石油天然氣鉆井工程風險識別與評價方法探究

胡文鋒

摘? 要：鉆井事故預防是石油天然氣開采工程中保障人身財產安全以及提高施工質量的重要措施，相關風險管控理論能夠借助風險識別和風險評價，合理降低風險。本文將從石油天然氣鉆井施工的風險視角出發，結合事故模型概念，對常見風險的識別策略和評價方法進行總結，幫助石油天然氣工程項目實現穩定運行。

關鍵詞：石油天然氣;鉆井工程;風險事故識別;風險模型

前言：風險事故模型理論是通過對事故現場進行詳細建模的方式，通過風險熵計量，完成對于可能發生的模型現場事故的充分評判，最終引導出事故發生的影響因素、所產生的后果和后續趨勢以及發生可能性大小，幫助項目施工管理工作實現對于風險問題的充分預估和判斷，將風險影響降至最低。石油天然氣鉆井工程的施工可以借助事故模型策略進行風險識別。

一、石油天然氣鉆井工程的風險事故

鉆井工程當中所可能發生的風險事故，是工程管理部門在進行事故模型建設以及風險評判方式建立時應當重點考慮的對象。本文從以往鉆井工程現場經驗的角度，總結了石油天然氣鉆井工程常見的幾種風險事故類型。

首先，井下事故是鉆井工程中最常接觸到的事故類型，同時也是具有大范圍影響的風險事故。井下事故的發生往往由于地表流體的流動問題，導致井下出現井噴、井漏等事件。施工現場未能夠采取應對措施，很可能造成事故持續惡化，干擾正常工作。嚴重的還會造成鉆井工人的人身安全受到危害。

鉆井設備故障，一般表現為鉆井鉆具在工程施工之前未能夠進行詳細檢查，造成鉆具應用過程中出現諸如脫扣、折斷、牙輪掉落等事故。這些事故的出現，會造成對于鉆井工程的阻礙。

環境污染事故屬于鉆井工程的影響事故。在鉆井工程當中，不斷鉆井的油井會產生一系列的廢棄物、鉆井液、油污、噪聲等問題，同時隨著鉆井數量的增多，鉆井對于周邊環境的污染情況也逐年加劇，因此在風險管理當中，同樣需要對于污染事故問題進行識別和處理。

二、鉆井風險事故模型建立以及風險識別

（一）事故模型構建的基本方法

為了能夠清晰明確地對鉆井工程風險事故類型特征和風險事故與風險誘因之間 存在的演化規律進行描述，筆者選取了由著名遺傳學家塞維爾·瑞特所提出的結構方程模型概念，這一方程模型能夠充分對因素產生和影響結果之間的線性關系進行識別，并通過統計手段實現回歸分析[1]。在模型建設當中，線性分析能夠幫助模型所對應的真實環境進行統計，在完成了現場測量之后，能夠結合現場變量的變化規律，總結除潛在變量，從中構建變量和影響結果之間的因變關系，完成宏觀測量。

對于石油天然氣的鉆井工程來說，任何一個細小的疏漏或者環境的變化，都有可能引發嚴重的風險災害，因此結合模型分析方式，對現場因素進行測量，并完成變量統計做好線性規劃，將是目前工程管理當中必須采取的策略方法。

所謂結構方程模型是將影響變量進行區分，通過構建測量變量分析和潛在變量分析的方式，形成兩個測量模型。兩個測量模型再通過統計回歸，實現對于風險發生可能性的判別。其中測量變量主要接觸現場勘察和量表工具等方式實現，這種變量獲取方法能夠實現大規模的量化統計，形成基本的數據分析概念;而潛在變量則是一個相對抽象的概念，要求測量人員能夠通過測量變量的特質和外在分析，獲取到其內部的因果聯系，通常情況下，潛在變量無法通過直觀測量方式獲取。在現代工程項目風險管理當中，為了能夠充分獲取潛在變量的分析數值，管理部門通常需要借助專家法，對因素指標進行權重劃分，并以此為基礎，形成權重影響值的具體判斷。

