基本介紹
- 中文名：石油鑽井安全
- 外文名：safety in petroleum drilling
- 學科：坑探工程
- 設備：鑽機等
- 風險：井噴
- 規範：石油鑽井技術規範彙編
基本信息,危險控制,鑽井設備,鑽井工藝,風險管理,
基本信息
詞目：石油鑽井安全
英文：safety in petroleum drilling
釋文：具體技術要求可參照原地礦部及石油部的《石油鑽井技術規範彙編》，重點防範井噴著火、毒氣擴散、井架倒塌、頂碰天車、鑽機絞碾、錨頭傷人、大鉗打擊及高空墜落等重大事故的發生。
危險控制
鑽井設備
1．概述
鑽井設備（簡稱鑽機）是指石油天然氣鑽井過程中所需各種機械設備的總稱。鑽機主要部件必須相互配合才能完成鑽機起升、循環和旋轉的3項主要工作。按按動力設備的不同通常可分為機械傳動鑽機、電動鑽機和複合鑽機三種。主要包括以下系統：
（1）提升系統：主要作用是用來起、下鑽柱（或下套管），以實現鑽頭的鑽進送鑽等工作。
（2）旋轉系統：主要作用是由動力機組驅動轉盤，通過轉盤方補心帶動方鑽桿（鑽桿和鑽鋌）、方鑽桿再帶著鑽頭旋轉進行鑽井。
（3）循環系統：主要作用是鑽井過程中，通過動力機組帶動泥漿泵來循環鑽井流體，經過立管、水龍帶、水龍頭、方鑽桿、鑽桿和鑽鋌，將泥漿池的泥漿送到鑽頭處，以實現鑽井流體將井底的鑽屑帶到地面。
（4）動力設備：主要作用是為驅動絞車、轉盤、鑽井泵等工作機工作提供動力。
（5）傳動系統：主要作用是把發動機的能量傳遞或分配給各工作機。
（6）控制系統：為了指揮各系統協調地工作，在整套鑽機中安裝有各種控制設備。
（7）底座：包括鑽台底座、機房底座和泥漿底座等。
（8）輔助設備：主要功能是為了正常鑽井作業提供配套支撐。
鑽機所必須具有的主要設備共7大部件：絞車、井架、天車、游車、水龍頭、轉盤、鑽井泵。
2．鑽機輔助設備及工具
（1） 發電機。幾乎所有電驅動鑽機的發電機都用柴油機作動力。
（2） 空氣壓縮機及儲氣瓶組。幾乎所有鑽機的聯動機上都配有小型空氣壓縮機和帶儲氣設備的電動空氣壓縮機，以便給氣控制裝置、氣離合器、氣動馬達、氣動工具等提供氣源和動力。
（3） 泥漿儲存設備。完整的泥漿循環系統通常都有一套泥漿儲存設備：如沉澱罐（或池）、吸入罐（或池）、儲存罐（或池）。
（4） 鑽井儀表。鑽井儀表系統可單指一個指示表，也可以包括各種儀器。如鑽井（多）參數儀、泥漿液面記錄（報警）儀、大鉗扭矩表、泥漿泵壓力表和記錄儀等。
（5） 剎車機構：機械剎車、輔助剎車、其他設施。
3．井控裝置
井控裝置指實施油氣井壓力控制所需的設備、管匯和專用工具儀表。井控裝置是在鑽井過程中，確保全全生產的重要裝備。
鑽井工藝
1．噴射鑽井技術
利用鑽井液流經鑽頭噴嘴所形成的高壓射流充分地清洗井底，使岩屑免於重複切削，並與機械作用（鑽頭破岩）聯合破岩，從而提高鑽速的鑽井技術叫噴射鑽井技術。從鑽頭噴嘴噴出的射流具有很高的噴射速度，井底能得到很大的衝擊力和水功率，從而有效地淨化清潔井底，同時藉助於射流的衝擊壓力作用和漫流橫推作用，使機械鑽速大大提高。
2．防斜打直技術
井斜是指井眼軸線偏離了鉛垂線。滿眼鑽具可以有效地預防井斜。井斜後需要糾斜，糾斜方法有兩種，一種是鐘擺法糾斜：是利用“鐘擺”原理糾斜的一種方法，通過使用專用的防斜鑽具組合及相應的技術措施來增大鐘擺減斜力，以平衡和克服促使井斜的地層力。另一種方法利用動力鑽具加彎接頭或彎鑽桿組合的鑽具組合向原井斜的相反方面造斜，以達到糾斜的目的。
3．定向鑽井技術
