鉆井井控安全管理策略探究

鄭勇軍

中石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司川西鉆探公司 四川 成都 610000

1 引言

石油工程涵蓋勘探開發(fā)、鉆井采油、地面集輸和煉油銷售等全產(chǎn)業(yè)鏈多個(gè)環(huán)節(jié)。而在鉆井工程領(lǐng)域,形成井筒打開儲(chǔ)層的過程中由于地質(zhì)因素導(dǎo)致的異常高壓和非均值地層因素給鉆井過程中的安全生產(chǎn)帶來諸多問題。本文基于鉆井井控安全管理,在技術(shù)現(xiàn)狀和運(yùn)行現(xiàn)狀上展開多維角度分析和討論。力求彌補(bǔ)當(dāng)前井控工作管理混亂,人員素質(zhì)低下問題。給鉆井工程安全生產(chǎn)問題敲響警鐘。

2 鉆井井控安全管理中需應(yīng)對的安全風(fēng)險(xiǎn)

2.1 氣壓不穩(wěn)定

在鉆井作業(yè)過程中,當(dāng)發(fā)現(xiàn)高壓、高性能油氣層時(shí),如果旋轉(zhuǎn)防噴器和砂管的壓力性能較差,則油氣在輸送時(shí)的壓力控制能力不足。在到地表這個(gè)快速移動(dòng)的過程中,氣體鉆井井口如果不進(jìn)行壓力控制處理,將處于無阻礙噴射狀態(tài),而且還容易損壞防噴裝置、排砂管等設(shè)備,鉆井系統(tǒng)將不會(huì)安全和高效。此外,實(shí)際壓力值可能會(huì)超過鉆井設(shè)備的極限值。這種情況一般是由于鉆探前對地下環(huán)境的調(diào)查不完整,認(rèn)識(shí)不足,或由于人為錯(cuò)誤導(dǎo)致的操作問題。壓力值超過預(yù)計(jì)鉆井計(jì)劃,影響常規(guī)鉆井作業(yè)的完井效果。

2.2 氣體泄漏

油氣勘探區(qū)地下存在多種復(fù)雜、不明氣體,其中許多仍為有毒揮發(fā)性氣體,如硫化氫,對人體危害更大,更常見。當(dāng)鉆頭浸入較深時(shí),井內(nèi)氣柱壓力較低,短時(shí)間內(nèi)有毒氣體就會(huì)噴到地面的工作平臺(tái)上。另外,長期使用也可能導(dǎo)致膠芯磨損,密封性能變差,導(dǎo)致漏氣,嚴(yán)重威脅現(xiàn)場施工人員的生命安全,失去井控安全。

2.3 井下燃爆

在鉆井過程中,如果氣壓過高,當(dāng)?shù)叵掠蜌鈨?chǔ)量豐富且有大量連續(xù)井噴或侵入其他低地層時(shí),地下油氣會(huì)迅速上升。當(dāng)石油和天然氣從井中運(yùn)出時(shí),大量氧氣會(huì)從地層通風(fēng)口逸出,空氣中的氧氣含量也很高。此外,鉆頭的高速旋轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生熱量和火花,從而點(diǎn)燃?xì)怏w。在封閉空間內(nèi),到達(dá)瓦斯爆炸點(diǎn)后,會(huì)發(fā)生地下火災(zāi)和爆炸事故,損壞鉆井設(shè)備、坍塌井壁、炸毀管道。不僅會(huì)造成大量人員傷亡,還污染海洋環(huán)境,造成巨大的財(cái)產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)損失。

2.4 井控設(shè)備問題

采油設(shè)備中的井控裝置主要防止井噴事故。通過監(jiān)測油井壓力等指標(biāo),實(shí)時(shí)傳輸和處理數(shù)據(jù),防止井噴、溢流、井涌等,減少開采過程。因事故造成的生命財(cái)產(chǎn)損失。井控設(shè)備常見問題:

（1）井控設(shè)備在使用過程中,部分部位密封不嚴(yán),容易出現(xiàn)安全隱患。（2）井控設(shè)備外殼垂直通孔圓柱面和橡膠閘板工作面易磨損,可能造成嚴(yán)重的安全隱患。（3）作業(yè)過程中,閘門與井控設(shè)備連接槽之間容易出現(xiàn)裂紋,造成鎖軸彎曲、開槽等問題,影響礦山作業(yè),導(dǎo)致作業(yè)效率低下。井控設(shè)備。

