基于DEMATEL/ISM的深水井喷风险影响因素研究*

为提高深水井喷事故风险管理水平，提出研究深水井喷风险影响因素的分析方法。从技术、人员、环境和管理4个方面，识别深水井喷事故风险致因因素，建立深水井喷事故风险评价指标体系；运用矩阵决策实验室分析法（DEMATEL），研究风险因素之间的相互影响关系，计算不同风险因素的中心度和原因度，确定关键风险因素；进一步基于解释结构模型（ISM）划分不同影响因素的层次结构，分析风险因素之间的综合影响关系，建立深水井喷事故风险影响因素模型。结果表明:层级1为近邻致因，可直接导致井喷事故的发生；层级2~7为过渡致因，在风险传递过程中起到桥梁作用，对井喷事故的直接影响较小；而层级8则为本质致因，重视本质致因的改善有利于从根源上降低井喷事故的风险。研究结果可为深水井喷事故风险的预防和控制提供理论依据。     

基于RPN-BN的平台-隔水管系统遇内波风险分析

为保障内孤立波作用下的深水半潜式钻井平台-隔水管系统的安全，同时解决海洋平台系统设备失效数据的缺失问题，提出1种风险优先系数（RPN）与贝叶斯（BN）结合的定量风险分析方法。首先，基于故障树和安全屏障方法，建立平台-隔水管系统Bow tie模型和贝叶斯风险演化模型；其次，根据贝叶斯推断和风险优先系数中的事故发生频度估计，得到平台-隔水管系统失效事故的发生概率；最后，通过贝叶斯网络的逆向推理能力辨识内孤立波作用下引起平台-隔水管系统失效的主要风险节点，实现对平台-隔水管系统失效事故的定量风险分析。结果表明:RPN-BN法可应用于平台-隔水管系统遇内波的定量风险分析；加强对平台漂移量的控制，提高动力定位系统控制设备的可靠性可有效抵御内波对系统造成的影响。     

基于贝叶斯—LOPA方法的深水钻井安全屏障可靠性分析

据统计,钻井过程是海上井喷事故的高发阶段,为保障钻井安全进行,安装了节流管线、防喷器等安全屏障减缓系统风险,安全屏障的可靠性直接影响钻井安全。利用贝叶斯—LOPA方法建立深水钻井安全屏障可靠性分析模型,以储层-溢流-井涌-井喷为事件链,运用三级井控理论建立独立保护层,每一保护层运用贝叶斯网络方法计算失效概率。在GeNIe软件中完成模型建立,并且完成后验概率计算、敏感性分析、影响力分析。通过分析计算结果给出风险控制关键事件和风险减缓措施,为钻井现场安全工作提出指导意见,确保深水钻井安全有序进行。     

基于风险与成本的海洋溢油事故应急控制决策

为提高海洋溢油事故应急控制决策的科学性,降低海洋溢油事故所造成的海洋生态环境风险,提出一种基于风险与成本最优的海洋溢油事故应急控制决策方法,识别海洋原油泄漏事件升级过程中的主要变量与时序节点;采用贝叶斯网络构建海洋溢油事故演化模型,评估海洋溢油事故所产生的生态环境风险;在此基础上,引入海面溢油应急处置措施,并考虑不同溢油处置措施的执行成本与效果,构建海洋溢油事故应急控制决策的贝叶斯影响图模型,确定风险控制效果与成本最优的海面溢油事故应急控制策略。结果表明:同时采用海面燃烧和自然恢复方法是进行实际海面溢油处置的最佳方案,可降低海面溢油事故的致灾风险和控制成本。     

钻井井喷失控因素分析及预防对策

井喷失控是钻井中的灾难性事故,有必要开展井喷失控研究,找到井喷失控发生的原因和提出防止井喷失控的对策。在统计分析1970年到2009年间中石油发生在钻进过程中的48例井喷失控事故的基础上,通过对防喷器、节流压井管汇、套管、井喷后爆炸起火等井喷失控因素分析,并利用MLS法对上述各种井喷失控因素危险值进行评估。最后,根据井喷失控因素分析和危险值评估结果,结合现有的钻井井控设计,提出了防止钻井井喷失控的对策。     

