基于風(fēng)險(xiǎn)的油氣鉆井作業(yè)變更管理研究

楊杰

中石化安全工程研究院有限公司(山東 青島 266104）

鉆井作業(yè)作為油氣勘探開發(fā)的一種重要手段，其嚴(yán)重性、多變性、隱蔽性等特殊性決定了鉆井作業(yè)存在著各種潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)，也決定了鉆井作業(yè)過程隱藏著各種復(fù)雜和不確定性因素[1-3]。在鉆井作業(yè)過程中，受限于地質(zhì)條件、技術(shù)裝備水平、人才隊(duì)伍以及管理方式等諸多因素[4-5]，鉆井作業(yè)面臨著難題和挑戰(zhàn)，生產(chǎn)工藝、設(shè)備設(shè)施和管理等超出原設(shè)計(jì)范圍的改變可能帶來不可預(yù)估的風(fēng)險(xiǎn)[6]，很多潛在的或不受控的變更風(fēng)險(xiǎn)可能會(huì)引發(fā)重大事故。因此，全面識(shí)別和評(píng)估鉆井作業(yè)變更風(fēng)險(xiǎn)和后果，從業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)和管理上管控變更過程中的風(fēng)險(xiǎn)，防范因變更導(dǎo)致安全事故是變更管理的目標(biāo)[7]。

1 鉆井作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別

鉆井作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別是對(duì)鉆井過程中可能造成人身傷害、財(cái)產(chǎn)損失、環(huán)境損害和社會(huì)聲譽(yù)影響的事故事件進(jìn)行識(shí)別，識(shí)別的范圍包括鉆井過程作業(yè)活動(dòng)和涉及的設(shè)備設(shè)施等全業(yè)務(wù)、全流程中存在的風(fēng)險(xiǎn)。

鉆井作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別，一般可采用蝴蝶結(jié)（Bow-Tie）分析法，它是一種類似于蝴蝶結(jié)的圖案來表征事故（頂事件）與事故原因、事故路徑、事故后果及預(yù)防措施之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系（圖1），它將事故樹分析方法和事件樹分析方法融合為一體，全面分析某一事件的發(fā)生原因和事故后果的事故建模方法[8]。這種分析方法通過事故將事故原因（事故樹）和事故后果（即事件樹）有機(jī)串聯(lián)起來。從圖1中可以看出，安全屏障（控制屏障、恢復(fù)屏障）是蝴蝶結(jié)模型的關(guān)鍵要素，左側(cè)的控制屏障是采取措施降低事故發(fā)生的可能性，右側(cè)的恢復(fù)屏障是事故一旦發(fā)生后，采取措施減少事故造成后果的嚴(yán)重性。

圖1 鉆井作業(yè)危害因素分析（蝴蝶結(jié)模型）

為避免發(fā)生井噴失控、卡鉆等鉆井事故，要從提高鉆井液性能、平衡井眼液柱壓力、配備合格防噴裝置、司鉆規(guī)范操作等方面采取措施（即控制屏障）。一旦發(fā)生鉆井事故，為將各種損失降低到最低限度，要采取提高鉆井液性能、司鉆按作業(yè)規(guī)程操作、加密坐崗觀察等一系列應(yīng)對(duì)各種緊急突發(fā)事件的措施（即恢復(fù)屏障）來減緩事故造成的后果。萬一井場發(fā)生火災(zāi)、爆炸和井噴失控等嚴(yán)重的井場事故，需要立即啟動(dòng)消防抑爆系統(tǒng)，控制火情擴(kuò)大及后續(xù)更嚴(yán)重的爆炸事故。如果依然無法有效控制井場火情，必須第一時(shí)間啟動(dòng)井口防噴裝置，必要時(shí)緊急切斷井下管柱，人員緊急疏散和逃生，防止事故的進(jìn)一步失控。

