CN110147956A - 一种井喷事故风险分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种井喷事故风险分析方法，具体涉及能源开采领域，具体分析步骤如下：S1、分析井涌‑井喷事故的主要成因及井涌‑井喷事故的影响因素；S2、建立井涌‑井喷事故树；S3、运用GeNIe将事故树转换成贝叶斯网络模型；S4、对贝叶斯网络模型进行定量分析；S5、找出关键致因因子；S6、提出控制关键致因因子的措施。本发明通过对事故致因分析，对分析出来的井喷事故致因进行编制，得到了合理的井喷失控事故树与井喷失控贝叶斯网络模型，并对井喷失控贝叶斯网络模型进行定量分析以及三个重要度分析，找出造成井喷事故发生的关键致因因子，对控制井喷事故的发生起着关键作用。
Description
技术领域
本发明涉及能源开采技术领域，更具体地说，本发明涉及一种井喷事故风险分析方法。
背景技术
能源工业是现代工业的带头行业，就现在世界的能源消耗量来说，其中石油与天然气占了首要位置。而随着现代工业化进程的不断发展，尤其是对像我国这样的发展中国家来说，油气的需求量将会是越来越大。但是，由油气的各种性质决定了在油气资源的开采过程中，存在着各种各样的危险因素，会导致发生井涌甚至井喷这种后果严重的事故。
井喷事故是指由于地层流体经井口喷出地面的现象所造成的作业人员伤亡、环境污染、油气资源浪费和钻井设备的损坏，在石油天然气行业中，井喷事故是钻井事故中比较常见、影响范围大及造成后果损失最严重的安全事故之一。如果发生井喷，就会对人民的生命财产及周围的环境造成很大的影响，还对我国石油天然气行业的可持续健康发展形成了阻碍。
20世纪80年代以前，相对于其他发达国家来说，我国石油天然气行业起步晚，发展落后，没有先进的钻井技术与钻井设备，这使得我国的井喷事故发生率一直居高不下。80年代以后，过平衡、欠平衡钻井等钻井技术从国外引入我国，这些先进钻井技术的使用使得我国石油天然气行业在钻井技术方面迈了一大步，有效减少了井喷事故的发生，但是由于各个方面的因素，还是不能杜绝井喷事故的发生。
20世纪80年代初，***安全工程引入我国，受到我国许多大中型企业和行业管理部门的高度重视，通过消化吸收国外安全分析方法和安全评价方法，机械、化工、冶金、航空航天等行业开始应用风险分析和评价方法。并且对各个行业的安全标准及规章制度进行了制定。由于在石油天然气的开采过程中，其存在着诸多的影响因素，这就导致了井喷事故存在复杂性与随机性，其风险很难以数据的形式表现出来。目前国内外对石油天然气的开发过程中风险的***研究比较少，大多都是从钻井技术方面进行研究，服务于井下作业，对地质情况，钻井技术进行分析，解决工艺中存在的难点等方面进行。在国内，对钻井作业中的风险分析方法一般有以下几种：
(1)事故树分析方法(AccidentTreeAnalysis，简称ATA)又称故障树分析法(简称FTA)，事故树分析是贝尔电话研究所于1961年首次提出的研究民兵导弹发射控制***的方法中国的事故树分析法始于1978年，它直接而清晰地描述了事故的因果关系，思维清晰，逻辑性强，都是定性分析，又可定量分析；
(2)安全流变-突变物理模型，该模型可以对井喷事故的阶段进行划分，用数学模型可以计算出井喷事故的危险度，绘制安全流变学原理图和井喷事故突变原理图，对井喷控制具有指导意义；
国际上还在不断地研究何控制井喷事故，预计能够在技术层次上来控制井喷，减少井喷事故的发生。同时，也有人在研究其他分析方法来找出井喷事故的主要影响因素。
