對天然氣水合物預(yù)防管理保障安全生產(chǎn)的研究

朱 強工程師 劉學敏工程師 張松柏工程師 李 磊工程師

（中國石油 渤海鉆探油氣合作開發(fā)公司，天津 300280）

0 引言

冬季自然氣候溫度低，導致天然氣水合物在天然氣生產(chǎn)過程當中更容易產(chǎn)生[1]。天然氣水合物一旦在輸氣管道或者設(shè)備管道中產(chǎn)生并附著在管壁上，就會堵塞管道，使管道內(nèi)徑變小，產(chǎn)生管道憋壓現(xiàn)象，繼而管道壓力升高，使得天然氣井井口即生產(chǎn)系統(tǒng)壓力與井底之間的壓差變小，影響生產(chǎn)井正常生產(chǎn)，天然氣產(chǎn)量減少[2]。當天然氣水合物堵塞管道嚴重時，憋壓超過管道安全最高壓力時，管道超壓保護裝置將自動保護關(guān)井，天然氣井停止生產(chǎn)。當天然氣輸氣干管天然氣水合物堵塞嚴重時，會造成干管全線生產(chǎn)井停止生產(chǎn)；當集氣站內(nèi)關(guān)鍵設(shè)備管道天然氣水合物堵塞嚴重時，會造成全站所轄生產(chǎn)井停止生產(chǎn)。因此為保障生產(chǎn)，目前管理狀況是需要采取在管道和設(shè)備中注入甲醇的方式進行解堵作業(yè)以恢復(fù)正常生產(chǎn)[3]，而甲醇是?；非易⒓状际菐鹤鳂I(yè)，增加了人員操作的風險。本文采用魚骨圖法對天然氣水合物產(chǎn)生的原因進行系統(tǒng)分析，針對原因利用5W1H進行管理，在生產(chǎn)中實際應(yīng)用，防止陸上氣田冬季生產(chǎn)中天然氣水合物的產(chǎn)生，杜絕注甲醇作業(yè)，減少人員在涉?；泛蛶鹤鳂I(yè)中暴露的頻次，從源頭上降低陸上氣田冬季生產(chǎn)安全風險。

1 魚骨圖法在天然氣水合物防治管理中的應(yīng)用分析

1.1 繪制魚骨圖

由于魚骨圖具有直觀性強的優(yōu)點[4]，因而采用魚骨圖法進行系統(tǒng)分析。首先將導致天然氣水合物的產(chǎn)生作為總問題，繪制出“魚主骨”，然后從實踐中得知，導致天然氣水合物產(chǎn)生的原因是高壓、低溫、游離水等3個條件的存在，將高壓、低溫、游離水作為“魚大骨”呈60°左右繪制在“魚主骨”上面。

將“魚大骨”作為問題，進行因果關(guān)系分析，將高壓、低溫、游離水作為問題進行分析，從天然氣生產(chǎn)實踐中得知，導致高壓、低溫、游離水工況的現(xiàn)象與地下管道埋深不足、井下節(jié)流器、集氣站內(nèi)設(shè)備管道保溫不足、管道積液、未使用連續(xù)注醇裝置、天然氣壓縮機對上游生產(chǎn)管網(wǎng)不起抽吸降壓作用等7個原因有關(guān)，其中井下節(jié)流器原因出現(xiàn)了2次，將這7個原因作為“魚小骨”呈60°左右繪制在“魚大骨”上。

如果對“魚小骨”繼續(xù)分析，仍能得出原因，則在“魚小骨”上繪制出“魚細骨”，若“魚小骨”已經(jīng)是導致總問題產(chǎn)生的最根本原因之一，則不需要繼續(xù)分析和繪制。按照以上原則和步驟繪制出的天然氣水合物產(chǎn)生原因魚骨分析圖，如圖1。

圖1 天然氣水合物產(chǎn)生原因魚骨分析圖Fig.1 Fish bone chart of natural gas hydrate formation

1.2 對魚骨圖進行分析

從已繪制出的魚骨圖中，可以直觀地得出，導致天然氣水合物產(chǎn)生的深層次，即根本原因在產(chǎn)能建設(shè)和日常生產(chǎn)2個階段共有19個，其中在產(chǎn)能建設(shè)階段是8個，在日常生產(chǎn)階段是9個，整體而言，由于“井下節(jié)流器壞”和“井下節(jié)流器未使用”的原因在天然氣產(chǎn)能建設(shè)和日常生產(chǎn)兩個階段都有出現(xiàn)，因此導致天然氣水合物產(chǎn)生的根本原因經(jīng)合并同類項后是17個。

