石油天然气钻井工程风险识别与评价方法探究

胡文锋

摘  要：钻井事故预防是石油天然气开采工程中保障人身财产安全以及提高施工质量的重要措施，相关风险管控理论能够借助风险识别和风险评价，合理降低风险。本文将从石油天然气钻井施工的风险视角出发，结合事故模型概念，对常见风险的识别策略和评价方法进行总结，帮助石油天然气工程项目实现稳定运行。

关键词：石油天然气;钻井工程;风险事故识别;风险模型

前言：风险事故模型理论是通过对事故现场进行详细建模的方式，通过风险熵计量，完成对于可能发生的模型现场事故的充分评判，最终引导出事故发生的影响因素、所产生的后果和后续趋势以及发生可能性大小，帮助项目施工管理工作实现对于风险问题的充分预估和判断，将风险影响降至最低。石油天然气钻井工程的施工可以借助事故模型策略进行风险识别。

一、石油天然气钻井工程的风险事故

钻井工程当中所可能发生的风险事故，是工程管理部门在进行事故模型建设以及风险评判方式建立时应当重点考虑的对象。本文从以往钻井工程现场经验的角度，总结了石油天然气钻井工程常见的几种风险事故类型。

首先，井下事故是钻井工程中最常接触到的事故类型，同时也是具有大范围影响的风险事故。井下事故的发生往往由于地表流体的流动问题，导致井下出现井喷、井漏等事件。施工现场未能够采取应对措施，很可能造成事故持续恶化，干扰正常工作。严重的还会造成钻井工人的人身安全受到危害。

钻井设备故障，一般表现为钻井钻具在工程施工之前未能够进行详细检查，造成钻具应用过程中出现诸如脱扣、折断、牙轮掉落等事故。这些事故的出现，会造成对于钻井工程的阻碍。

环境污染事故属于钻井工程的影响事故。在钻井工程当中，不断钻井的油井会产生一系列的废弃物、钻井液、油污、噪声等问题，同时随着钻井数量的增多，钻井对于周边环境的污染情况也逐年加剧，因此在风险管理当中，同样需要对于污染事故问题进行识别和处理。

二、钻井风险事故模型建立以及风险识别

（一）事故模型构建的基本方法

为了能够清晰明确地对钻井工程风险事故类型特征和风险事故与风险诱因之间 存在的演化规律进行描述，笔者选取了由著名遗传学家塞维尔·瑞特所提出的结构方程模型概念，这一方程模型能够充分对因素产生和影响结果之间的线性关系进行识别，并通过统计手段实现回归分析[1]。在模型建设当中，线性分析能够帮助模型所对应的真实环境进行统计，在完成了现场测量之后，能够结合现场变量的变化规律，总结除潜在变量，从中构建变量和影响结果之间的因变关系，完成宏观测量。

对于石油天然气的钻井工程来说，任何一个细小的疏漏或者环境的变化，都有可能引发严重的风险灾害，因此结合模型分析方式，对现场因素进行测量，并完成变量统计做好线性规划，将是目前工程管理当中必须采取的策略方法。

所谓结构方程模型是将影响变量进行区分，通过构建测量变量分析和潜在变量分析的方式，形成两个测量模型。两个测量模型再通過统计回归，实现对于风险发生可能性的判别。其中测量变量主要接触现场勘察和量表工具等方式实现，这种变量获取方法能够实现大规模的量化统计，形成基本的数据分析概念;而潜在变量则是一个相对抽象的概念，要求测量人员能够通过测量变量的特质和外在分析，获取到其内部的因果联系，通常情况下，潜在变量无法通过直观测量方式获取。在现代工程项目风险管理当中，为了能够充分获取潜在变量的分析数值，管理部门通常需要借助专家法，对因素指标进行权重划分，并以此为基础，形成权重影响值的具体判断。

