安全技能评估改-未删版

石油与化工安全课程报告 课题名称：陆地钻井队安全技能评估 学 院：工程学院 班 级: 组 员：刘嘉琪、田琦、杨雪韵、赵波、陈潇涵 指导老师：郭海林基于安全系统工程构建的陆地钻井队安全技能评估系统陆地钻井队安全技能评估系统刘嘉琪、赵波、杨雪韵、田琦、陈潇涵（中国地质大学（武汉），）摘 要：钻井工程是人类获取油气及矿产资源的重要途径，但在为人类获取资源与重要地质信息的同时，也背负着重大的事故隐患，故而加强钻井队工程安全建设一直具有极大的社会意义。本文结合现行的安全评价方法及安全系统工程知识，尝试建立一套有效的钻井队安全技术评估系统，使现行的安全评价方法能够在钻井工程这一特殊行业中发挥最大效用。关 键 词：安全评价 安全管理 安全技能评估 钻井工程 风险评估系统0 前言自 1983 年到 2002 年美国在墨西哥湾地区共发生井喷事故 17 起，英国自 1980年至 2001 年共发生井喷事故 15 起，给生产、环境造成了严重的影响。在我国，20 世纪 80 年代之前，由于钻井技术水平低、设备性能差，井喷事故经常发生。据统计，建国以来先后发生过千余起井喷事故。八十年代以后，随着过平衡以及欠平衡法等钻井技术的开发应用，使我国在油层保护和井喷事故预防方面有很大的进步，但是由于各方面的原因，井喷事故仍时有发生。比较典型的事故是：2003年 12 月 23 日 22 时左右，川东北气矿罗家 16H 井发生天然气井喷，大量硫化氢气体喷涌而出，沿着高桥镇、正坝镇、麻柳乡的峡谷地带迅速蔓延，27 日上午 11 时，川东北气矿 16 H 井喷成功实施压井封堵，事故造成 243 人死亡、10175 人不同程度中毒，10 万群众被紧急疏散，给国家和人民带来了极大的财产损失和人员伤亡，在世界油气勘探开发史上也是一次惨痛的教训。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安全技能评估概述1.1安全技能评估的定义安全评估分狭义和广义两种。狭义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。广义指利用系统工程原理的方法对拟建或已有工程、系统可能存在的危险性及其可能产生的后果进行综合评价和预测，并根据可能导致的事故风险的大小，提出相应的安全对策措施，以达到工程、系统安全的过程。而钻井队安全技能评估方法则体现了该井队在钻井工程中风险预测的能力及安全管理的健全程度。1.2钻井工程风险评估方法和存在的问题1.2.1安全评价方法分类定性评价主要依靠评价人员的经验、判断分析能力及应用定性的系统安全分析方法进行评价。常用的定性分析方法有安全检查表、预先危险分析（PHA）、危险和可操作性研究（HAZOP）等。定量评价主要依靠历史统计数据，运用数学方法建立数学模型，对系统进行量化评价。综合评价通常为定性评价和定量评价两种方法的组合应用，有时是两种以上定量评价方法的组合应用。在安全评价中，使用最为广泛的评价方法有：安全检查方法（Safety Review，SR）安全检查表方法（Safety ChecklistAnalysis，SCA）危险指数方法（Risk Rank，RR）预先危险分析方法（PreIiminary HazardAnalysis，PHA）故障假设分析方法（WhatIf，WI）故障假设分析检查表分析方法（WhatIfChecklistAnalysis，WICA）危险和可操作性研究（Hazard and Operability Study，HAZOP）故障类型和影响分析（Failure Mode EffectsAnalysis，FMEA）定量风险评价法（Suantity