通過以上分析，建立鉆井作業(yè)事故的蝴蝶結(jié)模型，發(fā)生井場事故后，恢復(fù)屏障啟動(dòng)的越多，事故造成的后果就越嚴(yán)重。

2 鉆井作業(yè)變更類型

根據(jù)油氣鉆井作業(yè)的業(yè)務(wù)實(shí)際和行業(yè)特點(diǎn)，變更類型主要分為生產(chǎn)工藝變更、設(shè)備設(shè)施變更和管理變更。其中，生產(chǎn)工藝變更主要包括鉆井新工藝新技術(shù)的應(yīng)用、工藝卡片指標(biāo)超設(shè)計(jì)值或操作范圍、泥漿藥品等化工原材料新產(chǎn)品試用、鉆井液體系的大幅度調(diào)整、鉆井工程施工設(shè)計(jì)的變更等，歸口管理部門一般在工程技術(shù)管理部門。設(shè)備設(shè)施變更主要包括鉆井設(shè)備設(shè)施的改造升級(jí)、在原設(shè)備系統(tǒng)新增設(shè)備設(shè)施或功能、固定設(shè)備設(shè)施安裝位置發(fā)生變化、替代等設(shè)備設(shè)施物理?xiàng)l件的改變，歸口管理部門一般在裝備管理部門。管理變更主要包括勞動(dòng)工作制、關(guān)鍵崗位人員、業(yè)務(wù)外包等組織方式的改變，歸口管理部門一般在人力資源部門。

實(shí)施一次變更可能涉及到多種變更類型。2021年3月，某鉆井公司某定向井按照甲方提出的該井下步方案論證會(huì)會(huì)議紀(jì)要要求，決定對(duì)該井的靶點(diǎn)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整（相對(duì)原設(shè)計(jì)加深10 m，坐標(biāo)不變），三開旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向施工井段縮短為418 m，并編寫該井鉆井工程施工變更設(shè)計(jì)，這屬于生產(chǎn)工藝變更。另外，由于鉆井設(shè)計(jì)的變更需要增加專業(yè)技術(shù)力量，為確保生產(chǎn)的連續(xù)性，該鉆井公司決定臨時(shí)抽調(diào)2名專業(yè)技術(shù)管理人員現(xiàn)場駐井，同時(shí)關(guān)鍵崗位人員司鉆的勞動(dòng)工作制由原來的三班兩倒改為四班三倒，這涉及到管理變更。

3 鉆井作業(yè)變更管理流程

變更按一般、較大和重大變更分級(jí)管理，即便是一般變更也有可能導(dǎo)致嚴(yán)重的后果，因此，變更實(shí)施過程應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行變更管理流程。

3.1 變更申請(qǐng)

變更申請(qǐng)時(shí)，變更申請(qǐng)單位（屬地單位）應(yīng)首先辨識(shí)申請(qǐng)事項(xiàng)是否屬于變更，核實(shí)變更原因、工作范圍、工作目標(biāo)等變更內(nèi)容，明確變更類別和變更等級(jí)，提出變更申請(qǐng)。變更申請(qǐng)單位要充分識(shí)別和關(guān)注采用的鉆井新工藝、新技術(shù)、新材料，如調(diào)整鉆井液配方體系、首次先導(dǎo)應(yīng)用的連續(xù)油管側(cè)鉆技術(shù)、臨時(shí)更換進(jìn)口套管等。

變更申請(qǐng)時(shí)，切忌變更的隨意性，在遵循盡可能減少變更的前提下，做到應(yīng)變盡變。變更等級(jí)的判定要考慮關(guān)鍵安全因素、危險(xiǎn)程度、重要性3個(gè)方面。本文以生產(chǎn)工藝變更為例，分析變更等級(jí)的確定過程（表1、表2）。

表1 生產(chǎn)工藝變更等級(jí)評(píng)估表

表2 生產(chǎn)工藝變更等級(jí)判定表

3.2 變更風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

變更申請(qǐng)單位應(yīng)成立變更風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估小組，組織相關(guān)人員對(duì)變更的影響因素開展審查與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，評(píng)估內(nèi)容包括可能存在的安全風(fēng)險(xiǎn)和管控措施，并確定風(fēng)險(xiǎn)是否可接受。結(jié)合施工區(qū)域的復(fù)雜工況，鉆井作業(yè)的主要風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法包括作業(yè)安全分析（JSA）、安全檢查表法（SCL）、蝴蝶結(jié)分析、層次分析法（AHP）、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)等[9-10]。

研究表明，現(xiàn)有的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法較多關(guān)注技術(shù)、裝備等物的不安全狀態(tài)導(dǎo)致的風(fēng)險(xiǎn)，很少涉及到人員違章操作等人的不安全行為的因素。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估環(huán)節(jié)容易出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工具使用不當(dāng)、人員技能不足、風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)判定有誤等問題，以及采取的風(fēng)險(xiǎn)控制措施不完整，未能從工程技術(shù)、管理措施、個(gè)人防護(hù)和應(yīng)急處置4個(gè)方面來考慮。

