石油鉆井安全論文.doc

石油鉆井安全論文I石油鉆井安全論文目錄1緒論.11.1課題的背景及目的.11.2安全評(píng)價(jià)研究現(xiàn)狀及應(yīng)用狀況.21.3國(guó)內(nèi)外安全評(píng)價(jià)研究及應(yīng)用現(xiàn)狀.21.4研究?jī)?nèi)容及設(shè)計(jì)思路.21.4.1研究的內(nèi)容.31.4.2設(shè)計(jì)的思路.32石油鉆井過(guò)程及常見事故.42.1油氣鉆井作業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程.42.2鉆井工程常見事故及機(jī)理分析.52.2.1復(fù)雜情況及事故分類.52.2.2復(fù)雜情況與事故的原因.52.2.3井噴.62.2.4井漏.62.2.5卡鉆.72.2.6鉆具事故.72.2.6落物事故.73安全評(píng)價(jià)理論分析.8石油鉆井安全論文II3.1安全評(píng)價(jià)的概念.83.1.1安全評(píng)價(jià)的一般概念.83.1.2安全評(píng)價(jià)與傳統(tǒng)安全管理模式的區(qū)別.93.2安全評(píng)價(jià)的目的、內(nèi)容與程序.93.2.1安全評(píng)價(jià)的目的.93.2.2安全評(píng)價(jià)的內(nèi)容.103.2.3安全評(píng)價(jià)的程序.103.3進(jìn)行安全評(píng)價(jià)的要求.103.4安全評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)方法的研究.113.4.1常用的安全評(píng)價(jià)方法.113.4.2鉆井工程安全評(píng)價(jià)層次分析法的基本步驟.123.5層次分析法在鉆井工程安全評(píng)價(jià)中的運(yùn)用.153.5.1安全評(píng)價(jià)體系的建立.163.5.2指標(biāo)權(quán)重的確定.173.5.3層次總排序.183.5.4隸屬度函數(shù)的建立.183.5.5計(jì)算井漏風(fēng)險(xiǎn)概率.204安全評(píng)價(jià)系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì).224.1安全評(píng)價(jià)系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本思想.224.1.1設(shè)計(jì)目標(biāo).224.2.2系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框架.224.2軟件系統(tǒng)的功能.244.3系統(tǒng)開發(fā)工具.244.3.1VisualBasic的特點(diǎn).244.3.2MicrosoftAccess數(shù)據(jù)庫(kù).254.3.3關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念和類型.274.4創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù).284.5VisualBasic數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)功能概述.324.6鉆井工程安全評(píng)價(jià)系統(tǒng)的運(yùn)行實(shí)例.335結(jié)論與展望.385.1論文結(jié)論.385.2相關(guān)研究工作的展望.38石油鉆井安全論文III參考文獻(xiàn).40致謝.42附錄A.43附錄B.84石油鉆井安全論文11緒論1.1課題的背景及目的石油是一種不可再生資源，其最基本的特征就是稀缺性。石油是現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的“血液”，是當(dāng)今最重要的能源之一。它與人們的衣食住行密切相關(guān)，它是衡量一個(gè)國(guó)家綜合實(shí)力的標(biāo)準(zhǔn)。它能夠影響一個(gè)國(guó)家或地區(qū)的發(fā)展，直接影響到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定，更能導(dǎo)致一個(gè)國(guó)家或地區(qū)政治經(jīng)濟(jì)的安定。正因?yàn)槿绱耍鸵鹆撕芏鄳?zhàn)爭(zhēng)，給人們帶來(lái)了諸多的不幸，由此可見，石油對(duì)全人類是多么的重要。近年來(lái)，據(jù)中石油對(duì)鉆井事故統(tǒng)計(jì)分析得出的主要的事故類型有：重大人員傷亡事故、井下復(fù)雜事故、鉆井中的環(huán)境污染事故。