煤层气开采过程安全风险及其管理策略

＊杨 勇

（中联煤层气有限责任公司晋城分公司 山西 048000）

引言

如何在煤层气开采中准确的把握各种危险因素，识别出潜在的安全风险，掌握安全生产的客观规律，这是煤层气开采企业在经营管理中需要解决的一个重要问题。只有做好了开采过程中的安全管理工作，最大程度的保证了开采安全性，才能真正将煤层气作为一种重要的能源来使用。

1.煤层气物理、化学属性分析

要想做好煤层气开采过程中的安全管理工作，首先需要了解煤层气的物理、化学性质。根据《石油天然气工程设计防火规范》（GB50183-2004）中有关可燃物质火灾危险性的分类标准，煤层气属于甲B类，具有明显的易燃性、易爆性等特点。之所以有这样的特点，一个非常重要的原因是煤层气的主要成分是甲烷，这是一种常见的易燃、易爆化学物质，其闪点为-188℃，最小点火能仅为0.28mJ，引燃温度可以达到538℃，泄漏到空气中以后与空气中的一些物质结合，可以行程爆炸性混合物，明火或者高热都可能引起燃烧。由于煤层气的主要成分是甲烷，其密度仅仅为空气的的0.55倍，所以相对于空气煤层气有更快的扩散性。可以看出，煤层气的这种物理化学性质，决定了其开采过程中的安全管理工作异常重要，稍有不慎就可能引起严重的安全事故，这就要求煤层气开采企业必须重视和加强安全管理工作，根据煤层气存储特点，制定详细的开采安全管理方案。

2.煤层气开采过程中安全风险分析

(1)钻井工程安全风险

钻井工程施工是煤层气开采中一个至关重要的环节，也是最容易出现安全问题的环节，钻井技术方法对安全管理工作的影响非常明显。钻井过程中涵盖的环节比较多，包括钻井、测井和固井等，安全风险也主要集中在这3个环节上。第一，煤层气的钻井与石油钻井非常相似，都是先钻进至目的层、再下套管，然后再进行固井、测井，在这一过程中的安全风险比较多，比如高处坠落或物体打击、机械伤害、顶天车、井塌、井漏、火灾等，这都些都是潜在的安全风险。第二，固井。固井是钻井工程中一个非常重要的环节，其目的是保护和固定井内的套管，封隔地层，这样才能为煤层气的开采创造良好的条件，固井的环节比较复杂，包括下套管、注水泥浆、井口安装等多个环节，其中的任何环节操作不当都会出现安全事故，常见的安全风险主要包括车辆伤害、触电、井喷、机械伤害、高压伤害等等。第三，测井。测井过程中也可能发生一些安全风险，这因为在测井的过程中使用的工具可能导致一些安全事故发生，比如测井使用的放射性工具，操作不当可能会导致辐射污染，除此之外还可能出现的触电、车辆伤害等事故。从上面的分析中可以看出，煤层气开采中的钻井安全风险比较多，主要是因为钻井工程环节多，涉及到的安全风险因素比较多，安全管理相对比较复杂。

(2)完井工程安全风险

完井工程涵盖的环节及风险因素也比较多，所以对安全管理工作的要求也比较高。第一，射孔。射孔是完井工程中一个非常重要的环节，其安全风险主要来源于其作业过程，因为射孔一般都是使用电缆输送，射孔枪弹送到射孔层位后引爆，将射孔层打通后才能与地层联通开采煤层气，这一过程中操作不当很容易引起孔弹爆炸，电缆输送的过程中也容易出现触电及其它电气火灾事故，另外物体打击、车辆伤害也是潜在的安全风险因素。第二，压裂。这也是煤层气开采中的一个非常重要的环节，在这一环节中主要解决的是煤层裂缝行成，只要形成了裂缝，才能采集到更多煤层中所含有的煤层气，压裂使用的各种机械设备比较多，常见的有砂罐车、混砂车等，这些机械设备在使用的过程中操作不当很容易出现车辆伤害和物体打击等风险。其中，压裂过程中的高压，是存在的主要风险。在设备安装、试压等环节也存在很多风险，除此之外，火灾、爆炸等也是潜在的安全风险因素。

