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第1章 引言1

1.1 量化风险评估介绍2

1.2 与其他分析方法相关的量化风险评估4

1.3 目标与局限性5

1.4 相关规范和标准6

1.5 挪威规范7

1.5.1 框架规范7

1.5.2 健康、环境与安全管理规范8

1.5.3 设施规范11

1.5.4 活动规范12

1.5.5 挪威海事管理局风险分析规范12

1.6 英国规范12

1.6.1 安全案例规范13

1.6.2 火灾爆炸预防与应急响应规范14

1.6.3 管理与行政规范15

1.6.4 设计与施工建造规范15

1.7 国家和国际标准15

1.8 局限性16

1.8.1 风险管理17

1.8.2 水下生产17

1.8.3 生产规则性17

第2章 风险全解——定义和特征18

2.1 风险的定义19

2.1.1 风险的基本描述19

2.1.2 风险的维度20

2.1.3 死亡风险21

2.1.4 损害的频率28

2.1.5 环境风险29

2.1.6 资产风险30

2.2 风险因素31

2.2.1 人员风险31

2.2.2 针对环境的风险32

2.2.3 针对资产的风险33

2.3 风险呈现33

2.3.1 死亡事故风险35

2.3.2 群体风险42

2.3.3 损害风险44

2.3.4 针对环境的风险45

2.3.5 资产风险46

2.3.6 载荷分布功能48

2.4 不确定性49

2.4.1 不确定性思考的基础49

2.4.2 不确定性的影响50

2.4.3 基于经验数据的计算51

2.5 基本的风险建模概念54

2.5.1 深度防护54

2.5.2 风险屏障55

2.5.3 根本原因58

2.5.4 风险影响因素59

第3章 风险呈现和风险接受准则60

3.1 北海风险全解61

3.1.1 死亡事故概述61

3.1.2 人员事故概述63

3.1.3 死亡事故率65

3.1.4 死亡事故率趋势65

3.1.5 直升机运输的风险等级67

3.1.6 离岸与岸上活动比较70

3.1.7 潜在风险71

3.2 风险接受准则73

3.2.1 定义73

3.2.2 理念上的两难74

3.2.3 挪威的监管要求75

3.2.4 英国规范中的风险接受准则要求76

3.2.5 挪威石油标准化组织的要求79

3.3 用于石油业人员风险的准则81

3.3.1 群体平均风险81

3.3.2 风险分布82

3.3.3 潜在人命丧失（PLL）82

3.4 环境溢出风险的风险接受准则83

3.4.1 初始方法84

3.4.2 当前方法84

3.4.3 准则适用吗？87

3.4.4 新方法88

3.5 物质损失／生产延误的风险89

3.6 大型离岸建筑施工建造临时阶段的风险接受准则90

第4章 重大事故的教训91

4.1 “埃科菲斯克·布拉沃”号平台井喷94

4.1.1 事件序列94

4.1.2 屏障性能94

4.1.3 吸取设计教训95

4.1.4 吸取营运教训95

4.2 “埃克斯托克”勘探井井喷96

4.2.1 事件序列96

4.2.2 屏障性能98

4.2.3 吸取的教训98

4.3 “恩绍瓦”号生产平台井喷98

4.3.1 事件序列99

4.3.2 屏障性能99

4.3.3 吸取设计教训100

4.3.4 吸取营运教训100

4.4 “西部前卫”号钻井平台气体井喷100

4.4.1 事件序列100

4.4.2 屏障性能102

4.4.3 吸取设计教训103

4.4.4 吸取营运教训103

4.5 “海洋奥德赛”号钻井平台燃烧井喷103

4.5.1 事件序列104

4.5.2 屏障性能105

4.5.3 吸取设计教训105

4.5.4 吸取营运教训106

4.6 “布伦特·阿尔法”号平台爆炸106

4.6.1 事件序列106

4.6.2 屏障性能107

4.6.3 吸取设计教训108

4.6.4 吸取营运教训108

4.7 “帕玻尔·阿尔法”号平台爆炸与火灾109

4.7.1 事件序列109

4.7.2 屏障性能110

4.7.3 吸取设计教训111

4.7.4 吸取营运教训111

4.8 “埃科菲斯克·阿尔法”号平台立管破裂112

4.8.1 事件序列112

4.8.2 屏障性能113

4.8.3 吸取设计教训114

4.8.4 吸取营运教训114

4.9 “左敦”号管线破裂115

4.9.1 事件序列115

4.9.2 屏障性能116

4.9.3 吸取设计教训116

4.9.4 吸取营运教训117

4.10 “深海钻探者”号钻井平台倾覆117

4.10.1 事件序列117

4.10.2 屏障性能118

4.10.3 吸取设计教训119

4.10.4 吸取营运教训119

4.11 “亚历山大·基尔兰德”号住宿平台倾覆119

