搜索
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:055121组员：刘嘉琪、田琦、杨雪韵、赵波、陈潇涵指导老师：郭海林安全工程2015年12月055121December。2015陆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），430074）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16H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①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。基于安全系统工程构建的陆地钻井队安全技能评估系统②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。③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：①安全检查方法（SafetyReview，SR）②安全检查表方法（SafetyChecklistAnalysis，SCA）③危险指数方法（RiskRank，RR）④预先危险分析方法（PreIiminaryHazardAnalysis，PHA）⑤故障假设分析方法（What…If，WI）⑥故障假设分析／检查表分析方法（What…If／ChecklistAnalysis，WI／CA）⑦危险和可操作性研究（HazardandOperabilityStudy，HAZOP）⑧故障类型和影响分析（FailureModeEffectsAnalysis，FMEA）⑨定量风险评价法（SuantityRiskAnalysis，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基于安全系统工程构建的陆地钻井队安全技能评估系统的理论和方法体系，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：人员伤亡的发基于安全系统工程构建的陆地钻井队安全技能评估系统生是事故的结果，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