RiskAnalysis，SRA）等针对石油天然气钻井工程，国内外关于安全评价中存在的问题如下：（1）在钻井工程风险评估中，目前一般采用的安全评价方法是定性分析，只能对系统的安全性做出大致性分析预测和评估；（2）由于钻井工程风险的复杂性和随机性，度量其风险确实存在较大的难度，所以，在国内外刊物上偶尔有单因素、单工序钻井风险评估的介绍，而对钻井工程多因素、系统的风险综合评估，很少有相关报道；（3）由于安全评价本身存在的高风险，加之受石油天然气钻井工程专业技术、评估技术的限制，国内安全评价机构在应对川东北等“三高”地区复杂地层勘探开发风险和咨询评估工作上不愿积极介入；（4）向国际上安全评估机构寻求的技术支持，由于在地质预测上认识不足、国内外相关标准的差异等，使风险评估的作用和意义减弱；（5）由于评估技术的局限，探井钻井工程风险评估，定性和定量结果的应用是割裂开来的，不能得出令人信服的直观反映钻井工程综合风险的指标。同样，工程和工程、区域和区域也是局部的、割裂的，没有和其他工程和区域的评估联系起来，不能形成比较，安全评估实现的价值和意义有限。2 国内外相关研究进展2.1 国外安全评价研究与应用状况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。系统安全工程首先应用于军事工业方面，随后在原子能工业上也相继提出了保证系统安全的问题。1962 年美国公布了第一个有关系统安全的说明书“空军弹道导弹系统安全工程”，以此作为对民兵式导弹计划有关的承包商提出的系统安全的要求，这是系统安全理论的首次实际应用。1969 年,又发布了军用标准“MIL-STD-882 (系统安全性标准)，首次明确提出了系统安全工程的概念。该标准经两次修订，于 1984 年修订为系统安全大纲要求军用标准 MIL-STD-882B，对系统整个寿命周期中的安全要求、安全工作项目做了具体规定。MIL-STD-882B 系统安全标准一实施就产生了巨大的经济效益和影响，日本、西欧竞相引进。此后，系统安全工程方法陆续推广到航空航天、核工业、石油、化工等领域，不断发展和完善，成为现代系统安全工程新的理论和方法体系，在安全科学中占有极其重要的地位。系统安全工程的发展和应用，为旨在预防事故的安全评价奠定了基础，而安全评价的现实作用和实际意义又促进了政府、企业和研究机构对其方法的研究。1964 年美国道(DOW)化学公司根据化工生产的特点，首先开发出“火灾、爆炸危险指数评价法”，用于对化工装置进行风险评价；1974 年英国帝国化学公司（ICI)蒙德（Mond)部在道化学公司评价方法的基础上引进了毒性概念，并发展了某些补偿系数，提出了“蒙德火灾、爆炸、毒性指标评价法”；1974 年美国原子能委员会发表了 WASH1400 报告，即商用核电站风险评价报告，这个报告发表后，引起世界各国的普遍重视，推动了系统安全工程的进一步发展；日本引进风险管理及系统安全工程的方法虽然较晚，但发展很快，已在电子、宇航、航空、铁路、公路、原子能、汽车、化工、冶金等工业领域大力开展了研究与应用。2.2 我国安全评价研究与应用状况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。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。为推动和促进安全评价方法在我国企业安全管理中的实践和应用，1986 年原劳动人事部分别向有关科研单位下达了机械工厂危险程度分级、化工厂危险程度分级、冶金工厂危险程度分级等科研项目。1987 年原机械电子部首先提出了在机械行业内开展机械工厂安全评价，并于 1988 年 1 月 1 日颁布了第一个部颁安全评价标准机械工厂安全性评价标准，1997 年进行了修订，颁布了修订版。原化工部劳动保护研究所在道化学公司的“吸收火灾、爆炸危险指数评价法”基础上提出了化工厂危险程度分级方法。此外，我国有关部门还颁布了石化企业安全性综合评价方法、电子企业安全性评价标准、航空航天工业工厂安全评价规程、兵器工业机械工厂安全性评价方法和标准、医药工业企业安全性评价通则等。1991 年国家“八五”科技攻关课题中，安全评价方法研究列为重点攻关项目。