超深水钻井平台安全法规标准体系研究
2021-05-09中国船级社江佳威段明星
中国船级社 江佳威 段明星
超深水钻井平台具有结构形式多样化、功能配置多样化、作业环境恶劣多变、系统构成复杂等特点,具有非常多的风险隐患。分析和识别风险隐患,对平台进行安全风险设计,即基于风险分析的结果对平台的设计进行优化,从最初设计层面排除或者降低平台的风险尤为重要。
平台安全风险设计与控制相关法规
由于平台安全风险设计工作涉及公共安全,在海洋石油工业发达的国家,政府制定了一系列法规,对平台安全风险设计的相关工作给出了要求或规定。
各国超深水钻井平台安全风险设计与控制相关的法规,一般由国家政府海事主管机关和海洋石油安全主管机关分别制定。海事主管机关制定的法规更侧重于平台设计阶段安全技术要求和平台系统(海事系统)的技术要求,海洋石油安全主管机关的法规更加侧重于平台作业阶段的技术要求和钻井专用系统的技术要求。
1、国际海事规则和政府海事安全主管机关法规
超深水钻井平台属于海上移动式钻井平台,所有适用于海上移动式钻井平台的技术要求都应适用于超深水钻井平台。
在国际海事规则方面,受2010年4月20日发生在美国墨西哥湾的“深水地平线”钻井平台井喷火灾爆炸事故影响,国际海事组织于2015年开始制定相应的法规要求,历经2年研究,于2017年6月以修订案的形式将这些法规要求写入国际海事组织的《2009年海上移动式钻井平台构造和设备规则》(下文简称“2009 MODU Code”),于2020年1月1日生效。MSC.435(98)对2009 MODU Code进行的修订中引入了平台安全风险设计的技术要求。
在政府法规方面,我国交通运输部海事局以《2009年海上移动式钻井平台构造和设备规则》(2009 MODU Code)为蓝本,加入对生产、储油、转运等其他类型平台的技术要求,制定了《海上移动平台法定检验技术规则(2016)》。从2017年开始,对MSC.435(98)进行转化,形成了《海上移动平台法定检验技术规则修改通报》,从而使得MSC.435(98)引入的平台安全风险设计技术要求转化为中国政府的法规。
美国海岸警卫队(USCG)在其46 CFR Ⅰ-A章(2019-8-22)中仅仅引用了IMO 1989 MODU Code的内容而未将IMO 2009 MODU Code的要求列入其中,但USCG在其CG-ENG政府函件第01-13号函件中允许采用IMO 2009 MODU Code。
挪威海事局对海上移动平台制定了《海上移动平台风险分析规则》,挪威海事局《海上移动平台风险分析法规》于1993年12月22日生效,历经1996年10月11日、1999年3月2日、2003年4月11日、2007年6月29日、2008年3月14日、2011年1月18日、2013年8月19日和2016年6月28日共8次修订,是一部直接针对海上移动平台的风险分析法规,是将风险分析技术强制性引入海上移动平台工业领域的基础性法规。该法规明确了海上移动平台风险分析重要的定义和风险分析的内容,并且给出了对公司风险分析方案、概念分析、设计分析、建造分析、可靠性/脆弱性分析、应急准备分析的对应要求,规定了风险分析的目标和接受准则、基本接受准则、安全功能的设计准则、设备和系统的要求以及工作事故的接受准则,指明了需要进行辨识的事故事件和安全重要系统。风险分析中的部分内容需要在设计阶段完成,并在设计文件中予以落实。
综上所述,除挪威海事局对海上移动平台具有系统的安全风险分析及设计法定要求之外,中国、美国对移动平台的安全风险设计法定要求均源自国际海事组织2009 MODU Code及MSC.435(98)。
2、海洋石油生产安全政府主管机关法规分析
我国政府的海洋石油作业主管机关是国家应急管理部,其前身——原国家安全生产监督管理总局制定的《海洋石油安全管理细则》(国家安全生产监督管理总局令第25号,2009年8月24日发布实施)中涉及海上移动式钻井平台的安全技术规定。在该管理细则第二十一条第(五)款规定了增加、拆除重要设备设施,或者改变其性能前需进行风险分析,第二十二条第(一)款规定了在设施建造、安装或者停车检修期间以救生筏替代救生艇需进行风险分析。
美国政府外大陆架海洋石油安全监管机构是安全环保执法局(BSEE)。在美国安全环保执法局负责制定维护的30 CFR 250在正文中没有对移动式钻井平台的安全风险设计的技术要求,但在其§250.730、250.734、250.735、250.736、250.737和250.739指向的API std 53中包含了对井控系统的安全风险设计的技术要求,这些将在本报告第2章中进行分析研究。在其钻井作业要求方面包含了安全泥浆密度窗口预测的井涌风险控制的要求,该要求可归入平台安全风险控制技术要求之中。
