石油井下作業(yè)井噴風(fēng)險預(yù)警分級模型探究論文

1、 HYPERLINK / 石油鉆井安全論文：石油井下作業(yè)井噴風(fēng)險預(yù)警分級模型研究【摘要】：結(jié)合石油井下歷史事故資料和井下高危作業(yè)風(fēng)險辨識資料,依據(jù)SMART原則,從企業(yè)應(yīng)用角度,建立井噴風(fēng)險預(yù)警分級評價指標(biāo)體系,評價指標(biāo)包括固有風(fēng)險頻率、事故嚴峻度、監(jiān)控與監(jiān)測措施3方面;對各指標(biāo)給出相應(yīng)的權(quán)重和分值,并在風(fēng)險原理的基礎(chǔ)上設(shè)計風(fēng)險評價分級數(shù)學(xué)模型,建立石油井下作業(yè)井噴風(fēng)險預(yù)警分級標(biāo)準。依照分級模型得到的風(fēng)險分級結(jié)果能夠?qū)κ途伦鳂I(yè)井噴風(fēng)險進行有針對性的防范和操縱,幸免井噴事故的發(fā)生?！娟P(guān)鍵詞】：井噴;風(fēng)險;指標(biāo)體系;預(yù)警模式;預(yù)警分級0引言井噴是一種地層中流體噴出地面或流入井內(nèi)其他地層的現(xiàn)象,

2、大多發(fā)生在開采石油天然氣的現(xiàn)場。石油天然氣開采過程中一旦發(fā)生井噴,往往伴隨著H2S等有毒氣體的泄漏,威脅人民生命財產(chǎn)安全,破壞生態(tài)環(huán)境的,在極端條件下甚至產(chǎn)生極其惡劣的阻礙。因此,如何操縱井噴事故的發(fā)生成為石油天然氣開采中急需解決的一個問題。對石油井下作業(yè)進行風(fēng)險預(yù)警預(yù)控能夠有效地操縱井噴事故的發(fā)生。風(fēng)險預(yù)警預(yù)控是一種過程治理,是在事故發(fā)生前,依照實時的風(fēng)險狀況預(yù)測、風(fēng)險狀態(tài)預(yù)報或歷史報警記錄統(tǒng)計分析,利用評價標(biāo)準,判不其產(chǎn)生風(fēng)險級不,對風(fēng)險狀態(tài)、趨勢的預(yù)先警示及警告,繼而針對預(yù)警預(yù)告信息作出風(fēng)險預(yù)先性防控措施,最后削弱和消除風(fēng)險1。風(fēng)險預(yù)警分級是實現(xiàn)井噴事故有效預(yù)警、預(yù)控的基礎(chǔ)。企業(yè)依照預(yù)警

3、分級理論預(yù)測出風(fēng)險大小,繼而采取有效措施操縱風(fēng)險。關(guān)于生產(chǎn)作業(yè)中的井噴高風(fēng)險,需要針對其建立專項的預(yù)警分級方法,并依照生產(chǎn)實際情況確定動態(tài)的分級評價標(biāo)準,實現(xiàn)重點風(fēng)險的重點治理。筆者要緊針對石油井下作業(yè)中的井噴高風(fēng)險作業(yè)進行風(fēng)險分級方法研究。目前,在井下作業(yè)治理中還沒有對井噴風(fēng)險預(yù)警分級方法有更深入的研究,多利用經(jīng)驗或單一指標(biāo)進行粗略的評估,沒有形成有用、科學(xué)的預(yù)警分級方法及標(biāo)準體系。1石油井下作業(yè)井噴風(fēng)險預(yù)警分級模型的建立石油井下作業(yè)涉及修井、作業(yè)、壓裂三大作業(yè)板塊,作業(yè)風(fēng)險大,井噴事故易發(fā)。目前,關(guān)于井噴的風(fēng)險預(yù)警分級多依照單一指標(biāo)和風(fēng)險定義兩種方法。單一指標(biāo)評估方法,簡單易行。例如:依照