(3)输气管网安全风险

煤层气输气管网安全风险也应该引起人们的广泛重视，虽然目前的管网建设技术和管材技术水平有了明显的进步，但是煤层气输气管网在运维过程中仍然可能存在一些安全风险。比如山西“12·21”煤层气管道爆炸着火事故，此次事故造成了一定的经济损失虽然没有造成人员安全事故，但此次安全事故发生的主要原因是由输气管道内部腐蚀导致的，腐蚀后的实际管道厚度的低于安全运行的标准和要求，不能承受煤层气输气的压力要求，导致此次安全事故的发生。当然，导致输气管道安全风险发生的原因有很多，比如焊接的过程中出现了漏焊，防腐涂层存在漏涂，焊接点位置、热弯位置没有做好防腐措施，或者因为地质变化及人为因素导致的管道出现的变形、破裂等，这些都是导致输气管道安全风险的主要因素，焊接施工如图1，直接影响着输气管网安全。

图1 输气管网焊接施工

(4)排采工程风险

除上述安全风险之外，在煤层气开采中还存在其它方面的安全风险，其中地面排采集输与增压处理是一个比较突出的环节，这一环节的技术比较复杂，在建设和运行的过程中的安全风险因素比较多。比如在建设过程中的电气设备安装及维护不当可能引发火灾，在运行过程中因为煤层气泄漏导致的火灾、爆炸等。另外，由于相关设备比较多，在运行的过程中也可能出现车辆伤害等。还有一点就是环境是需要重点考虑的因素，煤层气管道经过区域的环境也比较复杂，比如河流、工业园区等，这些区域的环境比较复杂，所以环境因素也会对输气管道工程产生一定的安全影响。如果煤层气开采企业在开采的过程中，没有考虑输气管道建设上因素的影响，在建设和运行的过程中会受影响，甚至可能因为外在因素导致严重的安全事故发生，如何控制这些外在的风险因素，成为煤层气开采企业在过程中需要注意的一个重要问题。

3.煤层气开采过程安全风险管理策略

(1)制定详细的安全风险管理方案

要想做好煤层气开采过程中的安全管理工作，在煤层气项目建设之初就应该制定详细的安全管理方案，在详细了解煤层气所在区域的地质条件及其特点的基础上，在制定具体的开采方案应用开采技术的过程中，需要制定与之配套的安全管理方案，针对煤层气开采过程中的安全管理进行细致科学的设计，图2为安全风险管理流程。在这一过程中，所制定的安全管理方案必须详细针对开采过程中的每一个环节可能发生的安全风险，制定与之对应的安全防范措施，确保每一个安全风险因素都在可控的范围之内。同时，在建设和开采的过程中应该将安全管理责任落实到人，明确每一个工作人员的安全管理责任范围，以及具体的安全管理工作标准，要求所有的员工在工作当中，严格贯彻公司的安全管理要求，规范自己的生产行为和操作规范，最大程度的减少人为因素对煤层气开采安全生产的负面影响，确保每一个环节都处在安全管理可控的范围之内。另外，煤层气开采企业也应该制定与之对应的安全管理责任体系，针对每一个员工的工作范围做出明确的安全责任及其工作标准，以及在工作当中所要承担的具体的责任形式，用完善的责任体系督促每一个干部职工严格落实公司所制定的安全管理方案。

