海上油气开发技术要求高所需的投资更大,而当前油价走低的形式中对海上开发项目的提出不小的挑战。海上油气开采作业事故不仅会危害人员和平台安全,还会引发社会、环境和产业危机,因此针对海上作业过程中的各关键环节设计科学、合理的安全屏障,保障深水生产系统的安全成为实际工程中的一大重点。调研国内外近年来海洋工程风险安全的研究成果和最新进展,调研安全屏障及大数据技术在油气生产中的应用情况,总结海洋工程风险的研究趋势。从安全屏障的功能定义、分类以及理论模型三个方面对展开研究,对海洋油气生产作业进行风险分析,从人员管理、自然环境、设备运行等角度进行风险源辨识,并针对立管系统、油气处理系统等不同子系统的特点开展风险评价及安全防护设计工作,总结海洋油气生产风险特点并根据这些特点设计安全屏障系统。采用蝴蝶结模型(Bow-tie)对油气处理模块进行事故机理分析,确定事故路径及关键事件,使用仿真模拟方法进行油气泄漏爆炸模拟研究,根据实际参数建立仿真模型分析风向、风速及泄漏速率等关键因素对泄漏气题扩散行为的影响规律,确定泄漏燃气危险区域的分布规律和空间范围,研究爆炸超压及火焰高温等主要灾害指标的变化规律和影响范围;使用故障树分析模型研究立管子系统的故障类型与失效原因,模拟立管严重段塞流特性并分析风险危害;针对海洋平台作业人员不安全行为展开研究,分析人员工作环境中的客观压力来源以及可能的主观压力因素。针对风险分析与仿真模拟结果进行安全屏障设计,针对油气处理系统,以事故预防和风险控制为目标,建立消防、逃生等方面的安全保护屏障;针对柔性立管严重段塞流风险,提出数据模拟屏障以及GLCC段塞流设备安全屏障;建立大数据安全屏障系统,确定以油气处理模块设备故障、立管腐蚀及外力破坏和平台人员风险行为等为系统目标问题,明确系统职责范围、以及所分析预测需要的数据维度,结合海上油气生产作业特点设计系统组成架构并结合事故数据的特点给出数据筛选和预处理的方法,最后使用现场数据对系统功能进行实验,得到最优算法组合模式以及人员风险分类规则。