人员中毒。

119

ODP中关于火炬臂拆除方案

几何模型建立

依据工程设计图纸以及现场实际设施布置照片（如图1）， 自LD5-2平台顶层甲板往上建立计算模型; DPP井架高度相对钻台为46.8米高，设置的冷放空管高 出井架顶端3m。

120

网格采用四面体、 上部空间加密， 总数超过20万

60

61

2013/8/3

2013/8/3

数学模型

流动选择K-epsilon湍流模型 冷放空选择扩散模型 物质：选择甲烷、乙烷、丙烷、 硫化氢在空气中扩散



边界条件

3、天然气扩散边界浓度

根据API RP 500石油行业一般取可燃气体爆炸下线25%作为报 警

防护浓度，对于甲烷取1.25%体积比浓度为扩散边界浓度。 假设整个模拟过程中风速、风向条件固定不变，计算共选取了 八个风向（东、东南、南、西南、西、西北、北、东北）、三 个风速（0级、2级、4级）条件。 放空口选取竖直向上、水平风向两种形式，如下图所示。

4、环境风条件



5、冷放空口的形式



V

V

（A）竖直向上放空

（B）水平放空

边界条件设定：冷放空放空速率

正常工况：实际利用火炬燃烧量为0.3435万方/天，正常 工况下保守采用0.4万方/天进行模拟（0.04m3/s）； 事故工况：

   

5.1 m/s西南风

1.8 m/s西南风

ESD1弃平台关断：火炬放空速率（N/A） ESD2火气关断：火炬放空速率增大（经现场确认5.7759万方/天） ESD3生产关断：火炬放空速率无显著变化 ESD4单元关断：火炬放空速率无显著变化

放空气量 （m3 /d） 4000 4000 4000 58000 58000 58000 放空管尺寸 （inch） 4 6 8 4 6 8 放空管截面积 （m2 ） 0.0079 0.0177 0.0314 0.0079 0.0177 0.0314 放空速率 （m/s） 5.86 2.62 1.47 84.97 37.93 21.38

本报告模拟各算例（60个），冷放空可燃气体扩散边界 影响范围均未低于放空口3米以下。

1.8 m/s东南风

5.1 m/s东南风

工况 1 2 3 4 5 6

放空状态 连续生产 连续生产 连续生产 事故放空 事故放空 事故放空

62

63

2013/8/3

2013/8/3

硫化氢排放毒性伤害风险

《海洋石 油作业 硫化氢 防护安全要求》（COOOSO） 规定明确硫化氢人员防护全 临界浓度为20PPM ，危险临 界浓度为100PPM。 目前检测到DPP平台工艺 系统内H2S最高浓度为14ppm， 尚未达到我国规范明确的安 全临界浓度，而且冷放空点 距离上层甲板超过40m，冷 放空硫化氢毒性伤害风险在 可控范围。

中油海63平台概况

中油海63平台是一艘可移动 齿轮齿条升降的四腿自升式作业 试采平台，钢质非自航； 渤海湾浅海水深20m(含天文 潮和风暴潮) ，井深在3000米范 围内的探井、生产井进行修井、 试采作业； 平台由胜利石油管理局钻井 工艺研究院设计，青岛北海船厂 建造，于2007年2月建成下水投 用，设计使用20年； 平台拖航适合于近海航区； 平台为无冰期作业。

工艺泄漏

平台左舷有一根储油罐呼吸器出口排气管线，如下图 中所示的黄色管道，试采期间将间歇释放出可燃气体，当 油藏中含有硫化氢等有毒物质时，潜在对平台甲板人员造 成毒性伤害。

中油海63平台储罐放空口 有毒气体扩散分析

64

65

2013/8/3

2013/8/3

油罐排放口扩散分析

对中油海63平台左舷储罐排气口气体（H2S）扩散进行 三维计算流体力学模拟，预测不同状况下有毒气体排放的扩 散状态及影响范围。

生活楼

计算条件

环境风速2m/s，假设整个过程风速固定

不变； 风向选取顺风向（右舷来风）、逆风向（左舷来 风）两种； 模拟含有硫化氢的混合气体泄漏后硫化氢的扩散； 泄漏质量泄漏速率固定为0.1kg/s； 硫化氢的初始浓度分别取值50ppm、100ppm、 500ppm； 硫化氢扩散边界取值10ppm。

储油罐 排气口

钻井模块

海面

左舷甲板

桩腿

网格模型

逆风扩散形态

50ppm初始浓度：

100ppm初始浓度：

当储油罐内排出的硫化氢初始浓 度达到100ppm以上时，风向不 利条件下就会对甲板人员产生一 定影响。

500ppm初始浓度：

66

67

2013/8/3

2013/8/3

顺风扩散形态

动态仿真：硫化氢扩散路径模拟

50ppm初始浓度

100ppm初始浓度

顺风排放时（即左舷位于下风 向），硫化氢几乎不会影响到平 台甲板。

500ppm初始浓度

建议措施

当中油海63平台在对含有硫化氢的井进行试采时，为了 控制油罐排放硫化氢的潜在影响，本报告建议： 1、平台就位时最好使得左舷位于常风向的下风侧； 2、若平台左舷位于上风向，且油罐排放硫化氢初始浓 度达到100ppm以上时，应采取必要的硫化氢防护措施，如 使用便携式探头进行探测、对排放口临近甲板区域实施隔离 等。

动态仿真：冷放空1

68

69

2013/8/3

2013/8/3

动态仿真：冷放空2

什么是 QRA？

QRA：Quantified Risk Assessment



一种能够给风险赋值的评估方法 提供相同的风险基准





年个人风险（IRPA） 群体风险（Overall PLL）





比较不同类的风险消减措施效果 有利于管理层进行决策



定量分析方法 DOW/MOND 指数法 火灾爆炸后果模拟分析（Safiti） CFD计算流体力学模拟分析（Fluent） 定量风险评估（QRA）

后果分析

定量风险评估过程

认识系统 危险辩识 概率分析 风险计算 Risk Criteria 风险评价 削减措施 CBA

YES NO

措施调整

建议

70

71

2013/8/3

2013/8/3

危险辨识

HAZID是风险评估中的一项重要内容

“一个低质量的风险评估，将指导低质量的决策，并严 重浪费资源”

人的因素

但发生人员失误的规律和 失误率可以通过统计、分 析进行预测 不正确态度

技能或知识 不安全行为

随机性

人员失误 偶然性

HAZID应当有个良好的知识基础---应当考虑公司 的事故历史记录以及相关数据 选择现场人员参与 各种技术应当有效的利用 任何假设、发现以及活动都应当被记录在案

顶上事件，地位重要 目的在于分析出：What can go wrong?

不足 健康或生理 劳动条件影 状态不佳 响 不可预测

违章作业、违章指挥、违反

管理缺陷 劳动纪律及物的不安全状态

危险辨识

物的因素

人的因素

事 故 的 危 险 因 素

设备故障（含缺陷）

随机性 突发性

存在能量且能量失去控制， 是危险因素产生的根本原因 物的因素

发生故障的概率是可以用概 率统计的方法来研究的

72

73

2013/8/3

2013/8/3

故障率曲线 λ(t)

初期故障 随机故障 磨损故障

原因

危险点源控制图

蝴蝶结图

后果

可接受故障率

图例

有效寿期

危险点

控制措施 安全系统控制

事故后果 事故

浴盆曲线

t

隐患形成

事故因果连锁关系

阀 门 法 兰 管 线

维 护 微 漏 检 测 检 修 检 测 检 测 检 测 微 漏 裂 缝 裂 缝 裂 缝 巡 检 泄 漏 探 测 巡 检 泄 漏 探 测 设 备 关 断

举例

逃 生 路 线 逃 生 设 备 逃 生 设 备 救 生 设 备 外 部 救 生 人 员 死 亡 设 备 报 废 外 部 消 防 平 台 报 废

间 接 原 因

直 接 原 因 事 故

后 果

压 缩 机 分 离 器 冷 却 器 洗 涤 器

应 高压气泄漏 急 放 空

旁 通 导 气 明 火 源 控 制 应 急 封 堵

主 动 消 防

被 动 消 防

74

75

2013/8/3

2013/8/3

HAZID会议讨论的内容

集体讨论 有序引导 各述己见 危险辩识 共同发现 详细记录

后果分析

后果分析方法取决于影响事件的类型

讨论原则

区别于半定量的方法，用模拟数据说话，而不是经验判断 商业软件的模拟分析：



事件预防分析

原因 事件控制分析 失效

分析步骤 后果 外

影 响

重 大 意

泄漏：Fluent (CFD) 、 SAFETI 喷火：SAFETI 爆炸： SAFETI 、TNT当量法

探测与系统响应分析

危险源



预防 控制 事故状态缓和分析

探测

缓和



记录方式

定量风险评估过程

认识系统 危险辩识 后果分析 风险计算 Risk Criteria 风险评价 削减措施 CBA

YES NO

Fluent 结果输出(稳态)