(3)***动力学(System Dynamics)是麻省理工学院的J.W.Forrester教授于20世纪50年代创立的一种***仿真方法，它是以***论、控制论、信息论和大***理论为基础的数学模型，它是研究高非线性、多变量、多反馈复杂***的定量方法，该方法讨论了影响井喷事故发生的因素，并利用Vensim对井喷事故的突变过程进行了***的模拟研究。
(4)解释结构模型(Interpretative Structural Model-ing简称ISM)是美国J﹒华费尔教授于1973年作为分析复杂社会经济***有关问题的一种方法而开发的，运用***工程的ISM方法对影响油气田井喷事故发生的因素进行研究，建立了井喷事故的解释结构模型，得到了一个层次清楚、脉络清晰的6层多级递阶***，对油气田井喷事故的直接原因、间接原因和深层原因进行了界定。
我们一般都是用风险去衡量事物是否处于安全的状态下，风险是事故发生的可能性和损失程度的一种度量。风险分析是使用工程技术和数学技术手段去预估事故发生的后果和频率。我国已经开发了用于定量风险分析的各种方法，传统方法中最重要的是事件树分析。这些分析方法分析的结果一般都用来进行风险评估，以评估预防或减轻事故后果的安全性。传统的风险评估技术都是在静态条件下进行的，但是当操作或操作发生变化时，风险也会变化，这就使得传统的分析方法存在缺陷。此外，传统的风险评估技术利用通用的事件故障数据，这使得它们不具体，也给结果带来了不确定性，这些限制导致了动态风险评估方法的发展。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种井喷事故风险分析方法，通过针对于页岩气开发过程中发生的井涌-井喷事故，对页岩气开发过程中从井涌事故到井喷事故等一系列过程作分析，提出其事故致因因素，再进行事故树建模，将事故树通过GeNie软件转换成贝叶斯网络模型，再对贝叶斯网络模型进行定量分析并进行事后致因诊断，展现出造成页岩气开发过程中造成井喷事故的各个影响因素，并找出关键致因因子，再提出控制关键指引因子的措施，对控制井喷事故的发生起着关键作用。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种井喷事故风险分析方法，具体分析步骤如下：
S1、分析井涌-井喷事故的主要成因及井涌-井喷事故的影响因素；
S2、建立井涌-井喷事故树；分析钻井作业过程中，以三级井控为基础，对井涌-井喷事故发生的原因进行探寻和延伸，列出多个基本事件和多个中间事件，确定顶上事件，然后采用FreeFTA软件，对列出的基本事件、中间事件和顶上事件进行事故树编制；
S3、运用GeNIe将事故树转换成贝叶斯网络模型；事故树向贝叶斯网络模型转换的方法如下：
S3.1、在贝叶斯网络中创建一个与事故树中的每个基本事件相对应的节点，定义每个基本事件，如果有重复的基本事件，只建立一个节点；
S3.2、定义贝叶斯网络中基本事件的证据，即概率；
S3.3、根据事故树中的逻辑门建立贝叶斯网络中的对应节点，并根据该逻辑门的输出事件对贝叶斯网络中的对应节点进行命名，对于重复的输出事件只建立一个节点；
S3.4、连接贝叶斯网络中的节点，与事故树中基本事件与中间事件的连接关系相对应；
S3.5、对贝叶斯网络中各个连接节点的条件概率分布进行定义，其对应于事故树的与门或非门；
通过以上步骤对步骤S2中建立的事故树进行转化与整合，得到井喷失控贝叶斯网络模型；
S4、对贝叶斯网络模型进行定量分析；利用贝叶斯网络模型中的后果概率公式，计算出节点T的发生概率；
再运用贝叶斯公式，计算出根节点的后验概率；
