海上修井機(jī)鉆井作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法實(shí)踐

王棟森

(中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300459)

1 背景和意義

海洋石油固定平臺(tái)進(jìn)行油氣鉆井作業(yè)是一項(xiàng)工序繁雜、交叉聯(lián)合、高度協(xié)同、作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)較高的系統(tǒng)工程，安全、便捷、快速地完成鉆井作業(yè)是決定整套油氣生產(chǎn)成敗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[1]。由于鉆井作業(yè)受固定平臺(tái)井槽結(jié)構(gòu)、海底管線、海底電纜等設(shè)施限制，因此僅靠自升式鉆井平臺(tái)進(jìn)行鉆井作業(yè)存在一定的局限性[2]。

利用修井機(jī)進(jìn)行鉆井作業(yè)可解決自升式鉆井平臺(tái)觸及不到部分固定平臺(tái)井槽的局限性，充分提升油田增儲(chǔ)上產(chǎn)的能力。但應(yīng)該看到，利用修井機(jī)進(jìn)行鉆完井作業(yè)存在平臺(tái)和修井機(jī)模塊承載能力、提升能力、井控能力、場(chǎng)地?cái)[放、吊裝能力、逃生和救生能力等方面的不足，這些先天不足勢(shì)必會(huì)對(duì)人員和作業(yè)時(shí)的井下情況構(gòu)成安全隱患[3-5]。

綜合分析評(píng)價(jià)，根據(jù)鉆井作業(yè)流程，結(jié)合海洋石油相關(guān)部門規(guī)章、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，應(yīng)對(duì)海洋石油固定平臺(tái)配備的修井機(jī)鉆井作業(yè)進(jìn)行充分安全風(fēng)險(xiǎn)分析。通過運(yùn)用安全系統(tǒng)工程的方法分析修井機(jī)進(jìn)行調(diào)整井鉆井作業(yè)過程中可能存在的風(fēng)險(xiǎn)，并找出應(yīng)重點(diǎn)防范的主要危險(xiǎn)及有害因素；根據(jù)修井機(jī)鉆完井作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)及分析結(jié)果，對(duì)鉆完井作業(yè)、修井機(jī)能力、作業(yè)和生活支持能力、應(yīng)急能力、生產(chǎn)設(shè)施結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等方面進(jìn)行定性定量評(píng)估，有針對(duì)性地提出風(fēng)險(xiǎn)控制對(duì)策及措施，降低風(fēng)險(xiǎn)，提高項(xiàng)目的本質(zhì)安全程度[6-9]。

本文對(duì)修井機(jī)鉆井安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估重點(diǎn)內(nèi)容和良好實(shí)踐進(jìn)行了總結(jié)，形成了系統(tǒng)的安全評(píng)估方法，并以海上某修井機(jī)作業(yè)為例進(jìn)行評(píng)估，能夠在作業(yè)前有效把控作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，及時(shí)在源頭遏制安全生產(chǎn)事故發(fā)生。

2 安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估流程

首先應(yīng)做好評(píng)估準(zhǔn)備，成立項(xiàng)目組，編寫項(xiàng)目實(shí)施方案，制定項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃，搜集項(xiàng)目所需資料，準(zhǔn)備現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估所需材料。組織開展辨識(shí)與分析危險(xiǎn)、有害因素，通過熟悉項(xiàng)目資料，辨識(shí)和分析項(xiàng)目存在的危險(xiǎn)、有害因素，并進(jìn)行分類。

其次劃分評(píng)估單元，按修井機(jī)鉆井作業(yè)特點(diǎn)，遵循評(píng)估單元的劃分原則，劃分評(píng)估單元；再依據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況選擇合適的評(píng)估方法；通過定性、定量評(píng)估方法對(duì)不同評(píng)估單元分別進(jìn)行評(píng)估，預(yù)測(cè)事故的可能性及其嚴(yán)重程度，評(píng)估設(shè)備設(shè)施狀態(tài)屬性及能力符合性；根據(jù)評(píng)估結(jié)果，依據(jù)國家有關(guān)安全生產(chǎn)的法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)的要求，提出具有針對(duì)性的、可操作性的、經(jīng)濟(jì)合理的安全對(duì)策措施和建議。最終得出評(píng)估結(jié)論，概括評(píng)估結(jié)果，給出危險(xiǎn)、有害因素引發(fā)各類事故的可能性及其嚴(yán)重程度的預(yù)測(cè)性結(jié)論，得出設(shè)備設(shè)施是否滿足本次調(diào)整井鉆井作業(yè)要求的結(jié)論；并形成報(bào)告，將評(píng)估對(duì)象概況、評(píng)估過程、采用的評(píng)估方法、獲得的評(píng)估結(jié)果及安全對(duì)策措施建議等寫入深度評(píng)估報(bào)告，關(guān)鍵流程如圖1 所示。