從天然氣產(chǎn)能建設(shè)階段和日常生產(chǎn)階段，以及從天然氣生產(chǎn)涉及到的各個場所，即單井、管道、集氣站為區(qū)分標準對17個根本原因進行概括，并以圖2的形式進行總結(jié)，可以直觀的發(fā)現(xiàn)導致天然氣水合物產(chǎn)生的根本原因，在產(chǎn)能建設(shè)階段單井場所有1個，管道場所2個，集氣站場所5個；在日常生產(chǎn)階段單井場所2個，管道場所1個，集氣站場所6個。同時發(fā)現(xiàn)除產(chǎn)能建設(shè)階段“井下節(jié)流器未使用”的原因出現(xiàn)2次；日常生產(chǎn)階段“井下節(jié)流器壞”的原因出現(xiàn)2次，設(shè)備設(shè)施“人為停用”和“斷電”的原因各出現(xiàn)2次以外，其它根本原因只出現(xiàn)1次，對于重復(fù)出現(xiàn)的根本原因作為問題應(yīng)該加強管理。

圖2 導致天然氣水合物產(chǎn)生的根本原因概括圖Fig.2 A summary of the root causes of NGH formation

通過利用魚骨圖法，準確分析出天然氣開發(fā)生產(chǎn)各階段、各場所導致水合物產(chǎn)生的根本原因，同時將總問題分解成若干子問題，為下一步逐一解決子問題，從而為解決天然氣水合物產(chǎn)生的總問題奠定了基礎(chǔ)。

2 利用5W1H法進行目標管理

2.1 利用5 W1 H法建立分析表

5W1H法是一種理性、全面的分析方式，不因過程而動，注重理性分析，常用于企業(yè)對工作目標的管理[5]。之前利用魚骨圖法將導致天然氣水合物產(chǎn)生的總問題分析和分解成17個子問題，則解決這17個子問題即成為利用5W1H法要實現(xiàn)的工作管理目標。利用5W1H法思維基本模型進行拓展，拓展時針對不同類型、不同問題、不同性質(zhì)的工作管理目標采用多種不同方式發(fā)問，例如：Why可以拓展成為什么？理由何在？原因是什么等等；What可以拓展成工作目標是什么？目的是什么？做什么工作等等；Where可以拓展成在何處？具體什么部位？從哪里入手等等；When可以拓展成何時開始？何時結(jié)束？什么時機最合適等等；Who可以拓展成誰做？誰監(jiān)督？誰驗收等等；How可以拓展成怎么做？怎么提高效率？如何實施等等?；?W1H法思維基本模型進行拓展，建立解決問題的分析表模式，見表1。

表1 利用5W1H法問題分析表模式Tab.1 The 5W1H method table

2.2 將結(jié)論形成方案并實施

利用5W1H法對某個具體問題分析后，在何人、何時、何地、何因、何事、何法等6個方面均得出結(jié)論，為將分析成果用于具體問題管理實踐中，需將6個方面的分析結(jié)論匯總成工作方案，在管理實踐中，工作方案可以由多種形式表現(xiàn)出來，針對工程技術(shù)問題可以是設(shè)計方案，針對臨時性工作可以是工作計劃書，針對人員管理方面可以是規(guī)章制度。但無論是哪種形式的工作方案，都必須明確利用5W1H法分析得出的結(jié)論。在對工作方案實施過程當中，可以輔助人員培訓、過程監(jiān)督、執(zhí)行力考核等管理方式，當然輔助的管理方式也可以在5W1H法對某個具體問題分析過程當中體現(xiàn)出來。當工作方案實施完成后，及時發(fā)現(xiàn)和總結(jié)實施過程中出現(xiàn)的問題，針對問題進行再分析，根據(jù)分析結(jié)果調(diào)整工作方案，以達到工作管理效果持續(xù)改進提升的目的。

3 舉例分析

在利用魚骨圖法對導致天然氣水合物產(chǎn)生原因進行分析得出的17個根本原因中，選取1個重復(fù)出現(xiàn)過2次的根本原因，即“斷電”作為案例，利用5W1H法進行分析如下。

（1）利用5W1H法進行問題分析。

利用表1模式進行分析得出解決“斷電”問題5W1H法分析表，見表2。

表2 解決“斷電”問題5W1H法分析表Tab.2 The 5W1H method table for solving power failure problem

得出結(jié)論：

Why—問題1：為防止斷電后設(shè)備和管線伴熱帶、壓縮機停止工作，導致設(shè)備和管道內(nèi)出現(xiàn)高壓低溫環(huán)境，產(chǎn)生天然氣水合物。問題2：由于集氣站外電網(wǎng)鋪設(shè)線路長，且投用年限長，在線路老化或者農(nóng)牧民私拉亂接等情況下，容易導致外電線路斷電。問題3：如果外電網(wǎng)長時間斷電，且同時沒有應(yīng)急電源保障電力的情況下，導致設(shè)備和管道內(nèi)出現(xiàn)高壓低溫環(huán)境，產(chǎn)生天然氣水合物。

