油基鉆井液施工條件下井場HSE風(fēng)險(xiǎn)與防控

王 梅

(中國石化石油工程技術(shù)服務(wù)有限公司，北京 100020)

與水基鉆井液相比較，油基鉆井液具有抗高溫、抗鹽(鈣)侵、穩(wěn)定井壁、潤滑性好和對(duì)油氣層損害程度小等優(yōu)點(diǎn)。該技術(shù)是目前國內(nèi)各鉆井公司應(yīng)對(duì)大斜度定向井、大位移水平井和各種復(fù)雜地層時(shí)的重要手段[1]。近年來，隨著水力壓裂等關(guān)鍵技術(shù)的突破，頁巖氣井開發(fā)逐漸呈現(xiàn)如火如荼之勢(shì)，在頁巖氣勘探開發(fā)水平段鉆井過程中，因鉆遇頁巖地層破碎，而頁巖屬于細(xì)粒沉積，其中會(huì)有一定比例的粘土礦物，這些礦物遇水膨脹，嚴(yán)重影響完井質(zhì)量和未來的壓裂效果，因此國內(nèi)頁巖氣水平段鉆井大多采用油基鉆井液工藝技術(shù)。但是，采用油基鉆井液技術(shù)的鉆井施工現(xiàn)場較原來采用水基鉆井液施工現(xiàn)場，安全、環(huán)保和職業(yè)健康風(fēng)險(xiǎn)均大幅增加，需要采取有效措施予以防控。

1 油基鉆井液現(xiàn)場HSE風(fēng)險(xiǎn)分析

1.1 安全風(fēng)險(xiǎn)分析

1.1.1火災(zāi)爆炸風(fēng)險(xiǎn)

由于配置油基鉆井液大多需要柴油作為基液，而柴油在運(yùn)輸及使用過程中可能會(huì)聚集大量靜電，尤其在夏季沙漠地區(qū)因地表干燥，油罐、油罐車的接地鏈導(dǎo)除靜電效果不理想，如未落實(shí)相關(guān)安全措施，發(fā)生火災(zāi)的概率大增。柴油運(yùn)輸?shù)骄畧龊?，如釋放靜電設(shè)施配置不到位，未靜停放置15 min以上就立即實(shí)施卸油作業(yè)，則容易發(fā)生火災(zāi)。儲(chǔ)油罐的進(jìn)油方式不當(dāng)也會(huì)引起火災(zāi)或爆炸。如果從罐頂進(jìn)油且進(jìn)油管線末端距離罐底很大(或沒有伸進(jìn)庫存液位以下)，柴油經(jīng)泵壓后呈散射狀更易產(chǎn)生靜電。

在使用油基鉆井液鉆井期間，循環(huán)罐區(qū)油氣彌漫。如通風(fēng)不良，則油氣容易聚集。加之如儲(chǔ)油罐和泥漿罐接地電阻超標(biāo)、部分電器設(shè)備防爆措施不到位、員工實(shí)施敲擊等作業(yè)方法不當(dāng)、作業(yè)人員上下鉆臺(tái)(特別是循環(huán)罐區(qū))未釋放靜電或員工未穿戴防靜電勞保服等均有可能引發(fā)火災(zāi)爆炸。

1.1.2人身傷害風(fēng)險(xiǎn)

采用油基鉆井液后，在實(shí)施起下鉆、接單根、甩鉆具、電測井等鉆井工藝工序過程中，很難避免油基鉆井液發(fā)生溢灑或?yàn)R落。如未及時(shí)清理或清理不徹底，沾染油基鉆井液的工具器材及鉆臺(tái)面摩擦系數(shù)降低，易致人員發(fā)生滑跌、高處墜落、物體打擊等人身傷害事件。

1.2 環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)分析

使用油基鉆井液鉆井作業(yè)過程中因工藝等原因會(huì)產(chǎn)生少量的廢棄油基鉆井液和大量的油基鉆屑(統(tǒng)稱鉆井廢棄物)。鉆井廢棄物成分復(fù)雜，其中僅化學(xué)處理劑就有幾十大類幾百種，總體上表現(xiàn)為高COD值、高pH值和高含油量[2]。鉆井廢棄物如處置不當(dāng)或油基鉆井液泄漏，將對(duì)周圍環(huán)境的土壤、地表水和地下水造成嚴(yán)重污染[3]，消除影響需要幾個(gè)月、幾年甚至更長時(shí)間，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)較大。