（二）风险因素影响逻辑的识别

风险因素是本文在进行结构方程模型建设当中的核心单元，无论是测量变量还是潜在变量，其最终汇总形成的都是钻井风险的控制因素，这些因素由于逻辑关系的演变，会受到外界干扰和内部变化，最终造成严重的风险问题。以井下事故当中的井喷风险为例，最常见的风险因素为地表流体流动特征的变化，测量变量当中的测量方式能够首先法向地表溢流变化情况，并通过引导和逻辑分析，最终总结出溢流现象→井涌现象→井喷事故等整个逻辑线索[2]。因此在实际的测量变量数据统计当中，可以对钻井过程中出现的浅层气、浅层流等变化规律进行识别，并结合作业压力窗口变化数据，对是否会发生井涌导致井喷做出详细的规划和判断，完成对于风险因素的识别。

本文在某石油钻井工程项目当中，结合钻井工艺和钻井工程的实现方式，对钻井过程中可能面临的风险影响因素进行了识别和统计。该项目为十分常见的控压钻井项目，主要借助井口防喷器BOP来实现对于井下作业的风险控制。在井内还设有压井管线、截流设备等。因此在实际钻井过程中，施工设备能够运用钻井循环系统实现对于井下环境流体的清除，保证井内只存在由钻井液以及岩屑等少量物质。但是在实际钻井时，由于地层内部的流体出现了入侵，BOP并未快速关闭，最终导致油气进入到了隔水管道内部，发生了十分严重的井涌现象，井涌逐渐扩大，最终产生了井喷。因此根据这一项目经验，笔者依据结构方程模型，总结了几个方面的事故风险影响因素，结构方程模型需要通过风险测量变量以及潜在变量的识别策略，完成对于因素的判断，最终形成风险评价。

在风险因素类型当中，笔者结合项目工程的特点和具体流程，制定了钻井工艺、井下环境以及钻井设备三个大的类型因素。其中钻井工艺包含钻井操作失误、BOP操作不及时、起钻速度错误、循环漏失等;井下环境包含钻井液密度不足、井底压力高、地层压裂、地层溢流严重等;钻井设备因素包含管套下沉过大、隔水管失效、液流指示器失效等。这些因素问题可以通过模型演绎的方式，形成井喷风险逻辑，从而完成对于钻井风险的识别和判定。

（三）风险熵演化

风险因素的不断变化和逻辑推演过程，实际上是钻井工程当中风险熵的传递过程，这种传递虽然可以借助模型分析的方式完成推导，但是与实际钻井工程环境仍然会存在一定差异。这种差异的来源就在于推导模式无法对不确定性进行分析。因此本文在进行结构方程模型设定时，引入了风险熵演化的概念，借助专家法对潜在变量进行评定，最终形成模糊控制策略，实现对于风险的评价。专家法强调以概率表征的方式，对潜在因素的演化可能和传递可能进行权重识别。在模糊控制当中，专家需要首先完成对于风险因素的测量数据统计，再结合梯形模糊数，对风险进行发生可能性的定性描述。其中最高等级为VH，表示该风险发生可能性极高，发生概率在90%以上，要求重点防控;最低等级为VL，表示该测量变量和潜在变量基本不会产生风险，风险概率在0.01%以内，风险控制不必将其设定为重点对象。

结论：

综上所述;钻井工程项目的风险内容主要集中在井下风险以及作业风险等方面，风险因素的评价和推导方式能够帮助管理部门完成十分精准的风险识别，形成管理策略。因此对于管理部门来说，需要借助模型法和专家法，对可能诱发风险的因素进行充分识别和判定，最终形成风险评价标准。

参考文献：

[1]孟祥坤，陈国明，郑纯亮等.基于风险熵和复杂网络的深水钻井井喷事故风险演化评估[J].化工学报：1-13.

[2]杨学民，彭成斌.降低钻井风险和增加储层钻遇率的地震导向钻井新技术[J].石油物探，2018，57（04）：627-636.