3 鉆井井控安全管理中存在的主要問題

3.1 工作人員安全意識(shí)不高

鉆井工程為資金密集型和計(jì)算密集型工作。但是在工程實(shí)際上因?yàn)榧夹g(shù)人員的匱乏和石油工程行業(yè)人員流動(dòng)性大等多方面特點(diǎn)導(dǎo)致現(xiàn)場人員安全意識(shí)和技術(shù)水平較弱。通常的工程板塊因?yàn)閾屵M(jìn)度和節(jié)約成本,會(huì)動(dòng)用勞務(wù)工和違章操作,而工作人員的培訓(xùn)工作不抓落實(shí)和基礎(chǔ)石油工程知識(shí)缺失會(huì)給后續(xù)工作帶來極大隱患。因?yàn)椴欢绹娖鞴ぷ髟砗筒僮髁鞒潭鴮?dǎo)致的控制端接反和調(diào)試不仔細(xì)事件時(shí)有發(fā)生。同時(shí)異常井控事件下的不能預(yù)警和預(yù)警延后也會(huì)導(dǎo)致井涌甚至井噴事故。其次是工作人員井控演練不足,無論是技術(shù)人員還是管理層都必須注意現(xiàn)場各環(huán)節(jié)的安全和質(zhì)量,確保高壓件及地面壓井管匯試壓合格并工作正常。井下內(nèi)放噴工具儲(chǔ)備有效且工作正常,人員素質(zhì)也是隨著井控意識(shí)和安全生產(chǎn)理論的不斷灌輸而形成固化思維,全面強(qiáng)化生產(chǎn)環(huán)節(jié)的過程管控。

3.2 井控工作管理混亂

井控工作需要專人專管,力求在井控設(shè)備安裝與維護(hù)、使用與演練、壽命與過程的全方位管理。而真實(shí)構(gòu)型下的鉆井現(xiàn)場通常因?yàn)槿肆Y源有限和過于追求鉆井時(shí)效而導(dǎo)致井控工作管理混亂。其中有些施工現(xiàn)場井控裝備在安裝過程中由設(shè)備負(fù)責(zé)人進(jìn)行監(jiān)管,調(diào)試過程中油路、氣路卻歸儀表崗位負(fù)責(zé),以至于在管線安裝完畢后僅僅堅(jiān)持井控設(shè)備是否動(dòng)作,而并未差距開關(guān)裝反,以至于發(fā)生錯(cuò)誤剪切事件。而在中石油、中石化管控體系中對于井控管理到底歸技術(shù)部門還是安全部門并未進(jìn)行劃分,各地區(qū)公司管理細(xì)則和執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)不一。而鉆井隊(duì)人員更替快,辭職人員多也給井控工作帶來極大管理混亂。當(dāng)前不同工程公司間激烈競爭,要求低成本、高時(shí)效,而不同甲方對待不同乙方鉆井公司的開工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)不一,檢查檢測手段不一致?？缂?jí)指揮。瞞報(bào)、亂管現(xiàn)象也時(shí)有發(fā)生。

4 加強(qiáng)鉆井井控安全管理工作的有效策略

4.1 強(qiáng)化安全風(fēng)險(xiǎn)的管理

（1）強(qiáng)化懸重等關(guān)鍵數(shù)據(jù)監(jiān)管。不同地層性質(zhì)下的鉆壓和泥漿密度匹配性不一致。特別是在非均質(zhì)地層和三開大于1500m后的鉆井深度上。因?yàn)楣苤W(xué)性質(zhì)饒變和井溫、地層流體的影響,懸重會(huì)因?yàn)榫谀ψ琛@頭潤滑性、泥包、掉塊等多重因素產(chǎn)生不穩(wěn)定變化。但是因?yàn)殚L管柱導(dǎo)致的力學(xué)性質(zhì)傳遞延遲,所以在加鉆壓后需要鉆井一定時(shí)間,帶鉆時(shí)、鉆速穩(wěn)定后旋重彈性形變舒張完成,數(shù)據(jù)變化正常后做好數(shù)據(jù)記錄,確保無井控風(fēng)險(xiǎn),方可進(jìn)行下步操作。需要注意司鉆及其技術(shù)員必須對懸重?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行長效型觀測,確保變化規(guī)律正常。

