Risk assessment using Hybrid Causal Logic (HCL) modelling - A detailed risk assessment of offloading from a Floating Production, Storage and Offloading (FPSO) unit, for the Sea Lion field

Abstract

Denne oppgaven benytter seg av Hybrid Causal Logic-modellen for å utføre en detaljert risikovurdering av kritiske hendelser ved direkte lossing av olje fra Floating, Production, Offloading og Storage (FPSO)-enheten til konvensjonell handelstankere (CTT) på Sea Lion-feltet.

Premier Oil utvikler Sea Lion-feltet som ligger nord for Falklandsøyene. Sea Lionfeltet har lignende værforhold som Nordsjøen deler av året, men det er lenger fra land, og det er ikke mye aktivitet i nærheten. Sammenlignet med Nordsjøen er mye altså likt, men her er noen større og ulike utfordringer.

BW Offshore har utført et forprosjektsstudie av losseoperasjonen som er vurdert i denne oppgaven. Etter risikoidentifikasjonser og risikovurderingsmøter ble det valgt å utføre en mer detaljert risikovurdering på hendelsene oljesøl og skade under personelloverføring. Disse ble valgt ut fra risikorangeringen ved hjelp av risikomatrise, og på grunn av usikkerhetene om hvordan man skal utforme lavrisikoløsning for oljeoverføring og hvilken personelloverføring som skal brukes.

Den kvalitative modelleringen er hovedsakelig basert på BW Offshores foreløpige losseprosedyre for Sea Lion og OCIMF-retningslinjer for offshoretanker-operasjoner. Modelleringen av tap av olje ble gjort ved å bruke en så enkel løsning som mulig, og likevel være i henhold til regler og forskrifter. Metoden for overføring av personell som ble vurdert, var kranoverføring mellom FPSO og støttefartøy, og pilotstige og gangvei mellom støttefartøy og CTT. Den kvantitative modelleringen er hovedsakelig basert på ekspertuttalelser. Her ble Delphi-metoden brukt da det ble vanskelig å få detaljerte data av høy kvalitet for disse hendelsene. Noe som hadde vært ønskelig for å få et så nøyaktig resultat som mulig. Disse dataene har ikke vært mulig å få tak på pga manglende nøyaktighet i rapporteringa. Delphi-metoden ble derfor brukt for at inngangsdataene skulle bli av en så god nøyaktighet som mulig ved dette tidspunktet.

Programvaren som ble brukt for vurderingene, var Trilith, som er utviklet for konstruksjon og analyse av Hybrid Causal Logic. Hybrid Causal Logic-modellering er ikke en vanlig metode for dette fagfeltet. Av den grunn ble det utfordrende å finne løsninger når analysen i Trilith ble kjørt. Programvaren var i seg selv utfordrende å arbeide med.

Resultatene som ble oppnådd, viste lateral kollisjon når kurven landet. Personskade og skade på eiendeler var det mest sannsynlige ulykkesscenariet ved ”overføring av personell”. Det minst sannsynlige scenariet for ”overføring av personell”, var mann overbord fra 9 m når personell går fra leider og inn i gangveien. De viktigste komponentfeilene som ble avdekket med Birnbaumsmålinger, var bremsefeil og motorfeil på personellkrana, og derfor bør man få høyverdige data for disse grunnleggende hendelsene.

For ”tap av olje” viser resultatene at det mest sannsynlige scenariet er liten oljelekkasje og minst sannsynlig er en stor lekkasje. De viktigste hendelsene med Birnbaumsmålinger her er for høy losserate, for høyt oljetrykk i losseslangen og generelle slangeskader. Høyverdige data bør oppnås for disse grunnleggende hendelsene.

En anbefalt forbedring for ”overføring av personell” er å bruke FROG i stedet for Billy Pugh. FROGs forhindrer at personell faller ut, og det beskytter også mot lateral - og vertikal kollisjon. Ekstra stort fokus på opplæring og riktig bruk av rett personlig verneutstyr er viktig.

For ”tap av olje” anbefales det å ha et bærbart kommunikasjonssystem (telemetri) som kan sende ”direkte signaler” til kontrollsystemet i FPSOen Green Line-system. Telemetrisignalene fra CTT kan være ”lasting tillatt” - ”lasting ikke tillatt” ”lossing fra FPSO pågår” - ”strekkbelastning i trossa” - ”lastetrykk i slangen” - ”overføringsrate”. Det bør være høyt fokus på trykktesting av systemet før lossing.

This thesis makes use of Hybrid Causal Logic modelling to perform detailed risk assessment on critical events during direct offloading from Floating, Production, Offloading and Storage (FPSO) unit to Conventional Trading Tanker (CTT) offshore at the Sea Lion field. Premier Oil is developing Sea Lion which is located north of the Falkland Islands. The Sea Lion field has similar weather conditions to the North Sea parts of the year, but it is further from shore and there is not much activity nearby. This provides some different and additional challenges compared to those of the North Sea. BW Offshore has the Front-End Engineering Design for direct offloading operation assessed in this thesis.

After a Hazard Identification and Risk Assessment workshop the critical events to perform detailed risk assessment on was chosen. Loss of containment and injury during personnel transfer was chosen based on the risk ranking using Risk Matrix and because of the uncertainties of how to design low risk solution for oil transfer and which method of personnel transfer that should be used.

The qualitative modelling is mainly based on BW Offshore’s preliminary offloading procedure for Sea Lion and Guidelines for Offshore Tanker operations. The modelling of ”Loss of containment” was done by using an as simple as possible solution, while still be according to rules and regulations. The method for transfer of personnel which was assessed, was crane transfer between FPSO and support vessel, and pilot ladder and gang way between support vessel and CTT. And the quantitative modelling is mainly based on expert judgments obtained by using the Delphi method, as obtaining detailed, high-quality data specific for these events proved to be difficult. The input data is therefor of high uncertainty.

The computer software used for the assessments was Trilith, which is designed for construction and analysis of Hybrid Causal Logic. Hybrid Causal Logic modelling is not a commonly used method, therefor it got troublesome finding solutions when running analyzes in Trilith got challenging.

The results gained showed that lateral collision when the basket lands, with the consequence of injury to personnel and asset damage was the most probable accident scenario for transfer of personnel operation. The least probable scenario for transfer of personnel was man overboard from 9m, because of personnel falling when entering the gang way. The most important components with Birnbaum’s measure was Break failure and Engine failure of the man riding crane, therefor high-quality data should be obtained for these basic events.

For loss of containment the results show that the most probable scenario is minimal pollution and the least probable is big spill pollution. The most important components with Birnbaum’s measure is Excessive crude rate, Crude oil pressure too high and Hose damage. High-quality data should be obtained for these basic events.

A recommended improvement for transfer of personnel is to use FROG instead of Billy Pugh. FROGs prevent personnel from falling out, and it also protects against lateral and vertical collision. Training and correct use of the appropriate Personal Protective Equipment is important.

For loss of containment it is recommended to have a portable system that can replicate the main services of a Green Line system. Telemetry should be used for loading not permitted, loading permitted, loading pump running, loading rate, hawser tension and loading pressure.