藉助於某種造斜工具，在一定的工藝技術措施配合下，使井眼沿著預先設計的井眼軌跡鑽達目的層的鑽井方法叫定向鑽井。定向井的造斜方法有井底動力鑽具造斜，轉盤鑽造斜以及斜井鑽機造斜。
4．取芯鑽井技術
利用專門的取芯工具和一定技術措施，將地下的岩石取到地面上來的一種鑽井工藝。取芯工具包括取芯鑽頭、岩芯筒、岩芯爪、止回閥、扶正器和懸掛軸承等輔助部件。
5.完井技術
完井方法一般分為套管完井和裸眼完井兩大類，共有6種方式：套管射孔完井、尾管射孔完井、先期裸眼完井、後期裸眼完井、篩管完井、礫石充填完井。
6．鑽井井控技術
在鑽井作業中，一旦發生井噴，就會使井下情況複雜化，無法正常鑽井，被迫進行壓井作業，對油氣層造成不同程度的損害。同時，井噴後極易導致失控，井噴失控後，將使油氣資源受到嚴重破壞，還易釀成火災，造成人員傷亡，設備毀壞，油氣井報廢，自然環境受到污染。所以，井噴失控是鑽井工程中性質嚴重，損失巨大的災難性事故。
風險管理
1．鑽井作業 HSE危害和影響的確定
1） 鑽井作業風險識別的特徵
（1） 差異性；
（2） 嚴重性；
（3） 多樣性；
（4） 時間性；
（5） 隱蔽性；
（6） 變化性。
2）鑽井及相關作業的主要風險
（1） 共同作業風險：井噴及井噴失控可能造成地層碳氫化合物的溢出；火災及爆炸：地層碳氫化合物的溢出，特別是輕質油、硫化氫等可燃（劇毒）氣體溢出，汽油及柴油、潤滑油、機油等泄漏造成火災爆炸危險事故等；
（2） 相關作業風險：測井作業風險；錄井作業風險；定向井作業風險；固井作業風險；試油作業風險；相關作業產生的廢水、廢渣、廢氣對環境的污染。
3）鑽井作業中的主要特定危害和影響
破壞植被，火工品危害；生態環境，人身及財產安全 ；造成海洋環境局部破壞，珊瑚礁和海洋生物。
4）井噴失控的原因及危害和影響
井噴失控是鑽井工程中性質最嚴重的災難性事故，對健康、安全與環境的危害和影響是巨大的，造成井噴失控的直接原因主要有：
（1）起鑽抽吸，造成誘噴；
（2）起鑽不灌鑽井液或沒有及時灌滿；
（3）未能準確地發現溢流；
（4）發現溢流後處理措施不當或井口不安裝防噴器；
（5）井控設備的安裝及試壓不符合要求；
（6）井身結構設計不合理；
（7）對淺氣層的危害缺乏足夠的認識；
（8）地質設計未能提供準確的地層孔隙壓力資料，使用了低密度鑽井液，鑽井液柱壓力低於地層孔隙壓力；
（9）空井時間過長，又無人觀察井口；
（10）鑽遇漏失層段未能及時處理或處理措施不當；
（11）相鄰注水井不停或未減壓；
（12）思想麻痹，違章操作。
井噴失控的危害和影響包括以下幾個方面：
（1）打亂正常的工作秩序，影響全局生產；
（2）使鑽井事故複雜化，處理難度增加；
（3）井噴失控極易引起火災，危及井場人員及周圍居民的生命安全；
（4）噴出的油、氣、水及有害物質（如硫化氫）會造成嚴重的環境污染，危及人員的健康和安全；
（5）傷害油氣層，破壞地下油氣資源；
（6）井噴著火，造成機毀人亡和油氣井報廢，帶來巨大的經濟損失；
（7）涉及面廣，在國際、國內造成不良的社會影響。
2．鑽井作業HSE風險削減措施
1）措施內容
制定鑽井活動中的風險管理措施，是達到風險控制目標、保證風險削減措施的落實以及順利實施鑽井活動的重要保證，主要包括以下內容：
（1）建立完善的鑽井HSE風險防範保障體系和運行機制，保證有關風險削減措施的實施；
（2）組織落實風險防範和削減措施必備的人、財、設備等必備條件和手段，並制定有關保護設備、工具的配置和採購計畫；
（3）識別鑽井活動中各個階段和不同工藝施工作業中可能產生的HSE風險，制定防止和削減措施；
