何君毅 羅衡

(中海油安全技術(shù)服務(wù)有限公司湛江分公司 廣東湛江 524057)

0 引言

安全評價是指應(yīng)用系統(tǒng)工程的原理和方法，對被評價事件中存在的可能引發(fā)事故或直接經(jīng)濟損失的因素進行識別，判斷其發(fā)生的頻率及造成的嚴(yán)重后果，從而提出事故防范措施，提高安全管理能力，進一步實現(xiàn)被評價事件的整體安全。安全評價方法有事故引發(fā)和故障假設(shè)分析法、危險指數(shù)評價法、定量風(fēng)險評價和層次分析法等，總結(jié)為定性分析和定量分析兩大類方法。MLS評價法是經(jīng)過改進的評價方法，通過明確危險因素的控制和監(jiān)測措施、風(fēng)險發(fā)生的概率和發(fā)生后引起的事故后果嚴(yán)重性來評價風(fēng)險的大小[1]。通過評價事件危險因素的嚴(yán)重程度，擬定明確的危險控制措施，減少危險因素，保障安全生產(chǎn)。

固井作業(yè)過程是鉆井過程中風(fēng)險相對較高的作業(yè)項目，需要在短時間內(nèi)完成所有工序，在固井作業(yè)中存在大量的帶高壓操作過程，是安全風(fēng)險的高發(fā)施工過程。為了降低固井作業(yè)的風(fēng)險，保障固井作業(yè)的安全進行，通過MLS安全評價法結(jié)合固井操作規(guī)程，掌握固井施工過程中主要危險因素，分析主要危險因素存在的原因，制定明確的危險控制措施，達到減少風(fēng)險的目的。

1 固井危險因素分析

固井過程的主要目的是填充套管和井壁之間的空隙，給井壁和套管提供支撐密封的作用，從而達到封隔不同壓力地層的目的。固井施工的安全與否會影響到整個油氣井筒的安全以及后續(xù)油氣開發(fā)的安全。通過提高固井工藝技術(shù)水平，優(yōu)化作業(yè)關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，提升施工現(xiàn)場的管理水平，克服不利因素，從而達到在安全施工的同時使水泥環(huán)具有較好的封堵效果。固井主要工藝流程包括：施工前準(zhǔn)備、管線吹灰試壓、接固井水泥頭、試運行、注前置液、注水泥漿、壓膠塞、替漿、碰壓、泄壓、候凝等。各個操作步驟中都存在大量可能出現(xiàn)的危險因素，現(xiàn)根據(jù)固井操作步驟，以其存在的危險因素為研究對象，對其具體分析。

(1)施工前準(zhǔn)備：配制水泥漿時，易腐蝕和有毒有害材料接觸人體或者泄漏入海，造成人員傷害或者環(huán)境污染。

(2)管線吹灰試壓：管線吹灰試壓時由于操作工程師違章操作，試壓壓力過高，管線爆裂，同時未設(shè)置危險區(qū)域(鉆臺、車尾、管線試壓區(qū))安全警示帶，人員在危險區(qū)域逗留造成傷害。

(3)接固井水泥頭：由于固井操作工程師和鉆工配合不當(dāng)，使工具落井或者工具彈出造成人員傷害。

(4)試運行：試運行時操作工程師違章操作，開錯閥門，或者未監(jiān)控好壓力變化，使得管線爆裂，造成人員傷害和水泥漿的泄露。

(5)注前置液：注前置液時操作工倒錯閥門，造成膠塞被提前壓入套管，造成經(jīng)濟損失，或者未檢測好壓力變化，造成管線爆裂、人員傷害。

(6)注水泥漿：注水泥漿時操作工倒錯閥門，造成膠塞被提前壓入套管，造成經(jīng)濟損失，或者未檢測好壓力變化，使得管線爆裂，造成人員傷害和水泥漿的泄露。

(7)壓膠塞：壓膠塞時控制膠塞下行的檔銷未活動，造成頂膠塞未下行，此時仍然未發(fā)現(xiàn)并開始向管線替漿，此時會造成水泥漿與替漿的鉆井液混合，污染水泥漿使其達不到凝固的條件，同時還會造成沒有碰壓過程，需要帶壓侯凝等一系列有風(fēng)險的后果。