圖1 安全評(píng)估流程圖

3 某海上平臺(tái)修井機(jī)鉆井作業(yè)評(píng)估案例概述

3.1 評(píng)估項(xiàng)目情況

本項(xiàng)目擬用X 平臺(tái)HXJ180 修井機(jī)聯(lián)合支持船進(jìn)行調(diào)整井鉆井作業(yè)，由X 平臺(tái)HXJ180 修井機(jī)提供旋轉(zhuǎn)、提升、井控等設(shè)備，由支持船提供泥漿循環(huán)、固井模塊、固控設(shè)備、部分動(dòng)力、生活等支持。

本次兩口調(diào)整井計(jì)劃使用修井機(jī)+ 支持船進(jìn)行鉆完井作業(yè)，1 井 9-5/8″套管開窗側(cè)鉆，一開8-1/2″井眼鉆進(jìn)至著陸井深，下入 7″尾管，二開6″井眼完成水平段；2 井13-3/8″套管開窗側(cè)鉆，一開12-1/4″井眼鉆進(jìn)至1 088 m 左右，下入9-5/8″套管，二開8-1/2″井眼完鉆，下入7″尾管。1 井采用礫石充填防砂，下入普合電泵生產(chǎn)管柱；2 井采用壓裂充填防砂，下入普合電泵+丟手分采生產(chǎn)管柱。

3.2 修井機(jī)改造情況

為了滿足 X 平臺(tái)2 口調(diào)整井鉆完井作業(yè)，對(duì)X平臺(tái)修井機(jī)設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造，以滿足后續(xù)調(diào)整井作業(yè)。

X 平臺(tái)的作業(yè)模式：利用X 平臺(tái)HXJ180 修井機(jī)進(jìn)行作業(yè)，由支持船提供泥漿循環(huán)系統(tǒng)、泥漿池、固控設(shè)備及頂驅(qū)動(dòng)力等，主要改造內(nèi)容包括：

(1)支持船平臺(tái)泥漿泵、泥漿罐、固控設(shè)備、發(fā)電機(jī)和灰罐等設(shè)備的安裝；

(2)泥漿循環(huán)流程改造；

(3)機(jī)械臂拆卸和恢復(fù)；

(4)頂驅(qū)的安裝和拆卸復(fù)原。

3.3 危險(xiǎn)、有害物質(zhì)辨識(shí)

X 平臺(tái)修井機(jī)調(diào)整井鉆井作業(yè)過程中涉及的主要危險(xiǎn)物質(zhì)是原油、天然氣、硫化氫、鉆完井液等相關(guān)化學(xué)物品，相關(guān)物質(zhì)具有易燃、易爆、有毒的危險(xiǎn)特性。下述對(duì)關(guān)鍵危險(xiǎn)物進(jìn)行分析。

該項(xiàng)目鉆完井作業(yè)使用泥漿罐等，可能產(chǎn)生硫化氫氣體。硫化氫是強(qiáng)烈的神經(jīng)毒物，對(duì)黏膜也有明顯的刺激作用。在較低濃度下，即可引起呼吸道以及眼黏膜的局部刺激作用；濃度越高，全身性作用越明顯，表現(xiàn)為中樞神經(jīng)系統(tǒng)紊亂和窒息癥狀。長(zhǎng)期低濃度接觸硫化氫會(huì)引起結(jié)膜炎和角膜損害。

該項(xiàng)目在鉆完井作業(yè)過程中有可能使用放射源。若相關(guān)作業(yè)人員未按照規(guī)定操作或沒有按照規(guī)定穿戴好勞動(dòng)防護(hù)用品進(jìn)行作業(yè)，可能會(huì)造成放射性傷害。放射源在使用過程中有遺失和保護(hù)層破損的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)處于一定范圍內(nèi)的人體具有危害性，使用過程需加倍小心。

在鉆完井作業(yè)時(shí)使用的泥漿中存在多種危害物質(zhì)，如石灰石、酸物質(zhì)、堿物質(zhì)以及攜帶的油氣等其他化學(xué)物質(zhì)，特別是酸、堿物質(zhì)存在一定的腐蝕性，若作業(yè)人員在作業(yè)時(shí)防護(hù)不當(dāng)可能腐蝕皮膚，不慎濺入眼睛，可能對(duì)眼睛具有較大傷害。另外酸、堿物質(zhì)對(duì)修井工具也具有一定的破壞性。