（二）風險因素影響邏輯的識別

風險因素是本文在進行結構方程模型建設當中的核心單元，無論是測量變量還是潛在變量，其最終匯總形成的都是鉆井風險的控制因素，這些因素由于邏輯關系的演變，會受到外界干擾和內部變化，最終造成嚴重的風險問題。以井下事故當中的井噴風險為例，最常見的風險因素為地表流體流動特征的變化，測量變量當中的測量方式能夠首先法向地表溢流變化情況，并通過引導和邏輯分析，最終總結出溢流現象→井涌現象→井噴事故等整個邏輯線索[2]。因此在實際的測量變量數據統計當中，可以對鉆井過程中出現的淺層氣、淺層流等變化規律進行識別，并結合作業壓力窗口變化數據，對是否會發生井涌導致井噴做出詳細的規劃和判斷，完成對于風險因素的識別。

本文在某石油鉆井工程項目當中，結合鉆井工藝和鉆井工程的實現方式，對鉆井過程中可能面臨的風險影響因素進行了識別和統計。該項目為十分常見的控壓鉆井項目，主要借助井口防噴器BOP來實現對于井下作業的風險控制。在井內還設有壓井管線、截流設備等。因此在實際鉆井過程中，施工設備能夠運用鉆井循環系統實現對于井下環境流體的清除，保證井內只存在由鉆井液以及巖屑等少量物質。但是在實際鉆井時，由于地層內部的流體出現了入侵，BOP并未快速關閉，最終導致油氣進入到了隔水管道內部，發生了十分嚴重的井涌現象，井涌逐漸擴大，最終產生了井噴。因此根據這一項目經驗，筆者依據結構方程模型，總結了幾個方面的事故風險影響因素，結構方程模型需要通過風險測量變量以及潛在變量的識別策略，完成對于因素的判斷，最終形成風險評價。

在風險因素類型當中，筆者結合項目工程的特點和具體流程，制定了鉆井工藝、井下環境以及鉆井設備三個大的類型因素。其中鉆井工藝包含鉆井操作失誤、BOP操作不及時、起鉆速度錯誤、循環漏失等;井下環境包含鉆井液密度不足、井底壓力高、地層壓裂、地層溢流嚴重等;鉆井設備因素包含管套下沉過大、隔水管失效、液流指示器失效等。這些因素問題可以通過模型演繹的方式，形成井噴風險邏輯，從而完成對于鉆井風險的識別和判定。

（三）風險熵演化

風險因素的不斷變化和邏輯推演過程，實際上是鉆井工程當中風險熵的傳遞過程，這種傳遞雖然可以借助模型分析的方式完成推導，但是與實際鉆井工程環境仍然會存在一定差異。這種差異的來源就在于推導模式無法對不確定性進行分析。因此本文在進行結構方程模型設定時，引入了風險熵演化的概念，借助專家法對潛在變量進行評定，最終形成模糊控制策略，實現對于風險的評價。專家法強調以概率表征的方式，對潛在因素的演化可能和傳遞可能進行權重識別。在模糊控制當中，專家需要首先完成對于風險因素的測量數據統計，再結合梯形模糊數，對風險進行發生可能性的定性描述。其中最高等級為VH，表示該風險發生可能性極高，發生概率在90%以上，要求重點防控;最低等級為VL，表示該測量變量和潛在變量基本不會產生風險，風險概率在0.01%以內，風險控制不必將其設定為重點對象。

結論：

綜上所述;鉆井工程項目的風險內容主要集中在井下風險以及作業風險等方面，風險因素的評價和推導方式能夠幫助管理部門完成十分精準的風險識別，形成管理策略。因此對于管理部門來說，需要借助模型法和專家法，對可能誘發風險的因素進行充分識別和判定，最終形成風險評價標準。

參考文獻：

[1]孟祥坤，陳國明，鄭純亮等.基于風險熵和復雜網絡的深水鉆井井噴事故風險演化評估[J].化工學報：1-13.

[2]楊學民，彭成斌.降低鉆井風險和增加儲層鉆遇率的地震導向鉆井新技術[J].石油物探，2018，57（04）：627-636.