由原劳动部劳动保护科学研究所等单位完成的“易燃、易爆、有毒重大危险源辩识、评价技术研究”，填补了我国跨行业重大危险源评价方法的空白，在事故严重度评价中建立了伤害模型库，采用了定量的计算方法，使我国安全评价方法的研究从定性阶段进入了定量评价阶段。随着安全科学理论研究的深入，工程应用的推广，计算机技术和信息技术与安全科学越来越紧密的结合，安全评价也逐渐走向信息化、规范化、科学化和系统化。3 建立钻井队安全管理与评估系统的理论依据3.1 事故致因理论事故发生有其自身的规律和特点。事故隐患演变、发展成为事故，经历了从渐变到突变的过程。3.1.1 事故频发倾向论事故频发倾向理论认为事故频发倾向者的存在是工业事故发生的主要原因。所谓的事故频发倾向者就是指个别人容易发生事故的、稳定的、个人的内在倾向。3.1.2 事故因果连锁论事故的发生不是一个孤立的事件，而是一系列互为因果的原因时间相继发生的结果。工业伤害事故的发生、发展过程是具有一定因果关系的事件的连锁，即：人员伤亡的发生是事故的结果，事故的发生是由于：（1）人的不安全行为；（2）物的不安全状态。人的不安全行为或物的不安全状态是由于人的缺点造成的；人的缺点是由于不良环境诱发的，或者是先天的遗传因素造成的。发生在生产现场的人的不安全行为或物的不安全状态是事故的直接原因，事故发生的根本原因在于管理失误，并建立了现代事故因果连锁模型。3.2 安全技能评估原理安全技能评估基本遵循以下安全评价的基本原理：（1） 安全评价是系统工程，因此，从系统的观点出发，以全局的观点，更大的范围、更长的时间、更大的空间、更高的层次来考虑系统安全评价问题，并把系统中影响安全的因素用集合性、相关性和阶层性协调起来。（2） 类推和概率推断原则。如果已经知道两个不同事件之间的相互制约关系或共同的有联系的规律，则可利用先导事件的发展规律来评价迟发事件的发展趋势，这就是所谓的类推评价，可以看出，这实际是一种预测技术。（3） 惯性原则。对于同一事物，可以更具事物的发展都带有一定的延续性即所谓的惯性，来推断系统未来发展趋势。所以，惯性原理也可以称为趋势外推原理。应该注意的是，应用此原理进行安全评价是有条件的，它是以系统的稳定性为前提，也就是说，只有在系统稳定时，事物之间的内在联系及其基本特征来有可能延续下去。但是，绝对稳定的系统是不存在的，这就要根据系统某些因素的偏离程度对评价结果进行修正。3.3 安全评价程序 安全评价程序可以用下图表示，从这个图可以看出，安全评价包括危险性确认和危险性评价两部分。为了比较，对于危险性的大小要尽量给出定量的评价，即使是定性的安全评价，如能大致区别一下危险性的危险度（损害程度）也是好的。当然要能够明确事故发生概率的大小及损失的严重度，也就是明确了风险率或危险度，则进行定量安全评价就更为明确了。危险性去人的另一个方面就是要对危险进行反复校核，看看还有什么新的危险以及在系统运行过程中危险性会有什么变化。为了衡量危险性，需要一个标准，这就是大家所公认的安全指标。把反复校验的危险性定量结果和安全指标（评价标准）进行比较，接线以内即认为是安全的，界限值以外必须采取措施，然后根据反馈信息进行再评价。 安全评价危险性的确认危险性的评价允许界限（评价标准）社会对危险性的允许界限危险排除（措施）1. 使危险变小2. 消除危险危险的定量化（确认）1. 发生的概率2. 损害的程度危险的查出（检查）1. 新的危险2. 危险的变化再评价如果把这样的一个安全评价内容加以适当扩充，考虑社会环境的影响和安全管理的最终目的，系统安全评价的内涵可以补充用下图表示。风险预测 安全评价社会公认标准人民情绪默认的内容表现的意见风险的查出企业的（物理、化学的）社会的个人的（心理的）风险定量化概率严重度综合分析判断根据技术水平、经济实力社会效应安全管理策略政治历史背景4 钻井队安全技术评估系统的建立针对钻井队当前安全技术评估所存在的问题，我们应该建立一套合理的风险评估体系将定性分析和定量分析进行有效结合，已达到经济、便捷的进行安全技术评估的目的。