4.11.1 事件序列120

4.11.2 屏障性能120

4.11.3 吸取设计教训121

4.11.4 吸取营运教训121

4.12 “海洋突击者”号钻井平台倾覆122

4.12.1 事件序列122

4.12.2 屏障失效122

4.12.3 吸取设计教训123

4.12.4 吸取营运教训123

4.13 “爪哇海”号钻井船倾覆124

4.13.1 事件序列124

4.13.2 屏障失效125

4.13.3 吸取设计教训126

4.13.4 吸取营运教训126

4.14 “西克雷斯特”号钻井船倾覆126

4.14.1 事件序列126

4.15 “西伽马”号生活平台倾覆127

4.15.1 事件序列127

4.15.2 屏障性能128

4.15.3 吸取设计教训128

4.15.4 吸取营运教训129

4.16 “挪纳”号穿梭油船碰撞129

4.16.1 事件序列129

4.16.2 屏障性能130

4.16.3 吸取设计教训131

4.16.4 吸取营运教训131

4.17 “P-36”号平台倾覆131

4.17.1 事件序列131

4.17.2 屏障性能133

4.17.3 吸取设计教训134

4.17.4 吸取营运教训134

4.18 “P-34”号平台横倾134

4.18.1 事件序列134

4.19 “海洋前卫”号钻井平台锚索事故135

4.19.1 事件序列135

4.19.2 屏障性能136

4.19.3 吸取设计教训137

4.19.4 吸取营运教训137

4.20 “埃克森·瓦尔迪兹”号油船溢油138

4.20.1 事件序列138

4.20.2 屏障失效140

4.21 屏障性能总结140

第5章 量化风险评估法142

5.1 分析步骤和要素143

5.1.1 分析要素143

5.1.2 识别触发事件145

5.1.3 起因分析146

5.1.4 事故序列建模148

5.1.5 后果分析150

5.1.6 风险计算、分析和评估151

5.2 分析步骤153

5.2.1 对分析方法的要求154

5.3 危险建模和起因分析155

5.3.1 井喷危险研究155

5.3.2 过程危险研究156

5.3.3 立管／管线危险研究157

5.3.4 火灾载荷和烟雾评估158

5.3.5 爆炸载荷评估159

5.3.6 碰撞危险研究159

5.3.7 坠落物体危险研究160

5.3.8 结构失效研究161

5.4 临界风险分析161

5.4.1 屏障研究161

5.4.2 安全临界系统的评估161

5.4.3 概率细化研究162

5.4.4 整合人为与组织因素163

5.4.5 后果细化研究163

5.4.6 修正事件树研究164

5.5 不同风险维度的分析164

5.5.1 损害分析164

5.5.2 死亡风险分析165

5.5.3 环境溢出风险的分析165

5.5.4 资产风险的分析166

5.6 敏感性分析166

5.7 风险分析的局限性167

5.8 软件的使用168

5.9 数据源169

5.9.1 数据源的类型169

5.9.2 井喷频率169

5.9.3 生产系统泄漏频率170

5.9.4 立管／管线泄漏频率171

5.9.5 船舶碰撞171

5.9.6 坠落物体172

5.9.7 海上事故173

5.9.8 设备区事故173

5.9.9 直升机事故173

5.9.10 职业及潜水事故174

5.9.11 起火概率174

5.9.12 安全系统可靠性175

5.9.13 可靠性分析的数据源175

5.9.14 死亡事故建模的数据175

5.10 海上设施特殊数据的使用176

5.10.1 一般数据与海上设施特殊数据176

5.10.2 源自风险等级项目的海上设施特殊数据177

5.10.3 特殊数据与一般数据的结合178

5.10.4 实例，数据结合179

5.10.5 海上设施特殊数据的数据源181

5.11 将风险分析研究应用于生命周期阶段183

5.11.1 概念发展过程中的分析184

5.11.2 营运中的分析184

5.12 量化风险分析的执行185

5.12.1 质量状况185

5.12.2 假设与前提的记录整理187

5.12.3 典型研究的说明188

5.13 体验量化风险分析研究的挑战189

5.13.1 危险识别189

5.13.2 风险的分析190

5.13.3 分析结果的呈现191

5.13.4 识别降低风险的措施192

5.13.5 研究结果在风险管理中的应用192

第6章 分析技术193

6.1 危险识别194

6.1.1 危险与可操作性研究196

6.1.2 初步危险分析197

6.1.3 安全操作198

6.1.4 蝶形结法199

6.2 起因、概率和频率分析200

6.2.1 故障树分析201

6.2.2 事件树分析203