（2）硫化氫及其有毒有害氣體管控。鉆井工程中有毒有害氣體是人員傷害的主要原因,所以鉆井隊(duì)安裝過程中會(huì)事先部署硫化氫報(bào)警儀于方井、循環(huán)管罐以及其他關(guān)鍵要害部位進(jìn)行隨鉆實(shí)時(shí)監(jiān)控。而在傳統(tǒng)的鉆井現(xiàn)場,通常該儀器設(shè)備在一開后才會(huì)真正安裝投用,且測錄井和鉆井隊(duì)各會(huì)按照探頭數(shù)枚,但是中途調(diào)試和預(yù)警演練往往流于形式。所以必須針對不同型號(hào)和不同位置的可燃?xì)怏w報(bào)警探頭進(jìn)行標(biāo)氣探測,確保一定濃度內(nèi)觸發(fā)報(bào)警,提示警示效果可靠。

（3）強(qiáng)化油路、氣路動(dòng)力端管線及附件管理。防噴器及其觸發(fā)控制柜是依靠多重動(dòng)力保護(hù)進(jìn)行運(yùn)行的。而安裝過程的不完善試壓和管線連接處的老化會(huì)導(dǎo)致不同程度的跑冒滴漏現(xiàn)象。如果不及時(shí)進(jìn)行整改并確保管路通常,壓力合規(guī)就不能在緊急情況下觸發(fā)防噴器良好工作。而日常的巡檢發(fā)現(xiàn)問題后很可能因?yàn)殂@進(jìn)工作任務(wù)重而忽略整改。所以必須從源頭抓好管控,在搬遷安裝環(huán)節(jié)進(jìn)行考克和連接管路的試壓,待一切就緒后日常維護(hù)也不能降重物進(jìn)行管線的異常應(yīng)力擠壓,確保管線完善性,壓力合規(guī),油量充足。

（4）井下燃爆風(fēng)險(xiǎn)管理方法。該種現(xiàn)象較為少見,但也不排除極端情況下出現(xiàn)。所以在鉆井液選型和配方方面需要充分了解化學(xué)劑互混后的性質(zhì),確保不出現(xiàn)大規(guī)模劇烈化學(xué)反應(yīng)。其次當(dāng)烴類氣體色譜超標(biāo)時(shí)應(yīng)及時(shí)停鉆循環(huán)觀察,充分放空地層氣體。并點(diǎn)火試燃。充分確?？扇?xì)鉂舛群蛿?shù)量可控。如果出現(xiàn)鉆進(jìn)過程中的異常,需要執(zhí)行氣涌層的加重泥漿壓井或者充分循環(huán),杜絕惡意強(qiáng)鉆導(dǎo)致的失返和其他異常發(fā)生。

4.2 強(qiáng)化井控裝備安全管理

鉆孔作業(yè)需要非常嚴(yán)格的機(jī)械設(shè)備。因此,有必要在井控安全管理中加強(qiáng)鉆前檢查,注重設(shè)備管理規(guī)范化,對現(xiàn)場作業(yè)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,進(jìn)行日常檢查。及各種大小設(shè)備的維修保養(yǎng)。中途發(fā)現(xiàn)的問題及時(shí)報(bào)告和解決,促進(jìn)了管控范圍內(nèi)鉆井控制設(shè)施的安裝、使用、管理和維護(hù),提高了對鉆井設(shè)備的動(dòng)態(tài)控制能力。二要優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行體系,優(yōu)化蝶閥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),在經(jīng)濟(jì)能力范圍內(nèi)引進(jìn)性價(jià)比高的優(yōu)質(zhì)蝶閥,保證其強(qiáng)度、精度和耐腐蝕,并達(dá)到有效壓力。分發(fā);調(diào)查開發(fā);多級(jí)節(jié)流系統(tǒng),防止高壓尖峰發(fā)生時(shí)單路故障造成的壓降和節(jié)流,減少操作失誤造成的強(qiáng)大沖擊。改進(jìn)液氣分離器結(jié)構(gòu),提高鉆井液處理能力和效率,實(shí)現(xiàn)高密度鉆井液的有效處理。推廣氣動(dòng)加重裝置,使鉆井設(shè)備即使在高密度鉆井液中也能高效、快速地工作,從而縮短工期;固井設(shè)備的使用可以更好地滿足地面破裂壓力試驗(yàn)和試驗(yàn)條件,使地面管道油底殼條件滿足泥漿泵的耐壓要求。歸根結(jié)底,要保證設(shè)備的正常運(yùn)行,采取各種加強(qiáng)措施,提高生產(chǎn)效率,提供安全保障。

