油基钻井液施工条件下井场HSE风险与防控

2020-12-27王梅

安全、健康和环境 2020年1期

王梅

(中国石化石油工程技术服务有限公司，北京 100020)

与水基钻井液相比较，油基钻井液具有抗高温、抗盐(钙)侵、稳定井壁、润滑性好和对油气层损害程度小等优点。该技术是目前国内各钻井公司应对大斜度定向井、大位移水平井和各种复杂地层时的重要手段[1]。近年来，随着水力压裂等关键技术的突破，页岩气井开发逐渐呈现如火如荼之势，在页岩气勘探开发水平段钻井过程中，因钻遇页岩地层破碎，而页岩属于细粒沉积，其中会有一定比例的粘土矿物，这些矿物遇水膨胀，严重影响完井质量和未来的压裂效果，因此国内页岩气水平段钻井大多采用油基钻井液工艺技术。但是，采用油基钻井液技术的钻井施工现场较原来采用水基钻井液施工现场，安全、环保和职业健康风险均大幅增加，需要采取有效措施予以防控。

1 油基钻井液现场HSE风险分析

1.1 安全风险分析

1.1.1火灾爆炸风险

由于配置油基钻井液大多需要柴油作为基液，而柴油在运输及使用过程中可能会聚集大量静电，尤其在夏季沙漠地区因地表干燥，油罐、油罐车的接地链导除静电效果不理想，如未落实相关安全措施，发生火灾的概率大增。柴油运输到井场后，如释放静电设施配置不到位，未静停放置15 min以上就立即实施卸油作业，则容易发生火灾。储油罐的进油方式不当也会引起火灾或爆炸。如果从罐顶进油且进油管线末端距离罐底很大(或没有伸进库存液位以下)，柴油经泵压后呈散射状更易产生静电。

在使用油基钻井液钻井期间，循环罐区油气弥漫。如通风不良，则油气容易聚集。加之如储油罐和泥浆罐接地电阻超标、部分电器设备防爆措施不到位、员工实施敲击等作业方法不当、作业人员上下钻台(特别是循环罐区)未释放静电或员工未穿戴防静电劳保服等均有可能引发火灾爆炸。

1.1.2人身伤害风险

采用油基钻井液后，在实施起下钻、接单根、甩钻具、电测井等钻井工艺工序过程中，很难避免油基钻井液发生溢洒或溅落。如未及时清理或清理不彻底，沾染油基钻井液的工具器材及钻台面摩擦系数降低，易致人员发生滑跌、高处坠落、物体打击等人身伤害事件。

1.2 环境风险分析

使用油基钻井液钻井作业过程中因工艺等原因会产生少量的废弃油基钻井液和大量的油基钻屑(统称钻井废弃物)。钻井废弃物成分复杂，其中仅化学处理剂就有几十大类几百种，总体上表现为高COD值、高pH值和高含油量[2]。钻井废弃物如处置不当或油基钻井液泄漏，将对周围环境的土壤、地表水和地下水造成严重污染[3]，消除影响需要几个月、几年甚至更长时间，环境风险较大。

1.3 职业健康风险分析

油基钻井液的基液主要成分是柴油。柴油作为一种有机溶剂，对呼吸道黏膜具有刺激作用，对神经系统具有较高的毒害作用，人体经呼吸道长期吸入一定浓度的柴油后，可引起慢性中毒。皮肤如经常接触油基钻井液，很容易引起皮肤干燥皲裂、角化和慢性皮炎。在钻台区作业的钻工，特别是循环罐区坐岗的员工和泥浆组长，长时间吸入含油蒸气，对身体健康危害极大。

2 油基钻井液现场HSE风险防控对策

2.1 装备设施保障

2.1.1设置防静电设施

钻井现场进入井场门口、油罐区、动力区、钻台和泥浆循环罐区各梯口处，应设置人体静电释放装置，其接地电阻应少于4Ω。进入钻井施工现场作业人员必须穿戴防静电工作服。

2.1.2选用耐油橡胶密封件

钻井液循环罐区、泥浆泵高压闸门组和高压管汇宜采用耐油闸门，泥浆泵凡尔体宜采用耐油橡胶密封件，高压立管连接密封胶圈应选用耐油胶圈，并在开始使用油基钻井液之前进行全面更换。

2.1.3配置消防器材

钻井液循环罐区每个循环罐分别配置1具35 kg ABC干粉灭火器、钻台上下各配置2具65 kg ABC干粉灭火器；井场配置2台消防水泵(排量不低于40 m3/h)并使之处于良好状态，消防管线不少于75 m；消防沙不少于2 m3。

2.1.4配备排气扇

钻井液循环罐区配备不少于2台防爆轴流风机(排量不低于10 000 m3/h)进行通风，其中1台放置于振动筛处，另外1台放置在参与循环的泥浆罐上方处。轴流风机在油基钻井液施工期间，24 h保持在运转工作状态。

2.1.5改造钻井液循环系统

油基钻井液黏度较高，流变性较差，施工期间循环阻力大，施工泵压较高，宜选用70 MPa高压循环管汇和70 MPa水龙带。宜对密闭的钻井液循环罐进行改造，确保参与循环的油基钻井液在搅拌过程中，含油蒸气能够及时挥发，防止燃爆，保障施工作业人员身体健康。

2.1.6配置环保设施

升级固控系统，装备多级振动筛、除砂除泥一体机和高效离心机，提升钻井液重复利用率。优化井场排污系统，钻井液循环罐区、方井(圆井)周边地面应采取铺垫防渗布、用水泥浆打地坪等措施进行防渗。泥浆泵房应修建容量不少于1 m3的集污池。钻台和泥浆循环罐区各梯子背面应采取帆布包裹(员工上下梯子，脚上有油泥洒落会产生环境污染)，同时注意及时收集、处置洒落的油泥沙，并且储备一定数量的吸油毡防患于未然。