概率分析

措施调整

建议

76

77

2013/8/3

2013/8/3

Fluent 结果输出（非稳态）

TO APP

SAFETI 结果真实化

泄漏点

3#

UP

4kw/m2

SZ36-1A AI 12.5kw/m 2

UP

A-V-201

A-V-221

A-X-220 A-P-262A A-P-262B A-X-262

37.5kw/m2

A-X-401

DN

A-X-121 A-V-102 A-V-101 A-V-121

A-V-202

B

A-X-221

A-T-262 A-E-262

A-X-291

A2开关间 A-E-201 A-E-202C A-E-202A/B

AI 、 AII 库 房

A-X-195A

喷火

AI开关间

A-E-102A A-E-102B A-E-102C A-E-101

A-X-191

A-V-103

A-T-251,253 A-E-251,253 A-P-251,253 A A-T-252,254 A-E-252,254 A-P-252,254 A-M-201 A-M-203

A-X-235B

DN A- P-255 A- T-255

A-F-352A/B

A-M-101 A-M-102 A-M-103

4

AI-AII

3

LOWER DECK EL+17000

2

1

SAFETI 结果输出

储罐爆炸影响范围结果

影响半径254米

78

79

2013/8/3

2013/8/3

定量风险评估过程

认识系统

气体探测失效

ETA模型输出结果

点燃

是 是

延迟点燃

0.011 0.989

发生概率

1.63×10-7 1.35×10-5

事件描述

爆炸与池火 喷火与池火 未点燃的释放

危险辩识 后果分析 风险计算 Risk Criteria 风险评价 削减措施 CBA

YES NO

概率分析 泄 漏 事 件

0.0008

否

是

0.16

否

0.9992

是

1.58×10-2

是 否

0.011 0.989

8.38×10-7 6.92×10-5

爆炸与池火 喷火与池火

0.0008

否

0.84

措施调整

否

0.9992

8.11×10-2

未点燃的释放

建议

概率分析

初始事件概率主要依靠历史数据估计



定量风险评估过程

认识系统 危险辩识 后果分析 风险计算 Risk Criteria 3、池火 风险评价 削减措施 CBA

YES NO

参考数据库：  WORD：World Offshore Risk Data  OREDA：Offshore Reliability Data

概率分析

利用事件树模型（ETA）计算后果事件概率



管线泄漏后果：

1、未点燃释放 2、喷火 4、闪火 5、延迟点燃爆炸

措施调整

建议

80

81

2013/8/3

2013/8/3

人员风险计算

区域单元人员死亡风险(LSIR) ：

ALARP 原则

最低合理可行： 多安全才算是足够安全? As Low As Reasonably Practicable

How safe is safe enough? 风险可以接受的条件是：合理的改善措施已被采取以确保风险 “尽 可能的低”，除非降低风险的措施是不可行或没有成本效益的。

LSIR   事件概率  人员 死亡概率

年个人风险(IRPA) ：

IRPA   LSIR  人员 年出现概率

群体死亡风险(PLL)：

最大可容忍风险

Maximum Tolerable Risk 1 x 10-3 per year

ALARP

可忽略风险

Negligible Risk 1 x 10-5 per year

PLL 



X

IRPA  N

i

i 1

风险增大

定量风险评估过程

认识系统 危险辩识 后果分析 风险计算 Risk Criteria 风险评价 削减措施 CBA

YES NO

Farmer 曲线分析

风险=损失×概率 ( R = C ×P ）

确定一个可接受风险的极限值 Rt 概率分析 C lg C

措施调整

P

lg P

建议

82

83

2013/8/3

2013/8/3

定量风险评估过程

认识系统 危险辩识 后果分析 风险计算 Risk Criteria 风险评价 削减措施 CBA

YES NO

定量风险评估过程

认识系统 危险辩识 概率分析 后果分析 风险计算 Risk Criteria 风险评价 削减措施 措施调整 CBA

YES NO

概率分析

措施调整

建议

建议

成本效益分析（CBA）

CBA：Cost Benefit Analysis



QRA 的优势

有利于管理层 进行决策 1、鉴别对整 体风险贡献最 大的事件

QRAuseful tool for



分析风险消减措施的可行性  各项措施实施的耗费（费用，时间，风险）  各项措施实施的效果（降低风险的比例） 利用于决策过程  有选择的实施消减风险的措施  确定措施实施的时间先后 量化所有的耗费和收益 不同阶段的通用性

4、估计采取 措施后风险降 低的效果

CBA局限性

 

2、分析提出的消减 风险措施哪些是切 实可行的

3、合理分配 改善措施实施 的费用

84

85

2013/8/3

2013/8/3

实例1：BP公司设计操作过程中采用QRA 采用定量风险评估（QRA）来进行平 台、陆上终端以及海底管线的优化设 计，并对其操作进行优化。 BP公司的HSE目标： “要保持对自然 的尊重，作业时要实现零事故，不能 导致人员的伤害也不能破坏环境。”

实例2：SZ36-1油田A区安全环保评估

事件树(ETA)模型

紧急逃生风险(EER)模型

1 2 3 4 5 6 7 8

工艺管线泄漏 立管泄漏 井喷 直升机事件 职业风险 坠落物 非工艺火灾 船只运输

－后果影响半径 －人员出现概率 年个人 风险值 （ IRPA）

－事件后果 －事故发生频率

崖13-1气田处理平台QRA

SZ36-1油田A区定量风险评估结果

10-3

6.40×10-4 6.35×10-4 6.24×10-4 6.03×10-4 5.27×10-4 平台监督 修井人员 工艺人员 平台总监 室内人员

风险不可接受区域

ALARP区域

10-5

风险可以接受区域

ALLARP 原则

SRP平台增加前后：风险降低了65%

86

87

2013/8/3

措施有效性分析

6.40E-04 6.20E-04

8.57%

2.16%

1.60% 14.18%

13.41%

个 人 死 亡风 险

6.00E-04 5.80E-04 5.60E-04 5.40E-04 5.20E-04 5.00E-04 4.80E-04

工艺人员 IRPA 改进后 IRPA

修复

救

改 生艇

造软

梯 增加

服 救生

逃 改善

生通

道 E 改进

系 SD V

统

电 清除

缆

措施建议

88

2013/8/3

2013/8/3

安全分析方法讲座

安全检查表法（SCL) 危险与可操作分析法(HAZOP) 故障类型和影响分析(FMEA ) 预先危险性分析(PHA) 工作任务的风险辨识与风险评价（TRA）

定性分析 安 全 分 析 方 法

海洋石油安全分析 方法与应用实例

半定量分析

作业条件危险性分析（风险矩阵RM） 事件树分析（ETA）事故树（FTA） 危险指数评价法（DOW/MOND） 火灾爆炸后果模拟分析（Safiti） CFD计算流体力学模拟分析（Fluent） 定量风险评估（QRA）

定量分析

安全分析方法讲座

风险管理定义 —指如何在一个肯定有风险的环境里把风险减至最低的 管理过程。 风险管理的研究方法：定性、定量 —定性分析方法：通过对风险进行调查研究，做出逻辑 判断的过程。 —定量分析方法：一般采用系统论方法，将若干相互作 用、相互依赖的风险因素组成一个系统，抽象成理论模型， 运用概率论和数理统计等数学工具定量计算出最优的风险管 理方案的方法。

分析方法 安全检查表 法 （SCL） 方法特点

1、安全检查表法

程度 定性 适用范围 各类行业 人员要求 检查人员应具备 检查表、规范和 必要的知识、检 查表的编制人员 和评价结果的审 核人员要有丰富 的经验 优缺点 简便易于掌 握。但编制 检查表难度 高、工作量 大 按事先编制的有标 准要求的检查表逐 项检查、按照规定 的赋分标准的打分、 评定安全等级

 熟悉系统：包括系统的结构、功能、工艺流程、主要设备、操作条件、 布置和已有的安全卫生设施。  搜集资料：搜集有关的安全法规、标准、制度及本系统过去发生过事 故的资料，作为编制安全检查表的依据。  划分单元： 按功能或结构将系统划分成子系统或单元，逐个分析潜在 的危险因素。  编制检查表

1

2

2013/8/3

2013/8/3

常青号外输作业安全检查表法安全分析

分 析 过 程

作业人员

熟悉环境

作业人员名称 船长 外输系长 船尾值班人员 锅炉工 船尾绞车工 输油泵工 安全监督 人数 1 1 1 1 1 1 1 工作空间 巡视外输现场 中控室 船尾值班室 锅炉房 船尾 泵房 巡视外输现场 职责 了解原油外输期间的天气情况 了解原油外输速度和流量等 控制原油外输速度和流量等 观察系缆拉力，与船尾值班人员保持联系 观测外轮的系缆及定位状况 听从外输系长的指令 保证船舱的惰气的供应 系缆和牵引缆的收放 保证输油泵在输油期间的正常工作。 整个外输作业的安全控制

原油外输作业基本情况 作业人员说明 作业过程

联合检查人员主要有边防人员、引水员（船监）、检疫人员和商检人员。

3

4

2013/8/3

2013/8/3

工作船协助传递缆绳

连接输油管线

生产储油轮

引缆

原油外输轮

工作船

输油管线

系缆定位

连接输油管线

54.84m

绞车

系泊缆绳

5

6

2013/8/3

2013/8/3

安全检查表法的设计填写－系缆

搜集资料

原油外输基本参数清单 缆绳、绞车设备、惰气发生器 消防设备说明书 原油外输日海况说明 消防、救生设施布置图 通讯设备说明书

划分单元

编号 1 2

问题 系缆拉力传感器检测是否正 常？ 系缆缆绳质量是否合格？ 牵引缆的质量是否合格？ 系缆上卸扣连接是否牢靠？

回答 正常 合格 不合格 合格

危害后果

措施

系缆 绞车 惰气系统 消防救生系统 通讯系统 海面状况

3 4 5 6 7

系缆断裂、输油管断裂、 更换系缆和输油 原油泄漏 管

系缆上的浮筒连接是否可靠？ 可靠 系缆和牵引缆的摆放是否整 齐 系缆系缆和牵引缆操作人员 是否正确理解 不整齐 已经理解 人员伤害 摆放系缆和牵引 缆整齐

安全检查表法的设计填写－其它

编号 问题

安全检查表法的设计填写－绞车

回答 正常 危害后果 措施

绞车安全检查表 惰气发生器安全检查表 消防救生设备安全检查表

1

液压油箱液位是否正常？

2

液压泵运转是否正常？

正常

3

液压控制部分是否正常？

正常

通讯安全检查表

4 机械传动部分是否正常？ 正常

海面状况安全检查表

5 制动装置是否正常？ 正常

其它项目安全检查表

6 绞车工及其配合人员是否正确理解 各自岗位的作业过程？ 不正常 人体伤害 机械师指导其正确理 解操作过程

7

8

2013/8/3

2013/8/3

安全检查表法的设计填写－消防救生设备

编号 1 2 3 4 5 6 7 8 问题 消防喷淋系统是否正常? 消防炮是否工作正常？ 消防拴是否可以正常使用？ 耐火救生艇系统是否正常可用？ 气胀式救生筏是否正常可用？ 救生衣是否充足？ 救生圈、救生信号是否充足？ 人员是否经过救生消防演习？ 回答 正常 正常 2 正常 使用 可用 3 有问 题 充足 充足 经过 4 人员无法及时逃 生 及时修理救生筏 危害后果 措施 1 编号