S5、找出关键致因因子；运用贝叶斯网络模型的重要度分析技术，以步骤S4中数据为基础，表明第i个根节点Xi对T发生概率的相关度，取风险促进值重要度、风险降低值重要度和变化衡量重要度共三项重要度均靠前的基本事件作为关键致因因子，然后对其提出建议措施，综合三项重要度结果，找出关键致因因子；
S6、提出控制关键致因因子的措施。
在一个优选地实施方式中，所述步骤S1中，从地质设计、工程设计、井控设施、井控技术及人员心理共五个方面进行风险动态分析。
在一个优选地实施方式中，所述步骤S2中，三级井控设置为：
一级井控：依靠井内液柱压力来平衡底层压力，使得没有地层流体侵入地层内，无溢流产生；
二级井控：井内压力失衡，需及时关闭井口防喷设备，用合理的压井液恢复井内压力平衡；
三级井控：发生井喷，失去控制，使用一定的技术和设备恢复对井喷的控制，也是平常所说的井喷抢险。
在一个优选地实施方式中，所述步骤S4中，节点T发生概率用P(T＝1)表示，其计算公式为：
通过计算得出P(T＝1)＝0.00015。
在一个优选地实施方式中，所述步骤S4中，贝叶斯公式如下：
式中P(B)为先验概率，P(AB)为后验概率，P(BA)为条件概率。
在一个优选地实施方式中，所述步骤S5中，风险促进值重要用于评价基本事件发生与否对井喷失控发生概率的影响程度大小，其计算公式如下：
在一个优选地实施方式中，所述步骤S5中，风险降低值重要度用于评价基本事件不发生的状况下与先验概率分布下井喷失控发生概率的大小之比，其计算公式如下：
在一个优选地实施方式中，所述步骤S5中，变化衡量重要度用于评价基本事件在是否发生的情况下对井喷失控发生概率值的变化幅度，其计算公式如下：
IBW＝MAX{P(T＝1|Xi＝1),P(T＝1|Xi＝0)}-MIN{P(T＝1|Xi＝1),P(T＝1|Xi＝0)}，
i＝1，2，……，n。
本发明的技术效果和优点：
1、本发明通过针对于页岩气开发过程中的井涌-井喷事故中的地质设计、工程设计、井控设施、井控技术及人员心理这五个方面进行了事故致因分析，并使用FreeFTA软件与GeNie软件对分析出来的井喷事故致因进行编制，得到了合理的井喷失控事故树与井喷失控贝叶斯网络模型，并对井喷失控贝叶斯网络模型进行定量分析，通过计算得出的风险促进值重要度，风险降低值重要度及变化衡量重要度三个方面分析，找出造成井喷事故发生的关键致因因子，然后结合我国页岩气开采技术、钻井设备技术和开发现状，提出控制这些关键致因因子的措施，对控制井喷事故的发生起着关键作用；
2、本发明尝试将贝叶斯系列网络应用在井涌-井喷事故研究中，取得了合理的评价结果，贝叶斯网络不仅能够解释井涌-井喷事故研究中指标之间的因果关系，而且能通过三种重要度表的形式表达各指标在井涌-井喷事故发生、发展过程中的贡献大小，相对于其他的井涌-井喷事故分析方法，例如层次分析法，事故树分析法，贝叶斯网络具有很高的客观性；
3、本发明以三级井控为基础，从地质设计、工程设计、井控设施、井控技术及人员心理等五个方面进行了事故致因分析，找出了31个基本事件与10个中间事件，然后以31个基本事件与10个中间事件为基础，运用FreeFta软件进行了事故树编制，再运用GeNie软件对编制出来的事故树进行转化，然后对其进行定量分析，从三个重要度：风险促进值重要度、风险降低值重要度和变化衡量重要度找出并分析了关键致因因子，对找出的关键致因因子提出了有效的建议措施。
附图说明
图1为本发明的井喷失控事故树示意图。
图2为本发明的井喷事故树示意图。
图3为本发明的井喷事故树示意图。
图4为本发明的溢流事故树示意图。
图5为本发明的关井失效事故树示意图。
图6为本发明的压井失效事故树示意图。
图7为本发明的井喷失控贝叶斯网络模型示意图。