6.2.3 失效模式与影响分析204

6.2.4 统计学仿真分析204

6.2.5 分析方法204

6.2.6 营运风险分析204

6.3 事件树分析209

6.3.1 事件树基础209

6.3.2 主要的危险场景216

6.3.3 触发事件频率216

6.3.4 事件树的节点220

6.3.5 终点事件频率222

6.3.6 生产区内的气体泄漏224

6.3.7 井喷事件树227

6.3.8 立管／管线的气体泄漏230

6.4 屏障之间的关联性分析233

6.5 事件序列分析234

6.5.1 时间关联性234

6.5.2 事件树建模中的节点序列235

6.5.3 定向建模236

6.5.4 人、技术和组织236

6.6 碳氢化合物泄漏建模240

6.6.1 泄漏统计241

6.6.2 从经验数据中计算泄漏率245

6.6.3 泄漏的建模247

6.7 起火概率建模247

6.7.1 经验数据248

6.7.2 Cox模型249

6.7.3 特定平台建模249

6.7.4 行业最新的时变建模250

6.7.5 修正联合工业项目模型255

6.8 事态加剧建模256

6.8.1 功能性257

6.8.2 可操作性和可靠性257

6.8.3 残存性258

6.8.4 节点概率259

6.9 事态加剧分析259

6.9.1 火灾事态加剧建模260

6.9.2 爆炸事态加剧建模261

6.9.3 损坏的限制262

6.9.4 设备对火灾和爆炸的响应264

6.9.5 人员的耐受性准则267

6.9.6 安全功能的损害准则268

6.9.7 安全功能必须保持可用的时间271

6.10 环境影响风险的分析273

6.10.1 概述273

6.10.2 环境损害度量273

6.10.3 事件树275

6.10.4 环境损害分布276

第7章 死亡事故风险评估278

7.1 方法概述279

7.1.1 为何分析死亡事故风险？279

7.1.2 统计分析280

7.1.3 基于现象的分析280

7.1.4 死亡事故率值的平均283

7.1.5 海上设施之间的不同284

7.2 职业死亡事故风险285

7.3 立即死亡事故风险287

7.3.1 概述287

7.3.2 主观建模288

7.3.3 基于物理效应的建模290

7.3.4 标杆需求294

7.4 逃生风险分析299

7.4.1 概述299

7.4.2 逃生时间分析301

7.4.3 损害分析301

7.4.4 逃生死亡事故分析305

7.5 撤离风险分析306

7.5.1 撤离手段概述306

7.5.2 损害分析312

7.5.3 撤离死亡事故分析312

7.6 结合救援作业的风险分析315

7.6.1 救援时间分析316

7.6.2 救援能力318

7.6.3 救援死亡事故分析322

7.7 人员运送过程中的死亡事故风险324

7.7.1 死亡事故分布325

7.7.2 涉及岸海往返的风险比较325

7.8 潜水作业的死亡事故风险327

7.9 停工阶段的死亡事故风险327

第8章 火灾风险建模330

8.1 概述331

8.1.1 不同结果的案例331

8.1.2 火灾载荷的类型332

8.1.3 结构性火灾影响333

8.1.4 人所承受的火灾和爆炸载荷334

8.2 甲板火灾后果分析334

8.2.1 火灾的机制334

8.2.2 火球337

8.2.3 气体火灾337

8.2.4 火灾中的耗氧338

8.2.5 计算模型的选择338

8.2.6 甲板火灾事件的分析339

8.3 海上火灾339

8.3.1 瞬间释放的延时点火340

8.3.2 瞬间释放的起火概率341

8.3.3 是什么决定了海上火灾的可能性？342

8.3.4 海平面火灾的载荷344

8.4 烟气效应分析348

8.4.1 烟气特性的预测法348

8.4.2 烟气流动和散布350

8.5 对火灾的结构响应351

8.5.1 手工方式351

8.5.2 非绝缘钢352

8.5.3 绝缘钢352

8.6 降低风险的手段355

8.6.1 概述355

8.6.2 当前的研发经验356

8.7 结构消防的量化357

8.7.1 案例说明357

8.7.2 火灾量化357

8.7.3 燃烧持续时间的分布358

8.7.4 火灾量化的定义360

8.7.5 USFOS？软件工具建模361

8.7.6 量化风险评估建模364

8.7.7 量化风险评估结果366

8.7.8 结论367

8.8 爆炸冲击和火灾设计指南368

第9章 爆炸风险建模369

9.1 概述370

9.1.1 引言370

9.1.2 针对结构的爆炸载荷370

9.1.3 针对人员的爆炸载荷371

9.2 爆炸频率371

9.2.1 事件树分析371

9.2.2 历史发生频率372