安全检查表法的设计填写－其它

问题 外输作业所有员工身体是否正 常？ 外输作业所有员工情绪是否正 常？ 回答 不正常 危害后果 影响外输正 常作业 措施 调换身体不正常人员

正常

FPSO是否有溢油应急计划？

有

FPSO是否有消防应急计划？

有

安全检查表法的设计填写－通讯系统

编号 1 2 问题 广播系统是否正常？ 对讲机是否可以正常使用？ 回答 正常 1 不正常 无法保持外输作 业的正常通讯 修理或者更换 对讲机 危害后果 措施

安全检查表法的设计填写－海面状况

编号

问题 原油外输的海面状况是否符合外输作业要求

回答 是

危害后果

措施

3

应急联络系统是否可以正常通畅？

通畅

滨

海268船2005年在科迈奇海洋石油112协助提油作业，遭遇10级大风

9

10

2013/8/3

2013/8/3

常青号外输作业的安全分析总结

方法简介

• • • • • •

系缆的质量存在问题，已要求更换合格的系缆。 系缆和牵引缆摆放存在问题，已要求相关人员摆放整齐。 绞车工没有正确理解其岗位的作业过程，已要求机械师指导其正确的理解 对讲机不能正常工作，已经要求更换。 救生筏需要修理，已经修理。 外输人员身体不适，已更换相应身体合格人员。

HAZOP分析：各专业人员组成的分析组对工艺过程

的危险和操作性进行分析。

基于的基础：团队精神 程序

2、危险性与可操作性方法

分析方 法 危险性 与可操 作性分 析 (HAZOP) 方法特点 程 度 适用 范围 人员要求 优缺点

方法简介

通过讨论，分析系 定 石油 通常2－7人组成分析小组， 简便易行， 统可能出现的偏差、 性 开采、 小组应收集、分析系统详 但准确程度 偏差的原因、偏差 化工 细资料。分析人员应熟悉 受到分析评 后果及对整个系统 系统，对工艺、设备和操 价人员主观 的影响 作等有丰富的知识和实践 因素的影响 经验

引导词：用于定性或者定量设计工艺指标的简单词语。 主要的引导词是空白（NONE）、过量（MORE）、少量（LESS）、 伴随（AS WELL AS）、部分（PART）、相逆(REVERSE)、 异常（OTHER THAN）等 工艺参数：与过程有关的物理和化学特征，主要是流量、压力、液位等 偏差：使用引导词和工艺参数的组合可以形成一系列的偏离工艺参数的偏差， 如无流量、压力高等

11

12

2013/8/3

2013/8/3

分析流程

确 定 分 析 对 象 、 组成分析组 目的 获得必要 的资料 设计相应的表 格和程序 安排会议次数 和时间

完成 分析

偏差（引导词＋工艺）

高流量 低流量 无流量 低压力 高温度 低温度 化学药剂注入 调试 启动 停车 维修 仪表/信号逻辑 可操作性

分 析 准 备

完 成 分 析

分析组进行HAZOP分析

逆流量 两项流量

分析结果文件

编 制 分 析 结 果 文 件

分析结果处理/实施

高液位 低液位

表格

空液位 高压力

安全保护 建议措施

偏差

原因

后果

可靠性

分析准备

完成分析

选择节点或者操作步骤 解释工艺指标或者操作步骤 下一个节点

确定分析对象的确定。 分析组的组成 获得必要的资料 拟定讨论顺序

分析偏差 选择某工艺参数 使用引导 词于工 艺参数 或者建立有意义的偏差 下一个工艺参数

下一个引导词

安排会议时间

列 出 偏差 后果 （假 设 所有的保护失效） 提出措施

列出偏差的可能原因

识别已有偏差的保护装置

根据风险后果 、原因 及保护估计风险

13

14

2013/8/3

2013/8/3

完成分析

3、预先危险性分析

分析方法 方法特点 程度 适用范围 人员要求 熟悉系统和设施，有丰富 的知识和实践经验，有工 程和安全方面背景的技术 人员 优缺点 简便易行， 但准确程度 受分析评价 人员主观因 素影响。

不要与分析者对抗

预先危险 性分析 （PHA）

讨论分析系统存在 定性 各类行业 的危险、有害因素、 触发条件、事故类 型、评定危险等级、

认真听取所有成员的意见

STEP 1 熟悉评价对象 STEP 2 事故类型 STEP 3 分析危险因素 分析触发事件 STEP 4 危险等级

在会议进行过程中，不允许任何人有抵触

STEP 5 安全措施

必要的休息以保持旺盛的精力

生产目的 工艺流程 生产设备 操作条件 环境状况

事故状况 后果现象

能量转化 设备故障 人员失误 外界影响 其他原因

Ⅰ级 Ⅱ级 Ⅲ级 Ⅳ级

编制分析结果文件

原油外输泵PHA分析结果

后果 外输泵无 法启动 事故 开始启动时， 泵停止运转 等级 2级 导致事故的因素 泵灌注不正确，吸口管线切断了 吸口管线堵塞 叶轮转子有外来物堵塞 措施 重新灌泵，保持关断阀全部打开 检查吸口管线压力，如果低，要检查 和排除障碍物 反冲洗泵以便清洁叶轮转子 盘泵 检查泄漏 反冲洗泵以便清洁叶轮转子 按要求替换故障件 保证吸口管线关断阀全部打开并且管 线无障碍

HAZOP分析报告

分析节点编号 图纸号 图纸说明

无盘泵 分析人员 分析日期 序号 偏差 原因 后果 建议措施 影响下游 设备的正 常工作 泵的输出没有 达到容量或者 压力 2级 空气泄入吸口管线或渗入填料盒 叶轮局部堵塞 壳体或叶轮环磨损 在吸口管线处的压力头不适合

15

16

2013/8/3

2013/8/3

故障类型、影响和危险性分析

分析方 法 故障类 型、影 响和危 险性分 析 (FMEA) 方法特点 程 度 适用 范围 人员要求 优缺点 较复杂、详 尽。但准确 程度受分析 评价人员主 观因素影响。 分析方 法 工作任 务风险 评价法 (TRA)

工作任务风险分析

方法特点 通过成立TRA分析小 组，在小组内部进 行充分的沟通，分 析每一作业子过程 的危险性和采取的 相应安全措施。 程 度 适用 范围 人员要求 分析人员应到现场进行考 察，收集分析系统详细资 料，分析人员熟悉系统， 对工艺、设备和操作等丰 富的知识和实践经验 优缺点 贯彻STOP原 则，使风险 等到了最好 的控制，但 分析时间较 长，有些分 值受个人主 观的影响。

分析系统（单元、 定 机械电 熟悉系统和设备及其功能、 元件）故障类型、 性 器系统 故障类型和事故的传播， 原因、故障影响， 的局部 有故障概率数据。否则只 评定影响程度等级。 工艺过 能进行故障类型的影响

分 程 析

定 各行 性 业

计量加热器FMEA分析结果表

故障影响原因分析 子系统 名称 设备或元件 名称 故障 类型 故障原因分析 现有安 全装置 故 障 等 级

方法简介

请

措施 备注

对子系统

对系统

对人员

工 作 申

工作任务定义 评估 输入 工 作 任 务 现 有 管 理 作 业 过 程 工作任务分析 分类 进行风险评价 制定控制措施 统一 结论 获得必要的许可 作业班前会 开展并完成工作 记录作业过程 相关危险源控制 反馈 信息流

生产系 统

管线

内漏、 1管线损坏 外露 2机械损坏 污染 3胶圈老化 热介 质

1失电 2火 灾 3停运 4窜油气

1停运 2影响生 产

有

压力报 4 警开关、 级 应急关 断阀和 安全阀

1按期点 检； 2视火情 救火 3复位恢 复生产 4单元关 断恢复

计量加热 和生产加 热可互为 备用

风 险 评 估

措 施

演绎

原因 事件

PHA

风 险 控 制

后果

FMEA

归纳

17

18

2013/8/3

2013/8/3

分析的步骤 作业任务确定 作业任务分析 作业任务分类 风险评价

事故发生的可能性（L）

评价流程

危险性分值 事故发生可能性 分值数 暴露于危险环境的频繁程度 危险程度 事故造成的后果 100 10 ≥320 十人以上死亡 连续暴露 完全会被预料到 极度危险，不能继续作业

成立小组 风险评价 风险评价准备 危险辨识

确定风险后果 判定风险等级 制定控制措施 文件记录

×

人员暴露于危险环境 的频繁程度（E）

6 相当可能 40 数人死亡 6 每日工作时间内暴露 ≥160-620 高度危险，需要立即整改 3 可能，但不经常 15 一人死亡 3 每周一次或偶然暴露 ≥70-160 显著危险，需要整改 1 完全可能，很少可能 7 严重伤残 2 每周暴露一次 0.5 可以设想，很不可能 ≥20-70 比较危险，需要注意 3 有伤残 1 每年几次暴露 0.2 极不可能