3.3 變更審批

不同的變更等級(jí)由不同層級(jí)的相關(guān)負(fù)責(zé)人審批，一般變更由基層鉆井隊(duì)負(fù)責(zé)人審批后實(shí)施，較大變更由企業(yè)主管部門負(fù)責(zé)人審批后實(shí)施，重大變更由企業(yè)相關(guān)負(fù)責(zé)人審批后實(shí)施。要按照誰主管誰負(fù)責(zé)、誰審批誰負(fù)責(zé)的原則，業(yè)務(wù)分管、屬地管理，對(duì)各自負(fù)責(zé)領(lǐng)域的變更負(fù)責(zé)。變更審批負(fù)責(zé)人應(yīng)綜合考慮變更風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別評(píng)估的全面性，核實(shí)變更風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的準(zhǔn)確性，并對(duì)風(fēng)險(xiǎn)控制措施的有效性現(xiàn)場校核，經(jīng)審查通過后方可批準(zhǔn)變更實(shí)施。

3.4 變更實(shí)施

變更實(shí)施前，變更申請(qǐng)單位應(yīng)對(duì)涉及的相關(guān)人員進(jìn)行技術(shù)交底或培訓(xùn)，交底或培訓(xùn)內(nèi)容包括施工技術(shù)方案、風(fēng)險(xiǎn)描述和控制措施、應(yīng)急處置方案等，主要目的是告知風(fēng)險(xiǎn)，知曉在變更作業(yè)，了解鉆井變更風(fēng)險(xiǎn)并落實(shí)變更風(fēng)險(xiǎn)控制措施才能實(shí)施變更作業(yè)。變更申請(qǐng)單位應(yīng)嚴(yán)格按照變更審批確定的變更內(nèi)容和工作范圍執(zhí)行，并加強(qiáng)變更實(shí)施過程中的風(fēng)險(xiǎn)管控。

變更投入使用前，變更批準(zhǔn)單位應(yīng)當(dāng)組織投用前的條件確認(rèn)，主要確認(rèn)包括：變更涉及的管理、操作和維護(hù)人員的培訓(xùn)情況，對(duì)相關(guān)單位變更告知情況，對(duì)變更涉及的管理制度、操作規(guī)程、工藝參數(shù)等技術(shù)文件和相關(guān)信息系統(tǒng)修改情況。

3.5 變更關(guān)閉

當(dāng)變更實(shí)施完成后，變更審批人應(yīng)依據(jù)變更的內(nèi)容對(duì)變更的效果進(jìn)行評(píng)估。評(píng)估內(nèi)容包括是否按計(jì)劃實(shí)施，變更效果是否達(dá)到目標(biāo)，是否存在遺留問題并提出改進(jìn)措施。重點(diǎn)從必要性角度對(duì)變更事項(xiàng)的效果進(jìn)行說明，在降本增效、節(jié)能降耗、優(yōu)化產(chǎn)能等提高經(jīng)濟(jì)效益的變更需明確具體指標(biāo)或同類型變更舉證。

4 鉆井設(shè)計(jì)變更實(shí)例

某油田區(qū)塊探井在定向鉆進(jìn)至井深3 758.76 m時(shí)發(fā)生壓差黏附卡鉆事故，經(jīng)過4次泡解卡液處理未獲成功。在處理卡鉆過程中，鉆具發(fā)生斷裂、嚴(yán)重彎曲變形；上部地層垮塌，造成鉆具被卡、環(huán)空堵塞，無法建立循環(huán)，導(dǎo)致下步套銑、倒扣無法施工。因此，該井需實(shí)施鉆井設(shè)計(jì)變更（側(cè)鉆）調(diào)整靶點(diǎn)參數(shù)重新鉆進(jìn)。

4.1 側(cè)鉆申請(qǐng)

現(xiàn)場作業(yè)井隊(duì)經(jīng)過討論研究明確變更等級(jí)，提出側(cè)鉆申請(qǐng)，認(rèn)為該井已無繼續(xù)下步處理的必要，決定放棄魚頂以下井段，擬在魚頂2 400 m至井深2 205 m井段注水泥塞封堵，從井深2 108 m處側(cè)鉆至原設(shè)計(jì)A靶點(diǎn)井深，下入Φ177.8 mm技術(shù)套管水泥固井后，換用Φ152.4 mm鉆頭繼續(xù)鉆進(jìn)至B靶點(diǎn)完鉆。

4.2 側(cè)鉆風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

變更申請(qǐng)批準(zhǔn)人負(fù)責(zé)對(duì)側(cè)鉆申請(qǐng)變更的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別和評(píng)估，計(jì)算調(diào)整鉆井井眼軌跡設(shè)計(jì)和分析側(cè)鉆變更井深結(jié)構(gòu)變化[11]，考慮風(fēng)險(xiǎn)失控的可能性和造成后果的嚴(yán)重性，確定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，采用安全檢查表法（SCL）對(duì)鉆井施工變更的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估（表3）。