挪威海洋石油安全管理机构是石油安全局(PSA)。在挪威石油管理局(NDP)被改组后,其石油安全监管的职能被挪威石油安全管理局(PSA)替代。在本世纪初,PSA重新构建了海洋石油安全监管法规体系,该体系由《框架法规》《管理法规》《活动法规》《技术和操作法规》和《设施法规》构成,并为每部法规配套了指南。其中,设计海上移动式钻井平台安全设计的法规要求包含在《设施法规》之中,挪威石油安全局在其制定的《设施法规》(The Facility Regulation)中直接引入了ISO 13702和NORSOK Z-013等带有风险分析方法的技术标准,并要求对主要事故风险从发生的可能性和后果方面进行评估,因而该法规中贯穿着风险分析和评估的思想。
平台安全风险设计与控制相关工业标准分析
本节对适用于平台安全风险设计与控制的国际标准化组织(ISO)、挪威石油标准化组织(NORSOK)和美国石油学会(API)的相关标准进行分析。
在超深水钻井平台风险设计与控制技术标准中,被多部法规引用的技术标准是ISO 13702《石油和天然气工业——海上生产设施火灾和爆炸控制和消减要求和导则》,该标准按照风险管理的思想编写的,是超深水钻井平台防火防爆安全风险设计重要的技术标准。ISO 17776《石油和天然气工业——海上生产设施——在新型设施设计中的主要事故危险管理》针对新型海上油气设施的主要事故从概念设计阶段、详细设计及建造阶段和操作阶段给出了具体的风险管理的技术要求。ISO 17776《石油和天然气工业——海上生产设施——在新型设施设计中的主要事故危险管理》针对新型海上油气设施的主要事故从概念设计阶段、详细设计及建造阶段和操作阶段给出了具体的风险管理的技术要求。ISO 31000《风险管理——导则》该标准风险管理工作通用的标准,给出了风险管理的概念、原则、框架和流程。
NORSOK S-001《技术安全》(2018)在挪威海上设施安全技术领域具有基础性的地位,被PSA的法规体系多次援引,尤其是在平台的总体安全技术方面,基本以该标准为蓝本。毋庸置疑,在挪威乃至世界海洋工程领域该标准都被业界所重视。该标准在适用范围方面,主要适用于海上油气生产平台的构造安全设计,也可以作为包括超深水钻井平台在内的海上移动式钻井平台的安全设计的参考标准。在技术安全管理部分重点阐释了技术安全设计相关的活动、危险源和事故事件的辨识、危险分析和评价的实施、屏障功能/系统/单元的确定,该标准是海上设施安全设计的统领,其中也包含了上述安全风险设计与控制的技术要求。
NORSOK Z-013 《风险和应急准备分析》(2010)在挪威的风险分析公司中得到广泛的应用,特别是在我国广泛开展业务的斯堪博奥公司。但是,该标准自2010年版本之后,没有进行更新。该标准规定了海上和陆上油气生产装置的风险和应急准备评估。该标准还规定如何适用,也可用于移动式海上钻井平台。标准包含建立和执行风险和应急准备评估的流程,包括如何建立风险图和潜在的风险减轻措施。风险的应对,例如如何应对已辨识出的风险(例如,接受、需要改造和/或执行风险降低措施),确不包含在该标准内。该标准也不包括建立风险接受准则。
API RP 2FB《海上设施抵抗火灾爆炸载荷的设计推荐做法》该标准的编排中采用了典型的风险评估构架。风险评估流程由筛选、名义载荷、基于事件三个部分组成。IMO MSC 435(98)中将火灾和爆炸分析的相应条款指向了该标准,该标准的技术要求适用于包括第七代超深水钻井平台在内的海上移动式钻井平台。因此,该标准是超深水钻井平台结构抗爆性载荷确定的重要标准。
平台安全风险设计与控制船级规范、指南分析
目前,美国船级社(ABS)的《入级海上相关设施风险评价指南》、挪威船级社(DNV)的《安全原则和布置》、挪威船级社的《海上设施定量风险评估指南》和中国船级社(CCS)的《海上钻井装置检验指南》均涉及到了平台安全风险设计与控制的分析。
美国船级社的《海洋、海上石油和天然气行业风险评估应用须知》的规范体系中关于风险评估的通用方法论。主要目的是为了给在海洋、海上石油和天然气行业的管理人员和技术专家,提供一个风险评估领域的概述。本文件主要解决的是那些影响船舱、设施或者操作安全的风险,但是其中讨论的方法也可以应用到其它类型的风险。定义了风险的概念,并且说明了评估与操作相关的风险的方法。建立可以成功进行风险研究的指导方针。讨论了促进现代风险评估实践发展的法规要求和未来法规的发展趋势。最后,讨论了风险评估应用的例子。
挪威船级社(DNV)的《安全原则和布置》在附录B中对风险评估给出了较为系统的技术要求,这些要求包括危险源的辨识、危险的降低、危险的评价及替代要求等。此外,挪威船级社的《海上设施定量风险评估指南》给出了系统、详细的海上设施定量风险评估的方法,指南发布二十年来一直是挪威船级社定量风险评估服务的技术指导文件。
中国船级社在《海上钻井装置检验指南》明确了钻井装置所用消防系统、管路系统和防污染系统等公用系统与海上移动平台或海上设施系统的规范要求界面,主要从系统的角度对海上钻井装置的技术要求做出了规定,特别针对模块式钻井装置、连续管钻修装置、控压钻井装置和海上工程钻机等新型钻井装置,制定了技术要求,与本指南接受的工业标准(GB、SY、ISO和API等160项工业标准)一起形成了CCS对海上钻井装置的检验技术要求体系。该指南对新颖钻井装置制定了系统的FMEA和FMECA技术要求,但目前尚没有制定关于海上设施整体安全评估指南。