×

发生事故可能造成的后果（C）

实施作业

报告审批与开工许可 评价报告 开工许可 危险性等级划分标准

作业条件危险性分析

分析方 法 作业条 件危险 性分析 （OCA） 方法特点 按规定对事故发生 可能性、人员暴露 情况、危险程度进 行赋值，经计算后 评定危险等级。 程 度 适用 范围 人员要求 分析人员熟悉系统，对安 全生产有丰富知识和实践 经验。 优缺点 简便实用， 但准确程度 受分析评价 人员主观因 素影响。

安全分析方法选择

简洁易操作

安全检查 表法 （SCL) 危险与可操 作分析法 (HAZOP)

系统 结构化

半 各类 定 行业 量 生产 作业 条件

以类比作业条件为基础，由熟悉类比作业条件的人员组成专家组。  由专家组成员按规定标准给L E C分别打分，取其平均值作为L E C 的计算分值

，用计算分值的危险性分值（D）来分析作业条件的危险性等 级。



事故后果 导向

故障类型 和影响分 析(FMEA )

预先危险 性分析(PHA)

事故原因 导向

过程分析

工作任务的风险 辨识与风险评价 （TRA）

作业条件危险性 分析

直观 半定量

19

20

2013/8/3

2013/8/3

案例数据采集、分布地点

采油平台 陆上终端

分析方 法 事件树 方法特点 归纳法，由初始事 件判断系统事故原 因及其条件，由各 事件概率计算系统 的事故概率 程 度

事件树

适用 范围 人员要求 优缺点 定 各类 量 工艺 过程、 设备 装置 通常2－4人组成分析小组， 受到资料的 分析人员应熟悉系统和操 影响。准确 作，了解初始事件，熟悉 程度受到分 系统，元素间的应急计划。 析评价人员 主管因素影 响。

QK18-1

渤西处理厂

（Event Tree Analysis，缩写ETA）

FPSO 钻井船 工程船舶 演绎

原因 事件

事故树

后果

长青号

埕北钻井

QK18-2导管架

事件树

归纳

安全分析方法讲座

安全检查表法（SCL) 危险与可操作分析法(HAZOP) 故障类型和影响分析(FMEA ) 预先危险性分析(PHA) 工作任务的风险辨识与风险评价（TRA）

事件树样例

非定量

定性分析 安 全 分 析 方 法

半定量分析

作业条件危险性分析（风险矩阵RM） 事件树分析（ETA）事故树（FTA） 危险指数评价法（DOW/MOND） 火灾爆炸后果模拟分析（Safiti） CFD计算流体力学模拟分析（Fluent） 定量风险评估（QRA）

定量分析

21

22

2013/8/3

2013/8/3

EER 事件树

天然气管线—工作人员 3.38E-06 叠加概率 现场死亡 25mm池火 发生事件 直接概率 3.38E-04 3.35E-04 叠加概率 现场逃离 直接概率 9.90E-01 3.31E-04 叠加概率 通道安全 直接概率 9.90E-01 E ER 树输入 事件名称 发生概率 现场死亡概率 现场逃离 通道死亡 通道安全 疏散死亡 疏散安全 跳海死亡 跳海安全 海面死亡 获救 2.95E-04 叠加概率 疏散安全 直接概率 3.38E-04 3.38E-06 3.35E-04 3.35E-06 3.31E-04 2.98E-06 2.95E-04 1.82E-06 3.13E-05 3.44E-06 2.79E-05 9.90E-01 直接概率 1.00E-02 3.35E-06 叠加概率 通道损坏 直接概率 1.00E-02 2.98E-06 叠加概率 疏散死亡 直接概率 1.00E-02

定量

工种 安全监督 直接死亡：

火灾爆炸 事故树分析结果

E1 油气泄漏达可燃浓度

EER死亡：

点火源

编号 X1

E2

事件含义 检测装置失效

编号 X2

事件含义 巡检不及时 旁通道堵塞 E7

电火花 流程操作失误

E3 未及时发现

E4 油气泄漏事件

X3 X5 X7

无旁通道 X4 E5 E6 明火 人体静电 6 来液量突然增加 X 流量调节系统故 障

X15

X8 X10 X12

X18

操作失误 腐蚀穿孔 冻裂

X19 X20

1.82E-06 叠加概率 跳海死亡 直接概率 5.50E-02 3.44E-06 叠加概率 海面死亡 3.13E-05 叠加概率 跳海安全 直接概率 9.45E-01 2.79E-05 叠

加概率 获救 直接概率 8.90E-01 直接概率 1.10E-01

X1

X2 E12

E10 超压泄漏 E13 超压 E14 5 流量过大 X10 X9

E11 损坏泄漏

X9 X11 X13

温度过高 检修碰伤

X16

X17

直接影响概率 25mm 池火 3.38E-04 0.01 0.99 0.01 0.99 0.01 0.99 0.055 0.945 0.11 0.89

叠加概率

泄压装置失效

轴瓦不同心磨损 E8 严重 雷电 吸烟 未穿防静电服

X21

油封盘根磨损严 X14E9 重 机械火花 X16 X18 X20 X22 X24

X25

X12

X14

X15 X17

违章动火 摩擦生电 防爆设施失效 避雷设备损坏 焊接质量差 使用铁制工具作 业

X26

X3

X4

X11

X13

X19 X21

电器设备不防爆

避雷器故障

未安装避雷设施 防雷电阻超标 穿铁钉鞋作业

X22 X23 X24

X5

X6

X7

X8

X23 X24

X26

事故树

分析方 法 事故树 方法特点 演绎法，由事故和 基本事件逻辑推断 事故原因，由基本 事件概率计算事故 概率 程 度 适用 范围 人员要求 优缺点 复杂、工作 量大，受资 料的限制

火灾爆炸 事故树分析结果

为防止发生工艺火灾爆炸事故，就要从26项基本危险 事件出发一一进行控制，其中某些控制措施在海洋石油工程 设计中已经普遍采用。 从结构重要度的排序可以看出其中巡检和检测装置最 重要，因此海洋石油开发工程在设计中应充分考虑可燃气体 检测装置布局以及可靠性，将来在生产运行过程中需要注意 对检测装置进行必要的维护、保养、更换和校验，确保其可 靠有效运行，并不断加强巡检作业制度的管理。

定 核电、 透彻了解设备任何运行， 量 工艺 了解事故类型及其影响。 设备 分析人员应经常与设计、 等复 操作人员讨论，分析人员 杂系 之间的相互沟通 统

（Fault Tree Analysis，缩写FTA）

23

24

2013/8/3

2013/8/3

定量分析方法 DOW/MOND 指数法 火灾爆炸后果模拟分析（Safiti） CFD计算流体力学模拟分析（Fluent）

评价流程

选取工艺单元 确定物质系数MF

MU1

计算一般工艺危险系数F1

计算特殊工艺危险系数F1

确定单元危险系数F3=F1×F2

定量风险评估（QRA）

计算安全措施补偿 系数C=C1×C2×C3

确定火灾、爆炸指数 F&EI=F3×MF

修正火灾、爆炸指数 F&EI ×C

DOW化学火灾、爆炸指数评价法

  

DOW 评价单元

序 号 1 2 3 4 5 设备名称 生产换热器（油流程） 油井换热器 油井计量分离器 闭式排放罐 生产换热器（气流程） 天然气除油器 分离缓冲罐 除油器 设备位置 人工岛 人工岛 人工岛 人工岛 人工岛 人工岛 登陆点 登陆点 操作压力（KPa） 1200 1200 1200 1000 16500 1200 1000 1000 操作温度(℃) 75 75 75 70 75 75 20 20

发展较为成熟（第七版） 风险半定量化评价 评价结果较为客观

海南8人工岛及登陆点上各类工艺设备单元的火灾、爆炸固有危险性进行定量计算 和排序，分析安全补偿措施

设计情况。

6 7 8

25

26

2013/8/3

幻灯片 51 MU1 包括了：

MS User, 2005/8/15

DOW 评价结果

序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 单元名称 生产换热器 （油流程） 油井换热器 油井计量分离器 闭式排放罐 生产换热器 （气流程） 天然气除油器 分离缓冲罐 除油器 物质 系数 16 16 16 16 21 21 21 21 一般 工艺 系数 2.40 2.40 2.40 2.40 2.10 2.40 2.40 2.40 特殊 工艺 系数 2.31 2.30 2.80 2.27 4.33 2.31 2.32 2.32 工艺单 元危险 系数 5.54 5.52 6.72 5.44 9.10 5.53 5.57 5.57 火灾爆 炸指数 F&EI 88.60 88.38 107.58 87.05 191.04 116.17 116.99 116.99 危险 等级 较轻 较轻 中等 较轻 非常 大 中等 中等 中等 安全措 施补偿 系数 0.36 0.36 0.36 0.36 0.36 0.36 0.36 0.36 补偿火 灾爆炸 指数 53.09 52.96 64.46 52.16 114.47 69.61 70.10 70.10 危险 等级 最轻 最轻 较轻 最轻 中等 较轻 较轻 较轻

DOW火灾爆炸指数对比图

序 号 1 2 3 4 5 6 设备1 设备2 设备3 设备4 设备5 设备6 设备7 设备8 7 8 单元名称 生产换热器 （油流程） 油井换热器 油井计量分离器 闭式排放罐 生产换热器 （气流程） 天然气除油器 分离缓冲罐 除油器

