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安全評價研究現(xiàn)狀及應用狀況.21.3國內(nèi)外安全評價研究及應用現(xiàn)狀.21.4研究內(nèi)容及設計思路.21.4.1研究的內(nèi)容.31.4.2設計的思路.32石油鉆井過程及常見事故.42.1油氣鉆井作業(yè)的生產(chǎn)過程.42.2鉆井工程常見事故及機理分析.52.2.1復雜情況及事故分類.52.2.2復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安全評價理論分析.8石油鉆井安全論文II3.1安全評價的概念.83.1.1安全評價的一般概念.83.1.2安全評價與傳統(tǒng)安全管理模式的區(qū)別.93.2安全評價的目的、內(nèi)容與程序.93.2.1安全評價的目的.93.2.2安全評價的內(nèi)容.103.2.3安全評價的程序.103.3進行安全評價的要求.103.4安全評價數(shù)學方法的研究.113.4.1常用的安全評價方法.113.4.2鉆井工程安全評價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價中的運用.153.5.1安全評價體系的建立.163.5.2指標權重的確定.173.5.3層次總排序.183.5.4隸屬度函數(shù)的建立.183.5.5計算井漏風險概率.204安全評價系統(tǒng)軟件的設計.224.1安全評價系統(tǒng)設計基本思想.224.1.1設計目標.224.2.2系統(tǒng)總體結構框架.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.244.3.2MicrosoftAccess數(shù)據(jù)庫.254.3.3關系型數(shù)據(jù)庫的基本概念和類型.274.4創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫.284.5VisualBasic數(shù)據(jù)庫開發(fā)功能概述.324.6鉆井工程安全評價系統(tǒng)的運行實例.335結論與展望.385.1論文結論.385.2相關研究工作的展望.38石油鉆井安全論文III參考文獻.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)濟的“血液”，是當今最重要的能源之一。它與人們的衣食住行密切相關，它是衡量一個國家綜合實力的標準。它能夠影響一個國家或地區(qū)的發(fā)展，直接影響到國民經(jīng)濟的穩(wěn)定，更能導致一個國家或地區(qū)政治經(jīng)濟的安定。正因為如此，石油引起了很多戰(zhàn)爭，給人們帶來了諸多的不幸，由此可見，石油對全人類是多么的重要。近年來，據(jù)中石油對鉆井事故統(tǒng)計分析得出的主要的事故類型有：重大人員傷亡事故、井下復雜事故、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大的比例，其原因主要有：人的不安全行為；嚴重違反操作規(guī)程，操作技能較低；在交叉作業(yè)時，配合不到位自身的站位不正確；設備工具本身存在的缺陷；現(xiàn)場工作環(huán)境差。井下事故發(fā)生的主要原因有：地層復雜造成井下垮塌、井漏、井噴；工程技術人員對井下的分析判斷失誤；在處理事故過程中，操作者的失誤導致事故更加復雜；地質資料不準確、鉆井設計不合理等。機械傷人事故的主要原因有：設備本身的缺陷；違章操作；操作者不熟悉設備的技術性能；交叉作業(yè)的配合不當?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)過程中存在的主要風險有井噴井噴失控井噴著火硫化氫中毒卡鉆掉鉆具頓鉆機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)域探井等重點井，在油氣層鉆井作業(yè)時，除派駐井控安全監(jiān)督外，還需派工作組駐井把關。駐井工作組包括領導鉆井工程師泥漿技術人員裝備管理人員等。鉆進過程應嚴格按工程設計選擇鉆井液類型和密度值，當發(fā)現(xiàn)設計與實際不相符合時，應按審批程序及時申報，經(jīng)批準后才能修改。若遇緊急情況，鉆井隊可先處理，再及時上報。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)。安全是一個永恒的話題，是我們追求的目標。我們需要對鉆井作業(yè)中的每一個環(huán)節(jié)進行風險識別和安全評價，力爭把風險降到最低。人們依靠各種鉆井技術裝備和施工工藝，結合不同領域豐富知識和經(jīng)驗，組織完成了一系列鉆井工程項目，并且能對鉆井過程時時判斷和有效控制。然而，由于受到地質條件、裝備能力、技術水平、管理規(guī)范、施工經(jīng)驗以及現(xiàn)場作業(yè)者熟練程度等因素的限制。加上鉆井管理體制和鉆井運行機制等因素的制約，鉆井過程中不可避免地會發(fā)生各種各樣的事故，造成重大的人力、物力、財力損失，甚至導致全井報廢，從而延緩勘探、開發(fā)進程?？梢姡@井工程事故是石油鉆井安全論文2鉆井施工過程的大敵，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。由于陸上油氣鉆井作業(yè)系統(tǒng)是一個具有動態(tài)性、隨機性、模糊性、相關性、環(huán)境依托性等特性的非線性動力學系統(tǒng)，因此，針對陸上油氣鉆井作業(yè)系統(tǒng)中的危險、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力學方法，引入現(xiàn)代應用數(shù)學，建立適合陸上油氣鉆井作業(yè)特點的安全評價模型，進行科學、系統(tǒng)地安全評價，以減少或避免事故發(fā)生的可能性，是當前陸上油氣鉆井安全作業(yè)急需解決的關鍵技術問題，也是石油工業(yè)安全管理走向規(guī)范化、科學化、信息化的一種全新的探索。