修井作業(yè)井口操作人性化設(shè)計(jì)的研究

孫民篤

(中國(guó)石化勝利石油管理局安全環(huán)保處，山東東營(yíng) 257000)

在油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，由于各種地質(zhì)、工藝、配套等原因造成油水井發(fā)生故障，如：地層出砂、管桿腐蝕偏磨、套管破損、檢泵維修等，需要修井作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)施工治理井筒和地層，恢復(fù)油水井正產(chǎn)生產(chǎn)。修井作業(yè)主要包括：試油、中途測(cè)試、工程測(cè)試、檢泵、射孔、大修、驗(yàn)封串、酸化壓裂、防砂、側(cè)鉆、堵水調(diào)剖等施工環(huán)節(jié)。作為油氣田開(kāi)發(fā)過(guò)程中的重要一環(huán)，修井作業(yè)長(zhǎng)年處于野外環(huán)境，夏季高溫多雨，冬天低溫干燥，加上作業(yè)場(chǎng)地復(fù)雜，設(shè)施多、操作面濕滑，三維空間尺寸與人體尺度不相適應(yīng)，容易造成現(xiàn)場(chǎng)安全問(wèn)題和員工工傷事故。

1 作業(yè)系統(tǒng)問(wèn)題分析

1.1 督查問(wèn)題分析

通過(guò)日常督查發(fā)現(xiàn)，作業(yè)系統(tǒng)問(wèn)題占陸上開(kāi)發(fā)單位督查問(wèn)題25%，其中主要是作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)基層違章操作或不執(zhí)行管理要求，主要存在于井控管理、現(xiàn)場(chǎng)“三違”、現(xiàn)場(chǎng)“三標(biāo)”3個(gè)方面，其中現(xiàn)場(chǎng)“三標(biāo)”水平低占作業(yè)系統(tǒng)問(wèn)題的42%。

1.2 工業(yè)事故分析

按照上報(bào)工業(yè)事故分析，作業(yè)系統(tǒng)上報(bào)工業(yè)事故占陸上開(kāi)發(fā)單位上報(bào)工業(yè)事故的46.3%，其中90%是發(fā)生在井口崗位，由于場(chǎng)地環(huán)境不良、操作空間受限、井口基礎(chǔ)不穩(wěn)造成的工傷事故。

1.3 未遂事故分析

按照未遂事故統(tǒng)計(jì)分析，作業(yè)系統(tǒng)發(fā)生的扭傷、摔傷、砸傷未遂事故最多，占未遂事故的61%，如某作業(yè)大隊(duì)基層員工962人，有109人存在不同程度的腰部損傷，占前線作業(yè)人數(shù)的11.33%，其中井口操作人員占86人，占總?cè)藬?shù)的78.9%。

2 空間理念

按照人機(jī)工程學(xué)理論，作業(yè)空間設(shè)計(jì)應(yīng)以“人”為中心，以人體尺度為重要設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，充分考慮崗位員工近身作業(yè)空間、個(gè)體作業(yè)場(chǎng)所和總體作業(yè)空間3個(gè)方面。標(biāo)準(zhǔn)尺寸及要求如圖1、圖2。

圖1 單臂作業(yè)空間

圖2 腳部作業(yè)空間

水平作業(yè)面主要在坐姿作業(yè)和坐、站姿作業(yè)場(chǎng)合使用，它必須位于作業(yè)者舒適的手工作業(yè)空間范圍內(nèi)，如圖3、圖4，對(duì)于正常作業(yè)區(qū)域，作業(yè)者應(yīng)能在小臂正常放置而上臂處于自然懸垂?fàn)顟B(tài)下舒適的操作。

圖3 站姿手工空間

圖4 作業(yè)面高度對(duì)應(yīng)

3 井口平臺(tái)設(shè)計(jì)

3.1 高度設(shè)計(jì)

人機(jī)操作工作平面的尺寸高度是決定人體工作時(shí)身體姿勢(shì)的重要因素。結(jié)合目前修井作業(yè)井口操作實(shí)際，不合理的工作平面尺寸高度影響著施工人員的姿井作業(yè)的要求。通過(guò)人體工程學(xué)的研究后發(fā)現(xiàn)，人體肘部的平均高度是人體高度的63%，而不是基于地面以上的任意高度都能達(dá)到施工時(shí)人體所能接受的舒適度，工作平面尺寸高度在肘下25～76 mm是合適的，符合指導(dǎo)修井作業(yè)的要求，如圖5所示。

圖5 井口規(guī)范尺寸示意

3.2 平臺(tái)設(shè)計(jì)

3.2.1踏板設(shè)計(jì)

3.2.1.1材質(zhì)選擇

井口作業(yè)各種設(shè)施材料選用，對(duì)泥土、鋼材、木頭、玻璃鋼、塑料等材料進(jìn)行研究，從經(jīng)濟(jì)性、舒適性、堅(jiān)固性、便捷性等幾個(gè)方面綜合考慮，見(jiàn)表1，優(yōu)選玻璃鋼材質(zhì)的材質(zhì)作為主選材料，起到經(jīng)濟(jì)、舒適、可循環(huán)利用的效果。

表1 對(duì)不同材質(zhì)不同性能對(duì)比

3.2.1.2樣式設(shè)計(jì)

參考人機(jī)工程學(xué)腳部空間標(biāo)準(zhǔn)，腳部空間最低為600 mm×600 mm，設(shè)計(jì)平臺(tái)整體尺寸長(zhǎng)×寬為3 000 mm×1 800 mm，內(nèi)部由14塊600 mm×600 mm單元模塊圍繞井口四通進(jìn)行拼裝，其中1、2、3、4模塊可隨機(jī)拆裝，內(nèi)嵌式玻璃鋼材質(zhì)腳踏板，見(jiàn)圖6。

圖6 內(nèi)嵌式井口腳踏板

3.2.2高度設(shè)計(jì)

基于防噴器工作平面處于直立人體肘下25～76 mm的考慮，為更加方便快捷的調(diào)節(jié)適應(yīng)防噴器工作平面高度，以達(dá)到人體工程學(xué)工作平面的要求，設(shè)計(jì)使用鋼制材料雙通、墊片的應(yīng)用：一是工作臺(tái)面過(guò)低時(shí)，采用不同高度的雙通予以調(diào)節(jié)，如圖7；二是工作臺(tái)面略低時(shí)，采用不同高度的墊片予以調(diào)節(jié)，如圖8。

圖7 雙通式示意

4 應(yīng)用前景

通過(guò)修井作業(yè)井口作業(yè)空間人性化設(shè)計(jì)研究，使員工在井口配合操作吊環(huán)、吊卡時(shí)，處于相對(duì)方便、舒適的操作空間和操作位置上，真正做到生命至上，安全第一的思想，依法合規(guī)創(chuàng)造崗位員工舒適作業(yè)環(huán)境，保護(hù)勞動(dòng)者的安全健康，既體現(xiàn)了以人為本，降低施工人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，又可以提高工作效率，提升“三標(biāo)”管理，最大化員工作業(yè)積極性，實(shí)現(xiàn)人機(jī)和諧運(yùn)轉(zhuǎn)、高效運(yùn)行。

圖8 墊片式示意

5 參考文獻(xiàn)

[1] 李孔全.石油修井作業(yè)的主要風(fēng)險(xiǎn)及管控措施[J].安全、健康和環(huán)境，2017，17(8)：19-21.

[2] 呂杰鋒.人體工程學(xué)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2009.