3.4 主要危險(xiǎn)因素分析

主要危險(xiǎn)有害因素通過鉆完井作業(yè)、修井機(jī)能力、作業(yè)和生活支持能力、應(yīng)急能力及生產(chǎn)設(shè)施結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析，主要危險(xiǎn)因素及危險(xiǎn)作業(yè)包括：井涌井噴、上碰下砸、電氣傷害、高處墜落、機(jī)械傷害、起重傷害、放射性作業(yè)、高壓作業(yè)、聯(lián)合作業(yè)、鉆完井關(guān)鍵設(shè)備能力不足、作業(yè)和生活支持能力不足、應(yīng)急能力不足、生產(chǎn)設(shè)施結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足造成的風(fēng)險(xiǎn)等。以鉆完井關(guān)鍵設(shè)備能力不足風(fēng)險(xiǎn)為例分析如下：

(1)利用修井機(jī)進(jìn)行鉆完井作業(yè)時(shí)，由于鉆井作業(yè)下套管、倒劃眼及處理事故復(fù)雜情況時(shí)，對(duì)設(shè)備的提升系統(tǒng)(包括井架承載力、井架空間、底座高度、絞車提升等)能力要求較高，而修井機(jī)與鉆機(jī)的各項(xiàng)設(shè)計(jì)屬性、安全系數(shù)均不同，在應(yīng)對(duì)鉆井各類復(fù)雜工況和井下工程事故處理時(shí)，存在修井機(jī)提升能力不足風(fēng)險(xiǎn)。

(2)通常修井機(jī)僅配置游車大鉤，而鉆完井作業(yè)過程中需要旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)、滑動(dòng)鉆進(jìn)、倒劃眼等工序，對(duì)修井機(jī)的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)能力要求較高，需要單獨(dú)配備頂部驅(qū)動(dòng)裝置；同時(shí)鉆完井作業(yè)過程中各類工具串、管柱串結(jié)構(gòu)尺寸較大，存在管柱或工具串無法通過轉(zhuǎn)盤風(fēng)險(xiǎn)，因此基于以上因素，使用修井機(jī)進(jìn)行鉆完井作業(yè)存在旋轉(zhuǎn)設(shè)備能力不足風(fēng)險(xiǎn)。

(3)因修井機(jī)底座凈空高不足等原因，無法按照標(biāo)準(zhǔn)要求配置相應(yīng)壓力等級(jí)的防噴器組；因修井機(jī)初始設(shè)計(jì)及空間限制等原因，未配置符合標(biāo)準(zhǔn)要求的防噴器控制系統(tǒng)；因修井機(jī)初始設(shè)計(jì)原因，未配置符合標(biāo)準(zhǔn)要求壓力等級(jí)的阻流壓井管匯；因修井機(jī)初始設(shè)計(jì)原因，未配置符合標(biāo)準(zhǔn)要求處理能力的液氣分離器及除氣器。因此基于以上各因素，使用修井機(jī)進(jìn)行鉆完井作業(yè)存在井控設(shè)備能力不足風(fēng)險(xiǎn)。

(4)因修井機(jī)高壓管匯長(zhǎng)期沖蝕磨損及高壓管匯漏檢等原因，在鉆完井作業(yè)過程中需要處理各復(fù)雜工況，管匯壓力較高，存在管線刺漏風(fēng)險(xiǎn)，因此基于以上因素，使用修井機(jī)進(jìn)行鉆完井作業(yè)存在管匯刺漏風(fēng)險(xiǎn)。

(5)鉆完井作業(yè)過程中需要進(jìn)行大排量鉆井、倒劃眼等鉆井工序，相對(duì)于修井機(jī)常規(guī)修井作業(yè)，使用修井機(jī)進(jìn)行鉆完井作業(yè)需要新增頂驅(qū)、固控系統(tǒng)、大排量泥漿泵等多項(xiàng)大功率鉆井設(shè)備，因此平臺(tái)的電力負(fù)荷應(yīng)滿足各工況鉆完井作業(yè)基本需求。在保證基本正常照明、生活用電、通訊基礎(chǔ)上，應(yīng)保證能夠提供鉆井設(shè)備、循環(huán)系統(tǒng)及固控系統(tǒng)、固井系統(tǒng)的用電供給，因此基于以上因素，使用修井機(jī)進(jìn)行鉆完井作業(yè)存在電力(包括主電及應(yīng)急電)不足風(fēng)險(xiǎn)。