27

2013/8/3

2013/8/3

补偿措施分析

措施类别 应急电源 设备抑爆装置 工艺控制 补偿系数 C1 紧急停车装置 生产系统计算机控制 流程惰性气体保护 操作指南或操作规程 其它工艺过程危险性分析 远距离控制阀 物质隔离 补偿系数 C2 备用泄料装置 物料排放系统 连锁保护装置 泄漏检测装置 单元钢质结构 消防水供应 防火措施 补偿系数 C3 特殊系统 喷洒系统 泡沫装置 手提式灭火器/水枪 电缆保护 措施内容 取值范围 0.98-1 0.97-0.99 0.84-0.98 0.96-0.99 0.93-0.99 0.94-0.96 0.91-0.98 0.96-0.98 0.96-0.98 0.91-0.97 0.98 0.94-0.98 0.95-0.98 0.94-0.97 0.91 0.81-0.87 0.92-0.97 0.93-0.98 0.94-0.98 可燃气体探测 满足要求 冬季也能够确保 防火墙、二氧化碳灭火装置等 干管设计 可移动式 足够数量 单元补偿系数K 闭排 柴油应急发电机 压力释放阀 必要的应急关断 备注

MOND 方法评价程序

ICI蒙德：

物质系数B 特殊物质危险值M 数量危险值Q 划分单元 一般工艺危险值P 特殊工艺危险值B 配置危险值L 毒性危险值T 综合危险指数D D  B  (1  M )(1  P ) 100 100   (1  S Q L  T ) 100 400

火灾负荷系数 装置内部爆炸指数 气体爆炸指数A

BK  F  20500 N   E  1 M P S 100 t 1 P m )  Q H  E  300 1000 100

A  B(1 

整体危险性评分 R  D  (1 

F U  E  A ) 1000

补偿整体危险性评分R

蒙德火灾、爆炸、毒性指数法

分析方 法 蒙德指 数法 方法特点 程 度 适用 范围 人员要求 优缺点 大量使用图 表，简洁明 了，但是只 能对系统整 体作出评价

MOND 方法评价程序

R 0~20 20~100 100~500 500~1100 2500~12500 2500~12500 12

500~65000 65000以上 范围 缓和 低 中等 高(1类) 高(2类) 非常高 极端 非常极端

由物质、工艺、毒 定 生产、 熟练掌握分析方法，对系 性、布置危险等计 量 储运、 统、工艺、设备有透彻的 算采取措施前后德 处理 了解，有丰富的工程和安 火灾、爆炸、毒性 易燃 全方面的知识。 和整体危险性指数， 易爆 然后评价各类危险 有毒 性等级。 物质 德工 艺过 程

28

29

2013/8/3

2013/8/3

定量分析方法 DOW/MOND 指数法 火灾爆炸后果模拟分析（Safiti） CFD计算流体力学模拟分析（Fluent） 定量风险评估（QRA）

天然气泄漏火灾爆炸模拟软件

SAFETI 软 件 （ Suite for Assessment of Flammable ， Explosive and Toxic Impacts）是专业用于石油天然气泄漏、 火灾爆炸后果定量风险计算的模拟预测软件。 SAFETI采用统计分析的方法，收集各类事件与事故的影 响范围，计算所采用的方程均是经验状态方程。----经过试验 验证。

物 相 泄漏孔径 SAFETI 压 温 力 度 泄漏速率 爆炸范围 出口速度 喷火范围

泄漏危险性

原油、天然气泄漏的危险性主要表现在火灾、爆炸。 火灾类型可分为池火，喷火，蒸汽云漂移后遇火源发生 闪火。 爆炸包含容器内爆炸与大量可燃物质泄漏引起的蒸汽云 爆炸。蒸汽云爆炸通常更危险，因为蒸汽云可以在引爆之前 漂移至危险区域。随风漂移的泄漏通常更加危险，短时内的 大量可燃物质泄漏可能在相当远的距离造成伤害。 后果影响需要考虑泄漏事件发生的系统内温度，压力， 物质存量，和破裂尺寸。

火灾爆炸风险量化分析

SAFETI软件模拟结果： 油气的泄漏范围  产生喷火的热辐射影响  导致爆炸的超压影响 喷火热辐射值和爆炸超压值均根据 其对人员和设备造成的伤害程度选取。



评 估 方 法 介 绍

辐射强度 37.5kw/m2 12.5kw/m2 4.0kw/m2

结 果 足以造成设备与结构损坏。 有火焰直接加热，可使木材燃烧、 塑料熔化的最小能量。 无火焰直接加热，20s内可引起疼 痛，可能造成二度烧伤，不致死。

对人的危害 轻伤 中伤 重伤

超压 （bar) 0.10 0.25 0.50

30

31

2013/8/3

2013/8/3

钱塘江盾构隧道穿越工程

钱塘江盾构隧道穿越工程具有投资大、工期长、 水土性质多样、与公路隧道临近等特点。 钱塘江 穿越处管 道 设 计压 力为 10MPa， 管径 Φ1016mm。钱塘江盾构穿越段管道线路水平长度 为3239m，其中穿越段3148m，一般线路段91m， 管材X70。 盾构隧道穿越地层底部盾构环片顶部距离钱塘 江最深处。27.3m，距离北岸堤脚16.9m，距离南 岸堤脚30.0m 盾构隧道西侧有一正在建设的公路盾构穿江隧 道，穿越方向与本隧道方向大体平行，北岸两井口 之间距离246m，南岸两井口之间距离216m

。 隧道北井口距离最近的居民区约0.13km；往 北 距 离 沪 杭 高 速 公 路 最 近 处 约 1.88km ； 往 东 约 1.66km为人口较为稠密的盐官镇。 隧道南井口距离最近的居民区约0.49km；往北 距离最近的钱塘江观测点约0.75km。

西气东输二线 钱塘江盾构隧道穿越工程 火灾爆炸风险评估

项目基本情况

西气东输二线管道西起新疆的霍尔果斯，经西安、南昌，南下广州， 东至上海，由1条干线和8条支线组成，年输量约300亿方。途经新疆、甘肃、 宁夏、陕西、河南、山东、湖北、湖南、江西、广西、广东、浙江、江苏、 上海和香港等15个省、自治区、直辖市，连续穿越新疆内陆湖、长江、黄 河、珠江四大流域，沿途翻越天山、江南丘陵等山区地带。。 工程设计单位为中国石油天然 气管道工程有限公司（CPPE） CPPE迄今已在国内外设计完成 长输管道超过52400公里，承 担了国内80% 以上的长输管 道工程； CPPE已完成多条穿江隧道，如 忠（县）武（汉）线输气管道 工程红花套长江穿越、广东 LNG输气管道工程珠江穿越等， 有着丰富的水下盾构穿越设计 经验。 设备 输气 管道 泄漏 物质 天然气 泄漏 类型 小 中 大

泄漏扩散影响范围

孔径 10mm 50mm 100mm 泄漏初始速率 （kg/s） 1.22 30.44 98.61 泄漏范围 （宽×长）m 2.3×28 12×130 28×270

当输气管道发生100mm 当量尺寸的大型泄漏时 ，点燃（爆炸）极限浓 管道运行期间一旦发生泄漏事故，应特别注意控制在点燃 度的甲烷影响距离在40 （爆炸）极限浓度的甲烷影响范围内的明火源，防止升级为 -120 m之间；中型泄漏 火灾、爆炸类事故。 甲烷影响距离在20 -65 m之间；小型泄漏甲烷 影响距离在4 -13 m之间 (图略)

32

33

2013/8/3

2013/8/3

喷火热辐射影响范围

大泄漏喷火影响范围（辐射强度4Kw/m2）达到170米，此范围内 人员应在火灾状况下被疏散。中型100m、小型23m。

辐射强度 37.5kw/m2 12.5kw/m2 4.08.0kw/m2 结 果 足以造成设备与结构损坏。 有火焰直接加热，可使木材燃烧、 塑料熔化的最小能量。 无火焰直接加热，20s内可引起疼 痛，可能造成二度烧伤，不致死。

大泄漏延迟点燃爆炸影响范围

当南井口发生大泄 漏 延 迟 点燃 爆 炸 且 在 最 不利 风向下 （东 风） 超 压 （ 0.1-0.25bar ） 可 能 影 响到 相 邻 高 速 公 路 ， 对人 员 伤 害 等 级 为 轻 伤， 对 相 邻 高 速 公 路 隧道 结 构 受 输 气 管 道 事故 后 果 影 响 的风险 在可接 受范 围。

延迟点燃爆炸影响范围

大型泄漏延迟点燃爆炸中心最大距离泄漏点160m，0.1bar超压影响半径约为70m。 中型泄漏延迟点燃爆炸中心最大距离泄漏点90m，0.1bar超压影响半径为30m ； 小型泄漏延迟点燃爆炸中心最

大距离泄漏点30m，0.1bar超压影响半径为5m

超压（bar） ＞0.75 0.45-0.75 0.25-0.45 0.1-0.25 ＜0.1 超压（bar） ＞0.76 0.50-0.76 0.30-0.50 0.12-0.30 0.02-0.12 ＜0.1 对人的伤害 当场死亡 重伤 中伤 轻伤 基本无伤害 对建筑物的伤害 房屋倒塌 门窗全部破坏 门窗大部分破坏 门窗部分破坏 玻璃窗破坏 基本无破坏

