石油天然气钻井工程风险量化技术

摘要： 石油天然气作为我国社会经济发展的不可或缺的资源，其为社会的进步，人类的发展做出了巨大的贡献，可以这么说，石油和天然气的使用是人类走进现代化社会的基础和前提，可见石油和天然气对于一个国家的重要性。随着社会经济的发展，科学技术的进步，人类社会对于石油和天然气的需求越来越大，因此钻井开采工作越来越受到国家的重视，在钻井工程中，由于钻井工作很容易各方面的因素影响，如环境、地质、天气等，使钻井面临的风险也较大，为了进一步的研究钻井风险，制定策略最大限度减少风险，对钻井工程的风险量化就显得较为重要，因此本文就基于此对钻井工程风险量化进行分析，以为相关人士提供借鉴。

Abstract： Oil and natural gas， as the indispensable resource for China's economic and social development， has made tremendous contributions to the progress of the society and the development of human， so to speak， the use of oil and natural gas is the basis and premise for human beings into the modernized society， which shows the importance of oil and natural gas for a country. Along with the development of social economy and the progress of science and technology， the demand of human society for oil and natural gas becomes more large， so the drilling work is increasingly obtains the national attention. In drilling engineering， because the drilling work is easily the influenced by many factors， such as environment， geology， weather， and so on， the risk of drilling also is larger. In order to further study the drilling risk and formulate strategies to reduce the risk， it is importance to make risk quantification of drilling engineering. Therefore， this paper analyzes the risk quantification of drilling engineering， to provide reference for relevant parties.

关键词： 石油；天然气；钻井工程；风险量化

Key words： oil；natural gas；drilling engineering；risk quantification

中图分类号：TE28 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）26-0043-03

0 引言

对于石油天然气钻井工程来说，钻井地点的随机性以及周围环境的复杂性，往往给钻井工程带来极大的难度以及极高的风险，而对于整个石油和天然气开采工作来说，从最先的勘探导致最后的石油天然气开采全过程的安全性是强调的重点，为了确保整个开采工作的安全性，对于各个环节的风险控制就成为了极为关键的内容，而本文主要分析了钻井工程过程中主要面临的风险，并探讨了风险量化技术，以期望能够提高钻井工程风险控制力度。

1 石油天然气钻井工程风险评估体系量化的重要性

2014年8月，中石油长城钻探工程公司西部钻井有限公司旗下的长城40609钻井队在长庆油田实施实施日常钻井作业发生了井场闪爆燃烧事故，造成了多个井架和钻具以及其他的硬件设备被烧毁，直接损失高达300万元，通过调查发现该事故的主要原因是钻井队员在油层套管下放过程中钻井液没有循环充分，导致循环压井时间延后，导致地下油层的油汽进入到井筒中并快速向上窜升并在高压软管出口瞬间喷出，而在钻井过程中的金属和岩石摩擦产生高温和火星导致事故的发生，这就是钻井没有科学地评估出钻井液在实际过程中面临的风险，人员也没有采取科学的措施来判断钻井液是否充分导致事故出现。

对于石油天然气钻井工程来说，其由于所面临的环境、技术、人员等多方面的制约，使得其面临着巨大的风险，为了确保石油天然气钻井工程顺利的开展，需要对钻井工程施工过程中的所有风险进行科学的分析，从而制定出针对性的解决措施来避免出现各类风险事故，所以建立起石油天然钻井工程风险评估体系就显得极为重要，而对钻井工程的所有风险进行量化则直接将各类钻井工程中的所有风险进行数字化，然后通过科学合理的评估以及计算，得到一个科学的量化评分，这个评分能够直观的反应当前钻井工程所面临的风险，并能够形成鲜明的对比，帮助决策人员做出正确的决策。

2 石油天然气钻井工程风险评估指标的量化

2.1 量化原则

根据以往的研究经验，为了方便对钻井工程风险指标进行量化和计算，而钻井工程主要面临的风险有固有风险和事故易发性风险，从而人员、监测、事故影响以及应急方面来确定出风险事故发展的严重性，然后再确定出每个指标的权重评分。具体的量化原则方便为了计算主要约定以下内容：首先是对石油天然气钻井工程的固有风险指数G的指数评分为0～100分，得分越高说明工程在钻井过程中出现事故的几率就越大，其次对事故易发性指数Y的指数评分同样设置为0～100分，得分越高也就表示事故出现的几率越大；再者是事故的严重性指数S评分设置为0～10分，得分越高表示该事故的后果越严重；最后是风险评估值R值越高，表示工程遭遇的风险就越大，出现事故的几率就越大。

2.2 量化方法和过程

从上述的分析情况来看，整个钻井工程主要划分了三个量化指标，分别是固有风险指数、事故易发性指数和事故严重系数指数。

固有风险指数可以进一步划分出三个分项指标，这三个分项指标是地质、流体和环境指数，这些指标表示的是钻井工程固定的风险，固有风险指数就等这三个分项指数风险和，根据以往的专家和学者研究经验，这三个分项指标的积分分别如表1。