4、地層壓力系數(shù)指標(biāo),過高就將其定義為高風(fēng)險井。然而,由于評價指標(biāo)過于單一,就會忽視整個系統(tǒng)的復(fù)雜性、統(tǒng)一性和多因素性。在這種情況下,由一個指標(biāo)或兩個指標(biāo)簡單推斷風(fēng)險等級往往會導(dǎo)致高估或低估事故風(fēng)險2。利用風(fēng)險定義的評價方法,也確實是利用事故發(fā)生頻率和事故嚴峻程度的乘積來推斷風(fēng)險的大小,這種方法同樣存在著一定的局限性。第一,由于井噴事故的頻率和嚴峻度沒有給予嚴格的定量分級,在主觀的評估下會產(chǎn)生誤差;第二,對井噴風(fēng)險的最終結(jié)果也沒有一個公認的風(fēng)險評估等級標(biāo)準。筆者所提出的分級方法能夠彌補原有分級方法的不足。首先,井噴風(fēng)險預(yù)警分級模型具有13個指標(biāo),幸免了由于指標(biāo)因素單一而阻礙分級結(jié)果的準確性;其次,

5、對每個指標(biāo)都制定了相應(yīng)的評價標(biāo)準,使評價有據(jù)可依、有理可循,是現(xiàn)場得以應(yīng)用的有利保障;再次,風(fēng)險預(yù)警等級標(biāo)準的確定使最終的結(jié)果幸免了主觀臆斷。1.1風(fēng)險預(yù)警分級指標(biāo)體系的建立石油井下井噴風(fēng)險預(yù)警分級指標(biāo)體系的建立要緊遵循SMART原則,事實上用性和可操作性是模式推廣應(yīng)用的必要保證3-4。在設(shè)計指標(biāo)體系過程中利用安全系統(tǒng)工程學(xué)的原理,系統(tǒng)、科學(xué)地選擇評價指標(biāo),使其遵循特定的、可測量的、可得到的、相關(guān)的和可跟蹤的SMART原則,不求指標(biāo)的多而全,力求少而精。筆者對某油田井下作業(yè)修井、壓裂、作業(yè)(典型高危作業(yè)板塊)三大板塊進行風(fēng)險辨識的數(shù)據(jù),結(jié)合歷史數(shù)據(jù)資料和地質(zhì)、安全人員的工作經(jīng)驗,參考水力壓裂安

6、全技術(shù)要求、中深井壓裂設(shè)計施工作法、常規(guī)修井作業(yè)規(guī)程等相關(guān)標(biāo)準,進行對比研究,最終得到井噴風(fēng)險預(yù)警分級指標(biāo)體系。辨識中得到:修井板塊總計辨識出1 195個單因素風(fēng)險,作業(yè)板塊總計辨識出327個單因素風(fēng)險,壓裂板塊總計辨識出416個單因素風(fēng)險,總共1 938個單因素風(fēng)險。利用風(fēng)險的定義(風(fēng)險為事故嚴峻度和事故發(fā)生頻率的乘積)粗估風(fēng)險等級。其中,級風(fēng)險因素28個,級風(fēng)險因素276個,級風(fēng)險因素928個,級風(fēng)險因素706個。最后,提取對井噴風(fēng)險阻礙因子最高的指標(biāo),即對風(fēng)險阻礙最多的因素或風(fēng)險等級最高的因素。在實際現(xiàn)場作業(yè)中,引起井噴的緣故有多種:地層壓力掌握不準、泥漿密度偏低、井內(nèi)泥漿液柱高度降低、