基于DEMATEL-BN的海洋平台泄漏脆弱性动态分析

为预防海洋平台泄漏引发的连锁事件,运用基于决策试验与评估实验室(DEMATEL)及贝叶斯网络(BN)的集成方法动态分析泄漏演化脆弱性风险。构建脆弱性风险指标体系,利用DEMATEL方法研究风险因素之间的相互影响;建立海洋平台泄漏连锁风险演化模型,并转化为对应的BN模型,引入事故先兆数据,动态分析发生局部燃烧爆炸A、连锁火灾爆炸B、小型油气泄漏C和大型油气泄漏D等事故的概率。结果表明:组织管理因素易影响其他风险因素;海洋平台发生A、B和D等严重事故的概率随运行年限增加而增大;DEMATEL-BN方法克服静态风险分析方法不能有效利用运行数据的不足,实现海洋平台风险的动态分析。     

基于模糊数学钻井井喷概率计算模型研究

针对目前钻井井喷风险主要是单因素定量分析或者多因素的事故树定性分析,不够全面,定量性差等问题,基于层次分析法和模糊综合评价法,建立了钻井井喷的多因素定性定量分析方法.通过层次分析法对影响钻井井喷的地质、井型井别、钻井参数和人员资质等因素进行分析,根据各因素在钻井井喷中作用大小,采用“1-9”标度法确定各因素的权重.基于模糊数学理论,采用不同的隶属度函数确定方法,建立了适合不同因素的隶属度函数,在此基础上形成了钻井井喷概率计算方法.通过实例计算表明,此模型可以预测钻井井喷的概率,符合现场实际情况,对钻井过程中预防井喷具有一定的指导借鉴作用.     

海底泥浆举升钻井系统钻遇天然气水合物时的动态风险分析

海底泥浆举升钻井(Subsea Mud Lift Drilling, SMD)系统属于双梯度钻井系统。在钻井过程中遇到天然气水合物层(Natural Gas Hydrate, NGH)时,NGH的分解和二次生成造成了重大的风险。为了预测风险事故,对环境因素和设备因素进行了分析。首先,在建立蝴蝶结模型后,利用映射算法将其转化为贝叶斯网络(Bayesian Networks, BN);其次,考虑不确定性影响,在BN中进行不确定性建模;然后,考虑设备因素的动态不确定性,通过转移概率矩阵将建立的BN转化为不确定性动态贝叶斯网络(Uncertain Dynamic Bayesian Networks, UDBN)。此外,还利用模糊理论和专家判断来量化设备故障的先验概率。结果表明,钻遇NGH层时,钻井风险概率比正常工况下有所增加。由于有天然气水合物的影响,发生风险的概率也变得具有不确定性。     

海上钻井平台井喷事故人因失误分析

井喷是海上钻井平台的重要威胁，而人因失误又是造成井喷的主要原因，所以对井喷事故人因失误分析对指导海上钻井安全有重要意义。本文建立了井喷事故人因失误类故障树模型，并对此进行定量分析。根据井喷事故的4个指标并结合风险图得到降低风险所需的置信水平，然后使用训练屏障和 GPS 定位屏障将风险降低到可接受水平。最后通过蝴蝶结模型将安全屏障对风险的影响清楚的展示出来，为人因失误的预防和控制提供指导。     

基于IAHP的南海深水井喷快速应急技术优选

为支持深水井喷事故救援决策,有必要开展井喷快速应急技术优选。基于区间层次分析法(IAHP)构建了具有4个一级准则和12个二级准则的深水井喷快速应急技术优选模型。首先得到准则层优先级顺序,即在选用井喷应急技术时,一级准则依次考虑控油能力、作业实施速度、设计制造速度、恶劣环境适应能力等因素;二级准则依次考虑装置控油机理、设计速度、安装作业速度、水合物抑制能力等因子。最后面向南海深水井喷风险,根据优选模型与应急技术特征参数,得到方案层的8种应急技术优选顺序,给出的南海深水井喷控制方案可用于应急预案编制及事故现场应急处置。     