JZ20-2终端厂事故后果模拟

34

35

2013/8/3

2013/8/3

地理位置

JZ202天然气处理厂位于葫芦岛市东南6公里的毛家屯北 侧的孤山南簏海滩。离葫芦岛旧城西南10公里，兴城市东窑 村东北侧约0.5公里。

泄漏事件

JZ202天然气处理厂V—643B罐泄 漏事件从3月29日早上10点23分开始， 到12点24分逐渐停止，从14点30分 开始泄漏量又增大，15点09分泄漏 停止。泄漏初始孔径为14mm，由于 泄漏过程中不断产生水化凝结物阻 塞泄漏口，随泄漏过程进行，泄漏 口逐渐减小。 在泄漏发生过程中V-643B罐体中 的物料不断地被用液化气装车泵转 移到其它罐体中，而且泄漏本身也 降低了罐体压力，同时减少了罐中 的物料量。 由于在泄漏过程中实施了水喷淋 ，降低了罐体的温度。

轻油罐C 587方

葫 芦 岛 旧城

6公 里

10公 里

东窑村 0.5公 里

设施布局

处理厂国内区罐区布置图，5个球罐与3个轻油罐分别处 于各自的防火堤中，球罐之间还有防火堤隔开。泄漏事故发 生时，5个球罐体内均储存了大量的物料，3个轻油罐中有两 个也储存了物料

喷火影响范围

使 用 SAFETI 模 拟 计算了泄漏液化气被 立即点燃后发生喷火 事故的影响范围。

36

37

2013/8/3

2013/8/3

泄漏天然气爆炸影响范围

13.7 吨 液 化 气 泄 漏出来，爆炸当量 137 吨 TNT ， 影 响 范 围84米

储罐连锁爆炸

711吨液化气，爆炸当量7110吨 TNT，影响半径362米。

如果在液化气泄漏过程中控制不善、有火源引燃泄漏的可燃气体，则 很可能使V-643B液化气罐体发生爆炸，进而引发其他罐体的连环爆炸， 最大的爆炸影响范围是以罐群中心位置为中心点、半径为398米的圆 形区域；该爆炸后果将使JZ20-2气体处理厂及其附近区域内的生产设 施、人员面临重大损失；少数媒体宣称的本次液化气泄露事故会使整 个葫芦岛市区陷于爆炸范围内的说法是缺乏严谨的科学依据的。

单个储罐爆炸影响范围

273吨液化气，爆炸当量2730吨 TNT，影响254米。

休息时间!

(15分钟)

38

39

2013/8/3

2013/8/3

定量分析方法 DOW/MOND 指数法 火灾爆炸后果模拟分析（Safiti）

件 发 展 不成熟

Fluent 软件应用领域

软

传统流体力学和流体工程领域

CFD计算流体力学模拟分析（Fluent） 定量风险评估（QRA）

航空、航天、船舶、水利

范围也不断的扩大

石油化工、建筑、环境等相关领域 成熟 安

全评价

Fluent 软件发展概况

计算科学与工程（Computational Science and Engineering） 20世纪60年代

CFD数值模拟的一般步骤

1.物理模型的建立

STEP 1 ：建立所研究问题的物理模型，将流动中 的质量、动量、热量传递抽象成为数学、力学模型， 并确定几何空间影响区域。 STEP 2 ：绘制整个几何形体与其空间影响区域 （计算空间）的CAD模型，将几何体的外表面和整 个内部空间进行网格划分。 STEP 3 ：加入求解所需要的初始条件，入口与出 口处的边界条件一般为速度、压力条件。 。 STEP 4 ：选择适当的算法，设定具体的控制求解 过程和精度的一些条件，对所需分析的问题进行求 解，并且保存数据文件结果。 。 STEP5 ：选择合适的后处理器（Post Processor） 读取计算结果文件，分析并且显示出来。 。

2.几何模型的建立 计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics） 3.边界条件的设定 发展重要标志 CFD通用软件出现并商品化 代表性软件 Fluent 计算工具 4.计算方法的选择

5. 结果显示与分析

40

41

2013/8/3

2013/8/3

Fluent模拟软件解题步骤

预处理程序Gambit： •几何建模 •网格生成2D/3D

其它预处理程序： •preBFC •prePDF •Geomesh

网 格 PDF文件 2D/3D网格 边界 网格 几何图形 网 格

扩散模拟模型---中下层甲板

其它程序包： •CAD •CAE

边界条件 体积网格

主体解决程序Fluent •网格输入与处理 •计算模型的选择 •边界条件的确定 •流体性质的设定 •模拟计算的进行 •结果数据后处理

网格 网格

预处理程序Tgrid： •2D三角形网格 •3D四面体网格 •2D/3D混合网格

井 口 区

生 产、 测 试 管 汇

分 离 器

加 热 器

Gambit 功能介绍

Fluent 流体模拟计算

几何模型的建立

计算网格生成（2D/3D）

定义边界条件的类型

42

43

2013/8/3

2013/8/3

模拟计算的进行过程

基本计算参数 运动方程组的求解

前沿实例：气体分布器模拟

压力联合方程（连续性方程）的求 解更新修正压力，质量流动速率 更 新 参 数

能量方程、湍流 强度、 其它矢量方程的求解

N

判断收敛

Y

计算结束 Ⅰ-- 分布器气体流线图 Ⅱ-- 分布器流场矢量图(y=0)

前沿实例：水坝崩溃模拟

前沿实例：汽车超车空气压力分布

阶段一

阶段二

阶段三

阶段四

44

45

2013/8/3

2013/8/3

Fluent 安全评价应用实例

 JZ20-2终端厂液化气储罐泄漏扩散影响分析  BZ34 井口平台放喷塔改造分析  春晓终端外输计量单元天然气泄漏模拟  惠州油田平台硫化氢泄漏扩散模拟分析  海上石油平台挡风墙安全分析报告  SZ36-1油田 CEP  BZ25-1油田井口平台  LD油田 CEP/DPP/WHPA/WHPB  平台挡风墙对油、气平台的对比研究  四川石油管理局川东

钻探公司安全评价  PY/HZ海底管线风险分析  SZ36-1 一期调整工程 ld5-2 DPP cold vent 大港油田关家堡井场、冀东人工岛井口槽可燃气体扩散模拟 油轮靠泊试采装置呼吸阀可燃气扩散分析 中油海63平台储罐放空口有毒气体扩散分析

平台加装挡风墙影响

冬季人员操作

平 台 加 装 挡 风 墙 影 响

必要性

设施运行需要

降低平台空间通风 改变危险区域类型 安全评价与研究 扩大火灾爆炸事故影响 探头布置影响 对救生、逃生设施

挡风墙扩大火灾爆炸事故影响

平台加装挡风墙后增 大了围蔽面积，降低了 通风效果，有可能改变 原平台敞开式空间的设 计理念，进而影响危险 区域划分（设备选型）； 挡风墙阻拦火灾爆炸 能量的泄放，扩大了火 灾爆炸类事件在平台空 间的影响范围；

海上石油平台挡风墙安全分析

46

47

2013/8/3

2013/8/3

挡风墙各个参数

上部留空 墙体高度 下部开口

区域类型概念

所谓“区域类型”，按照API505，有如下两种：“敞开区域” 和“封闭区域”，而“封闭区域”中又细分为“充分通风的封闭 区域”和“不充分通风的封闭区域”。 所谓“封闭区域”，规范定义为：三维空间（房屋、建筑或空 间），其封闭投影面超过三分之二，并有足够通道保证人员正常出 入。对一典型建筑而言，这就要求它的墙壁、天花板、地板占其总 投影面的三分之二以上。换言之，当封闭投影面不超过三分之二时， 为“敞开区域”。 所谓“充分通风”，规范定义为：通风条件（自然通风或人工 通风）足以防止油蒸气或可燃气体混合物的大量聚集，致使浓度 达到高于其可燃（爆炸）下限（LEL）的25%。反之，则认为是 “不充分通风”。

局部开口

95

适用的规范标准

《海上固定平台安全规则》国经贸安全（2000）944号； Recommended Practice for Classification of Locations for Electrical Installations at Petroleum Facilities Classified as Class I, Zone 0, Zone 1, and Zone 2（API 505）； 《石油设施电气设备安装一级一类和二类区域划分的推 荐作法》SY/T10041-2002（API RP 500）； 渤海海域平台挡风墙设计规定（中国海洋石油企业标准 Q/HS 3015—2005）

危险区域划分与通风的关系

危险等级

根据API规范，如果 区域自身的围闭面积达 到了自身总面积的三分 之二以上，则该区域已 经成为了封闭空间，不 充分通风的封闭区域将 导致危险区域等级的升 级。

2 1 0 LEL 25% 油气相对浓度

第七章 区域分类范围：气流、释放的数量，释放的性质和挥发性共同影响着 区域划分的范围。在通风良好的区域，油蒸气能够迅速扩散。由于这种原因， 露天区域或那些通风条件足以等同于露天区域的，通

常定为二类区域或非分类 区域。可是，对于那些通风不充分的区域，油蒸气—空气以及天然气—空气混 合物就可能达到引燃界限，这样有理由扩大分类区域的范围。

48

49

2013/8/3

2013/8/3

危险区域换气次数要求

《海上固定平台安全规则》对1、2类危险区提出了如下 的通风要求：“7.7.2 危险处所的通风；



CEPK、WHPK平台底层甲板模型





7.7.2.1 危险处所设置的通风设备必须满足该类危险处所防爆等 级的要求。 7.7.2.2 封闭的危险处所的气压应低于与之相邻但危险程度较小 的处所的气压，即负压通风；封闭的安全处所的气压应高于相邻 的危险处所的气压，即正压通风。 7.7.2.3 封闭的危险处所应设置有效的通风设备，以使其可燃气 体浓度降至安全范围之内。对于1类、2类危险区的处所，它们的 通风量应分别大于每小时更换空气20次、12次。”