7、起鉆抽吸,以及其他不當(dāng)措施等。由于筆者所提出的預(yù)警分級方法要緊對油井或氣井作業(yè)之前進行評價,因此考慮的指標(biāo)剔除了人因因素和實際施工過程中的風(fēng)險因素,從機、環(huán)、地質(zhì)等固有風(fēng)險的角度來考慮。為了使模型得到更有效、廣泛的應(yīng)用,指標(biāo)數(shù)目盡可能少而精,方便現(xiàn)場工作人員應(yīng)用。最后,基于上面的分析,從風(fēng)險概念動身,考慮有用性和經(jīng)濟性得到13個評估指標(biāo),包括事故頻率指標(biāo)7個,事故嚴峻度指標(biāo)4個,另外,為了考察企業(yè)的操縱風(fēng)險能力以及減少事故損失的能力,單獨考慮了監(jiān)測與操縱措施,具體指標(biāo)見表1。井噴風(fēng)險評價標(biāo)準體系的建立至關(guān)重要,它直接決定了最后風(fēng)險預(yù)警分級的效果。在井噴的評價標(biāo)準體系中,需要確定采納什么樣的標(biāo)準

8、來推斷系統(tǒng)各個具體因素的好壞程度。它能夠是具體的量化指標(biāo),也能夠是基于模糊語言的等級評價指標(biāo)2, 5在每個指標(biāo)評估中,都應(yīng)有詳細的安全狀況判不標(biāo)準。評價人員可依照標(biāo)準進行判不,能夠打分。同時,針對風(fēng)險評價結(jié)果,參考評價標(biāo)準可提出相應(yīng)的整改措施。在這部分設(shè)計中,筆者通過文獻研究、企業(yè)實際調(diào)查、比較分析、歷史分析等方法,通過統(tǒng)計數(shù)據(jù)針對每一個指標(biāo)制定了評估標(biāo)準,力求準確,可操作性強6-8?？紤]到為了更準確直觀地表現(xiàn)測評結(jié)果,筆者對每個指標(biāo)進行了量化處理。評價指標(biāo)的量化確實是對每個具體的評價因素分配分值和權(quán)重,這是進行評價結(jié)果量化的基礎(chǔ)。針對指標(biāo)和權(quán)重的選擇,要緊依照現(xiàn)場專家意見來確定。13個指標(biāo)的

9、內(nèi)容分值和指標(biāo)權(quán)重見表2表4。1.2數(shù)學(xué)模型的建立依照風(fēng)險評價分級原理,風(fēng)險評價分級分為數(shù)學(xué)模型分級和標(biāo)準分級兩種。數(shù)學(xué)模型分級要緊適用于多因素評價變量的風(fēng)險定量半定量分析9-11。文中井噴評價數(shù)學(xué)模型的建立要考慮到系統(tǒng)的多因素性,依據(jù)風(fēng)險評價分級原理,得出符合井噴風(fēng)險特性的數(shù)學(xué)評價模型。井噴風(fēng)險預(yù)警分級數(shù)學(xué)模型的建立要緊依據(jù)風(fēng)險定義R=PL。最終模型如式(1)所示。R =wiPiwiLi(M1+M2) (1)式中,R風(fēng)險;wi指標(biāo)對應(yīng)的權(quán)重;Pi固有風(fēng)險可能性指標(biāo)評價得分; Li井噴風(fēng)險嚴峻程度指標(biāo)評價得分;M1監(jiān)測措施;M2操縱措施。此數(shù)學(xué)模型中wiPiwiLi與(M1+M2)相乘是考慮到