（4）制定鑽井作業中各種險情和危害發生的應急反應計畫以減少影響；
（5）鑽井安全生產管理措施應形成檔案，以規定、制度和條例形式下發，指導鑽井安全生產；
（6）制定危害影響和恢復措施；
（7）對提出的風險防範、削減和恢復措施也可能產生的危害進行再識別和評估，以確定這些措施在風險控制目標中的作用；
（8）監控措施。
2）建立安全生產指南
主要制定以下安全生產指南：鑽井作業安全規程、常規鑽井安全技術規程、含硫油氣田安全鑽井法、鑽井設備拆裝安全規定、關井操作程式、井場動火管理、井場用電安全規程等。
3）鑽井HSE管理監測
實施鑽井風險削減措施，還必須對有關情況進行監測（包括檢查、測試等），並建立和保存相應結果與記錄。
（1）對鑽井隊現場的監測檢查包括但不限於以下範圍：HSE管理實施情況；各項安全規程、標準執行情況；各種設備、設施的安全技術性，運行及維護保養情況；自動報警裝置及安全防護裝置的配置、性能、運行及維護保養情況；應急措施落實情況，應急設備的配置、維護保養情況；員工HSE培訓，應急演習情況；醫療設備、藥品的配備及使用情況；井場、營地環保規定的執行情況、廢物回收、污水處理、環境破壞後的恢復等；宿舍、餐廳、廚房、廁所、浴室的衛生情況。
（2）檢查的對象與內容：
①對鑽井隊HSE管理的檢查（包括但不限於）：HSE管理機構及職責；HSE管理體系運行；HSE管理的規章制度建立及執行；鑽井作業HSE指導書、計畫書、檢查表；對員工的HSE宣傳、教育和培訓；危險部位的警示標誌或警示牌；例行的HSE檢查。
②對鑽井隊員工的檢查（包括但不限於）：HSE管理知識；特殊崗位的持證情況；HSE方面的培訓；緊急情況下控制處理險情的技能；緊急情況下個人防護能力；控制險情的設備、工具（如不同類型的滅火器）的使用；勞保用品的穿戴；是否會使用個人防護器材（如空氣呼吸器等）；員工的健康狀況等。
③對鑽井及HSE設備、設施的檢查（包括但不限於）：設備、設施安裝是否符合有關技術、安全規定要求；設備、設施運行是否良好、完整性如何；設備、設施的安全防護裝置是否齊全有效；消防設施、滅火器材等是否配備齊全有效。
④設備、設施具體的檢查內容按有關規定進行，對有關的設備裝置，如井控設備要進行測試。
⑤營地的檢查：安全距離、電氣線路、消防器材及周邊環境等。
⑥醫療設施及藥械的檢查：衛生員資質、常規及急救藥品、設施等。
另外，削減鑽井作業HSE的風險還包括配備控制和消除危害的設備、儀器、工具、防護裝置以及安全勞保用品等硬體的配置和保證鑽井設備、設施的完整性及有效使用措施。
3．鑽井作業HSE應急反應計畫
1）鑽井作業HSE應急分類根據鑽井作業的工藝特點和作業環境特點，應急反應可分為5大類
（1）鑽井作業中的突發事件；
（2）人身傷害事故；
（3）急性中毒；
（4）有害物質泄漏；
（5）自然災害。
2）鑽井作業HSE應急計畫內容
（1）應急反應工作的組織和職責；
（2）參與應急工作的人員；
（3）環境調查報告；
（4）應急設備、物資、器材的準備；
（5）應急實施程式；
（6）現場培訓及模擬演習計畫；
（7）緊急情況報告程式、聯絡人員和聯絡方法；
（8）應急搶險防護設備、設施布置圖；
（9）井場及營區逃生路線圖；
（10）簡易交通圖等。
3）鑽井作業過程中緊急情況下的應急程式清單（包括但不限於）
（1）火災及爆炸應急程式；
（2）硫化氫防護應急程式；
（3）井涌、井噴應急程式；
（4）油料、燃料及其他有毒物質泄漏應急程式；
（5）放射性物質落井的處理應急程式；
（6）惡劣天氣應急程式；
（7）現場醫療急救程式。