4.3 強(qiáng)化人員管理

石油單位要重視人才和技術(shù)人員的培訓(xùn),制定培訓(xùn)計(jì)劃和人才管理,加強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)人員的技能培訓(xùn),加強(qiáng)對作業(yè)人員行為的監(jiān)督,提高安全風(fēng)險(xiǎn)防范水平?？刂颇芰?。全員以專業(yè)化、規(guī)范化的工作水平參與井控安全管理,確保各崗位人員不僅具備扎實(shí)的專業(yè)理論知識(shí),而且經(jīng)過實(shí)際操作操作技能培訓(xùn),能夠有效實(shí)施設(shè)備操作,維護(hù)和管理。管理人員可以更熟練地將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際工作中,能夠有效應(yīng)對現(xiàn)場的各種問題和突發(fā)事件,對異常情況有敏銳的感知能力,例如控制好氣壓,時(shí)刻保持警惕以提高井監(jiān)測檢查工作效率,全力排查隱患,大力制止不安全作業(yè)行為,及時(shí)充分整改安全問題,消除安全隱患,確保施工順利進(jìn)行。此外,嚴(yán)格落實(shí)安全生產(chǎn)責(zé)任制,糾正各工作環(huán)節(jié)安全管理中的錯(cuò)誤和漏洞,責(zé)任到人。明確部門經(jīng)理和員工的管理職責(zé),根據(jù)安全生產(chǎn)策略和相關(guān)安全指標(biāo)檢驗(yàn)安全管理工作的有效性,認(rèn)真處理安全問題,減少安全事故發(fā)生,減少事故損失。

4.4 完善井控組織機(jī)構(gòu),著力構(gòu)建三級(jí)井控管理體系

提高各工程公司的組織和井控管理水平:在總公司設(shè)立井控中心和井控檢查室,進(jìn)一步明確管理職責(zé),建立海內(nèi)外主要輪機(jī)長責(zé)任制;增設(shè)總部級(jí)專職井控人員,公司各部門增設(shè)井控經(jīng)理,研究所增設(shè)井控技術(shù)研究室,并在海外組建“責(zé)任井控組”,明確作業(yè)現(xiàn)場工作職責(zé),明確責(zé)任到人,實(shí)現(xiàn)綜合管理。重點(diǎn)建設(shè)三級(jí)井控管理體系。在壓縮一級(jí)井控和二級(jí)井控的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步加強(qiáng)井控應(yīng)急能力建設(shè),加強(qiáng)三級(jí)井控。需要提高救援能力;提高對失控井的再控制能力。同時(shí),實(shí)施了鉆井專家在線決策輔助系統(tǒng),建立了由豐富的應(yīng)急鉆井和井控人員組成的井控應(yīng)急專家?guī)?特別是對高難度井的實(shí)時(shí)鉆井作業(yè)。和關(guān)鍵井,當(dāng)井控發(fā)生時(shí)。在危險(xiǎn)時(shí)刻,應(yīng)急專家共同制定或驗(yàn)證應(yīng)急救援措施并扼殺技術(shù)解決方案。同時(shí),加大科研井控投入的人力物力,解決實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)營中存在的問題,通過科研項(xiàng)目保障安全。

5 結(jié)語

綜上所述,多維技術(shù)考量下的鉆井工程必須在確保安全的前提下進(jìn)行提速提效。對于鉆井現(xiàn)場違章操作和人員素質(zhì)不高的問題,相關(guān)工程公司需要強(qiáng)化用人機(jī)制,形成導(dǎo)師帶徒和強(qiáng)化現(xiàn)場安全培訓(xùn)的雙重機(jī)制。在嚴(yán)格落實(shí)各項(xiàng)制度的基礎(chǔ)上完善井控安全管理和現(xiàn)場操作,全面深化井控演練的時(shí)效性,提高演練效率。同時(shí)在技術(shù)層面、裝備層面和管理層面多管齊下,全面和細(xì)則的構(gòu)建三級(jí)井控管理體系,確保井控工作長治久安。