1.3 職業(yè)健康風(fēng)險(xiǎn)分析

油基鉆井液的基液主要成分是柴油。柴油作為一種有機(jī)溶劑，對(duì)呼吸道黏膜具有刺激作用，對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)具有較高的毒害作用，人體經(jīng)呼吸道長期吸入一定濃度的柴油后，可引起慢性中毒。皮膚如經(jīng)常接觸油基鉆井液，很容易引起皮膚干燥皸裂、角化和慢性皮炎。在鉆臺(tái)區(qū)作業(yè)的鉆工，特別是循環(huán)罐區(qū)坐崗的員工和泥漿組長，長時(shí)間吸入含油蒸氣，對(duì)身體健康危害極大。

2 油基鉆井液現(xiàn)場HSE風(fēng)險(xiǎn)防控對(duì)策

2.1 裝備設(shè)施保障

2.1.1設(shè)置防靜電設(shè)施

鉆井現(xiàn)場進(jìn)入井場門口、油罐區(qū)、動(dòng)力區(qū)、鉆臺(tái)和泥漿循環(huán)罐區(qū)各梯口處，應(yīng)設(shè)置人體靜電釋放裝置，其接地電阻應(yīng)少于4Ω。進(jìn)入鉆井施工現(xiàn)場作業(yè)人員必須穿戴防靜電工作服。

2.1.2選用耐油橡膠密封件

鉆井液循環(huán)罐區(qū)、泥漿泵高壓閘門組和高壓管匯宜采用耐油閘門，泥漿泵凡爾體宜采用耐油橡膠密封件，高壓立管連接密封膠圈應(yīng)選用耐油膠圈，并在開始使用油基鉆井液之前進(jìn)行全面更換。

2.1.3配置消防器材

鉆井液循環(huán)罐區(qū)每個(gè)循環(huán)罐分別配置1具35 kg ABC干粉滅火器、鉆臺(tái)上下各配置2具65 kg ABC干粉滅火器；井場配置2臺(tái)消防水泵(排量不低于40 m3/h)并使之處于良好狀態(tài)，消防管線不少于75 m；消防沙不少于2 m3。

2.1.4配備排氣扇

鉆井液循環(huán)罐區(qū)配備不少于2臺(tái)防爆軸流風(fēng)機(jī)(排量不低于10 000 m3/h)進(jìn)行通風(fēng)，其中1臺(tái)放置于振動(dòng)篩處，另外1臺(tái)放置在參與循環(huán)的泥漿罐上方處。軸流風(fēng)機(jī)在油基鉆井液施工期間，24 h保持在運(yùn)轉(zhuǎn)工作狀態(tài)。

2.1.5改造鉆井液循環(huán)系統(tǒng)

油基鉆井液黏度較高，流變性較差，施工期間循環(huán)阻力大，施工泵壓較高，宜選用70 MPa高壓循環(huán)管匯和70 MPa水龍帶。宜對(duì)密閉的鉆井液循環(huán)罐進(jìn)行改造，確保參與循環(huán)的油基鉆井液在攪拌過程中，含油蒸氣能夠及時(shí)揮發(fā)，防止燃爆，保障施工作業(yè)人員身體健康。

2.1.6配置環(huán)保設(shè)施

升級(jí)固控系統(tǒng)，裝備多級(jí)振動(dòng)篩、除砂除泥一體機(jī)和高效離心機(jī)，提升鉆井液重復(fù)利用率。優(yōu)化井場排污系統(tǒng)，鉆井液循環(huán)罐區(qū)、方井(圓井)周邊地面應(yīng)采取鋪墊防滲布、用水泥漿打地坪等措施進(jìn)行防滲。泥漿泵房應(yīng)修建容量不少于1 m3的集污池。鉆臺(tái)和泥漿循環(huán)罐區(qū)各梯子背面應(yīng)采取帆布包裹(員工上下梯子，腳上有油泥灑落會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染)，同時(shí)注意及時(shí)收集、處置灑落的油泥沙，并且儲(chǔ)備一定數(shù)量的吸油氈防患于未然。

2.1.7其它設(shè)施配備

鉆臺(tái)、循環(huán)罐區(qū)梯口及梯步、鉆臺(tái)面、鉆井液循環(huán)罐區(qū)走道應(yīng)鋪墊防滑墊，鉆臺(tái)和鉆井液循環(huán)罐區(qū)應(yīng)設(shè)置洗眼器。

