鉆井試油環境風險防控系統搭建

周鋆 舒暢 賀吉安 蔣學彬 張敏 彭鑫

（1. 中國石油集團川慶鉆探工程有限公司安全環保質量監督檢測研究院，四川 德陽 618000；2. 中國石油集團川慶鉆探工程有限公司，四川 成都 610000）

1 引言

由于石油天然氣的大規模開發，鉆井試油工程隊伍多，作業分布廣，環境風險類型復雜，現場作業環境風險突出，易發生環境污染事故和環境糾紛，是安全環保風險防控的重點。特別是川渝地區河流眾多、人口密集，西北地區生態脆弱、水源缺乏，作業區域環境極其敏感，加強作業現場環境管理與風險識別成為環境監管的迫切要求。

目前鉆井試油現場的環境信息主要采取手工填報的方式，環保管理人員獲取信息滯后，不能及時了解現場情況，無法對現場的環境管理作出及時、有效的指導。同時現場環境風險的判定主要依靠環保管理人員的經驗，主觀性較強，缺乏科學的計算過程［1］。因此，開發一套具有環境信息統計、環境風險評估功能的軟件是實現作業現場環境管理與風險識別的有效途徑。

2 研究目標

針對鉆井試油現狀，建立完善一個集地理位置、敏感區域、日常生產作業動態運行及環保措施、環境監測等的數據庫及軟件，可及時上傳現場環境信息，環境管理人員通過該軟件可掌握現場環境情況，對現場作出有效指導。同時通過系統數據分析與評估，形成鉆井試油現場作業環境風險分級，作為環境風險管控和環境監理技術支持，指導作業現場環境管理和環境監理監察。通過該系統的應用，實現節約人力資源，提高環境風險防控和監理監察效率，有效控制環境風險的目標。鉆井試油環境風險防控系統功能見圖1。

圖1 鉆井試油環境風險防控系統功能

3 主要研究內容

為實現上述目標，主要開展了以下研究：（1）開展鉆井試油現場環境監理，識別現場環境信息，篩選本系統的重點關注點；（2）確定主要的環境風險點，研究鉆井試油環境風險評價因子及模型；（3）開發鉆井試油作業現場環境信息采集端，可將現場錄入的數據同步至指定節點；（4）開發鉆井試油作業環境中心管理平臺，對采集端上傳的數據進行統計分析、管理決策。

3.1 系統需求

3.1.1 環境信息管理

為確定環境信息管理的重點，對四川、內蒙古等多個鉆井試油現場開展了環境監理檢查［2］，根據監理結果，重點關注廢水管理、固廢管理、清潔生產、臺賬管理等。

3.1.2 環境風險評價

該模塊根據鉆井試油情況以及現場填報的信息，按照預定的模型對現場的環境風險進行評價［3-4］。環境風險識別模型見圖2。

圖2 環境風險識別模型

根據鉆井試油基本情況、作業工況、管控水平和外部環境進行環境風險評價［5-8］。

（1）基本情況包括區塊構造、層位、井深，每個因素根據其具體情況再進行進一步細化。

（2）作業工況包括鉆井、壓裂、試修，其中鉆井又分為186 個工序，壓裂分為53 個工序，試修分為133 個工序。

（3）管控水平由鉆機型號、工藝、危廢貯存量、廢棄物存儲量組成。

概率后綴樹[3]本質上是一個變階馬爾科夫模型。概率后綴樹用于描述一個序列集合的概率特征，樹上的每一條邊用交易序列中的一個交易表示，樹的節點用交易序列標記。根節點概率是交易集合中每個交易的無條件概率，其他節點的概率是該節點的標記交易序列的下一個交易出現的條件概率。下一個交易出現的概率是通過訓練過程中交易出現的相對頻率得到的。