(6)使用修井機(jī)進(jìn)行鉆完井作業(yè)，需要新增頂驅(qū)、泥漿泵、固控等多項(xiàng)設(shè)備，對(duì)處在危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的電氣設(shè)備，存在使用非防爆電氣風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于修井機(jī)及鉆完井作業(yè)支持平臺(tái)原有防爆電氣設(shè)備，存在漏檢漏查等風(fēng)險(xiǎn)。

(7)使用修井機(jī)進(jìn)行鉆完井作業(yè)，因固井泵系統(tǒng)及散裝罐系統(tǒng)配置不足，泥漿泵組排出壓力排量不足，泥漿罐容量不足，泥漿循環(huán)、凈化設(shè)備和巖屑回收設(shè)備配置不足等原因，無法滿足鉆完井作業(yè)要求，因此基于以上因素，使用修井機(jī)進(jìn)行鉆完井作業(yè)存在固井系統(tǒng)、固控系統(tǒng)及循環(huán)系統(tǒng)能力不足風(fēng)險(xiǎn)。

3.5 劃分評(píng)估單元和選擇評(píng)估方法

安全評(píng)估是以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全分析為目的。本文針對(duì)修井機(jī)鉆井作業(yè)的評(píng)估單元和方法選擇進(jìn)行了總結(jié)，如表1 所示。

3.6 深度評(píng)估及安全建議

按照評(píng)估單元逐一進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析，該調(diào)整井項(xiàng)目使用X 平臺(tái)修井機(jī)加支持船進(jìn)行鉆完井作業(yè)，鉆井作業(yè)關(guān)鍵設(shè)備及作業(yè)支持系統(tǒng)單元經(jīng)作業(yè)前改造后設(shè)備完整配套，各專業(yè)設(shè)備檢驗(yàn)合格；針對(duì)本次調(diào)整井鉆完井作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)行了充分的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)，并有針對(duì)性地制定了風(fēng)險(xiǎn)防控措施，成立了聯(lián)合作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)安全領(lǐng)導(dǎo)小組，并編制了聯(lián)合作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案。

評(píng)估組通過定性、定量評(píng)估，對(duì)本項(xiàng)目提出建議，如表2 所示。

表2 評(píng)估組對(duì)本項(xiàng)目的建議

3.7 評(píng)估結(jié)論

評(píng)估組針對(duì)使用修井機(jī)聯(lián)合作業(yè)支持平臺(tái)進(jìn)行調(diào)整井鉆完井作業(yè)的特點(diǎn)及風(fēng)險(xiǎn)，對(duì) X 修井機(jī)單次鉆完井作業(yè)項(xiàng)目的鉆完井作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)、鉆完井關(guān)鍵設(shè)備能力、作業(yè)和生活支持能力、應(yīng)急能力、生產(chǎn)設(shè)施結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等方面進(jìn)行了深入分析與評(píng)估，評(píng)估結(jié)論總結(jié)如下：

(1)X 平臺(tái)修井機(jī)關(guān)鍵設(shè)備參數(shù)滿足設(shè)備設(shè)施的基本配置要求。

(2)評(píng)估組對(duì)鉆完井關(guān)鍵設(shè)備及作業(yè)支持平臺(tái)關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行設(shè)備能力評(píng)估、現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估檢查、現(xiàn)場(chǎng)功能試驗(yàn)、聯(lián)合調(diào)試、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核。根據(jù)定性、定量評(píng)估結(jié)果，評(píng)估組認(rèn)為修井機(jī)及作業(yè)支持平臺(tái)設(shè)備設(shè)施作業(yè)能力、設(shè)備設(shè)施安全狀況、整體應(yīng)急能力及平臺(tái)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足本次調(diào)整井鉆完井作業(yè)要求，項(xiàng)目潛在的危險(xiǎn)因素是可控的，危險(xiǎn)程度是可接受的。

(3)通過本報(bào)告的定性、定量分析，結(jié)合本工程作業(yè)特點(diǎn)，認(rèn)為X 平臺(tái)修井機(jī)單次鉆完井作業(yè)項(xiàng)目滿足本批次調(diào)整井鉆完井安全作業(yè)要求。

4 結(jié)語

本文中修井機(jī)鉆井作業(yè)評(píng)估方法可有效識(shí)別修井機(jī)鉆井作業(yè)期間風(fēng)險(xiǎn)，該方法能夠廣泛應(yīng)用于海上修井機(jī)鉆井作業(yè)前的安全管控，為修井機(jī)鉆井作業(yè)提供決策依據(jù)，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)安全管理提供保障。