图8为本发明的风险促进值重要度示意图。
图9为本发明的风险降低值重要度示意图。
图10为本发明的变化衡量重要度示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种井喷事故风险分析方法，具体分析步骤如下：
S1、分析井涌-井喷事故的主要成因及井涌-井喷事故的影响因素；从地质设计、工程设计、井控设施、井控技术及人员心理共五个方面进行风险动态分析；
井喷事故致因如下：
首先，井喷事故发生必须满足以下三个条件：
1)地层之间的流通性良好；
2)地层中有流体存在；
3)钻遇高压地层。
一般来说，造成井喷的原因有以下几点：
1)地层压力掌握不准确；
2)钻井液泵入量不足；
3)钻井液密度降低；
4)起钻时，因为起钻过快而形成的抽吸压力作用；
5)发现溢流后的控制措施不当或没有采取控制措施；
6)井口未安装防喷器；
7)井身结构设计不合理；
8)油气上串；
9)井控设备安装不符合要求标准。
井喷事故预兆：
一般在井涌、井喷事故发生前，都可以根据钻井液性能和返出量来判断井下是否发生井漏，这就需要作业人员有丰富的经验及专业的知识与技能，提前发现这些预兆并在其发展严重之前对其采取有效的控制措施来杜绝井涌、井喷事故，井喷事故的预兆有以下几点：
1)泥浆池液面升高：
当泥浆泵排量没有发生改变时，如果地层流体侵入井筒，就会与钻井液混合起来，并加速其上返，因此钻井液的排出量就会增多，导致了钻井液的返出量比泥浆泵泵入的量多，致使泥浆池液面升高；
2)钻速加快：
钻进时，由于储层压力高于非储层压力，井内压力差较小，钻速变快；
3)钻井液返回速度增大：
当侵入井筒的流体是气体时，因为气体具有膨胀性，所以气体只要受到的压力越小，其体积越大，也就是说，气体会随着距离地面的距离越近，体积就会越大，这种情况造成的后果就是钻井液从井口返出的速度加快；
4)钻进时悬重增加或减少，泥浆泵压上升或下降：
当钻至高压地层时，井底压力因为压力突变而升高，这就使悬重减少，泥浆泵的压力也会升高。当地层流体上返时，由于气体体积会因压力而变化，它的体积也会变化，所以环形空间中液体柱的平均密度会降低，从而导致钻井泵压力的降低，而钻井液中钻具浮力的降低会增加钻具的悬浮重量；
5)钻井液性能发生变化：
地层流体侵入井筒，会与钻井液混合，造成影响；
6)循环停止后，井口钻井液不间断外溢：
井内流体侵入，地层压力大于施加压力，则溢流量会越来越大。
井喷事故分级
一般按照井喷事故发生后，处理难度大小、危害的影响程度等，分为四级：
一级井喷事故(Ⅰ级)
发生井喷失控，造成超标有毒有害气体逸散，或窜入地下矿产采掘坑道，发生井喷并伴有油气***、着火，严重危及现场作业人员和作业现场周边居民的生命财产安全；
二级井喷事故(Ⅱ级)
发生井喷失控，井内大量喷出流体对江河、湖泊、海洋和环境造成灾难性污染；
三级井喷事故(Ⅲ级)
油气井发生井喷，经过积极采取压井措施，在24小时内仍未建立井筒压力平衡，集团公司直属企业难以在短时间内完成事故处理的井喷事故；
四级井喷事故(Ⅳ级)
发生一般性井喷，集团公司直属企业能在24小时内建立井筒压力平衡的事故；
井喷事故致因因素分析：
①地质设计缺陷
1)没有提供三种压力剖面，特别是准确的地层压力数据；
2)没有提供周围注水井的压力、注水量等资料；
3)没有提供以往发生事故的资料；
4)没有提供周边环境资料。
②工程设计缺陷
1)井身结构设计不合理。表层套管不够深，如果在异常压力地层中钻进时发生井涌井喷，地层流体就会在压力差的作用下从井口喷出，以至于压力过高而无法实施有效的关井作业；在有的井身设计中，对复杂地层没有采取技术上的措施，比如没有下入技术套管，长时间在裸眼的情况下进行钻进，若存在容易泄漏的地层及高压地层，就容易造成事故；