（4）外部環境考慮特殊保護區、社會關注區、特征敏感區，再細化為自然保護區、居民聚居區、養殖場等。

根據現場調研情況、工作經驗及專家打分，給予上述因子賦值，計算各鉆井試油現場的環境風險，在中心管理平臺上進行顯示。

3.2 系統開發

該系統基于鉆井試油已有的系統網絡構架，分為采集端和中心管理平臺，采集端可實現鉆井試油現場的信息收集、輸入，并將數據上傳至相應節點，中心管理平臺可同步采集端上傳的數據，對數據進行統計分析、評估決策［9-10］。

3.2.1 現場采集端開發

該系統在現有填報軟件中嵌入了一個新模塊——環境管理，在該模塊中可實現現場環境信息的填報及上傳，主要包含以下功能。

（1）井場基本信息填寫

通過該模塊填報井場的基本情況，如清潔生產情況、環保設施配置等，部分數據通過鉆井和試修所填數據提取得到。

（2）敏感點信息填寫

該模塊主要錄入井場周圍的環境敏感點，用于系統對現場的環境風險進行評估。

（3）環保信息填寫

該模塊用于填寫入井液類型、用電類型、用水量、廢棄物產生處理情況，便于環境管理人員及時了解現場的基本環保信息。

（4）環境檢查與整改

記錄地方政府、集團公司等對井場進行檢查時發現的環保問題，并上傳檢查后的整改情況。

（5）其他信息

主要用于記錄能源消耗情況等環保相關的其他信息。

3.2.2 中心管理平臺開發

中心管理平臺主要由環保部門管理人員和監理檢查人員使用，該系統可同步現場采集端填寫的數據，及時了解現場環境信息情況，并對其進行統計管理，主要可實現以下功能。

（1）信息查看統計

用于查看現場填報的各種環境信息，如入井液、用水情況、廢棄物產生處理情況、環境監測數據等，并對其進行統計，為開展環保監督檢查、管理決策提供依據。

（2）環境風險分級評估

根據矩陣法，建立了環境風險分級評估模型，結合本井的基本情況、作業工況、敏感點信息和環保信息，每天對該井環境風險等級進行綜合評價。同時可以查看詳細評估數據的明細、環境風險的歷史評估等。通過該模塊可了解各井場的環境風險情況，便于后續開展現場檢查及制定對應的風險控制措施。

（3）環境監理檢查

環境監理人員在此模塊填報對鉆井試油現場檢查的結果、問題跟蹤整改情況等。

（4）文件管理

通過該模塊可以上傳井隊環保基礎資料、相關法律法規、標準、規章制度等，現場人員可下載查看文件，學習相關的環保知識。

4 系統應用

該系統開發完成后在X 井鉆井現場開展了試驗應用，該井位于丘陵區域，屬于農村地區，周邊以農田為主。

系統應用期間，現場人員通過采集端填報現場的環境信息，包括清潔生產情況、環境敏感點、廢水產生及處理情況、固廢產生及拉運情況等。環境管理人員通過中心管理平臺查看現場填報的環境信息，并進行統計分析，根據每日填報的固廢、廢水情況統計該井的總體情況。

該系統每日根據該井的基本信息、填報的環境信息、周邊敏感點等，按照事先建立的環境風險評估模型，自動對現場當日的環境風險進行評估，得出評估結論，風險等級分為一般、較大、重大環境風險。環境管理人員可查看該井每日的環境風險等級、評估依據、每個評價因子的詳細得分，了解該井環境風險的具體來源，制定有針對性的風險管控措施，降低該井的環境風險，減少發生環境事件的概率。

5 結語

鉆井試油環境風險防控與環境監理決策系統可錄入上傳各現場的環境信息，方便相關單位及時了解現場環境情況，實現對作業現場環境信息的及時掌握，實時跟蹤，并對其進行決策。同時該系統通過特定的模型算法，可自動判定環境風險，為環境管理人員的環境決策提供依據，最終形成一種現場環境遠程監管模式，指導現場環境風險防控、隱患整治，有效地指導鉆井試油作業環境管理，降低環境事件發生概率，防止破壞生態環境。