4.1 适用于钻井队风险评估的定性、定量评价方法安全评价的方法和分类很多，如何体现安全评价方法的实用价值，只要使用的方法有一定的适用范围和理论依据，就建立起表达评价对象的特性和变化（运动）规律或能建立起系统数学模型。在油气探井钻井工程风险评估中，合理选择安全评价方法是十分重要的。4.1.1评价方法选择的原则和步骤在进行油气探井钻井工程风险评估时，应该在认真分析并熟悉被评价系统的前提下，选择安全评价方法。选择安全评价方法应遵循充分性、适应性、系统性、针对性和合理性的原则。对于钻井工程风险评估，按下图 所示的步骤选择安全评价方法：4.1.2适用于钻井工程风险评估的安全评价方法钻井工程工艺过程、工艺参数以及作业环境复杂，被评价系统同时存在多类危险、有害因素。建议先采用经验的定性安全评价方法如安全检查表、直观经验法、直接引用分级（分类）标准等简单的定性安全评价方法进行评价筛选，然后再对重点部位和重大风险采用定量评价方法进行评价。安全检查表法（Ssfety ChecklistAnalysis，SCA）为了查找工程、系统中各种设备设施、物料、工件、操作、管理和组织措施中的危险有害因素，事先被检查对象加以分析，将大系统分割成若干小的子系统，以提问或计分的形式，将检查项目列表逐项检查，避免遗漏，这种表称为安全检查表。预先危险分析法（Preliminaary HazardAnalysis，PHA）预先危险分析（PHA）也可称为危险预先分析，是一种对系统存在的危险性类别、出现危险状态的条件、导致事故的后果，作一概略的分析而采用的分析方法。其目的是早期发现系统的潜在危险因素，确定系统的危险性等级，提出相应的防范措施，防止这些危险因素发展成为事故，避免考虑不周所造成的损失。伤害（或破坏）范围评价法伤害（或破坏）范围评价法是根据事故的数学模型，应用计算数学方法，求取事故对人员的伤害范围或对物体的破坏范围的安全评价方法。液体泄漏模型、气体泄漏模型、气体绝热扩散模型、火球爆炸伤害模型、爆炸冲击波超压伤害模型、蒸气爆炸超压模型、毒物泄漏扩散模型和 TNT 当量法都属于伤害（或破坏）范围评价法。4.2 建立钻井工程风险评估系统的基本模型4.2.1 风险评估系统的基本模型基于所有以上所述评估原则和风险概念，我们可以建立一个钻井工程风险评估系统的基本模型，如图 ，由于该系统有众多指数构成，我们称此系统为“指数系统”。 风险评估基本模型4.2.2 风险评估系统的构成（1）指数体系指数体系由构成钻井工程风险的各个要素组成。该技术的优点是直观，但必须要把影响钻井工程安全的各项因素都要考虑在内，做到全面、合理。确定指数体系即是确定评估体系框架的过程。（2）评分体系评分体系就是将可能导致钻井工程风险的各种人、机、环境因素，即指数体系中的各指标，赋以合理的分值（规定：分值越大危险性越高）。分值综合了事故统计资料和评价人员（或专家）的经验，因此它包含了大量信息和经验。主要缺陷是其存在主观性，所以必须努力确保评分的一致性。（3）风险分级标准判断某一钻井工程的风险程度的标准。经过对指数体系各指标评分后，可最终得到此工程的风险值，然后与风险分级标准比较即可得到其风险等级。（4）专家专家指某个学科领域中知识渊博的人，不仅仅限定于科学家或其他技术人员，他们赋予风险评估一个超出统计数据范畴的知识型框架。他们将剔除那些不能充分地描述钻井工程风险的数据。经验因素和专家的直觉判断不应被忽视。4.2.3 风险评估系统指数体系的构建建立指数体系是建立风险评估系统的首要任务，关系到风险评估的成败，指数体系必须具有系统性、全面性和可操作性等特点，在充分考虑风险评估的过程和内容的基础上，可初步确定指数体系的组成。通过以上分析可知，指数体系至少应包括：钻井设计、环境、现场、管理、应急等内容。4.2.4 风险评估系统评分体系的构建确定指数体系的组成后，每个指数对钻井风险的影响有多大？这就需要一个指数体系的量化过程评分体系。钻井工程风险评估系统评分体系的建立主要思路为：建立详细的指数体系后，根据事故统计资料及专家的经验确定所有可能预见的可能导致钻井工程事故的事件的相对权重，并用数据的形式表达。通过科学的评估方法，对事故的危害程