9.3 爆炸后果分析376

9.3.1 爆炸载荷的类型376

9.3.2 气体爆炸377

9.3.3 冲击波378

9.3.4 压力379

9.3.5 爆炸云的形成380

9.3.6 爆燃382

9.3.7 密闭／半密闭爆炸384

9.4 爆炸载荷评估的概率方法387

9.4.1 基础387

9.4.2 概率评价法387

9.4.3 概率评价389

9.4.4 实例394

9.4.5 使用载荷函数395

9.4.6 结构响应的计算395

9.4.7 概率法是最好的解决方法吗？396

9.5 降低爆炸风险397

9.5.1 设计基础的确立397

9.5.2 顶边结构爆炸冲击与消防工程研发经验398

9.5.3 主要经验，缓解399

9.5.4 降低风险的可能性400

9.6 实例，爆炸冲击载荷的量化405

9.6.1 引言405

9.6.2 量化的基础406

9.6.3 设计能力407

9.6.4 载荷分布407

9.6.5 气体爆炸频率409

9.6.6 结构强化的成本410

9.6.7 优化411

9.7 案例研究：降低爆炸冲击载荷412

9.7.1 布局与几何形状413

9.7.2 分析的案例与配置414

9.7.3 通风效果414

9.7.4 爆炸研究415

9.7.5 FLACS的分析结果416

9.7.6 参数敏感性示范417

9.7.7 量化风险评估建模的含义418

9.7.8 量化风险评估的敏感性结果419

9.7.9 讨论与评价420

第10章 碰撞风险建模421

10.1 历史上的碰撞风险422

10.1.1 重大碰撞事故422

10.1.2 挪威平台碰撞423

10.1.3 母船碰撞426

10.2 建模概述427

10.2.1 引言427

10.2.2 商船428

10.2.3 海军交通429

10.2.4 捕鱼船430

10.2.5 离岸交通430

10.2.6 浮式单元432

10.3 过往船舶的航行432

10.3.1 引言432

10.3.2 过往机动船的碰撞——模型概述433

10.3.3 交通模式与交通容量436

10.3.4 碰撞航向的概率437

10.3.5 船舶初始矫正失败的概率443

10.3.6 平台初始矫正失败的概率446

10.3.7 实例结果446

10.3.8 COAST？数据库449

10.3.9 模型验证450

10.4 碰撞能量450

10.4.1 冲击能量和平台能量的吸收能力451

10.4.2 碰撞船舶的质量451

10.4.3 碰撞船舶的冲击速率451

10.4.4 临界碰撞452

10.5 碰撞后果453

10.5.1 失效准则454

10.5.2 碰撞几何454

10.5.3 局部碰撞破损455

10.5.4 整体破损456

10.6 降低风险的措施456

10.6.1 降低风险措施概述456

10.6.2 过往船舶457

10.6.3 降低风险措施的效果459

10.6.4 避免碰撞的经验462

10.6.5 实例463

10.7 碰撞风险案例研究464

10.7.1 海上设施464

10.7.2 航线465

10.7.3 结果468

10.7.4 能量分布470

10.7.5 干预选择471

10.7.6 碰撞几何473

第11章 船用系统风险建模477

11.1 压载系统故障478

11.1.1 背景478

11.1.2 监管要求478

11.1.3 相关危险479

11.1.4 既往研究479

11.1.5 当前的稳性偶发事件和意外事故480

11.1.6 分析偶发事件和意外事故得到的结论482

11.1.7 对典型的量化风险评估研究的评价483

11.1.8 建议的稳性危险分析方法483

11.1.9 量化风险评估结果与经验事件的比较488

11.1.10 结论489

11.2 锚泊系统故障489

11.2.1 涉及一条以上锚索的偶发事件490

11.2.2 绞车链的释放491

11.2.3 锚索失效492

11.2.4 走锚493

11.2.5 锚泊系统的其他风险493

11.2.6 挪威大陆架移动式离岸钻井平台上锚泊系统的风险分析494

11.2.7 锚泊系统量化风险评估中的故障树应用494

11.2.8 总结495

11.3 钻探动力定位系统失效496

11.3.1 屏障功能1：预防失位498

11.3.2 屏障功能2：阻止船舶运动498

11.3.3 屏障功能3：预防油气井完整性损失499

11.4 穿梭油船碰撞风险500

11.4.1 背景500

11.4.2 串列卸载配置502

11.4.3 当前油田配置的概述503

11.4.4 穿梭油船碰撞危险的特征描述505

11.4.5 屏障建模507

11.4.6 各种风险的分析508

11.4.7 事故与事件发生频率的趋势510