效用模型在船舶综合安全评估中的应用研究

综合安全评估(FSA,Formal Safety Assessment)是专门针对船舶的安全管理方法,其特点是不但对风险进行评估,而且利用成本效益分析(CEA,Cost Effectiveness Analysis)对风险控制方案进行选择决策。为提高FSA方案决策的合理性,将效用理论应用于FSA的CEA分析。具体来说,首先利用损失效用函数定义某类事故风险的效用,用以表达决策者对该风险的厌恶程度。同时,利用期望效用公式,将船舶系统各类事故风险的效用综合为一个总效用值,称为综合风险效用模型。利用该模型提出基于效用的CEA方法,即在选择风险控制方案时,将CEA中的风险减小量代换为与之效用相等的确定性效益值,使方案决策能考虑决策者主观态度的影响。最后,在LNG船的FSA案例中使用了新方法,并与传统方法的结果进行对比,进一步证明了新方法的合理性与必要性。     

基于动态风险平衡的海洋平台事故连锁风险研究

针对海洋平台事故风险特点,提出动态风险平衡概念,以此建立事故动力模型,并将该模型运用到墨西哥湾"深水地平线"井喷事故。动态风险平衡表征事故动力与事故阻力之间的动态平衡状态,具有动态性和暂时稳定性。事故动力模型以海洋平台可能发生的重大事故为研究对象,从工艺、技术和管理等角度分析事故可能致因和事故发展可能影响因素。该模型首先分析对象的初始事故动力,建立事故连锁风险图,然后计算初始动力发生情况下,传递动力和传递阻力的概率分布,最后提出相应风险控制措施。实例分析表明,基于动态风险平衡建立的事故动力模型能有效分析海洋平台事故连锁风险。     

飞行区外来物入侵安全风险致因FTA-BN模型

为探究机场飞行区外来物(FOD)入侵安全风险,集成事故树分析(FTA)和贝叶斯网络(BN),构建风险致因分析模型;运用FTA分析FOD入侵的风险致因结构,结合BN表达风险的多模态性,通过FTA的结构推理和BN的双向推理分析、诊断和评价系统风险。研究结果表明:从系统的致险结构来看,违章因素的位置最关键;从系统的敏感性来看,道面破损、航班流量因素最敏感,2个节点最危险状态发生概率分别提升3.57%、0.43%即可导致顶事件发生;从系统的贡献度来看,违章、技能欠缺节点贡献最大,2个节点处于最危险状态时,顶事件发生概率最高,分别为4.18%、1.50%。样本机场FOD入侵发生概率为0.13%,增加飞行区作业人员的经验更能有效降低FOD入侵事件发生的概率。     

含H_2S气井钻井作业多因素模糊识别及定量计算的风险评价方法

含H_2S气井的溢流、井喷等事故会对人员、装备及周边环境造成严重影响,现有的含H_2S气井钻井过程安全风险评价方法存在考虑因素不够全面、分类方法不够系统等问题。为此,结合地质力学、地质构造、工程设计参数、腐蚀与H_2S溢出等安全作业影响因素,并考虑以上因素发生的概率及影响程度,建立了钻井作业安全风险的多因素模糊识别优化及定量计算的方法,最后利用该方法开展了现场实例应用,定量计算了实例井的钻井安全综合风险。结果表明:该方法风险评价结果与实际情况相符,可以用于含H_2S气井钻井作业安全风险评价,评价结果有助于指导安全高效钻井作业。     

应用贝叶斯网络识别深水井控主要风险诱因

为预防深水井控事故,保障深水钻井安全高效运行,运用贝叶斯网络识别深水井控主要风险诱因。首先以事故树模型为基础,从一级井控和二级井控2个阶段构建深水井控贝叶斯网络模型;然后在井喷失控情景下,利用贝叶斯网络的逆向分析和共因失效分析能力,求解各风险诱因的后验概率;最后按诱因发生概率和对整个系统的影响,识别深水井控主要风险诱因。分析结果表明,深水井控共包含10个主要风险诱因,且后验概率趋势与先验概率趋势基本一致,计算结果符合客观实际。     