2)钻井液密度设计不合适；
3)防喷装置设计不合理；地层压力超出防喷器的压力上限；或由于钻井设备的不足，管理人员存在侥幸心理，井口没有配备防喷器；以及辅助放喷设施的安装不符合标准；
4)重晶石、重晶石粉储备不能满足井控要求；
5)没有针对于事故采取有效措施。
③井控措施不完善、未落实
1)对井涌-井喷事故的危害性认识不足，没有采取针对性措施；
2)由于起钻过快而引起的抽吸压力过大；
3)起钻不灌钻井液或没有及时灌满；
4)空井时间太长，没有人观察井口；空井花费的时间较长，通常是由于钻柱出现故障后设备的维修或技术措施的原因，因为长时间没有循环钻井液，造成气体有足够的时间向上移动，在移动的同时，气体体积会膨胀，造成返出钻井液量增加，若未被及时发现，就会形成井喷；
5)相邻注水井不停注或未减压。在石油天然气的开发过程中，因为要从地下开采资源，就会造成地层压力的减小，而为了保证开采能顺利进行及防治事故的发生，一般都会给储集层进行注水作业。如果没有按照要求停止注水，或是停止注水而不释放压力，就很容易引起事故发生；
6)钻井液中混油过量或混油不均匀，使液柱压力低于地层中孔隙压力；
7)井漏没有及时处理或处理措施不当。当发生井漏时，工作人员应立即采取控制措施，进行堵漏作业，否则会越来越严重，发展成为井涌甚至井喷。
④关井不及时，或关井后，作业人员操作失误
1)作业人员未能及时发现溢流或没有能力辨识溢流的征兆；
2)发现溢流后未及时上报；
3)担心发生卡钻，抢起钻具至安全井段；
4)担心压井困难，抢下钻具；
5)作业人员不熟悉操作流程；
6)井控装置出现故障；
7)压井作业不及时，地层流体的压力大于压井液压力，就会导致井喷失控，或因腐蚀、冲蚀等原因引起钻井设备故障导致井喷失控；
8)作业人员针对于不同情况所采取的的压井措施不合理。
⑤作业人员存在侥幸心理，作业过程中违章操作
作业人员对事故发生前的现象了解不够深入，态度上不重视井控工作，对安全规章制度不清楚，所采取的井控措施不当，针对性不强，或没有采取井控措施，进一步造成事故的发生。因此，要做好作业人员的安全态度教育、技术培训和规范岗位操作方面。
S2、建立井涌-井喷事故树；分析钻井作业过程中，以三级井控为基础，对井涌-井喷事故发生的原因进行探寻和延伸；
一共列出了31个基本事件与10个中间事件，详见表1、表2，确定顶上事件；
三级井控如下：
一级井控：依靠井内液柱压力来平衡底层压力，使得没有地层流体侵入地层内，无溢流产生；
二级井控：井内压力失衡，需及时关闭井口防喷设备，用合理的压井液恢复井内压力平衡；
三级井控：发生井喷，失去控制，使用一定的技术和设备恢复对井喷的控制，也是平常所说的井喷抢险。
各个基本事件的先验概率详见表2：
表1中间事件编号
表2基本事件编号及其概率
采用FreeFTA软件，对列出的基本事件、中间事件和顶上事件进行事故树编制，如图1-6所示；
S3、运用GeNIe将事故树转换成贝叶斯网络模型；事故树向贝叶斯网络模型转换的方法如下：
S3.1、在贝叶斯网络中创建一个与事故树中的每个基本事件相对应的节点，定义(命名或编号)每个基本事件，如果有重复的基本事件，只建立一个节点；
S3.2、定义贝叶斯网络中基本事件的证据，即概率；
S3.3、根据事故树中的逻辑门建立贝叶斯网络中的对应节点，并根据该逻辑门的输出事件对贝叶斯网络中的对应节点进行命名，对于重复的输出事件只建立一个节点；
S3.4、连接贝叶斯网络中的节点，与事故树中基本事件与中间事件的连接关系相对应；
S3.5、对贝叶斯网络中各个连接节点的条件概率分布进行定义，其对应于事故树的与门或非门；