2.1.7其它设施配备

钻台、循环罐区梯口及梯步、钻台面、钻井液循环罐区走道应铺垫防滑垫，钻台和钻井液循环罐区应设置洗眼器。

2.2 过程风险防控

2.2.1开工前技术交底

钻井队技术干部在油基钻井液钻井施工开工前应组织技术交底，将使用油基钻井液井段、钻井参数、周期、安全施工注意事项向现场有关作业人员交底。在施工过程中，各岗位作业人员应严格执行技术方案不走样[4]。

2.2.2开工检查验收

开工验收重点检查安全设施是否到位。重点检查验收防爆区(距离井口30 m)范围内的电器设备是否达到防爆等级要求，施工安全措施是否制定并贯彻落实，环保措施是否落实到位。如不具备安全施工条件，则严禁开工。开工检查验收前，施工井队应至少组织1次全井队人员(含现场各施工作业方和分包商)参加的消防演练和井控演练。

2.2.3施工过程安全管理

2.2.3.1严格落实门禁制度

进入井场外来人员应严格登记并接受入场安全告知，了解油基钻井液存在的风险和危害，与施工作业无关人员不得允许入场。进入井场人员劳保着装应符合要求(穿戴防静电服)，并且在放静电桩处释放静电，时间不低于10 s。未经同意，严禁车辆进入井场，进入井场的车辆必须戴防火罩。

2.2.3.2严格防火防爆管理

a) 施工期间，在距离井口30 m范围内、钻井液循环罐区等重点防火防爆区域严控动用明火和进行电气焊作业。如因施工及检维修需要必须进行现场用火作业，应严格执行作业许可管理并提级审批。

b) 井场内严禁使用手机等通讯工具，各岗位之间应采用防爆对讲机沟通联络。

c) 钻台、循环罐区、泵房应该使用铜榔头、铜板手等防爆工具，禁止铁器敲打和撞击，以免产生火花造成火灾。

d) 严禁使用潜水泵抽油基钻井液，如必须倒运油基钻井液，可选用隔膜泵进行输送；坐岗观察测量泥浆液面时应使用防爆手电筒，防止发生燃爆事故。

2.2.3.3严格井控管理

在钻井施工过程中，严格执行井控管理有关规定，做到发现溢流立即关井，疑似溢流关井观察，避免发生井控事故导致安全和环保事故。

2.2.3.4严格施工组织管理

施工期间，井队干部实行24 h值班制度，严格执行每班HSE检查、每周开会研判风险等施工管理制度，及时发现问题，及时处置，做到防患于未然。

2.2.4施工过程职业健康防护

2.2.4.1职业健康防护基本原则

a) 配置油基钻井液所需处理剂、添加剂时，需按照MSDS(化学品安全技术说明书)要求进行规范操作。

b) 避免与油基钻井液发生不必要的皮肤接触。如果皮肤沾染了油基钻井液，应用肥皂和大量清水进行清洗。若油基钻井液浸湿衣物，应尽快更换、清洗。

2.2.4.2个体防护要求

a) 眼部防护：佩戴防喷溅防护镜。

b) 手部防护：佩戴聚腈、氯丁橡胶或类似材质的耐油防渗手套；

c) 脚部防护：穿戴氯丁橡胶或类似材质不渗透鞋，不宜穿具有吸油性皮质工鞋；

d) 呼吸道防护：佩戴可以防护油性颗粒物的防护口罩(过滤效率级别KP 95-KP100)。

2.2.5施工过程环保管理

在开钻前应优选施工井位，尽量将对周围环境的影响降到最低限度。开展环境影响综合评价，对周围植被进行保护。钻井工程设计尽量优选低污染的钻井液体系，使用小井眼钻井技术，减少井眼尺寸；施工期间严格执行井场排污规定，严格循环系统、储备系统防漏检查，落实环保监督与监测，依法合规堆放、运输和处置固体废物。对钻井施工产生的含油钻屑及废弃油基钻井液宜采取热解法、溶剂萃取法、生物修复法等减量化、无害化和资源化利用方式，实现部分油的回收利用，确保处理后钻屑含油量低于3‰[5]。

2.2.6日常工作要求

钻井队需每班组织召开班前会，明确当班工作任务。每天召开1次有相关协作方人员参与的碰头会，通报工作开展情况。每周组织1次HSE检查，及时消除施工过程中存在的问题和隐患。

2.2.7应急管理

2.2.7.1安全应急处置

施工期间，钻井队每月每个生产班组需组织1次4种工况(钻进、起下钻、起下钻铤、空井)下的井控演练，钻井队每月至少应组织一次全员参与的防火防爆演练。

2.2.7.2环保应急处置

在施工过程中，进行起下钻、接单根、修钻井泵等作业时如发生油基钻井液溢洒，施工井队应及时安排清理。具体做法是用重晶石粉(坂土粉)覆盖，然后进行清扫，形成的含油重晶石粉(坂土粉)用于配置钻井液，做到资源化利用。如溢洒面积过大，应采用吸油毡围挡，然后处置[6]。

2.2.7.3职业健康应急处置

如现场人员皮肤不慎沾染油基钻井液，应立即用肥皂水和大量清水冲洗。吸入油基钻井液雾滴者应立即脱离现场至新鲜空气处，有症状者应立即安排吸氧。发生吸入性肺炎时，应服抗生素防止继发感染。