图2 安全风险管理流程

(2)建立企业安全管理标准及其体系

从煤层气开采安全管理的角度来讲，由于我国的煤层气开采尚处在一个初始阶段，煤层气开采安全管理技术还有待于进一步的完善。国家虽然已经颁布了两个煤层气行业标准，也就是《煤层气地面开采防火防爆安全规程》《煤层气集输安全规程》，但是这两项标准并不能覆盖煤层气开采的全过程，尤其是钻井工程和完井工程，目前的相关安全标准还处在空白状态。在实际的工作当中，具体的标准是由煤层气开采企业制定的，而煤层气开采企业在制定的过程中一般都是借鉴天然气开采的相关安全技术规范。但是，天然气开采与煤层气开采相比存在明显的技术差异，因为这是两种不同的能源，在开采的过程中开采技术以及与之对应的安全标准也应该存在一定的差异。在这种情况下，要想更好的做好煤层气开采过程中的安全管理工作，煤层气开采企业必须收集和整理相关煤层气开采资料，结合公司自身在煤层气开采安全管理中的一些经验，制定适合公司经营发展需要的相关安全标准，当然公司所制定的安全管理标准也能够对国家相关行业安全标准的制定和完善提供有益的借鉴。

(3)强化煤层气开发过程中安全事故的预防与控制

煤层气开采过程中的安全事故预防与控制是非常重要的一项工作，这项工作贯穿于煤层气开采和输送的全过程。在此项工作当中，煤层气开采企业应该制定详细的安全事故预防与控制方案。第一，煤层气开采、输气管道建设与运行管理，应该成为安全管理的重中之重，从最近几年相关油气开采过程中的安全事故来看，主要集中在井下和输气管道上，尤其是输气管道的安全事故比较多，不管是天然气还是煤层气，输气管道的建设和运行的过程中，都应该将安全管理作为重心，针对可能发生的安全事故做好相应的预防控制措施。第二，制定详细的安全事故应急处置方案，从煤层气开采安全管理的角度来讲，从理论上来说任何一个煤层气开采企业，即便是制定了非常完善的安全管理制度，在开采的过程中都不可能做到100%的安全，所以煤层气开采过程中必须制定安全事故应急预案，一旦出现安全事故，能够在第一时间启动预案应对安全事故，使安全事故能够得到及时合理的处置，降低各类安全事故给公司带来的损失。

(4)针对潜在的风险制定针对性的预防控制措施

从煤层气开采的角度来讲，既要完善风险管理制度，优化风险管理机制，又要针对潜在的各种风险因素，做好相应的应对措施，尤其是其针对可能存在安全风险的各个环节，一定要采取针对性的预防控制措施。比如针对输气管网建设和运行中可能存在的安全风险，要制定相应的预防控制机制，例如针对因为管道在长期使用过程中因为锈蚀导致的煤层气泄露的安全隐患，在安全管理工作当中，要明确输气管道的安全检查内容和方式，安全检查的具体责任人员，安全检查过程的监督，可以在每一个区域内设置安全检查标示，在安全检查的过程中，要求每一个安全检查人员在检查完毕以后都要在标示区域进行录像等。从中可以看出，在制定的预防控制措施中，必须从细节入手，从控制好每一个潜在的安全因素入手，这样才能达到预期的效果。当然，在安全检查工作当中，强调安全检察人员的责任意识也非常重要，每一项安全检查工作都要做到责任刀刃，检查过程和结果可以追溯，这样一旦发生安全事故，可以快速确定安全责任，避免安全管理工作中相互推诿，对安全管理工作的造成负面影响。

4.结束语

层气开采过程中的安全风险比较多，任何一个煤层气开采企业，在开采过程中都应该评估潜在的安全风险，认真做好各类安全风险的识别、预防和控制工作，最大程度的降低各类安全风险发生的概率，确保煤层气开采的安全与稳定。其中，在煤层气开采中，关键是要做好的各种开采标准的落实和控制，这是安全管理工作的前提和基础，只要开采过程达到相关标准和要求，就能够有效的预防和减少安全风险发生。同时，还要完善全生产制度与责任体系，明确安全生产与管理具体责任，真正将安全生产责任到人，这样才能构建一个紧密安全生产管理体系，增强各类安全因素的管理控制能力。