在上述事故中，人員傷害事故占相當(dāng)大的比例，其原因主要有：人的不安全行為；嚴(yán)重違反操作規(guī)程，操作技能較低；在交叉作業(yè)時(shí)，配合不到位自身的站位不正確；設(shè)備工具本身存在的缺陷；現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境差。井下事故發(fā)生的主要原因有：地層復(fù)雜造成井下垮塌、井漏、井噴；工程技術(shù)人員對(duì)井下的分析判斷失誤；在處理事故過(guò)程中，操作者的失誤導(dǎo)致事故更加復(fù)雜；地質(zhì)資料不準(zhǔn)確、鉆井設(shè)計(jì)不合理等。機(jī)械傷人事故的主要原因有：設(shè)備本身的缺陷；違章操作；操作者不熟悉設(shè)備的技術(shù)性能；交叉作業(yè)的配合不當(dāng)?shù)?。鉆井作業(yè)中的環(huán)境污染事故的主要原因有：處理鉆井廢液的設(shè)備不齊；人為工作失誤造成，重大井噴事故。在油氣層鉆井生產(chǎn)過(guò)程中存在的主要風(fēng)險(xiǎn)有井噴井噴失控井噴著火硫化氫中毒卡鉆掉鉆具頓鉆機(jī)械傷害高空墜落物體打擊觸電高空落物井架傾倒等。含硫高產(chǎn)井工藝井區(qū)域探井等重點(diǎn)井，在油氣層鉆井作業(yè)時(shí)，除派駐井控安全監(jiān)督外，還需派工作組駐井把關(guān)。駐井工作組包括領(lǐng)導(dǎo)鉆井工程師泥漿技術(shù)人員裝備管理人員等。鉆進(jìn)過(guò)程應(yīng)嚴(yán)格按工程設(shè)計(jì)選擇鉆井液類型和密度值，當(dāng)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)與實(shí)際不相符合時(shí)，應(yīng)按審批程序及時(shí)申報(bào)，經(jīng)批準(zhǔn)后才能修改。若遇緊急情況，鉆井隊(duì)可先處理，再及時(shí)上報(bào)。安全生產(chǎn)是世界性的永恒課題，是石油工業(yè)的主題，也是企業(yè)賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)和保障。石油、天然氣的開采首先要做到安全生產(chǎn)。安全是一個(gè)永恒的話題，是我們追求的目標(biāo)。我們需要對(duì)鉆井作業(yè)中的每一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和安全評(píng)價(jià)，力爭(zhēng)把風(fēng)險(xiǎn)降到最低。人們依靠各種鉆井技術(shù)裝備和施工工藝，結(jié)合不同領(lǐng)域豐富知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，組織完成了一系列鉆井工程項(xiàng)目，并且能對(duì)鉆井過(guò)程時(shí)時(shí)判斷和有效控制。然而，由于受到地質(zhì)條件、裝備能力、技術(shù)水平、管理規(guī)范、施工經(jīng)驗(yàn)以及現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)者熟練程度等因素的限制。加上鉆井管理體制和鉆井運(yùn)行機(jī)制等因素的制約，鉆井過(guò)程中不可避免地會(huì)發(fā)生各種各樣的事故，造成重大的人力、物力、財(cái)力損失，甚至導(dǎo)致全井報(bào)廢，從而延緩勘探、開發(fā)進(jìn)程。可見，鉆井工程事故是石油鉆井安全論文2鉆井施工過(guò)程的大敵，減少或杜絕鉆井工程事故的發(fā)生，始終是鉆井科技工作者主要工作目標(biāo)。由于陸上油氣鉆井作業(yè)系統(tǒng)是一個(gè)具有動(dòng)態(tài)性、隨機(jī)性、模糊性、相關(guān)性、環(huán)境依托性等特性的非線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，因此，針對(duì)陸上油氣鉆井作業(yè)系統(tǒng)中的危險(xiǎn)、危害因素以及可能發(fā)生的鉆井工程事故的特征，采用層次分析法和非線形動(dòng)力學(xué)方法，引入現(xiàn)代應(yīng)用數(shù)學(xué)，建立適合陸上油氣鉆井作業(yè)特點(diǎn)的安全評(píng)價(jià)模型，進(jìn)行科學(xué)、系統(tǒng)地安全評(píng)價(jià)，以減少或避免事故發(fā)生的可能性，是當(dāng)前陸上油氣鉆井安全作業(yè)急需解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，也是石油工業(yè)安全管理走向規(guī)范化、科學(xué)化、信息化的一種全新的探索。