新疆油田钻井井喷风险分级及井控管理

为了减少新疆油田钻井溢流井喷事件,杜绝井喷失控事故,在统计新疆油田影响钻井井喷风险的地质环境因素的基础上,利用模糊数学理论建立了油田基于地质环境因素的钻井井喷风险分级模型,对各个区块的钻井井喷风险程度进行了分级,结果表明南缘山前构造勘探开发区块及克拉美丽气田的钻井井控风险值最高。建议对新疆油田钻井井控进行分级管理,针对不同的钻井井喷风险等级,制定了针对性的井控对策,建议在井控设计时考虑钻井井喷风险分级设计。     

基于状态监测的井喷风险动态安全评价

井喷是钻井作业引发的最严重事故之一.通过分析钻井作业过程各个环节,确定钻井过程的风险因素和指标因素,实时监测钻井作业各参数变化,利用模糊综合层次评价法计算出钻井过程井喷风险概率,实现井喷事故动态风险评价.给出了模糊综合评价法的具体步骤,基于该方法还开发了井喷动态安全评价软件,为钻井过程中钻井液参数和钻井工程参数的优选、调整提供理论依据,同时也为钻井过程的安全生产和管理提供了参考依据.     

基于互信息的长江船舶碰撞险情等级预测方法

为预测船舶碰撞险情等级、评价碰撞事故后果,利用互信息改进传统贝叶斯网络(BN),建立船舶碰撞险情等级预测模型。首先,基于船舶碰撞事故历史数据对船舶碰撞险情等级的风险因素进行识别;其次,计算互信息和条件互信息值判断风险因素之间独立性和条件独立性,确定因素之间依赖关系,确立BN定性部分,进而依据516条事故数据得到条件概率表(CPT),确定BN的定量部分;最后,应用长江历史事故数据验证模型的可行性和精确性。研究表明:经改进的预测模型预测精准度达94%,能够很好地预测船舶碰撞险情等级。     

深水钻井隔水管紧急解脱失效动态风险分析

为了分析钻井隔水管紧急解脱失效动态风险,保证深水钻井隔水管紧急解脱安全运行,通过辨识隔水管紧急解脱相关风险因素,以及隔水管紧急解脱失效的潜在后果,采用模糊事故树和事件序列图相结合的方法,建立隔水管紧急解脱失效后果模型;基于映射准则,将模型转换成贝叶斯网络,进行深水钻井隔水管紧急解脱风险的定量分析;研究了紧急解脱动态失效概率和关键致因,并从钻井隔水管系统设计、钻井作业、紧急解脱测试和操作等方面提出预防措施,以降低紧急解脱失效概率;以南海8号钻井平台为研究对象进行案例分析。研究结果表明:1年内隔水管紧急解脱失效的概率区间为0.075 7至0.105 0;台风、不合理的解脱时刻、过提力不足、井口倾角大和内波是导致紧急解脱失效的主要原因;该模型评估结果与实际情况相符合,该方法可用于钻井隔水管紧急解脱失效风险评价。     

小样本条件下地铁运营事故致因推理模型

为克服传统事故致因推理模型不适用于小样本条件下的地铁运营事故致因推理的缺陷,将贝叶斯网络(BN)与Bootstrap抽样法、D-S证据理论相结合,建立地铁运营事故致因推理模型。首先,分析历年地铁运营事故样本,确定事故致因因素及网络节点;其次,基于BN的基本算法和理论,运用Bootstrap抽样法和K2算法进行BN结构学习;然后,使用D-S证据理论修正BN参数,建立适用于小样本条件下的地铁运营事故致因BN模型;最后,进行因果推理、诊断推理和敏感性分析。结果表明：所构建的地铁运营事故致因推理模型可有效进行事故推理预测,节点预测精度均值为0.858;通过因果推理得出最常见的地铁运营事故类型为运营中断,其次是火灾和列车冲突;结合诊断推理发现供电系统故障是导致运营中断的最主要事故致因。