11.4.8 碰撞能量与后果511

11.4.9 张紧式锚链的意外事故与偶发事件512

11.4.10 动力偏移时碰撞频率的主要贡献因素512

11.4.11 经验数据513

11.4.12 事故频率515

11.4.13 平均碰撞频率516

11.4.14 碰撞频率的趋势517

11.5 浮力损失519

11.6 事故性权重条件520

第12章 其他危险引起的风险521

12.1 起重机事故522

12.1.1 坠落物体冲击力建模523

12.1.2 坠落载荷的物理属性524

12.1.3 坠落载荷的概率526

12.1.4 击中物体的概率527

12.1.5 冲击力的后果528

12.1.6 冲击能量分布531

12.2 拖曳期间的事故533

12.3 船员落水事故533

12.3.1 船员落水事故的频率534

12.3.2 涉及船员落水事故的场景535

12.4 直升机水上迫降事故536

12.5 结构失效537

12.6 水下气体泄漏539

第13章 基于风险设计的方法541

13.1 概述542

13.1.1 关于基于风险设计的需求542

13.1.2 基于风险设计的范围544

13.1.3 设计所面临的挑战544

13.2 权威规范和要求547

13.2.1 挪威海上设施547

13.2.2 英国规范549

13.3 与风险分析的关系549

13.3.1 适当的风险分析550

13.3.2 事件树的应用553

13.3.3 后果模型的应用555

13.3.4 对主动安全系统中变化的敏感性556

13.4 顶边系统基于风险设计的方法558

13.4.1 方法的基础558

13.4.2 建议方法的基本内容559

13.4.3 敏感性概述560

13.4.4 什么应成为目标保护等级561

13.5 结构与被动安全系统基于风险的设计562

13.6 实践思考563

13.6.1 针对火灾载荷的设计563

13.6.2 针对爆炸载荷的设计569

13.6.3 针对碰撞冲击力的设计570

13.6.4 针对坠落载荷冲击力的设计571

13.7 安全完整性水平572

第14章 源自量化风险评估研究的风险结果呈现574

14.1 对风险呈现的要求575

14.1.1 监管要求575

14.1.2 风险结果呈现和风险接受准则576

14.1.3 所建议的呈现格式577

14.2 根据应用范围呈现风险577

14.2.1 生命周期各阶段577

14.2.2 最低合理可行原则评价578

14.2.3 不同用户群体的风险呈现578

14.2.4 风险呈现的框架579

14.3 总风险的呈现579

14.3.1 主要结果579

14.3.2 风险结果的参照581

14.4 风险影响的呈现582

14.4.1 死亡事故率的影响582

14.4.2 泄漏频率的影响585

14.4.3 火灾与爆炸特征585

14.5 显著改进的呈现587

14.6 敏感性研究的呈现588

14.7 不确定性的评价591

14.8 容易理解的呈现格式593

第15章 营运阶段的风险分析应用594

15.1 研究更新595

15.1.1 概述595

15.1.2 更新的范围596

15.1.3 更新的频率597

15.2 改进营运的屏障与营运风险分析597

15.2.1 案例研究综述598

15.2.2 敏感性研究的结果598

15.3 敏感性研究应用于安全体系改进599

15.3.1 风险管理目标600

15.3.2 案例研究：放空改进的效果601

15.4 成本收益分析案例研究604

15.4.1 油田数据604

15.4.2 降低风险措施的定义606

15.4.3 降低风险的潜力606

15.4.4 成本与收益比较的整体方法606

15.4.5 收益建模607

15.4.6 成本建模611

15.4.7 结果611

15.4.8 讨论与评价612

15.4.9 结论613

15.5 风险指标614

15.5.1 风险监控的“火灾爆炸预防与应急响应”法614

15.5.2 目标617

15.5.3 选择个案指标的建议方法618

15.5.4 个案指标的权重623

15.6 保养工作分析625

15.7 改装工作的整体分析626

15.7.1 概述626

15.7.2 以生命周期的角度看待改装的风险627

15.8 新设施的整合629

附录 软件概述630

A.1 引言631

A.2 电子联系方式632

A.3 定量风险分析软件634

A.4 场景与概率分析的量化风险评估软件工具641

A.5 后果分析的量化风险评估软件工具646

A.6 定性风险评估软件652

A.7 偶发事件与意外事故的报告和分析654

A.8 风险管理软件655

名词解释650

缩略语665

参考文献671

作者简介685

主审简介686

索引687