(8)替漿：替漿過程中管線帶高壓，操作不當(dāng)會造成人員傷害。

(9)碰壓：碰壓時對壓力監(jiān)控不到位，造成固井管線憋壓，憋爆管線造成人員傷害。

(10)泄壓：泄壓時泄壓過快使得固井泵回流速度過快量過多，一方面使得鉆井液飛濺接觸人身體，另一方面造成套管內(nèi)液面虧空，壓力不夠，造成單流閥壓力過大失效，需要帶壓侯凝，增大風(fēng)險。

2 固井危險因素評價

2.1 安全評價方法介紹

在運用安全評價方法的過程中，大部分非定量的方法對潛在危險因素的個數(shù)以及該危險因素所帶來的后果沒有充分考慮，并且在計算造成的后果時通常要折中取舍，一定程度上降低了評價方法的精確性，增大了不定因素和決策難度。因此，對所有能夠造成事故的潛在危險源均采用全新的安全評價方法即MLS法，該安全評價方法的結(jié)果更接近事故的實際情況[1-2]。該評價方法的計算方程為：

式中，R為評價結(jié)果，即風(fēng)險大??；n為所有危險因素的個數(shù)；Mi為第i個危險因素的控制與監(jiān)測措施具有的分值；Li為事故中第i種危險因素發(fā)生導(dǎo)致事故的概率；Si1為第i種危險因素發(fā)生事故所造成的直接人員傷亡損失；Si2為第i種危險因素導(dǎo)致的事故造成的所有財產(chǎn)損失；Si3為第i種危險因素造成的環(huán)境污染及經(jīng)濟損失(此評價適用的S類型僅有3種，即m=3)。

2.2 固井作業(yè)安全評估

2.2.1 評價參數(shù)取值的確定

(1)潛在危險因素個數(shù)n。按照中海石油(中國)有限公司湛江分公司Q/HS 14004—2016《海洋固井設(shè)計與作業(yè)要求》和《鉆完井健康安全環(huán)境管理體系(2002-DL-01-06-01)》，以及對固井作業(yè)全過程的分解，已將固井過程中的危險因素個數(shù)劃分為10類(見下文)。

(2)危險因素發(fā)生頻率L。經(jīng)不完全統(tǒng)計，上述危險因素在固井作業(yè)中均有發(fā)生，不過統(tǒng)計樣本較少，用簡單的概率公式計算不具有代表性?，F(xiàn)將每個危險因素的施工時長、操作的難易程度結(jié)合起來，綜合確定每個危險因素發(fā)生的頻率(見表1)(將作業(yè)時長從短到長分為5個等級、作業(yè)難度從易到難分為5個等級，兩項乘積為該項的頻率分值)。

表1 危險因素發(fā)生頻率

續(xù)表1

(3)危險因素可監(jiān)測與可控制狀態(tài)M。危險因素的可監(jiān)測與可控制狀態(tài)如下表2所示。

表2 危險因素可監(jiān)測與可控制狀態(tài)及其分值

(4)危險因素后果嚴(yán)重度S。Si1為第i種危險因素發(fā)生事故所造成的直接人員傷亡損失，根據(jù)受傷嚴(yán)重程度換算成的直接經(jīng)濟損失將其分為3個檔次，死亡系數(shù)為5，重傷系數(shù)為3，輕傷系數(shù)為1；Si2根據(jù)設(shè)備的貴重程度以及損壞程度將其分為3個等級，分別賦值1～3；Si3為污染及經(jīng)濟損失，水泥漿材料泄露入海的環(huán)境經(jīng)濟損失賦系數(shù)為2(此評價適用的S類型僅有3種，即m=3)。

2.2.2 危險因素等級的確定

根據(jù)MLS的計算原理以及對各個參數(shù)取值進行確定，對潛在危險因素進行定量評價，確定其評價結(jié)果(如表3)。

表3 MLS評價結(jié)果

通過計算結(jié)果對各種潛在危險進行分級：注前置液和注水泥漿為一級危險因素，壓膠塞、替水泥漿和施工前準(zhǔn)備為二級危險因素，管線吹灰試壓和接固井水泥頭為三級危險因素，試運行、碰壓和泄壓為四級危險因素。