CEPK‐WHPK‐Low

根据API RP 500使用换气次数计算充分通风条件仅限其 空间等于或小于30m3(1000ft3)的封闭区域建筑物。 需要采用更加精确的分析方法（CFD）分析

WHPJ底层甲板空间

WHPJ‐Low‐Left WHPJ‐Low‐Right

边界条件确定

1、风速风向 环境风速2m/s，风向分别选取了东、南、西、北四个， 假设整个过程风速、风向固定不变；依据油田所处海域的风 玫瑰资料，最低概率统计为1-3级（1-5m/s）风速，本报告 较保守选取在2m/s风速进行模拟及概率分析。 2、泄漏速率 本报告初始泄漏速率选取5kg/s的甲烷质量泄漏速率，参 考DNV定量风险评估（QRA）对海上平台大、中、小泄漏速 率的取值，由于大泄漏（管线完全断裂）概率很低，本报告 选取中泄漏速率进行分析。

Small 0.5 kg/s, representative of releases between 0.1 and 1 kg/s Medium 5 kg/s, representative of releases between 1 and 10 kg/s Large 50 kg/s representative of releases greater than 10 kg/s

50

51

2013/8/3

2013/8/3

边界条件确定

3、气体聚集浓度边界 根据API 500规范对充分通风的定义：“通风条件（自然 通风或人工通风）足以防止油蒸汽或可燃气体混合物的大量 聚集，致使浓度达到高于其可燃（爆炸）下限（LEL）的 25%。”因此，本报告选取扩散显示的边界浓度为甲烷爆炸 下限的25%，即体积比浓度0.0125。 4、甲板空间聚集概率 本报告根据以往的案例以及与专家的建议，建议选取 25%的气体聚集年概率为业主最低合理可接受水平，该概率 数值在提交的技术方案中已经明确。 类似ALARP原则。

CEPK-WHPK底层相互影响（北风）

风险可接受标准ALARP

25%

WHPJ底层甲板右侧

扩散残 104.08m3 留体积 扩散残 8.77 m3 留体积

5%

考虑到平台设计 有可燃气体探测报警、 关断系统 在未加装挡风墙 情况下，有发生低概 率聚集

可能 第三方检验机构 审核

CEPK‐Middle

NNW NW WNW N NNE NE ENE E ESE SW SSW S SSE SE

扩散残 6.01m3 留体积

扩散残 11.56m3 留体积

Wind

W WSW

52

53

2013/8/3

2013/8/3

硫化氢、可燃气体探测分析

可燃气体探头探测作用

API RP 55：“在大气硫化氢浓度达到10ppm时启动固定式硫化 氢监控系统发出警报之前，可以采用固定式可燃气体检测系统来检测

潜在硫化氢危险大气条件的存在。 ”

探头与泄漏源是否接近 合理探测原则 H2S能否扩散到探测位置 H2S探测位置停留时间

泄漏可燃气体甲烷 （含有300ppm硫化氢）

可能泄漏区域分析

局部空间气体停留时间

探头探测范围、反应时间 20%爆炸下限 3ppm 硫化氢

1、人员暴露风险

2、空间流场分析

3、探头性能参数 可燃气探头

107

109

硫化氢探头参数

探头型号： 编号 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 10、 11、 项目 探测覆盖范围 使用周期（寿命） 检验（校验）周期 现场报警信号 传感器类型 安装高度 探测反应时间 工作温度范围 探头重量 探头尺寸 工作电源 半径 3 m 不低于2 年 1年 光 or 声 （选购） 电化学传感器 在工作场合，高度1-1.5米，监控部位0.2-0.5米

低处安装的可燃气体探头

108

110

54

55

2013/8/3

2013/8/3

下层平台流场截图—西南风

下层平台流场截图—东北风

111

113

下层平台流场截图—西北风

下层平台流场截图—东南风

112

114

56

57

2013/8/3

2013/8/3

平台流场分析---下层

东南风下空气滞留区域

西南风下空气滞留区域

SZ36-1 一期调整工程 ld5-2 DPP cold vent

西北风下空气滞留区域

东北风下空气滞留区域

115

可燃气体探头布置—中下层

116

118

58

59

2013/8/3

2013/8/3

可能存在的风险

在2009年1月15日由工程项 目组、SZ36-1作业区、大海工设 计方、大海工建造方及科瑞成等 方讨论具体 拆除DPP平台 火炬， 会议上提出可能会产生的风险： 可燃气体聚集，影响平台安全； 因雷击引起着火； 飞机无法正常起降； 硫化氢引起人员中毒。

119

ODP中关于火炬臂拆除方案

几何模型建立

依据工程设计图纸以及现场实际设施布置照片（如图1）， 自LD5-2平台顶层甲板往上建立计算模型; DPP井架高度相对钻台为46.8米高，设置的冷放空管高 出井架顶端3m。

120

网格采用四面体、 上部空间加密， 总数超过20万

60

61

2013/8/3

2013/8/3

数学模型

流动选择K-epsilon湍流模型 冷放空选择扩散模型 物质：选择甲烷、乙烷、丙烷、 硫化氢在空气中扩散



边界条件

3、天然气扩散边界浓度

根据API RP 500石油行业一般取可燃气体爆炸下线25%作为报 警

防护浓度，对于甲烷取1.25%体积比浓度为扩散边界浓度。 假设整个模拟过程中风速、风向条件固定不变，计算共选取了 八个风向（东、东南、南、西南、西、西北、北、东北）、三 个风速（0级、2级、4级）条件。 放空口选取竖直向上、水平风向两种形式，如下图所示。

4、环境风条件



5、冷放空口的形式



V

V

（A）竖直向上放空

（B）水平放空

边界条件设定：冷放空放空速率

正常工况：实际利用火炬燃烧量为0.3435万方/天，正常 工况下保守采用0.4万方/天进行模拟（0.04m3/s）； 事故工况：

   

5.1 m/s西南风

1.8 m/s西南风

ESD1弃平台关断：火炬放空速率（N/A） ESD2火气关断：火炬放空速率增大（经现场确认5.7759万方/天） ESD3生产关断：火炬放空速率无显著变化 ESD4单元关断：火炬放空速率无显著变化

放空气量 （m3 /d） 4000 4000 4000 58000 58000 58000 放空管尺寸 （inch） 4 6 8 4 6 8 放空管截面积 （m2 ） 0.0079 0.0177 0.0314 0.0079 0.0177 0.0314 放空速率 （m/s） 5.86 2.62 1.47 84.97 37.93 21.38

本报告模拟各算例（60个），冷放空可燃气体扩散边界 影响范围均未低于放空口3米以下。

1.8 m/s东南风

5.1 m/s东南风

工况 1 2 3 4 5 6

放空状态 连续生产 连续生产 连续生产 事故放空 事故放空 事故放空

62

63

2013/8/3

2013/8/3

硫化氢排放毒性伤害风险

《海洋石 油作业 硫化氢 防护安全要求》（COOOSO） 规定明确硫化氢人员防护全 临界浓度为20PPM ，危险临 界浓度为100PPM。 目前检测到DPP平台工艺 系统内H2S最高浓度为14ppm， 尚未达到我国规范明确的安 全临界浓度，而且冷放空点 距离上层甲板超过40m，冷 放空硫化氢毒性伤害风险在 可控范围。

中油海63平台概况

中油海63平台是一艘可移动 齿轮齿条升降的四腿自升式作业 试采平台，钢质非自航； 渤海湾浅海水深20m(含天文 潮和风暴潮) ，井深在3000米范 围内的探井、生产井进行修井、 试采作业； 平台由胜利石油管理局钻井 工艺研究院设计，青岛北海船厂 建造，于2007年2月建成下水投 用，设计使用20年； 平台拖航适合于近海航区； 平台为无冰期作业。

工艺泄漏

平台左舷有一根储油罐呼吸器出口排气管线，如下图 中所示的黄色管道，试采期间将间歇释放出可燃气体，当 油藏中含有硫化氢等有毒物质时，潜在对平台甲板人员造 成毒性伤害。

中油海63平台储罐放空口 有毒气体扩散分析

64

65

2013/8/3

2013/8/3

油罐排放口扩散分析

对中油海63平台左舷储罐排气口气体（H2S）扩散进行 三维计算流体力学模拟，预测不同状况下有毒气体排放的扩 散状态及影响范围。

生活楼

计算条件

环境风速2m/s，假设整个过程风速固定

不变； 风向选取顺风向（右舷来风）、逆风向（左舷来 风）两种； 模拟含有硫化氢的混合气体泄漏后硫化氢的扩散； 泄漏质量泄漏速率固定为0.1kg/s； 硫化氢的初始浓度分别取值50ppm、100ppm、 500ppm； 硫化氢扩散边界取值10ppm。

储油罐 排气口

钻井模块

海面

左舷甲板

桩腿

网格模型

逆风扩散形态

50ppm初始浓度：

100ppm初始浓度：

当储油罐内排出的硫化氢初始浓 度达到100ppm以上时，风向不 利条件下就会对甲板人员产生一 定影响。

500ppm初始浓度：

66

67

2013/8/3

2013/8/3

顺风扩散形态

动态仿真：硫化氢扩散路径模拟

50ppm初始浓度

100ppm初始浓度

顺风排放时（即左舷位于下风 向），硫化氢几乎不会影响到平 台甲板。

500ppm初始浓度

建议措施

当中油海63平台在对含有硫化氢的井进行试采时，为了 控制油罐排放硫化氢的潜在影响，本报告建议： 1、平台就位时最好使得左舷位于常风向的下风侧； 2、若平台左舷位于上风向，且油罐排放硫化氢初始浓 度达到100ppm以上时，应采取必要的硫化氢防护措施，如 使用便携式探头进行探测、对排放口临近甲板区域实施隔离 等。

动态仿真：冷放空1

68

69

2013/8/3

2013/8/3

动态仿真：冷放空2

什么是 QRA？

QRA：Quantified Risk Assessment



一种能够给风险赋值的评估方法 提供相同的风险基准





年个人风险（IRPA） 群体风险（Overall PLL）





比较不同类的风险消减措施效果 有利于管理层进行决策



定量分析方法 DOW/MOND 指数法 火灾爆炸后果模拟分析（Safiti） CFD计算流体力学模拟分析（Fluent） 定量风险评估（QRA）

后果分析

定量风险评估过程

认识系统 危险辩识 概率分析 风险计算 Risk Criteria 风险评价 削减措施 CBA

YES NO

措施调整

建议

70

71

2013/8/3

2013/8/3

危险辨识

HAZID是风险评估中的一项重要内容

“一个低质量的风险评估，将指导低质量的决策，并严 重浪费资源”

人的因素

但发生人员失误的规律和 失误率可以通过统计、分 析进行预测 不正确态度

技能或知识 不安全行为

随机性

人员失误 偶然性

HAZID应当有个良好的知识基础---应当考虑公司 的事故历史记录以及相关数据 选择现场人员参与 各种技术应当有效的利用 任何假设、发现以及活动都应当被记录在案

顶上事件，地位重要 目的在于分析出：What can go wrong?

