王棟森

(中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300459)

1 背景和意義

海洋石油固定平臺進行油氣鉆井作業(yè)是一項工序繁雜、交叉聯(lián)合、高度協(xié)同、作業(yè)風險較高的系統(tǒng)工程，安全、便捷、快速地完成鉆井作業(yè)是決定整套油氣生產(chǎn)成敗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[1]。由于鉆井作業(yè)受固定平臺井槽結(jié)構(gòu)、海底管線、海底電纜等設施限制，因此僅靠自升式鉆井平臺進行鉆井作業(yè)存在一定的局限性[2]。

利用修井機進行鉆井作業(yè)可解決自升式鉆井平臺觸及不到部分固定平臺井槽的局限性，充分提升油田增儲上產(chǎn)的能力。但應該看到，利用修井機進行鉆完井作業(yè)存在平臺和修井機模塊承載能力、提升能力、井控能力、場地擺放、吊裝能力、逃生和救生能力等方面的不足，這些先天不足勢必會對人員和作業(yè)時的井下情況構(gòu)成安全隱患[3-5]。

綜合分析評價，根據(jù)鉆井作業(yè)流程，結(jié)合海洋石油相關(guān)部門規(guī)章、標準規(guī)范，應對海洋石油固定平臺配備的修井機鉆井作業(yè)進行充分安全風險分析。通過運用安全系統(tǒng)工程的方法分析修井機進行調(diào)整井鉆井作業(yè)過程中可能存在的風險，并找出應重點防范的主要危險及有害因素；根據(jù)修井機鉆完井作業(yè)風險辨識及分析結(jié)果，對鉆完井作業(yè)、修井機能力、作業(yè)和生活支持能力、應急能力、生產(chǎn)設施結(jié)構(gòu)強度等方面進行定性定量評估，有針對性地提出風險控制對策及措施，降低風險，提高項目的本質(zhì)安全程度[6-9]。

本文對修井機鉆井安全風險評估重點內(nèi)容和良好實踐進行了總結(jié)，形成了系統(tǒng)的安全評估方法，并以海上某修井機作業(yè)為例進行評估，能夠在作業(yè)前有效把控作業(yè)風險點，及時在源頭遏制安全生產(chǎn)事故發(fā)生。

2 安全風險評估流程

首先應做好評估準備，成立項目組，編寫項目實施方案，制定項目實施計劃，搜集項目所需資料，準備現(xiàn)場評估所需材料。組織開展辨識與分析危險、有害因素，通過熟悉項目資料，辨識和分析項目存在的危險、有害因素，并進行分類。

其次劃分評估單元，按修井機鉆井作業(yè)特點，遵循評估單元的劃分原則，劃分評估單元；再依據(jù)項目實際情況選擇合適的評估方法；通過定性、定量評估方法對不同評估單元分別進行評估，預測事故的可能性及其嚴重程度，評估設備設施狀態(tài)屬性及能力符合性；根據(jù)評估結(jié)果，依據(jù)國家有關(guān)安全生產(chǎn)的法律法規(guī)、標準的要求，提出具有針對性的、可操作性的、經(jīng)濟合理的安全對策措施和建議。最終得出評估結(jié)論，概括評估結(jié)果，給出危險、有害因素引發(fā)各類事故的可能性及其嚴重程度的預測性結(jié)論，得出設備設施是否滿足本次調(diào)整井鉆井作業(yè)要求的結(jié)論；并形成報告，將評估對象概況、評估過程、采用的評估方法、獲得的評估結(jié)果及安全對策措施建議等寫入深度評估報告，關(guān)鍵流程如圖1 所示。

圖1 安全評估流程圖

3 某海上平臺修井機鉆井作業(yè)評估案例概述

3.1 評估項目情況

本項目擬用X 平臺HXJ180 修井機聯(lián)合支持船進行調(diào)整井鉆井作業(yè)，由X 平臺HXJ180 修井機提供旋轉(zhuǎn)、提升、井控等設備，由支持船提供泥漿循環(huán)、固井模塊、固控設備、部分動力、生活等支持。

本次兩口調(diào)整井計劃使用修井機+ 支持船進行鉆完井作業(yè)，1 井 9-5/8″套管開窗側(cè)鉆，一開8-1/2″井眼鉆進至著陸井深，下入 7″尾管，二開6″井眼完成水平段；2 井13-3/8″套管開窗側(cè)鉆，一開12-1/4″井眼鉆進至1 088 m 左右，下入9-5/8″套管，二開8-1/2″井眼完鉆，下入7″尾管。1 井采用礫石充填防砂，下入普合電泵生產(chǎn)管柱；2 井采用壓裂充填防砂，下入普合電泵+丟手分采生產(chǎn)管柱。