3 固井危險因素控制措施

通過前文對固井作業(yè)中的危險因素進行分析，同時結(jié)合事故致因的軌跡交叉理論模型[3-4](圖1)，對所有可能引起事故發(fā)生的原因深入解剖，明確造成事故發(fā)生的根本原因，從本質(zhì)上找出解決措施，從而消除其發(fā)生的可能性。

3.1 固井危險因素產(chǎn)生原因

軌跡交叉理論將事故的發(fā)生過程描述為：管理欠缺導(dǎo)致物的不安全狀態(tài)或者是人的不安全行為，兩者同時出現(xiàn)就會造成傷害。從物的不安全狀態(tài)的角度和人的不安全行為的角度兩方面確定事故的發(fā)生軌跡，從而分析事故原因。

圖1 軌跡交叉理論模型

該模型主要強調(diào)的是由于管理因素的欠缺所導(dǎo)致人的不安全行為和物的不安全狀態(tài)是事故發(fā)生的最主要的原因。結(jié)合固井作業(yè)現(xiàn)場的實際情況，所有的物(包括固井設(shè)備和鉆井設(shè)備)以及物的工藝流程均是非常成熟并且完備的，極小的幾率會出現(xiàn)物的不安全狀態(tài)。因此，大部分固井作業(yè)事故均是由人的不安全行為或者人的不安全行為導(dǎo)致物的不安全狀態(tài)所產(chǎn)生的。所以，現(xiàn)場加強管理因素以及規(guī)范人的不安全行為成為解決現(xiàn)場固井事故最主要的最本質(zhì)因素。

3.2 固井危險因素控制措施

現(xiàn)場危險因素的產(chǎn)生包括管理因素和個人因素，通過加強現(xiàn)場管理、完善固井實際操作和具體施工過程，結(jié)合危險因素風(fēng)險評價等級，制定該施工過程危險因素控制措施(見表4)。

(1)制定嚴(yán)格的組織規(guī)章制度，現(xiàn)場操作嚴(yán)格按照有關(guān)健康安全環(huán)境管理體系執(zhí)行，違者必罰。

(2)針對相應(yīng)崗位的操作人員進行專業(yè)操作技能和安全基礎(chǔ)知識的培訓(xùn)。

(3)安全監(jiān)督嚴(yán)格履行自己監(jiān)督職責(zé)，一級、二級危險因素需全程參與監(jiān)督。

(4)作業(yè)期間班組長需全程參與，檢查勞保穿戴、指導(dǎo)作業(yè)操作。

針對一級危險因素的注前置液和注水泥漿過程和二級危險因素的施工前準(zhǔn)備、壓膠塞和替漿過程，危險因素控制除了上述4條，還應(yīng)增加：①扣分制度，分?jǐn)?shù)直接與效益掛鉤，情節(jié)嚴(yán)重和影響惡劣的直接拉入 “作業(yè)黑名單”。②一級危險因素和二級危險因素的主要操作崗嚴(yán)禁一年以內(nèi)崗位經(jīng)驗的員工操作。

表4 不同危險因素控制措施和控制結(jié)果

4 結(jié)論

(1)明確固井主要施工過程中(施工前準(zhǔn)備、管線吹灰試壓、連接固井水泥頭、試運行、注前置液、注水泥漿、壓膠塞、替漿、碰壓、泄壓、候凝等)存在的危險因素。

(2)MLS評價方法能夠?qū)Χ鄠€不同危險因素以及不同的危險因素所帶來的不同危害后果進行綜合評價，更適用于固井作業(yè)風(fēng)險評價。

(3)通過對各種危險因素進行分類，明確注前置液和注水泥漿為一級危險因素，壓膠塞、替漿和施工前準(zhǔn)備為二級危險因素，管線吹灰試壓和接固井水泥頭為三級危險因素，試運行、碰壓和泄壓為四級危險因素。

(4)運用事故致因理論的軌跡交叉理論模型，明確危險因素的存在是人的不安全行為所導(dǎo)致，通過制定嚴(yán)格組織規(guī)章制度、開展技能和安全培訓(xùn)、行使安全監(jiān)督和班組長的職責(zé)、增加扣分制和明確特殊崗位的操作工的工作年限等，所有不同危險等級的危險因素均能夠消除。