不足 健康或生理 劳动条件影 状态不佳 响 不可预测

违章作业、违章指挥、违反

管理缺陷 劳动纪律及物的不安全状态

危险辨识

物的因素

人的因素

事 故 的 危 险 因 素

设备故障（含缺陷）

随机性 突发性

存在能量且能量失去控制， 是危险因素产生的根本原因 物的因素

发生故障的概率是可以用概 率统计的方法来研究的

72

73

2013/8/3

2013/8/3

故障率曲线 λ(t)

初期故障 随机故障 磨损故障

原因

危险点源控制图

蝴蝶结图

后果

可接受故障率

图例

有效寿期

危险点

控制措施 安全系统控制

事故后果 事故

浴盆曲线

t

隐患形成

事故因果连锁关系

阀 门 法 兰 管 线

维 护 微 漏 检 测 检 修 检 测 检 测 检 测 微 漏 裂 缝 裂 缝 裂 缝 巡 检 泄 漏 探 测 巡 检 泄 漏 探 测 设 备 关 断

举例

逃 生 路 线 逃 生 设 备 逃 生 设 备 救 生 设 备 外 部 救 生 人 员 死 亡 设 备 报 废 外 部 消 防 平 台 报 废

间 接 原 因

直 接 原 因 事 故

后 果

压 缩 机 分 离 器 冷 却 器 洗 涤 器

应 高压气泄漏 急 放 空

旁 通 导 气 明 火 源 控 制 应 急 封 堵

主 动 消 防

被 动 消 防

74

75

2013/8/3

2013/8/3

HAZID会议讨论的内容

集体讨论 有序引导 各述己见 危险辩识 共同发现 详细记录

后果分析

后果分析方法取决于影响事件的类型

讨论原则

区别于半定量的方法，用模拟数据说话，而不是经验判断 商业软件的模拟分析：



事件预防分析

原因 事件控制分析 失效

分析步骤 后果 外

影 响

重 大 意

泄漏：Fluent (CFD) 、 SAFETI 喷火：SAFETI 爆炸： SAFETI 、TNT当量法

探测与系统响应分析

危险源



预防 控制 事故状态缓和分析

探测

缓和



记录方式

定量风险评估过程

认识系统 危险辩识 后果分析 风险计算 Risk Criteria 风险评价 削减措施 CBA

YES NO

Fluent 结果输出(稳态)

概率分析

措施调整

建议

76

77

2013/8/3

2013/8/3

Fluent 结果输出（非稳态）

TO APP

SAFETI 结果真实化

泄漏点

3#

UP

4kw/m2

SZ36-1A AI 12.5kw/m 2

UP

A-V-201

A-V-221

A-X-220 A-P-262A A-P-262B A-X-262

37.5kw/m2

A-X-401

DN

A-X-121 A-V-102 A-V-101 A-V-121

A-V-202

B

A-X-221

A-T-262 A-E-262

A-X-291

A2开关间 A-E-201 A-E-202C A-E-202A/B

AI 、 AII 库 房

A-X-195A

喷火

AI开关间

A-E-102A A-E-102B A-E-102C A-E-101

A-X-191

A-V-103

A-T-251,253 A-E-251,253 A-P-251,253 A A-T-252,254 A-E-252,254 A-P-252,254 A-M-201 A-M-203

A-X-235B

DN A- P-255 A- T-255

A-F-352A/B

A-M-101 A-M-102 A-M-103

4

AI-AII

3

LOWER DECK EL+17000

2

1

SAFETI 结果输出

储罐爆炸影响范围结果

影响半径254米

78

79

2013/8/3

2013/8/3

定量风险评估过程

认识系统

气体探测失效

ETA模型输出结果

点燃

是 是

延迟点燃

0.011 0.989

发生概率

1.63×10-7 1.35×10-5

事件描述

爆炸与池火 喷火与池火 未点燃的释放

危险辩识 后果分析 风险计算 Risk Criteria 风险评价 削减措施 CBA

YES NO

概率分析 泄 漏 事 件

0.0008

否

是

0.16

否

0.9992

是

1.58×10-2

是 否

0.011 0.989

8.38×10-7 6.92×10-5

爆炸与池火 喷火与池火

0.0008

否

0.84

措施调整

否

0.9992

8.11×10-2

未点燃的释放

建议

概率分析

初始事件概率主要依靠历史数据估计



定量风险评估过程

认识系统 危险辩识 后果分析 风险计算 Risk Criteria 3、池火 风险评价 削减措施 CBA

YES NO

参考数据库：  WORD：World Offshore Risk Data  OREDA：Offshore Reliability Data

概率分析

利用事件树模型（ETA）计算后果事件概率



管线泄漏后果：

1、未点燃释放 2、喷火 4、闪火 5、延迟点燃爆炸

措施调整

建议

80

81

2013/8/3

2013/8/3

人员风险计算

区域单元人员死亡风险(LSIR) ：

ALARP 原则

最低合理可行： 多安全才算是足够安全? As Low As Reasonably Practicable

How safe is safe enough? 风险可以接受的条件是：合理的改善措施已被采取以确保风险 “尽 可能的低”，除非降低风险的措施是不可行或没有成本效益的。

LSIR   事件概率  人员 死亡概率

年个人风险(IRPA) ：

IRPA   LSIR  人员 年出现概率

群体死亡风险(PLL)：

最大可容忍风险

Maximum Tolerable Risk 1 x 10-3 per year

ALARP

可忽略风险

Negligible Risk 1 x 10-5 per year

PLL 



X

IRPA  N

i

i 1

风险增大

定量风险评估过程

认识系统 危险辩识 后果分析 风险计算 Risk Criteria 风险评价 削减措施 CBA

YES NO

Farmer 曲线分析

风险=损失×概率 ( R = C ×P ）

确定一个可接受风险的极限值 Rt 概率分析 C lg C

措施调整

P

lg P

建议

82

83

2013/8/3

2013/8/3

定量风险评估过程

认识系统 危险辩识 后果分析 风险计算 Risk Criteria 风险评价 削减措施 CBA

YES NO

定量风险评估过程

认识系统 危险辩识 概率分析 后果分析 风险计算 Risk Criteria 风险评价 削减措施 措施调整 CBA

YES NO

概率分析

措施调整

建议

建议

成本效益分析（CBA）

CBA：Cost Benefit Analysis



QRA 的优势

有利于管理层 进行决策 1、鉴别对整 体风险贡献最 大的事件

QRAuseful tool for



分析风险消减措施的可行性  各项措施实施的耗费（费用，时间，风险）  各项措施实施的效果（降低风险的比例） 利用于决策过程  有选择的实施消减风险的措施  确定措施实施的时间先后 量化所有的耗费和收益 不同阶段的通用性

4、估计采取 措施后风险降 低的效果

CBA局限性

 

2、分析提出的消减 风险措施哪些是切 实可行的

3、合理分配 改善措施实施 的费用

84

85

2013/8/3

2013/8/3

实例1：BP公司设计操作过程中采用QRA 采用定量风险评估（QRA）来进行平 台、陆上终端以及海底管线的优化设 计，并对其操作进行优化。 BP公司的HSE目标： “要保持对自然 的尊重，作业时要实现零事故，不能 导致人员的伤害也不能破坏环境。”

实例2：SZ36-1油田A区安全环保评估

事件树(ETA)模型

紧急逃生风险(EER)模型

1 2 3 4 5 6 7 8

工艺管线泄漏 立管泄漏 井喷 直升机事件 职业风险 坠落物 非工艺火灾 船只运输

－后果影响半径 －人员出现概率 年个人 风险值 （ IRPA）

－事件后果 －事故发生频率

崖13-1气田处理平台QRA

SZ36-1油田A区定量风险评估结果

10-3

6.40×10-4 6.35×10-4 6.24×10-4 6.03×10-4 5.27×10-4 平台监督 修井人员 工艺人员 平台总监 室内人员

风险不可接受区域

ALARP区域

10-5

风险可以接受区域

ALLARP 原则

SRP平台增加前后：风险降低了65%

86

87

2013/8/3

措施有效性分析

6.40E-04 6.20E-04

8.57%

2.16%

1.60% 14.18%

13.41%

个 人 死 亡风 险

6.00E-04 5.80E-04 5.60E-04 5.40E-04 5.20E-04 5.00E-04 4.80E-04

工艺人员 IRPA 改进后 IRPA

修复

救

改 生艇

造软

梯 增加

服 救生

逃 改善

生通

道 E 改进

系 SD V

统

电 清除

缆

措施建议

88