1.2安全評價研究現(xiàn)狀及應用狀況安全評價，也稱為風險評價，是指對一個具有特定功能的工作系統(tǒng)中固有的或潛在的危險及其嚴重程度所進行的分析與評估，并以既定指數(shù)、等級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防或防護對策，其目的是實現(xiàn)人-機-環(huán)境系統(tǒng)的安全運作。安全評價作為預測、預防事故的重要手段，將傳統(tǒng)安全管理方法的憑經(jīng)驗進行管理，轉變?yōu)轭A先辨識系統(tǒng)的危險性，事先預測、預防的“事前過程”。因此，可以說安全評價是安全管理和決策科學化的基礎，是依靠現(xiàn)代科學技術預防事故的具體體現(xiàn)。1.3國內(nèi)外安全評價研究及應用現(xiàn)狀安全評價技術起源于20世紀30年代，最早起源于保險業(yè)。20世紀50年代末發(fā)展起來的系統(tǒng)安全工程又大大推動了安全評價技術的發(fā)展。60年代以來，國際上發(fā)生過多起觸目驚心的大型惡性事故，引起了廣泛的關注。因此，一些國家和企業(yè)研究了對工藝過程和生產(chǎn)裝置的危險程度的評價方法。并根據(jù)各自的特點，提出了不同的方法。20世紀80年代初期，安全系統(tǒng)工程引入我國，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、評價方法得到了大量的應用7-12。通過吸收、消化國外安全檢查表等安全分析方法，機械、冶金、化工、航空、航天等行業(yè)的有關企業(yè)開始應用安全分析評價方法，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)、預先危險性分析（PHA)、危險可操作研究（HAZOP)、作業(yè)條件危險性評價（LEC)等。此外，一些石油、化工易燃、易爆危險性較大的企業(yè)，應用道化學公司開發(fā)的“火災、爆炸危險指數(shù)評價法”進行了安全評價，許多行業(yè)和地方政府有關部門制定了安全檢查表和安全評價標準。1.4研究內(nèi)容及設計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是搜集、整理鉆井常見事故的原因、征兆、預防措施以及處理方法；學習并最終確定安全評價的方法，通過計算機編程，開發(fā)一個界面友好，功能完備，運行可靠的鉆井工程安全評價系統(tǒng)。具體內(nèi)容如下：(1)學習研究石油鉆井的過程，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)的安全評價方法，根據(jù)石油鉆井的特點制定一套完整可靠地安全評價方法并最終確定；(3)學習掌握VisualBasic6.0，能進行軟件界面設計及編程；(4)設計一套基于案例的鉆井工程安全評價系統(tǒng)，包括建立數(shù)據(jù)庫，確定安全評價原理，進行鉆井工程的安全評價以及事故的預防和處理；(5)查閱資料整理近年來石油鉆井發(fā)生的事故，并建立數(shù)據(jù)庫，方便系統(tǒng)用戶查詢使用。1.4.2設計的思路(1)檢索國內(nèi)外相關的文獻資料。(3)對調(diào)研收集的資料進行整理、分析。(4)模型構建。根據(jù)對油氣鉆井作業(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判構建安全評價模型。(5)模型求解。咨詢多位相關專家對安全評價指標體系中各指標的相對重要性以“1-9標度法”給出合理的分值，采用層次分析法進行分析并求得安全指標相對權重；根據(jù)模糊隸屬度函數(shù)的建立模型，對油氣鉆井作業(yè)安全評價體系中各指標進行量化；根據(jù)評價模型求解，合成油氣鉆井作業(yè)安全綜合評價結果；建立油氣鉆井作業(yè)安全分級標準。(6)實例分析。以一組現(xiàn)場傳感器監(jiān)測的實時數(shù)據(jù)為例，采用建立的模型進行分析評價。(7)提出鉆井作業(yè)安全對策措施。石油鉆井安全論文42石油鉆井過程及常見事故2.1油氣鉆井作業(yè)的生產(chǎn)過程在石油鉆井中，盡管鉆井的目的不同，井的深淺各異，目前都是用旋轉方法鉆井，包括轉盤旋轉鉆、井下動力旋轉鉆及頂部驅動旋轉鉆。一口井的建井過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階段，即鉆前準備、鉆進和完井，而每個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)的整個工藝流程。(1)鉆前準備在確定井位、完成井的設計后，鉆前工程是鉆井施工中的第一道工序，它主要包括：修公路、井場及設備基礎準備、鉆井設備搬運及安裝以及井口設備準備。(2)鉆進鉆進是以一定壓力作用在鉆頭上，并帶動鉆頭旋轉使之破碎井底地層巖石，井底巖石被破碎后所產(chǎn)生的巖屑通過循環(huán)鉆井液被攜帶到地面上來，這一過程稱為洗井。加在鉆頭上的壓力是利用部分鉆柱(鉆鋌)的重力來完成的，鉆頭的旋轉是由轉盤或頂驅動力水龍頭帶動鉆柱及鉆頭旋轉來實現(xiàn)的，在使用井下動力鉆具時，鉆柱不旋轉。在鉆進過程中，只要鉆具在井內(nèi)，就應不斷循環(huán)鉆井液以免造成井下事故。在鉆進中，鉆頭不斷破碎巖石，井眼逐漸加深，則鉆柱也需要接長，因而需要不斷加接鉆桿(接單根)。由于鉆頭在井底破碎巖石，鉆頭會逐漸磨損，機械鉆速下降，當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)，這一過程稱為起下鉆。有時為了處理事故、測井等也需要進行起下鉆作業(yè)。在鉆井過程中，井眼不斷加深，所形成井眼的井壁應當穩(wěn)定，不發(fā)生復雜情況以保證繼續(xù)鉆進。在鉆進中要鉆穿各種地層，而各地層的特點不同，其巖石強度有高有低，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，這些對鉆井液都有不良影響。強度低的地層會發(fā)生坍塌，或被密度大的鉆井液壓裂等復雜情況妨礙繼續(xù)鉆進