What—問題1：為保證外電網(wǎng)不斷電，需每年定期進行外電供電線路維護，排查線路私拉亂接用電隱患，同時需采取一旦外電斷電后的應(yīng)急措施。問題2：應(yīng)急措施是在集氣站內(nèi)設(shè)置天然氣發(fā)電機，保障應(yīng)急用電。問題3：保障應(yīng)急用電應(yīng)在集氣站內(nèi)設(shè)置天然氣發(fā)電機和應(yīng)急用電線路，以及發(fā)電機所用的燃料。

Where—問題1：集氣站內(nèi)不能斷電。問題2：具體部位是集氣站天然氣壓縮機和設(shè)備管道伴熱帶不能斷電。問題3：為保障集氣站電力供應(yīng)正常，外網(wǎng)供電線路、站外變壓器、天然氣發(fā)電機、站內(nèi)供電線路是重點管理部位。

When—問題1：冬季自然環(huán)境氣溫低，因此為防止天然氣水合物產(chǎn)生，從而保障天然氣冬季正常生產(chǎn)，冬季時期集氣站內(nèi)不能斷電。問題2：由于集氣站內(nèi)供電電池儲存電量只能保障站內(nèi)30min用電量，所以允許集氣站斷電最長半小時。問題3：與保障集氣站電力供應(yīng)有關(guān)的工作必須在入冬氣溫降低前完成。

Who—問題1：由集氣站主管單位，即采氣作業(yè)區(qū)負責集氣站電力保障工作。問題2：一旦集氣站外電線路斷電，有集氣站內(nèi)值班人員第一時間進行應(yīng)急供電處置。問題3：由安全監(jiān)督站對采氣作業(yè)區(qū)集氣站電力供應(yīng)工作開展情況進行監(jiān)督檢查。

How—問題1：入冬前，對外電線路、站外變壓器、以及站內(nèi)供電線路進行檢查，及時整改隱患問題，確保外電線路供電正常。問題2：對站內(nèi)天然氣發(fā)電機進行日常保養(yǎng)，保障所用油水料充足，定期對發(fā)電機進行試運轉(zhuǎn)，確保應(yīng)急用發(fā)電機隨時處于待命狀態(tài)。問題3：對集氣站內(nèi)所有人員進行發(fā)電機啟停、保養(yǎng)方面的技能培訓，并進行考核，從而確保一旦外電線路斷電的情況下，集氣站人員可以在30min內(nèi)，及時啟動應(yīng)急發(fā)電機對天然氣壓縮機和伴熱帶進行供電。

（2）將結(jié)論形成工作方案并實施。

利用5W1H法對“斷電”問題分析，從結(jié)論中可以發(fā)現(xiàn)，為避免集氣站“斷電”問題導致天然氣水合物產(chǎn)生，明確了何人，何時，何地，何因，要做何事，怎么去做的問題，對結(jié)論進行歸納，形成工作方案，可以《集氣站電力保障管理辦法》的規(guī)章制度形式表現(xiàn)出來并實施，在規(guī)章制度實施過程當中，以持續(xù)改進為原則，及時總結(jié)和分析新的問題，采取措施進一步完善規(guī)章制度，實現(xiàn)集氣站生產(chǎn)現(xiàn)場電力保障能力不斷提高。

4 結(jié)論

通過魚骨圖法將天然氣開采涉及到的各階段、各環(huán)節(jié)以及各場所中能導致天然氣水合物形成的根本原因進行層層剖析，并以繪圖的形式將根本原因和最終問題之間的因果關(guān)系直觀表現(xiàn)出來，實現(xiàn)了將問題分析準確的目的。用魚骨圖法將問題產(chǎn)生原因解析成根本原因，即將總問題分解成各子問題，為實現(xiàn)將子問題各個擊破，從而為解決最終問題起到鋪墊作用。通過利用5W1H法對管理目標，即對需要解決的問題從6個角度，多維度、更全面進行分析思考，使制定的管理工作方案更具科學合理性。不足之處在于5W1H不能夠一次性解決所有問題，需要在實踐中繼續(xù)發(fā)現(xiàn)和總結(jié)問題，然后繼續(xù)使用5W1H法解決問題，實現(xiàn)持續(xù)循環(huán)改進。魚骨圖法和5W1H法結(jié)合使用，應(yīng)用在解決天然氣水合物產(chǎn)生問題的管理實踐中，可從源頭控制安全風險，從而實現(xiàn)了減少陸上氣田冬季安全生產(chǎn)事故的目標。