3.2 修井機改造情況

為了滿足 X 平臺2 口調(diào)整井鉆完井作業(yè)，對X平臺修井機設備進行升級改造，以滿足后續(xù)調(diào)整井作業(yè)。

X 平臺的作業(yè)模式：利用X 平臺HXJ180 修井機進行作業(yè)，由支持船提供泥漿循環(huán)系統(tǒng)、泥漿池、固控設備及頂驅(qū)動力等，主要改造內(nèi)容包括：

(1)支持船平臺泥漿泵、泥漿罐、固控設備、發(fā)電機和灰罐等設備的安裝；

(2)泥漿循環(huán)流程改造；

(3)機械臂拆卸和恢復；

(4)頂驅(qū)的安裝和拆卸復原。

3.3 危險、有害物質(zhì)辨識

X 平臺修井機調(diào)整井鉆井作業(yè)過程中涉及的主要危險物質(zhì)是原油、天然氣、硫化氫、鉆完井液等相關(guān)化學物品，相關(guān)物質(zhì)具有易燃、易爆、有毒的危險特性。下述對關(guān)鍵危險物進行分析。

該項目鉆完井作業(yè)使用泥漿罐等，可能產(chǎn)生硫化氫氣體。硫化氫是強烈的神經(jīng)毒物，對黏膜也有明顯的刺激作用。在較低濃度下，即可引起呼吸道以及眼黏膜的局部刺激作用；濃度越高，全身性作用越明顯，表現(xiàn)為中樞神經(jīng)系統(tǒng)紊亂和窒息癥狀。長期低濃度接觸硫化氫會引起結(jié)膜炎和角膜損害。

該項目在鉆完井作業(yè)過程中有可能使用放射源。若相關(guān)作業(yè)人員未按照規(guī)定操作或沒有按照規(guī)定穿戴好勞動防護用品進行作業(yè)，可能會造成放射性傷害。放射源在使用過程中有遺失和保護層破損的風險，對處于一定范圍內(nèi)的人體具有危害性，使用過程需加倍小心。

在鉆完井作業(yè)時使用的泥漿中存在多種危害物質(zhì)，如石灰石、酸物質(zhì)、堿物質(zhì)以及攜帶的油氣等其他化學物質(zhì)，特別是酸、堿物質(zhì)存在一定的腐蝕性，若作業(yè)人員在作業(yè)時防護不當可能腐蝕皮膚，不慎濺入眼睛，可能對眼睛具有較大傷害。另外酸、堿物質(zhì)對修井工具也具有一定的破壞性。

3.4 主要危險因素分析

主要危險有害因素通過鉆完井作業(yè)、修井機能力、作業(yè)和生活支持能力、應急能力及生產(chǎn)設施結(jié)構(gòu)方面進行風險分析，主要危險因素及危險作業(yè)包括：井涌井噴、上碰下砸、電氣傷害、高處墜落、機械傷害、起重傷害、放射性作業(yè)、高壓作業(yè)、聯(lián)合作業(yè)、鉆完井關(guān)鍵設備能力不足、作業(yè)和生活支持能力不足、應急能力不足、生產(chǎn)設施結(jié)構(gòu)強度不足造成的風險等。以鉆完井關(guān)鍵設備能力不足風險為例分析如下：

(1)利用修井機進行鉆完井作業(yè)時，由于鉆井作業(yè)下套管、倒劃眼及處理事故復雜情況時，對設備的提升系統(tǒng)(包括井架承載力、井架空間、底座高度、絞車提升等)能力要求較高，而修井機與鉆機的各項設計屬性、安全系數(shù)均不同，在應對鉆井各類復雜工況和井下工程事故處理時，存在修井機提升能力不足風險。

(2)通常修井機僅配置游車大鉤，而鉆完井作業(yè)過程中需要旋轉(zhuǎn)鉆進、滑動鉆進、倒劃眼等工序，對修井機的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)能力要求較高，需要單獨配備頂部驅(qū)動裝置；同時鉆完井作業(yè)過程中各類工具串、管柱串結(jié)構(gòu)尺寸較大，存在管柱或工具串無法通過轉(zhuǎn)盤風險，因此基于以上因素，使用修井機進行鉆完井作業(yè)存在旋轉(zhuǎn)設備能力不足風險。

(3)因修井機底座凈空高不足等原因，無法按照標準要求配置相應壓力等級的防噴器組；因修井機初始設計及空間限制等原因，未配置符合標準要求的防噴器控制系統(tǒng)；因修井機初始設計原因，未配置符合標準要求壓力等級的阻流壓井管匯；因修井機初始設計原因，未配置符合標準要求處理能力的液氣分離器及除氣器。因此基于以上各因素，使用修井機進行鉆完井作業(yè)存在井控設備能力不足風險。