1.2安全評(píng)價(jià)研究現(xiàn)狀及應(yīng)用狀況安全評(píng)價(jià)，也稱為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，是指對(duì)一個(gè)具有特定功能的工作系統(tǒng)中固有的或潛在的危險(xiǎn)及其嚴(yán)重程度所進(jìn)行的分析與評(píng)估，并以既定指數(shù)、等級(jí)或概率值作出定量的表示，最后根據(jù)定量值的大小決定采取預(yù)防或防護(hù)對(duì)策，其目的是實(shí)現(xiàn)人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)的安全運(yùn)作。安全評(píng)價(jià)作為預(yù)測(cè)、預(yù)防事故的重要手段，將傳統(tǒng)安全管理方法的憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行管理，轉(zhuǎn)變?yōu)轭A(yù)先辨識(shí)系統(tǒng)的危險(xiǎn)性，事先預(yù)測(cè)、預(yù)防的“事前過(guò)程”。因此，可以說(shuō)安全評(píng)價(jià)是安全管理和決策科學(xué)化的基礎(chǔ)，是依靠現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)預(yù)防事故的具體體現(xiàn)。1.3國(guó)內(nèi)外安全評(píng)價(jià)研究及應(yīng)用現(xiàn)狀安全評(píng)價(jià)技術(shù)起源于20世紀(jì)30年代，最早起源于保險(xiǎn)業(yè)。20世紀(jì)50年代末發(fā)展起來(lái)的系統(tǒng)安全工程又大大推動(dòng)了安全評(píng)價(jià)技術(shù)的發(fā)展。60年代以來(lái)，國(guó)際上發(fā)生過(guò)多起觸目驚心的大型惡性事故，引起了廣泛的關(guān)注。因此，一些國(guó)家和企業(yè)研究了對(duì)工藝過(guò)程和生產(chǎn)裝置的危險(xiǎn)程度的評(píng)價(jià)方法。并根據(jù)各自的特點(diǎn)，提出了不同的方法。20世紀(jì)80年代初期，安全系統(tǒng)工程引入我國(guó)，受到許多大中型企業(yè)和行業(yè)管理部門的高度重視，系統(tǒng)安全分析、評(píng)價(jià)方法得到了大量的應(yīng)用7-12。通過(guò)吸收、消化國(guó)外安全檢查表等安全分析方法，機(jī)械、冶金、化工、航空、航天等行業(yè)的有關(guān)企業(yè)開始應(yīng)用安全分析評(píng)價(jià)方法，如安全檢查表（SCL)、事故樹分析（FTA)故障類型和影響分析（FMEA)、事件樹分析（ETA)、預(yù)先危險(xiǎn)性分析（PHA)、危險(xiǎn)可操作研究（HAZOP)、作業(yè)條件危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)（LEC)等。此外，一些石油、化工易燃、易爆危險(xiǎn)性較大的企業(yè)，應(yīng)用道化學(xué)公司開發(fā)的“火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)法”進(jìn)行了安全評(píng)價(jià)，許多行業(yè)和地方政府有關(guān)部門制定了安全檢查表和安全評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。1.4研究?jī)?nèi)容及設(shè)計(jì)思路石油鉆井安全論文31.4.1研究的內(nèi)容本次課題的主要任務(wù)是搜集、整理鉆井常見事故的原因、征兆、預(yù)防措施以及處理方法；學(xué)習(xí)并最終確定安全評(píng)價(jià)的方法，通過(guò)計(jì)算機(jī)編程，開發(fā)一個(gè)界面友好，功能完備，運(yùn)行可靠的鉆井工程安全評(píng)價(jià)系統(tǒng)。具體內(nèi)容如下：(1)學(xué)習(xí)研究石油鉆井的過(guò)程，分析整理鉆井工程中可能出現(xiàn)的各種事故及其處理方法；(2)查閱論文及書籍，參閱煤礦及石化企業(yè)的安全評(píng)價(jià)方法，根據(jù)石油鉆井的特點(diǎn)制定一套完整可靠地安全評(píng)價(jià)方法并最終確定；(3)學(xué)習(xí)掌握VisualBasic6.0，能進(jìn)行軟件界面設(shè)計(jì)及編程；(4)設(shè)計(jì)一套基于案例的鉆井工程安全評(píng)價(jià)系統(tǒng)，包括建立數(shù)據(jù)庫(kù)，確定安全評(píng)價(jià)原理，進(jìn)行鉆井工程的安全評(píng)價(jià)以及事故的預(yù)防和處理；(5)查閱資料整理近年來(lái)石油鉆井發(fā)生的事故，并建立數(shù)據(jù)庫(kù)，方便系統(tǒng)用戶查詢使用。