石油钻井安全论文.doc

石油钻井安全论文I石油钻井安全论文目录1绪论.11.1课题的背景及目的.11.2安全评价研究现状及应用状况.21.3国内外安全评价研究及应用现状.21.4研究内容及设计思路.21.4.1研究的内容.31.4.2设计的思路.32石油钻井过程及常见事故.42.1油气钻井作业的生产过程.42.2钻井工程常见事故及机理分析.52.2.1复杂情况及事故分类.52.2.2复杂情况与事故的原因.52.2.3井喷.62.2.4井漏.62.2.5卡钻.72.2.6钻具事故.72.2.6落物事故.73安全评价理论分析.8石油钻井安全论文II3.1安全评价的概念.83.1.1安全评价的一般概念.83.1.2安全评价与传统安全管理模式的区别.93.2安全评价的目的、内容与程序.93.2.1安全评价的目的.93.2.2安全评价的内容.103.2.3安全评价的程序.103.3进行安全评价的要求.103.4安全评价数学方法的研究.113.4.1常用的安全评价方法.113.4.2钻井工程安全评价层次分析法的基本步骤.123.5层次分析法在钻井工程安全评价中的运用.153.5.1安全评价体系的建立.163.5.2指标权重的确定.173.5.3层次总排序.183.5.4隶属度函数的建立.183.5.5计算井漏风险概率.204安全评价系统软件的设计.224.1安全评价系统设计基本思想.224.1.1设计目标.224.2.2系统总体结构框架.224.2软件系统的功能.244.3系统开发工具.244.3.1VisualBasic的特点.244.3.2MicrosoftAccess数据库.254.3.3关系型数据库的基本概念和类型.274.4创建数据库.284.5VisualBasic数据库开发功能概述.324.6钻井工程安全评价系统的运行实例.335结论与展望.385.1论文结论.385.2相关研究工作的展望.38石油钻井安全论文III参考文献.40致谢.42附录A.43附录B.84石油钻井安全论文11绪论1.1课题的背景及目的石油是一种不可再生资源，其最基本的特征就是稀缺性。石油是现代经济的“血液”，是当今最重要的能源之一。它与人们的衣食住行密切相关，它是衡量一个国家综合实力的标准。它能够影响一个国家或地区的发展，直接影响到国民经济的稳定，更能导致一个国家或地区政治经济的安定。正因为如此，石油引起了很多战争，给人们带来了诸多的不幸，由此可见，石油对全人类是多么的重要。近年来，据中石油对钻井事故统计分析得出的主要的事故类型有：重大人员伤亡事故、井下复杂事故、钻井中的环境污染事故。在上述事故中，人员伤害事故占相当大的比例，其原因主要有：人的不安全行为；严重违反操作规程，操作技能较低；在交叉作业时，配合不到位自身的站位不正确；设备工具本身存在的缺陷；现场工作环境差。井下事故发生的主要原因有：地层复杂造成井下垮塌、井漏、井喷；工程技术人员对井下的分析判断失误；在处理事故过程中，操作者的失误导致事故更加复杂；地质资料不准确、钻井设计不合理等。机械伤人事故的主要原因有：设备本身的缺陷；违章操作；操作者不熟悉设备的技术性能；交叉作业的配合不当等。钻井作业中的环境污染事故的主要原因有：处理钻井废液的设备不齐；人为工作失误造成，重大井喷事故。在油气层钻井生产过程中存在的主要风险有井喷井喷失控井喷着火硫化氢中毒卡钻掉钻具顿钻机械伤害高空坠落物体打击触电高空落物井架倾倒等。含硫高产井工艺井区域探井等重点井，在油气层钻井作业时，除派驻井控安全监督外，还需派工作组驻井把关。驻井工作组包括领导钻井工程师泥浆技术人员装备管理人员等。钻进过程应严格按工程设计选择钻井液类型和密度值，当发现设计与实际不相符合时，应按审批程序及时申报，经批准后才能修改。若遇紧急情况，钻井队可先处理，再及时上报。安全生产是世界性的永恒课题，是石油工业的主题，也是企业赖以生存和发展的基础和保障。石油、天然气的开采首先要做到安全生产。安全是一个永恒的话题，是我们追求的目标。我们需要对钻井作业中的每一个环节进行风险识别和安全评价，力争把风险降到最低。人们依靠各种钻井技术装备和施工工艺，结合不同领域丰富知识和经验，组织完成了一系列钻井工程项目，并且能对钻井过程时时判断和有效控制。然而，由于受到地质条件、装备能力、技术水平、管理规范、施工经验以及现场作业者熟练程度等因素的限制。加上钻井管理体制和钻井运行机制等因素的制约，钻井过程中不可避免地会发生各种各样的事故，造成重大的人力、物力、财力损失，甚至导致全井报废，从而延缓勘探、开发进程。可见，钻井工程事故是石油钻井安全论文2钻井施工过程的大敌，减少或杜绝钻井工程事故的发生，始终是钻井科技工作者主要工作目标。由于陆上油气钻井作业系统是一个具有动态性、随机性、模糊性、相关性、环境依托性等特性的非线性动力学系统，因此，针对陆上油气钻井作业系统中的危险、危害因素以及可能发生的钻井工程事故的特征，采用层次分析法和非线形动力学方法，引入现代应用数学，建立适合陆上油气钻井作业特点的安全评价模型，进行科学、系统地安全评价，以减少或避免事故发生的可能性，是当前陆上油气钻井安全作业急需解决的关键技术问题，也是石油工业安全管理走向规范化、科学化、信息化的一种全新的探索。