通过以上步骤对步骤S2中建立的事故树进行转化与整合，得到井喷失控贝叶斯网络模型，如图7所示；
其中，M2，M3，M7，M8，M9，M10，M11，M12为或门连接点，M1，M4，M5，M6以及T为与门连接点；
S4、对贝叶斯网络模型进行定量分析；利用贝叶斯网络模型中的后果概率公式，计算出节点T的发生概率，节点T发生概率用P(T＝1)表示，其计算公式为：
通过计算得出P(T＝1)＝0.00015；
再运用贝叶斯公式，计算出根节点的后验概率，贝叶斯公式如下：
式中P(B)为先验概率，P(A|B)为后验概率，P(B|A)为条件概率；
通过贝叶斯公式可以计算出根节点的后验概率，详见表3；表3根节点事件后验概率
S5、找出关键致因因子；运用贝叶斯网络模型的重要度分析技术，以步骤S4中数据为基础，表明第i个根节点Xi对T发生概率的相关度，取风险促进值重要度、风险降低值重要度和变化衡量重要度共三项重要度均靠前的基本事件作为关键致因因子，然后对其提出建议措施，综合三项重要度结果，找出关键致因因子；
风险促进值重要用于评价基本事件发生与否对井喷失控发生概率的影响程度大小，其计算公式如下：
通过计算得出的数据，画出折线图，如图8所示；从图中可以看出X2,X4,X7,X8,X9,X13,X17,X18,X19,X20,X22,X26,X27这些事件对井喷失控(T)的影响程度较大，这些基本事件会导致井场***、溢流、压井失效及关井失效，进一步导致了井喷失控的发生；
风险降低值重要度用于评价基本事件不发生的状况下与先验概率分布下井喷失控发生概率的大小之比，其计算公式如下：
通过计算得出的数据，画出折线图，如图9所示，从图中可以看出，超过1的事件有X14,X21,X25三个事件，说明这三起事件对于井喷失控(T)来说是不利事件，促进了溢流及关井、压井失效三个叶节点的发生；
变化衡量重要度用于评价基本事件在是否发生的情况下对井喷失控发生概率值的变化幅度，其计算公式如下：
IBW＝MAX{P(T＝1|Xi＝1),P(T＝1|Xi＝0)}-MIN{P(T＝1|Xi＝1),P(T＝1|Xi＝0)}，
i＝1，2，……，n；
通过计算得出的数据，画出折线图，如图10所示；
从图中可以看出X2,X4,X7,X8,X9,X13,X17,X18,X19,X20,X22,X26,X27(喷出油气浓度不符合标准，喷出油气遇明火，没有接放喷管线，没有接压井管线，未安装防喷器，抽吸压力过大，钻遇高压地层，员工安全意识低下，员工安全技能不足，环空压井液密度过大，防喷器故障，节流阀故障，压井泵故障，水力锚失效)这些事件发生与否对于T(井喷失控)的发生概率影响幅度影响较大。即说明这些基本事件发生与否对井场***、溢流、压井失效及关井失效的发生概率有着很大的影响，故在钻井作业中需要格外注意，对其采取有效的控制措施，防止井喷事故的发生；
综合三项重要度结果，我们找出了以下关键致因因子：
喷出油气浓度不符合标准，喷出油气遇明火，没有接放喷管线，没有接压井管线，未安装防喷器，抽吸压力过大，钻遇高压地层，员工安全意识低下，员工安全技能不足，环空压井液密度过大，防喷器故障，节流阀故障，压井泵故障，水力锚失效；
其中钻遇高压地层不是人为控制因素，故我们不考虑其影响。而以上关键致因因子中，其中抽吸压力过大、员工安全意识不足、员工安全技能不足这三个关键致因因子能造成溢流以及井涌事故的发生，而针对于这三个关键致因因子，本发明提出以下措施加以控制，企业应加强安全教育，提高员工的安全意识、安全态度和安全技能，使员工持证上岗；确保作业人员可以清楚地认知仪表所表示的静水柱压力和地层压力的显示，以及它们之间不平衡的迹象，如果发生溢流的话，必须立即上报负责人并马上采取控制措施，防止进一步发展成井涌；对于抽吸压力过大的问题，其主要原因是由于起钻柱时过快而导致，故提出以下措施来防止抽吸压力过大的问题：在起钻时，降低起钻速度来减少抽吸作用至最小值；