2.2 過程風(fēng)險(xiǎn)防控

2.2.1開工前技術(shù)交底

鉆井隊(duì)技術(shù)干部在油基鉆井液鉆井施工開工前應(yīng)組織技術(shù)交底，將使用油基鉆井液井段、鉆井參數(shù)、周期、安全施工注意事項(xiàng)向現(xiàn)場有關(guān)作業(yè)人員交底。在施工過程中，各崗位作業(yè)人員應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行技術(shù)方案不走樣[4]。

2.2.2開工檢查驗(yàn)收

開工驗(yàn)收重點(diǎn)檢查安全設(shè)施是否到位。重點(diǎn)檢查驗(yàn)收防爆區(qū)(距離井口30 m)范圍內(nèi)的電器設(shè)備是否達(dá)到防爆等級(jí)要求，施工安全措施是否制定并貫徹落實(shí)，環(huán)保措施是否落實(shí)到位。如不具備安全施工條件，則嚴(yán)禁開工。開工檢查驗(yàn)收前，施工井隊(duì)?wèi)?yīng)至少組織1次全井隊(duì)人員(含現(xiàn)場各施工作業(yè)方和分包商)參加的消防演練和井控演練。

2.2.3施工過程安全管理

2.2.3.1嚴(yán)格落實(shí)門禁制度

進(jìn)入井場外來人員應(yīng)嚴(yán)格登記并接受入場安全告知，了解油基鉆井液存在的風(fēng)險(xiǎn)和危害，與施工作業(yè)無關(guān)人員不得允許入場。進(jìn)入井場人員勞保著裝應(yīng)符合要求(穿戴防靜電服)，并且在放靜電樁處釋放靜電，時(shí)間不低于10 s。未經(jīng)同意，嚴(yán)禁車輛進(jìn)入井場，進(jìn)入井場的車輛必須戴防火罩。

2.2.3.2嚴(yán)格防火防爆管理

a) 施工期間，在距離井口30 m范圍內(nèi)、鉆井液循環(huán)罐區(qū)等重點(diǎn)防火防爆區(qū)域嚴(yán)控動(dòng)用明火和進(jìn)行電氣焊作業(yè)。如因施工及檢維修需要必須進(jìn)行現(xiàn)場用火作業(yè)，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行作業(yè)許可管理并提級(jí)審批。

b) 井場內(nèi)嚴(yán)禁使用手機(jī)等通訊工具，各崗位之間應(yīng)采用防爆對(duì)講機(jī)溝通聯(lián)絡(luò)。

c) 鉆臺(tái)、循環(huán)罐區(qū)、泵房應(yīng)該使用銅榔頭、銅板手等防爆工具，禁止鐵器敲打和撞擊，以免產(chǎn)生火花造成火災(zāi)。

d) 嚴(yán)禁使用潛水泵抽油基鉆井液，如必須倒運(yùn)油基鉆井液，可選用隔膜泵進(jìn)行輸送；坐崗觀察測量泥漿液面時(shí)應(yīng)使用防爆手電筒，防止發(fā)生燃爆事故。

2.2.3.3嚴(yán)格井控管理

在鉆井施工過程中，嚴(yán)格執(zhí)行井控管理有關(guān)規(guī)定，做到發(fā)現(xiàn)溢流立即關(guān)井，疑似溢流關(guān)井觀察，避免發(fā)生井控事故導(dǎo)致安全和環(huán)保事故。

2.2.3.4嚴(yán)格施工組織管理

施工期間，井隊(duì)干部實(shí)行24 h值班制度，嚴(yán)格執(zhí)行每班HSE檢查、每周開會(huì)研判風(fēng)險(xiǎn)等施工管理制度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)處置，做到防患于未然。

2.2.4施工過程職業(yè)健康防護(hù)

2.2.4.1職業(yè)健康防護(hù)基本原則

a) 配置油基鉆井液所需處理劑、添加劑時(shí)，需按照MSDS(化學(xué)品安全技術(shù)說明書)要求進(jìn)行規(guī)范操作。

b) 避免與油基鉆井液發(fā)生不必要的皮膚接觸。如果皮膚沾染了油基鉆井液，應(yīng)用肥皂和大量清水進(jìn)行清洗。若油基鉆井液浸濕衣物，應(yīng)盡快更換、清洗。