1.2安全评价研究现状及应用状况安全评价，也称为风险评价，是指对一个具有特定功能的工作系统中固有的或潜在的危险及其严重程度所进行的分析与评估，并以既定指数、等级或概率值作出定量的表示，最后根据定量值的大小决定采取预防或防护对策，其目的是实现人-机-环境系统的安全运作。安全评价作为预测、预防事故的重要手段，将传统安全管理方法的凭经验进行管理，转变为预先辨识系统的危险性，事先预测、预防的“事前过程”。因此，可以说安全评价是安全管理和决策科学化的基础，是依靠现代科学技术预防事故的具体体现。1.3国内外安全评价研究及应用现状安全评价技术起源于20世纪30年代，最早起源于保险业。20世纪50年代末发展起来的系统安全工程又大大推动了安全评价技术的发展。60年代以来，国际上发生过多起触目惊心的大型恶性事故，引起了广泛的关注。因此，一些国家和企业研究了对工艺过程和生产装置的危险程度的评价方法。并根据各自的特点，提出了不同的方法。20世纪80年代初期，安全系统工程引入我国，受到许多大中型企业和行业管理部门的高度重视，系统安全分析、评价方法得到了大量的应用7-12。通过吸收、消化国外安全检查表等安全分析方法，机械、冶金、化工、航空、航天等行业的有关企业开始应用安全分析评价方法，如安全检查表（SCL)、事故树分析（FTA)故障类型和影响分析（FMEA)、事件树分析（ETA)、预先危险性分析（PHA)、危险可操作研究（HAZOP)、作业条件危险性评价（LEC)等。此外，一些石油、化工易燃、易爆危险性较大的企业，应用道化学公司开发的“火灾、爆炸危险指数评价法”进行了安全评价，许多行业和地方政府有关部门制定了安全检查表和安全评价标准。1.4研究内容及设计思路石油钻井安全论文31.4.1研究的内容本次课题的主要任务是搜集、整理钻井常见事故的原因、征兆、预防措施以及处理方法；学习并最终确定安全评价的方法，通过计算机编程，开发一个界面友好，功能完备，运行可靠的钻井工程安全评价系统。具体内容如下：(1)学习研究石油钻井的过程，分析整理钻井工程中可能出现的各种事故及其处理方法；(2)查阅论文及书籍，参阅煤矿及石化企业的安全评价方法，根据石油钻井的特点制定一套完整可靠地安全评价方法并最终确定；(3)学习掌握VisualBasic6.0，能进行软件界面设计及编程；(4)设计一套基于案例的钻井工程安全评价系统，包括建立数据库，确定安全评价原理，进行钻井工程的安全评价以及事故的预防和处理；(5)查阅资料整理近年来石油钻井发生的事故，并建立数据库，方便系统用户查询使用。1.4.2设计的思路(1)检索国内外相关的文献资料。(3)对调研收集的资料进行整理、分析。(4)模型构建。根据对油气钻井作业中钻井液参数和工程参数的分析，采用层次分析法和模糊综合评判构建安全评价模型。(5)模型求解。咨询多位相关专家对安全评价指标体系中各指标的相对重要性以“1-9标度法”给出合理的分值，采用层次分析法进行分析并求得安全指标相对权重；根据模糊隶属度函数的建立模型，对油气钻井作业安全评价体系中各指标进行量化；根据评价模型求解，合成油气钻井作业安全综合评价结果；建立油气钻井作业安全分级标准。(6)实例分析。以一组现场传感器监测的实时数据为例，采用建立的模型进行分析评价。(7)提出钻井作业安全对策措施。石油钻井安全论文42石油钻井过程及常见事故2.1油气钻井作业的生产过程在石油钻井中，尽管钻井的目的不同，井的深浅各异，目前都是用旋转方法钻井，包括转盘旋转钻、井下动力旋转钻及顶部驱动旋转钻。一口井的建井过程从确定井位到最后试油、投产，要完成许多作业，按其顺序可分为三个阶段，即钻前准备、钻进和完井，而每个阶段又包括许多具体工艺作业。图2.1描述了油气钻井作业的整个工艺流程。(1)钻前准备在确定井位、完成井的设计后，钻前工程是钻井施工中的第一道工序，它主要包括：修公路、井场及设备基础准备、钻井设备搬运及安装以及井口设备准备。(2)钻进钻进是以一定压力作用在钻头上，并带动钻头旋转使之破碎井底地层岩石，井底岩石被破碎后所产生的岩屑通过循环钻井液被携带到地面上来，这一过程称为洗井。加在钻头上的压力是利用部分钻柱(钻铤)的重力来完成的，钻头的旋转是由转盘或顶驱动力水龙头带动钻柱及钻头旋转来实现的，在使用井下动力钻具时，钻柱不旋转。在钻进过程中，只要钻具在井内，就应不断循环钻井液以免造成井下事故。在钻进中，钻头不断破碎岩石，井眼逐渐加深，则钻柱也需要接长，因而需要不断加接钻杆(接单根)。由于钻头在井底破碎岩石，钻头会逐渐磨损，机械钻速下降，当磨损到一定程度则需要更换新钻头。为此，需将全部钻柱从井内起出(起钻)，更换新钻头后再将新钻头及全部钻柱下入井内(下钻)，这一过程称为起下钻。有时为了处理事故、测井等也需要进行起下钻作业。在钻井过程中，井眼不断加深，所形成井眼的井壁应当稳定，不发生复杂情况以保证继续钻进。在钻进中要钻穿各种地层，而各地层的特点不同，其岩石强度有高有低，有的地层含高压水、油、气等流体，有的含有盐、石膏、芒硝等成分，这些对钻井液都有不良影响。强度低的地层会发生坍塌，或被密度大的钻井液压裂等复杂情况妨碍继续钻进