MLS安全評價(jià)法在固井作業(yè)中的應(yīng)用

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(jià)是指應(yīng)用系統(tǒng)工程的原理和方法，對被評價(jià)事件中存在的可能引發(fā)事故或直接經(jīng)濟(jì)損失的因素進(jìn)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(jìn)一步實(shí)現(xiàn)被評價(jià)事件的整體安全。安全評價(jià)方法有事故引發(fā)和故障假設(shè)分析法、危險(xiǎn)指數(shù)評價(jià)法、定量風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)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(jià)法是經(jīng)過改進(jìn)的評價(jià)方法，通過明確危險(xiǎn)因素的控制和監(jiān)測措施、風(fēng)險(xiǎn)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(jià)風(fēng)險(xiǎn)的大小[1]。通過評價(jià)事件危險(xiǎn)因素的嚴(yán)重程度，擬定明確的危險(xiǎn)控制措施，減少危險(xiǎn)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(xiǎn)相對較高的作業(yè)項(xiàng)目，需要在短時(shí)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(xiǎn)的高發(fā)施工過程。為了降低固井作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)，保障固井作業(yè)的安全進(jìn)行，通過MLS安全評價(jià)法結(jié)合固井操作規(guī)程，掌握固井施工過程中主要危險(xiǎn)因素，分析主要危險(xiǎn)因素存在的原因，制定明確的危險(xiǎn)控制措施，達(dá)到減少風(fēng)險(xiǎn)的目的。

1 固井危險(xiǎn)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(dá)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(gè)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(dá)到在安全施工的同時(shí)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(yùn)行、注前置液、注水泥漿、壓膠塞、替漿、碰壓、泄壓、候凝等。各個(gè)操作步驟中都存在大量可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)因素，現(xiàn)根據(jù)固井操作步驟，以其存在的危險(xiǎn)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(shí)，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(shí)由于操作工程師違章操作，試壓壓力過高，管線爆裂，同時(shí)未設(shè)置危險(xiǎn)區(qū)域(鉆臺、車尾、管線試壓區(qū))安全警示帶，人員在危險(xiǎn)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(yùn)行：試運(yùn)行時(shí)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(shí)操作工倒錯閥門，造成膠塞被提前壓入套管，造成經(jīng)濟(jì)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(shí)操作工倒錯閥門，造成膠塞被提前壓入套管，造成經(jīng)濟(jì)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(shí)控制膠塞下行的檔銷未活動，造成頂膠塞未下行，此時(shí)仍然未發(fā)現(xiàn)并開始向管線替漿，此時(shí)會造成水泥漿與替漿的鉆井液混合，污染水泥漿使其達(dá)不到凝固的條件，同時(shí)還會造成沒有碰壓過程，需要帶壓侯凝等一系列有風(fēng)險(xiǎn)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(shí)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(shí)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(xiǎn)。

2 固井危險(xiǎn)因素評價(jià)

2.1 安全評價(jià)方法介紹

在運(yùn)用安全評價(jià)方法的過程中，大部分非定量的方法對潛在危險(xiǎn)因素的個(gè)數(shù)以及該危險(xiǎn)因素所帶來的后果沒有充分考慮，并且在計(jì)算造成的后果時(shí)通常要折中取舍，一定程度上降低了評價(jià)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(xiǎn)源均采用全新的安全評價(jià)方法即MLS法，該安全評價(jià)方法的結(jié)果更接近事故的實(shí)際情況[1-2]。該評價(jià)方法的計(jì)算方程為：

式中，R為評價(jià)結(jié)果，即風(fēng)險(xiǎn)大小；n為所有危險(xiǎn)因素的個(gè)數(shù)；Mi為第i個(gè)危險(xiǎn)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(xiǎn)因素發(fā)生導(dǎo)致事故的概率；Si1為第i種危險(xiǎn)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(xiǎn)因素導(dǎo)致的事故造成的所有財(cái)產(chǎn)損失；Si3為第i種危險(xiǎn)因素造成的環(huán)境污染及經(jīng)濟(jì)損失(此評價(jià)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(jià)參數(shù)取值的確定

(1)潛在危險(xiǎn)因素個(gè)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(jì)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(xiǎn)因素個(gè)數(shù)劃分為10類(見下文)。

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

表1 危險(xiǎn)因素發(fā)生頻率

續(xù)表1

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

表2 危險(xiǎn)因素可監(jiān)測與可控制狀態(tài)及其分值

(4)危險(xiǎn)因素后果嚴(yán)重度S。Si1為第i種危險(xiǎn)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(jì)損失將其分為3個(gè)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(gè)等級，分別賦值1～3；Si3為污染及經(jīng)濟(jì)損失，水泥漿材料泄露入海的環(huán)境經(jīng)濟(jì)損失賦系數(shù)為2(此評價(jià)適用的S類型僅有3種，即m=3)。

2.2.2 危險(xiǎn)因素等級的確定

根據(jù)MLS的計(jì)算原理以及對各個(gè)參數(shù)取值進(jìn)行確定，對潛在危險(xiǎn)因素進(jìn)行定量評價(jià)，確定其評價(jià)結(jié)果(如表3)。

表3 MLS評價(jià)結(jié)果

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

3 固井危險(xiǎn)因素控制措施

通過前文對固井作業(yè)中的危險(xiǎn)因素進(jìn)行分析，同時(shí)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(xiǎn)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(shí)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(qiáng)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(shí)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(qiáng)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(xiǎn)因素控制措施

現(xiàn)場危險(xiǎn)因素的產(chǎn)生包括管理因素和個(gè)人因素，通過加強(qiáng)現(xiàn)場管理、完善固井實(shí)際操作和具體施工過程，結(jié)合危險(xiǎn)因素風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)等級，制定該施工過程危險(xiǎn)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(jìn)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(xiǎn)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(xiǎn)因素的注前置液和注水泥漿過程和二級危險(xiǎn)因素的施工前準(zhǔn)備、壓膠塞和替漿過程，危險(xiǎn)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(xiǎn)因素和二級危險(xiǎn)因素的主要操作崗嚴(yán)禁一年以內(nèi)崗位經(jīng)驗(yàn)的員工操作。

表4 不同危險(xiǎn)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(yùn)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(xiǎn)因素。

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

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

(4)運(yùn)用事故致因理論的軌跡交叉理論模型，明確危險(xiǎn)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(xiǎn)等級的危險(xiǎn)因素均能夠消除。