(4)因修井機高壓管匯長期沖蝕磨損及高壓管匯漏檢等原因，在鉆完井作業(yè)過程中需要處理各復雜工況，管匯壓力較高，存在管線刺漏風險，因此基于以上因素，使用修井機進行鉆完井作業(yè)存在管匯刺漏風險。

(5)鉆完井作業(yè)過程中需要進行大排量鉆井、倒劃眼等鉆井工序，相對于修井機常規(guī)修井作業(yè)，使用修井機進行鉆完井作業(yè)需要新增頂驅(qū)、固控系統(tǒng)、大排量泥漿泵等多項大功率鉆井設備，因此平臺的電力負荷應滿足各工況鉆完井作業(yè)基本需求。在保證基本正常照明、生活用電、通訊基礎(chǔ)上，應保證能夠提供鉆井設備、循環(huán)系統(tǒng)及固控系統(tǒng)、固井系統(tǒng)的用電供給，因此基于以上因素，使用修井機進行鉆完井作業(yè)存在電力(包括主電及應急電)不足風險。

(6)使用修井機進行鉆完井作業(yè)，需要新增頂驅(qū)、泥漿泵、固控等多項設備，對處在危險區(qū)域內(nèi)的電氣設備，存在使用非防爆電氣風險。對于修井機及鉆完井作業(yè)支持平臺原有防爆電氣設備，存在漏檢漏查等風險。

(7)使用修井機進行鉆完井作業(yè)，因固井泵系統(tǒng)及散裝罐系統(tǒng)配置不足，泥漿泵組排出壓力排量不足，泥漿罐容量不足，泥漿循環(huán)、凈化設備和巖屑回收設備配置不足等原因，無法滿足鉆完井作業(yè)要求，因此基于以上因素，使用修井機進行鉆完井作業(yè)存在固井系統(tǒng)、固控系統(tǒng)及循環(huán)系統(tǒng)能力不足風險。

3.5 劃分評估單元和選擇評估方法

安全評估是以實現(xiàn)系統(tǒng)安全分析為目的。本文針對修井機鉆井作業(yè)的評估單元和方法選擇進行了總結(jié)，如表1 所示。

3.6 深度評估及安全建議

按照評估單元逐一進行風險分析，該調(diào)整井項目使用X 平臺修井機加支持船進行鉆完井作業(yè)，鉆井作業(yè)關(guān)鍵設備及作業(yè)支持系統(tǒng)單元經(jīng)作業(yè)前改造后設備完整配套，各專業(yè)設備檢驗合格；針對本次調(diào)整井鉆完井作業(yè)風險，進行了充分的作業(yè)風險辨識，并有針對性地制定了風險防控措施，成立了聯(lián)合作業(yè)現(xiàn)場安全領(lǐng)導小組，并編制了聯(lián)合作業(yè)現(xiàn)場專項應急預案。

評估組通過定性、定量評估，對本項目提出建議，如表2 所示。

表2 評估組對本項目的建議

3.7 評估結(jié)論

評估組針對使用修井機聯(lián)合作業(yè)支持平臺進行調(diào)整井鉆完井作業(yè)的特點及風險，對 X 修井機單次鉆完井作業(yè)項目的鉆完井作業(yè)風險、鉆完井關(guān)鍵設備能力、作業(yè)和生活支持能力、應急能力、生產(chǎn)設施結(jié)構(gòu)強度等方面進行了深入分析與評估，評估結(jié)論總結(jié)如下：

(1)X 平臺修井機關(guān)鍵設備參數(shù)滿足設備設施的基本配置要求。

(2)評估組對鉆完井關(guān)鍵設備及作業(yè)支持平臺關(guān)鍵設備進行設備能力評估、現(xiàn)場評估檢查、現(xiàn)場功能試驗、聯(lián)合調(diào)試、結(jié)構(gòu)強度校核。根據(jù)定性、定量評估結(jié)果，評估組認為修井機及作業(yè)支持平臺設備設施作業(yè)能力、設備設施安全狀況、整體應急能力及平臺結(jié)構(gòu)強度滿足本次調(diào)整井鉆完井作業(yè)要求，項目潛在的危險因素是可控的，危險程度是可接受的。

(3)通過本報告的定性、定量分析，結(jié)合本工程作業(yè)特點，認為X 平臺修井機單次鉆完井作業(yè)項目滿足本批次調(diào)整井鉆完井安全作業(yè)要求。

4 結(jié)語

本文中修井機鉆井作業(yè)評估方法可有效識別修井機鉆井作業(yè)期間風險，該方法能夠廣泛應用于海上修井機鉆井作業(yè)前的安全管控，為修井機鉆井作業(yè)提供決策依據(jù)，并對現(xiàn)場作業(yè)安全管理提供保障。