2.2.4.2個(gè)體防護(hù)要求

a) 眼部防護(hù)：佩戴防噴濺防護(hù)鏡。

b) 手部防護(hù)：佩戴聚腈、氯丁橡膠或類似材質(zhì)的耐油防滲手套；

c) 腳部防護(hù)：穿戴氯丁橡膠或類似材質(zhì)不滲透鞋，不宜穿具有吸油性皮質(zhì)工鞋；

d) 呼吸道防護(hù)：佩戴可以防護(hù)油性顆粒物的防護(hù)口罩(過濾效率級(jí)別KP 95-KP100)。

2.2.5施工過程環(huán)保管理

在開鉆前應(yīng)優(yōu)選施工井位，盡量將對(duì)周圍環(huán)境的影響降到最低限度。開展環(huán)境影響綜合評(píng)價(jià)，對(duì)周圍植被進(jìn)行保護(hù)。鉆井工程設(shè)計(jì)盡量優(yōu)選低污染的鉆井液體系，使用小井眼鉆井技術(shù)，減少井眼尺寸；施工期間嚴(yán)格執(zhí)行井場排污規(guī)定，嚴(yán)格循環(huán)系統(tǒng)、儲(chǔ)備系統(tǒng)防漏檢查，落實(shí)環(huán)保監(jiān)督與監(jiān)測，依法合規(guī)堆放、運(yùn)輸和處置固體廢物。對(duì)鉆井施工產(chǎn)生的含油鉆屑及廢棄油基鉆井液宜采取熱解法、溶劑萃取法、生物修復(fù)法等減量化、無害化和資源化利用方式，實(shí)現(xiàn)部分油的回收利用，確保處理后鉆屑含油量低于3‰[5]。

2.2.6日常工作要求

鉆井隊(duì)需每班組織召開班前會(huì)，明確當(dāng)班工作任務(wù)。每天召開1次有相關(guān)協(xié)作方人員參與的碰頭會(huì)，通報(bào)工作開展情況。每周組織1次HSE檢查，及時(shí)消除施工過程中存在的問題和隱患。

2.2.7應(yīng)急管理

2.2.7.1安全應(yīng)急處置

施工期間，鉆井隊(duì)每月每個(gè)生產(chǎn)班組需組織1次4種工況(鉆進(jìn)、起下鉆、起下鉆鋌、空井)下的井控演練，鉆井隊(duì)每月至少應(yīng)組織一次全員參與的防火防爆演練。

2.2.7.2環(huán)保應(yīng)急處置

在施工過程中，進(jìn)行起下鉆、接單根、修鉆井泵等作業(yè)時(shí)如發(fā)生油基鉆井液溢灑，施工井隊(duì)?wèi)?yīng)及時(shí)安排清理。具體做法是用重晶石粉(坂土粉)覆蓋，然后進(jìn)行清掃，形成的含油重晶石粉(坂土粉)用于配置鉆井液，做到資源化利用。如溢灑面積過大，應(yīng)采用吸油氈圍擋，然后處置[6]。

2.2.7.3職業(yè)健康應(yīng)急處置

如現(xiàn)場人員皮膚不慎沾染油基鉆井液，應(yīng)立即用肥皂水和大量清水沖洗。吸入油基鉆井液霧滴者應(yīng)立即脫離現(xiàn)場至新鮮空氣處，有癥狀者應(yīng)立即安排吸氧。發(fā)生吸入性肺炎時(shí)，應(yīng)服抗生素防止繼發(fā)感染。

3 結(jié)論和建議

a) 在油基鉆井液施工條件下，鉆井井場存在火災(zāi)、燃爆、滑跌等安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)和職業(yè)健康危害，但只要防范措施制定得當(dāng)，現(xiàn)場嚴(yán)格執(zhí)行到位，風(fēng)險(xiǎn)完全可控。

b) 油基鉆井液施工環(huán)保管理應(yīng)盡快從末端治理轉(zhuǎn)向源頭控制，過程管理。下大力氣積極研發(fā)和應(yīng)用環(huán)保型合成基鉆井液體系，最大程度減少源頭污染。

c) 含油鉆屑和廢棄鉆井液等鉆井固體廢棄物的處理目前仍然存在能耗高、效率低、經(jīng)濟(jì)效益差等難題，資源化利用和無害化處置是發(fā)展方向，相關(guān)技術(shù)尚需深入研究。