10、企業(yè)現(xiàn)有措施對風(fēng)險的消減作用。計算出的風(fēng)險需要進行分級,以便實際應(yīng)用過程中依照風(fēng)險等級采取相應(yīng)的風(fēng)險操縱措施。風(fēng)險等級分級標(biāo)準的確定首先要確定容許風(fēng)險。不同時期、不同條件下的容許風(fēng)險是不同的,必須綜合考慮安全性、經(jīng)濟性以及當(dāng)時的技術(shù)水平等因素,因此,只有當(dāng)進一步降低風(fēng)險是不可行的或需要采取措施,但在及時性、難度和付出的努力與風(fēng)險的減少是特不不相稱的時候,風(fēng)險才是可同意的。風(fēng)險等級分級標(biāo)準見表5。式(1)的結(jié)果最終依照表5來確定風(fēng)險等級。2模型應(yīng)用井噴安全評價模型的建立及應(yīng)用對預(yù)防井噴事故具有重要的意義。該評價模型適用于作業(yè)施工之前,是一種預(yù)先評價應(yīng)用模式,即應(yīng)用于修井、作業(yè)、壓裂等有井噴風(fēng)險的

11、高危作業(yè)之前,由有關(guān)工作人員依照相應(yīng)評價標(biāo)準預(yù)先得到風(fēng)險等級,實現(xiàn)預(yù)警、預(yù)控的目的。筆者隨機選取某油田未開采井和已開采井20例進行研究。具體方法是利用井噴評價模型對20個實例進行評價,得出結(jié)論。應(yīng)用評價模型依據(jù)以下步驟進行:第一步,參照表2、表3,分不查找井噴風(fēng)險嚴峻程度、固有風(fēng)險可能性各指標(biāo)所對應(yīng)的標(biāo)準,找到各指標(biāo)因素對應(yīng)的數(shù)值和權(quán)重。第二步,依照式(1),計算出風(fēng)險數(shù)值R值。參照表5得出風(fēng)險的等級。最終的評價結(jié)果見表6。從表6能夠看出該油田的高風(fēng)險井較少,三級風(fēng)險井相對較多。依照評價模型所給出的結(jié)果,關(guān)于高風(fēng)險井企業(yè)就要進行高投入,關(guān)于低風(fēng)險井企業(yè)能夠適當(dāng)?shù)剡M行低投入。針對高風(fēng)險因素,應(yīng)及

12、進行整改,加強安全措施。該油田應(yīng)依照評估結(jié)針對不同風(fēng)險等級的開采井實施不同的安全措,對級風(fēng)險井實施了重點安全措施愛護。3結(jié)論通過對石油井下作業(yè)風(fēng)險進行研究,建立了石油井下作業(yè)井噴風(fēng)險分級模型,得到如下結(jié)論:1)井噴的發(fā)生涉及到多方面的因素,單一因素評價井噴風(fēng)險難以保證結(jié)果的準確性。筆者通過對油井下作業(yè)井噴風(fēng)險的特性進行分析,建立了可量化的綜合評價指標(biāo)體系。2)結(jié)合企業(yè)實際,依照風(fēng)險原理,建立了石油下作業(yè)井噴風(fēng)險預(yù)警分級數(shù)學(xué)模型,模型不僅包括了井噴的固有風(fēng)險,還考慮了監(jiān)測與操縱措施這一企業(yè)因素,這為企業(yè)實際操作提供了便利。3)該模型在實際應(yīng)用過程中可操作性較強,計算機程序化簡單,對實際工作過程中

13、的井噴風(fēng)險評價具有重要的參考意義。參考文獻：1田玉敏,劉茂.高層建筑火災(zāi)風(fēng)險的概率模糊綜合評價方法J.中國安全科學(xué)學(xué)報, 2004, 14(9): 99-104.2趙學(xué)剛,魏朗.道路交通安全風(fēng)險預(yù)警模糊評判模型J.太原理工大學(xué)學(xué)報, 2009, 40(4): 365-3683陳維民.基于風(fēng)險評估的安全治理J.現(xiàn)代職業(yè)安全, 2004(3): 55.4羅云,樊運曉,馬曉春.現(xiàn)代安全治理M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2004: 87-98, 182-185.5羅帆,賈貴娟,陳高超,等.空管安全風(fēng)險評估指標(biāo)體系的優(yōu)化設(shè)計J.中國安全科學(xué)學(xué)報,2009,19(8):115-120.6吳時國,趙汗青,伍向

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