在以上关键致因因子中，没有接放喷管线，没有接压井管线，未安装防喷器，防喷器故障，节流阀故障，压井泵故障，水力锚故障，这些关键致因因子能造成关井及压井失控，进一步造成井喷事故的发生，而这些关键致因因子基本都是设备原因，造成设备故障的原因有四个因素：压力因素，振动因素，冲蚀因素，腐蚀因素。故针对于以上原因，提出以下措施：控制钻井液的腐蚀性，在钻具内涂内防腐层及进行腐蚀检测，安装减震器，空气锤。此外，还应该加强设备的日常维护与管理，加强现场探伤的力度，有必要的话，可以对易损坏的钻井设备采取冗余的处理方式，采取新型的钻井设备及技术。
一般在井场发生井喷之后，地层流体从井口喷出，会携带着大量的易燃气体，一般在放喷口会一直有着明火来点燃放喷管口喷出的天然气，防止天然气扩散以造成人员生命安全，而一般井喷时，放喷管口会先喷出泥浆，有可能扑灭明火，如果后续打火失败而空气中的天然气浓度达到***下限时点火或喷出天然气遇火星等，就会造成井场***，而针对于这一因素，提出了井场的四级动火，如下：
一级动火：处理井喷事故时,现场急需的动火为一级动火，动火前由钻井承包商经理填写《动火申请报告书》，按规定上报审批，批准后方可动火，动火前健康、安全与环境管理委员会负责组织安全和消防人员制定防火措施，方可动火；
二级动火：使用油基钻井液，发生油气侵或井涌条件下，距井口50米内动火，以及罐区的动火，1、动火前由平台经理填写《动火申请报告》报钻井承包商主管经理批准后，方可动火，2、由HSE管理小组组织相关人员制定防范措施，方可动火；
三级动火：没有发生油气侵和井涌条件下的井口动火为三级动火，动火前由钻井队HSE管理委员填写《动火申请报告书》，报平台经理批准，方可动火；
四级动火：除一、二、三级动火外的井场内动火为四级动火，井队HSE管理员组织人员对动火范围进行监护，并采取防火措施，方可动火。
S6、提出控制关键致因因子的措施；
综上所述，本发明提出以下建议：
1)应对员工加强安全教育；
2)钻井作业严格按照规章制度进行：
3)作业人员必须持证上岗；
4)保证钻井设备完整性；
5)控制钻井液的腐蚀性；
6)要求工作人员能清楚地认知各种表示静液柱压力与地层压力之间不平衡的显示；
7)如果溢流，工作人员必须立即采取措施；
8)调配合理的钻井液密度；
9)停泵时间不能过长，若停泵时间过长，则需要及时灌满钻井液；
10)降低起钻速度来减少抽吸作用至最小程度；
11)采用新型的井控设备和技术；
12)严格按照井场四级动火准则进行动火作业；
采用以上措施建议，将能有效减少在钻井过程中因钻井液密度、起钻抽吸压力、员工安全意识及技能方面而引起的溢流与井涌事故，在井控设备方面，采取以上建议措施能有效加强井控设备的有效性，保证井控设备的正常运行，防止井涌—井喷事故的发生。
最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；
其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；
最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种井喷事故风险分析方法，其特征在于，具体分析步骤如下：
S1、分析井涌-井喷事故的主要成因及井涌-井喷事故的影响因素；