1.4.2設(shè)計(jì)的思路(1)檢索國(guó)內(nèi)外相關(guān)的文獻(xiàn)資料。(3)對(duì)調(diào)研收集的資料進(jìn)行整理、分析。(4)模型構(gòu)建。根據(jù)對(duì)油氣鉆井作業(yè)中鉆井液參數(shù)和工程參數(shù)的分析，采用層次分析法和模糊綜合評(píng)判構(gòu)建安全評(píng)價(jià)模型。(5)模型求解。咨詢多位相關(guān)專家對(duì)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中各指標(biāo)的相對(duì)重要性以“1-9標(biāo)度法”給出合理的分值，采用層次分析法進(jìn)行分析并求得安全指標(biāo)相對(duì)權(quán)重；根據(jù)模糊隸屬度函數(shù)的建立模型，對(duì)油氣鉆井作業(yè)安全評(píng)價(jià)體系中各指標(biāo)進(jìn)行量化；根據(jù)評(píng)價(jià)模型求解，合成油氣鉆井作業(yè)安全綜合評(píng)價(jià)結(jié)果；建立油氣鉆井作業(yè)安全分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。(6)實(shí)例分析。以一組現(xiàn)場(chǎng)傳感器監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為例，采用建立的模型進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。(7)提出鉆井作業(yè)安全對(duì)策措施。石油鉆井安全論文42石油鉆井過(guò)程及常見事故2.1油氣鉆井作業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程在石油鉆井中，盡管鉆井的目的不同，井的深淺各異，目前都是用旋轉(zhuǎn)方法鉆井，包括轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)鉆、井下動(dòng)力旋轉(zhuǎn)鉆及頂部驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)鉆。一口井的建井過(guò)程從確定井位到最后試油、投產(chǎn)，要完成許多作業(yè)，按其順序可分為三個(gè)階段，即鉆前準(zhǔn)備、鉆進(jìn)和完井，而每個(gè)階段又包括許多具體工藝作業(yè)。圖2.1描述了油氣鉆井作業(yè)的整個(gè)工藝流程。(1)鉆前準(zhǔn)備在確定井位、完成井的設(shè)計(jì)后，鉆前工程是鉆井施工中的第一道工序，它主要包括：修公路、井場(chǎng)及設(shè)備基礎(chǔ)準(zhǔn)備、鉆井設(shè)備搬運(yùn)及安裝以及井口設(shè)備準(zhǔn)備。(2)鉆進(jìn)鉆進(jìn)是以一定壓力作用在鉆頭上，并帶動(dòng)鉆頭旋轉(zhuǎn)使之破碎井底地層巖石，井底巖石被破碎后所產(chǎn)生的巖屑通過(guò)循環(huán)鉆井液被攜帶到地面上來(lái)，這一過(guò)程稱為洗井。加在鉆頭上的壓力是利用部分鉆柱(鉆鋌)的重力來(lái)完成的，鉆頭的旋轉(zhuǎn)是由轉(zhuǎn)盤或頂驅(qū)動(dòng)力水龍頭帶動(dòng)鉆柱及鉆頭旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在使用井下動(dòng)力鉆具時(shí)，鉆柱不旋轉(zhuǎn)。在鉆進(jìn)過(guò)程中，只要鉆具在井內(nèi)，就應(yīng)不斷循環(huán)鉆井液以免造成井下事故。在鉆進(jìn)中，鉆頭不斷破碎巖石，井眼逐漸加深，則鉆柱也需要接長(zhǎng)，因而需要不斷加接鉆桿(接單根)。由于鉆頭在井底破碎巖石，鉆頭會(huì)逐漸磨損，機(jī)械鉆速下降，當(dāng)磨損到一定程度則需要更換新鉆頭。為此，需將全部鉆柱從井內(nèi)起出(起鉆)，更換新鉆頭后再將新鉆頭及全部鉆柱下入井內(nèi)(下鉆)，這一過(guò)程稱為起下鉆。有時(shí)為了處理事故、測(cè)井等也需要進(jìn)行起下鉆作業(yè)。在鉆井過(guò)程中，井眼不斷加深，所形成井眼的井壁應(yīng)當(dāng)穩(wěn)定，不發(fā)生復(fù)雜情況以保證繼續(xù)鉆進(jìn)。在鉆進(jìn)中要鉆穿各種地層，而各地層的特點(diǎn)不同，其巖石強(qiáng)度有高有低，有的地層含高壓水、油、氣等流體，有的含有鹽、石膏、芒硝等成分，這些對(duì)鉆井液都有不良影響。強(qiáng)度低的地層會(huì)發(fā)生坍塌，或被密度大的鉆井液壓裂等復(fù)雜情況妨礙繼續(xù)鉆進(jìn)