对于事故易发性指数，同样的也可以进一步将其划分为三个分项指数，这三个分项指标是设计、设备和管理指数，和固有风险指数一样，事故易发性指数风险等这三个分项指数风险之和，对石油天然气工程的事故发生有直接的关联，其计分表如表2。

在进行量化工作时，由于需要对所有分项指数进行赋值，整个过程较为复杂繁琐，并且量化专家的直觉以及经验判断对于量化判断极为关键，鉴于文章的篇幅原因，因此下文仅仅对固有风险中的地质指数量化进行简单的分析，地质指数风险主要面临的风险主要来源于底层压力系统、层系和埋深、储集层物性级别、岩性和地层倾角、其他因素。地层压力系统在0.9～1.2之间单项量化风险评分为0～5分，在1.2～1.4之间风险评分为5～10分，在1.4～1.8之间风险评分为10～15分，大于1.8的风险评分为15～20分，合计风险评分为0～20分。层系和埋深分析指数，如果井深不超过4500m，那么单项量化风险评分为0～5分，井深4500～600m，风险评分为5～10分，超过6000m风险评分为10～15分，合计风险评分为0～15分；储集层物性级别主要的影响因素是孔隙度不超过15%，渗透率不超过100*10-3μm2，风险评分为0～2分，孔隙度在15%～25%，渗透率在100*10-3μm2～500*10-3μm2，风险评分为2～4分，孔隙度在25%～30%，渗透率在500*10-3μm2～2000*10-3μm2，风险评分为4～7分，孔隙度超过30%，渗透率超过了2000*10-3μm2，风险评分为7～10分，总风险评分合计0～10分；岩性和地层风险因素评分，如果是工程钻井容易踏、易漏、易变等评分为0～8分，地层可钻性高、地质情况较好、倾角合理则风险评分为0～2分，合计总风险评分为0～10分，其他因素风险评分为0～5分。

接下来是后果严重系数量化工作，这表示的是事故发生后所带来的英雄哥和范围，系数越高则表明风险严重程度越高，主要的分析系数指标有影响范围系数S1，人员分布系数S2和监测应急能力S3，它们的指标系数分别如表3-5所示。

2.3 相对风险分值

相对风险分值=风险指数和*后果严重度系统=（固有风险指数+事故易发性指数）*后果严重度系数，最终得到的相对风险分值分数，然后即可根据风险分值分数进行分级标准设定。

3 石油天然气钻井工程风险分级标准

在实际操作过程中，石油天然气钻井工程中所有的指标进行评分赋值需要由经验极其丰富的专家来完成，风险的评分需要依赖专家丰富的经验和主观判断，虽然说不同的专家所赋值有所差异，但是一定程度上还是能够给予钻井工作一定的借鉴作用，根据本文所选择的指标体系以及评分体系，结合以往的研究数据和经营，再借鉴了一些钻井方面专家的建议，本文将石油天然气钻井工程的风险标准分为了四个等级，分别是Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级，Ⅰ级的风险总评分为不超过100分，表示钻井工作风险很低，Ⅱ级的风险总评分为100～200分，表示钻井工作面临中等风险，Ⅲ级的风险总评分为200～500分，表示表示钻井工作面临较高风险，Ⅳ级的风险总评分超过了500分，表示钻井工作面临极高风险。

4 建立风险评估指标量化的效果

2014年8月，中石油长城钻探工程公司西部钻井有限公司旗下的长城40609钻井队在长庆油田实施日常钻井作业发生了井场闪爆燃烧事故。经国家安全监管总局调查，该起事故暴露出中国石油天然气集团公司所属企业安全生产主体责任不落实，对钻井工程承包商的选择、考核把关不严，以包代管；承包商陕西省靖边县天通实业有限责任公司安全基础薄弱，安全管理松懈，违章违规作业，应急处置能力严重缺乏。试想，倘若当时40609钻井队能够对钻井风险评估进行量化分析，也就不会出现这次重大事故了。这次事故之后，中石油长城钻探工程公司全面深入开展了陆上石油天然气安全生产大检查工作，全面深入地对外包工程进行了清理整顿活动，40609钻井队建立了钻井过程中风险量化评估体系，至今没有再出现一起钻井事故。

5 结束语

总体来说，对于石油天然气钻井工程来说，安全管理是极为重要的工作内容，为了能够确保钻井工程顺利进行，为后续的石油和天然气开采工作奠定良好的基础，需要对钻井工程中所面临的安全风险问题进行详细的分析和量化，通过数据来直观的观察钻井工程的风险，从而制定出最合理的防风险策略，为此本文简单的分析了钻井工程风险量化方法和流程，为相关人士提供参考。

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