表3 某井鉆井設(shè)計(jì)變更風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

4.3 側(cè)鉆審批

根據(jù)收集的鉆井隊(duì)意見、工程部批復(fù)、相關(guān)變更材料、原井設(shè)計(jì)及鉆井風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別控制情況等信息，由企業(yè)工程技術(shù)管理部門負(fù)責(zé)人核實(shí)變更等級(jí)判定的準(zhǔn)確性，確定是否批準(zhǔn)側(cè)鉆變更申請(qǐng)，批準(zhǔn)后方可實(shí)施。若鉆井設(shè)計(jì)變更后未達(dá)到預(yù)期目的或因地層條件原因與設(shè)計(jì)有較大偏差需要重新變更時(shí)，必須及時(shí)根據(jù)地質(zhì)設(shè)計(jì)修改鉆井工程設(shè)計(jì)并審批。

4.4 側(cè)鉆實(shí)施

側(cè)鉆審批批準(zhǔn)后進(jìn)入鉆井設(shè)計(jì)變更實(shí)施過程，調(diào)整鉆井井眼軌跡設(shè)計(jì)，通過鉆井設(shè)計(jì)輸入形成設(shè)計(jì)輸出，按變更后的鉆井設(shè)計(jì)方案實(shí)施作業(yè)（圖2）。施工時(shí)，通過循環(huán)水泥漿在井深2 205~2 400 m處加注水泥塞封堵，放棄原設(shè)計(jì)A靶點(diǎn)，在井深2 108 m處重新側(cè)鉆開天窗，按鉆井設(shè)計(jì)變更后的井眼軌跡和靶點(diǎn)參數(shù)重新施工，鉆進(jìn)至B靶點(diǎn)完鉆。

圖2 某井位調(diào)整鉆井井眼軌跡（側(cè)鉆）設(shè)計(jì)變更示意圖

4.5 側(cè)鉆驗(yàn)證

鉆井隊(duì)根據(jù)鉆井現(xiàn)場施工、項(xiàng)目組、回訪人員的建議和鉆井設(shè)計(jì)資料收集，重點(diǎn)分析井深結(jié)構(gòu)、地質(zhì)條件的變化對(duì)施工工藝、防碰設(shè)計(jì)、鉆井液性能、鉆機(jī)負(fù)荷等方面的影響，尤其是做好井下復(fù)雜工況條件下的安全鉆進(jìn)和鉆井施工周期的平衡。

鉆井隊(duì)?wèi)?yīng)對(duì)變更過的內(nèi)容及時(shí)了解變更投用后的實(shí)施情況及存在的風(fēng)險(xiǎn)，及時(shí)培訓(xùn)相關(guān)管理、操作人員并告知相關(guān)單位，開展變更效果后評(píng)估，形成側(cè)鉆變更設(shè)計(jì)總結(jié)和回顧，并形成書面記錄，以便在以后的鉆井設(shè)計(jì)變更中加以借鑒。

5 結(jié)論與展望

1）蝴蝶結(jié)分析法是油氣鉆井作業(yè)的一種風(fēng)險(xiǎn)分析方法，可將事故發(fā)生的前因和后果有機(jī)串聯(lián)起來。準(zhǔn)確識(shí)別鉆井作業(yè)變更風(fēng)險(xiǎn)、明確變更類型、評(píng)估變更等級(jí)是減少和控制由于變更而引起的潛在事故的前提，也能反映出管理變更過程的能力。

2）通過探討變更管理流程的規(guī)范性，統(tǒng)一規(guī)定動(dòng)作，選用適用的變更風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工具，并結(jié)合鉆井設(shè)計(jì)變更實(shí)例，重點(diǎn)闡述分析變更管理在實(shí)際操作中的應(yīng)用，研究鉆井設(shè)計(jì)變更在變更管理流程下的應(yīng)用效果，可有效控制變更帶來的風(fēng)險(xiǎn)。

3）考慮開發(fā)一套生產(chǎn)變更管理信息系統(tǒng)（MOC）,建立健全變更事項(xiàng)數(shù)據(jù)庫、變更等級(jí)評(píng)估表和變更風(fēng)險(xiǎn)庫，進(jìn)一步規(guī)范變更管理流程和重要工作節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)變更管理在線上的剛性執(zhí)行，保證變更數(shù)據(jù)的一致性、完整性和可追溯性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)、優(yōu)質(zhì)、安全鉆進(jìn)，有效避免鉆井作業(yè)安全事故的發(fā)生。