S2、建立井涌-井喷事故树；分析钻井作业过程中，以三级井控为基础，对井涌-井喷事故发生的原因进行探寻和延伸，列出多个基本事件和多个中间事件，确定顶上事件，然后采用FreeFTA软件，对列出的基本事件、中间事件和顶上事件进行事故树编制；
S3、运用GeNIe将事故树转换成贝叶斯网络模型；事故树向贝叶斯网络模型转换的方法如下：
S3.1、在贝叶斯网络中创建一个与事故树中的每个基本事件相对应的节点，定义每个基本事件，如果有重复的基本事件，只建立一个节点；
S3.2、定义贝叶斯网络中基本事件的证据，即概率；
S3.3、根据事故树中的逻辑门建立贝叶斯网络中的对应节点，并根据该逻辑门的输出事件对贝叶斯网络中的对应节点进行命名，对于重复的输出事件只建立一个节点；
S3.4、连接贝叶斯网络中的节点，与事故树中基本事件与中间事件的连接关系相对应；
S3.5、对贝叶斯网络中各个连接节点的条件概率分布进行定义，其对应于事故树的与门或非门；
通过以上步骤对步骤S2中建立的事故树进行转化与整合，得到井喷失控贝叶斯网络模型；
S4、对贝叶斯网络模型进行定量分析；利用贝叶斯网络模型中的后果概率公式，计算出节点T的发生概率；
再运用贝叶斯公式，计算出根节点的后验概率；
S5、找出关键致因因子；运用贝叶斯网络模型的重要度分析技术，以步骤S4中数据为基础，表明第i个根节点Xi对T发生概率的相关度，取风险促进值重要度、风险降低值重要度和变化衡量重要度共三项重要度均靠前的基本事件作为关键致因因子，然后对其提出建议措施，综合三项重要度结果，找出关键致因因子；
S6、提出控制关键致因因子的措施。
2.根据权利要求1所述的一种井喷事故风险分析方法，其特征在于：所述步骤S1中，从地质设计、工程设计、井控设施、井控技术及人员心理共五个方面进行风险动态分析。
3.根据权利要求1所述的一种井喷事故风险分析方法，其特征在于：所述步骤S2中，三级井控设置为：
一级井控：依靠井内液柱压力来平衡底层压力，使得没有地层流体侵入地层内，无溢流产生；
二级井控：井内压力失衡，需及时关闭井口防喷设备，用合理的压井液恢复井内压力平衡；
三级井控：发生井喷，失去控制，使用一定的技术和设备恢复对井喷的控制，也是平常所说的井喷抢险。
4.根据权利要求1所述的一种井喷事故风险分析方法，其特征在于：所述步骤S4中，节点T发生概率用P(T＝1)表示，其计算公式为：
通过计算得出P(T＝1)＝0.00015。
5.根据权利要求1所述的一种井喷事故风险分析方法，其特征在于：所述步骤S4中，贝叶斯公式如下：
式中P(B)为先验概率，P(A|B)为后验概率，P(B|A)为条件概率。
6.根据权利要求1所述的一种井喷事故风险分析方法，其特征在于：所述步骤S5中，风险促进值重要用于评价基本事件发生与否对井喷失控发生概率的影响程度大小，其计算公式如下：
7.根据权利要求1所述的一种井喷事故风险分析方法，其特征在于：所述步骤S5中，风险降低值重要度用于评价基本事件不发生的状况下与先验概率分布下井喷失控发生概率的大小之比，其计算公式如下：
8.根据权利要求1所述的一种井喷事故风险分析方法，其特征在于：所述步骤S5中，变化衡量重要度用于评价基本事件在是否发生的情况下对井喷失控发生概率值的变化幅度，其计算公式如下：
IBW＝MAX{P(T＝1|Xi＝1),P(T＝1|Xi＝0)}-MIN{P(T＝1|Xi＝1),P(T＝1|Xi＝0)}，i＝1，2，……，n。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190820 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |