對天然氣水合物預防管理保障安全生產的研究

朱 強工程師 劉學敏工程師 張松柏工程師 李 磊工程師

（中國石油 渤海鉆探油氣合作開發公司，天津 300280）

0 引言

冬季自然氣候溫度低，導致天然氣水合物在天然氣生產過程當中更容易產生[1]。天然氣水合物一旦在輸氣管道或者設備管道中產生并附著在管壁上，就會堵塞管道，使管道內徑變小，產生管道憋壓現象，繼而管道壓力升高，使得天然氣井井口即生產系統壓力與井底之間的壓差變小，影響生產井正常生產，天然氣產量減少[2]。當天然氣水合物堵塞管道嚴重時，憋壓超過管道安全最高壓力時，管道超壓保護裝置將自動保護關井，天然氣井停止生產。當天然氣輸氣干管天然氣水合物堵塞嚴重時，會造成干管全線生產井停止生產；當集氣站內關鍵設備管道天然氣水合物堵塞嚴重時，會造成全站所轄生產井停止生產。因此為保障生產，目前管理狀況是需要采取在管道和設備中注入甲醇的方式進行解堵作業以恢復正常生產[3]，而甲醇是危化品且注甲醇是帶壓作業，增加了人員操作的風險。本文采用魚骨圖法對天然氣水合物產生的原因進行系統分析，針對原因利用5W1H進行管理，在生產中實際應用，防止陸上氣田冬季生產中天然氣水合物的產生，杜絕注甲醇作業，減少人員在涉危化品和帶壓作業中暴露的頻次，從源頭上降低陸上氣田冬季生產安全風險。

1 魚骨圖法在天然氣水合物防治管理中的應用分析

1.1 繪制魚骨圖

由于魚骨圖具有直觀性強的優點[4]，因而采用魚骨圖法進行系統分析。首先將導致天然氣水合物的產生作為總問題，繪制出“魚主骨”，然后從實踐中得知，導致天然氣水合物產生的原因是高壓、低溫、游離水等3個條件的存在，將高壓、低溫、游離水作為“魚大骨”呈60°左右繪制在“魚主骨”上面。

將“魚大骨”作為問題，進行因果關系分析，將高壓、低溫、游離水作為問題進行分析，從天然氣生產實踐中得知，導致高壓、低溫、游離水工況的現象與地下管道埋深不足、井下節流器、集氣站內設備管道保溫不足、管道積液、未使用連續注醇裝置、天然氣壓縮機對上游生產管網不起抽吸降壓作用等7個原因有關，其中井下節流器原因出現了2次，將這7個原因作為“魚小骨”呈60°左右繪制在“魚大骨”上。

如果對“魚小骨”繼續分析，仍能得出原因，則在“魚小骨”上繪制出“魚細骨”，若“魚小骨”已經是導致總問題產生的最根本原因之一，則不需要繼續分析和繪制。按照以上原則和步驟繪制出的天然氣水合物產生原因魚骨分析圖，如圖1。

圖1 天然氣水合物產生原因魚骨分析圖Fig.1 Fish bone chart of natural gas hydrate formation

1.2 對魚骨圖進行分析

從已繪制出的魚骨圖中，可以直觀地得出，導致天然氣水合物產生的深層次，即根本原因在產能建設和日常生產2個階段共有19個，其中在產能建設階段是8個，在日常生產階段是9個，整體而言，由于“井下節流器壞”和“井下節流器未使用”的原因在天然氣產能建設和日常生產兩個階段都有出現，因此導致天然氣水合物產生的根本原因經合并同類項后是17個。

從天然氣產能建設階段和日常生產階段，以及從天然氣生產涉及到的各個場所，即單井、管道、集氣站為區分標準對17個根本原因進行概括，并以圖2的形式進行總結，可以直觀的發現導致天然氣水合物產生的根本原因，在產能建設階段單井場所有1個，管道場所2個，集氣站場所5個；在日常生產階段單井場所2個，管道場所1個，集氣站場所6個。同時發現除產能建設階段“井下節流器未使用”的原因出現2次；日常生產階段“井下節流器壞”的原因出現2次，設備設施“人為停用”和“斷電”的原因各出現2次以外，其它根本原因只出現1次，對于重復出現的根本原因作為問題應該加強管理。

圖2 導致天然氣水合物產生的根本原因概括圖Fig.2 A summary of the root causes of NGH formation

通過利用魚骨圖法，準確分析出天然氣開發生產各階段、各場所導致水合物產生的根本原因，同時將總問題分解成若干子問題，為下一步逐一解決子問題，從而為解決天然氣水合物產生的總問題奠定了基礎。

2 利用5W1H法進行目標管理

2.1 利用5 W1 H法建立分析表

5W1H法是一種理性、全面的分析方式，不因過程而動，注重理性分析，常用于企業對工作目標的管理[5]。之前利用魚骨圖法將導致天然氣水合物產生的總問題分析和分解成17個子問題，則解決這17個子問題即成為利用5W1H法要實現的工作管理目標。利用5W1H法思維基本模型進行拓展，拓展時針對不同類型、不同問題、不同性質的工作管理目標采用多種不同方式發問，例如：Why可以拓展成為什么？理由何在？原因是什么等等；What可以拓展成工作目標是什么？目的是什么？做什么工作等等；Where可以拓展成在何處？具體什么部位？從哪里入手等等；When可以拓展成何時開始？何時結束？什么時機最合適等等；Who可以拓展成誰做？誰監督？誰驗收等等；How可以拓展成怎么做？怎么提高效率？如何實施等等。基于5W1H法思維基本模型進行拓展，建立解決問題的分析表模式，見表1。

表1 利用5W1H法問題分析表模式Tab.1 The 5W1H method table

2.2 將結論形成方案并實施

利用5W1H法對某個具體問題分析后，在何人、何時、何地、何因、何事、何法等6個方面均得出結論，為將分析成果用于具體問題管理實踐中，需將6個方面的分析結論匯總成工作方案，在管理實踐中，工作方案可以由多種形式表現出來，針對工程技術問題可以是設計方案，針對臨時性工作可以是工作計劃書，針對人員管理方面可以是規章制度。但無論是哪種形式的工作方案，都必須明確利用5W1H法分析得出的結論。在對工作方案實施過程當中，可以輔助人員培訓、過程監督、執行力考核等管理方式，當然輔助的管理方式也可以在5W1H法對某個具體問題分析過程當中體現出來。當工作方案實施完成后，及時發現和總結實施過程中出現的問題，針對問題進行再分析，根據分析結果調整工作方案，以達到工作管理效果持續改進提升的目的。

3 舉例分析

在利用魚骨圖法對導致天然氣水合物產生原因進行分析得出的17個根本原因中，選取1個重復出現過2次的根本原因，即“斷電”作為案例，利用5W1H法進行分析如下。

（1）利用5W1H法進行問題分析。

利用表1模式進行分析得出解決“斷電”問題5W1H法分析表，見表2。

表2 解決“斷電”問題5W1H法分析表Tab.2 The 5W1H method table for solving power failure problem

得出結論：

Why—問題1：為防止斷電后設備和管線伴熱帶、壓縮機停止工作，導致設備和管道內出現高壓低溫環境，產生天然氣水合物。問題2：由于集氣站外電網鋪設線路長，且投用年限長，在線路老化或者農牧民私拉亂接等情況下，容易導致外電線路斷電。問題3：如果外電網長時間斷電，且同時沒有應急電源保障電力的情況下，導致設備和管道內出現高壓低溫環境，產生天然氣水合物。

What—問題1：為保證外電網不斷電，需每年定期進行外電供電線路維護，排查線路私拉亂接用電隱患，同時需采取一旦外電斷電后的應急措施。問題2：應急措施是在集氣站內設置天然氣發電機，保障應急用電。問題3：保障應急用電應在集氣站內設置天然氣發電機和應急用電線路，以及發電機所用的燃料。

Where—問題1：集氣站內不能斷電。問題2：具體部位是集氣站天然氣壓縮機和設備管道伴熱帶不能斷電。問題3：為保障集氣站電力供應正常，外網供電線路、站外變壓器、天然氣發電機、站內供電線路是重點管理部位。

When—問題1：冬季自然環境氣溫低，因此為防止天然氣水合物產生，從而保障天然氣冬季正常生產，冬季時期集氣站內不能斷電。問題2：由于集氣站內供電電池儲存電量只能保障站內30min用電量，所以允許集氣站斷電最長半小時。問題3：與保障集氣站電力供應有關的工作必須在入冬氣溫降低前完成。

Who—問題1：由集氣站主管單位，即采氣作業區負責集氣站電力保障工作。問題2：一旦集氣站外電線路斷電，有集氣站內值班人員第一時間進行應急供電處置。問題3：由安全監督站對采氣作業區集氣站電力供應工作開展情況進行監督檢查。

How—問題1：入冬前，對外電線路、站外變壓器、以及站內供電線路進行檢查，及時整改隱患問題，確保外電線路供電正常。問題2：對站內天然氣發電機進行日常保養，保障所用油水料充足，定期對發電機進行試運轉，確保應急用發電機隨時處于待命狀態。問題3：對集氣站內所有人員進行發電機啟停、保養方面的技能培訓，并進行考核，從而確保一旦外電線路斷電的情況下，集氣站人員可以在30min內，及時啟動應急發電機對天然氣壓縮機和伴熱帶進行供電。

（2）將結論形成工作方案并實施。

利用5W1H法對“斷電”問題分析，從結論中可以發現，為避免集氣站“斷電”問題導致天然氣水合物產生，明確了何人，何時，何地，何因，要做何事，怎么去做的問題，對結論進行歸納，形成工作方案，可以《集氣站電力保障管理辦法》的規章制度形式表現出來并實施，在規章制度實施過程當中，以持續改進為原則，及時總結和分析新的問題，采取措施進一步完善規章制度，實現集氣站生產現場電力保障能力不斷提高。

4 結論

通過魚骨圖法將天然氣開采涉及到的各階段、各環節以及各場所中能導致天然氣水合物形成的根本原因進行層層剖析，并以繪圖的形式將根本原因和最終問題之間的因果關系直觀表現出來，實現了將問題分析準確的目的。用魚骨圖法將問題產生原因解析成根本原因，即將總問題分解成各子問題，為實現將子問題各個擊破，從而為解決最終問題起到鋪墊作用。通過利用5W1H法對管理目標，即對需要解決的問題從6個角度，多維度、更全面進行分析思考，使制定的管理工作方案更具科學合理性。不足之處在于5W1H不能夠一次性解決所有問題，需要在實踐中繼續發現和總結問題，然后繼續使用5W1H法解決問題，實現持續循環改進。魚骨圖法和5W1H法結合使用，應用在解決天然氣水合物產生問題的管理實踐中，可從源頭控制安全風險，從而實現了減少陸上氣田冬季安全生產事故的目標。