人员接触钻井液职业健康风险分析及对策

2022-06-07曹洪亮

劳动保护 2022年4期

文/曹洪亮

钻井液作为钻井过程中的循环介质，对于保证安全和高效地钻井十分关键。在钻井过程中，大量钻井液会在高温和搅动的环境下、在一个开放或半封闭空间中流动。钻井液中含有各种化学添加剂，并且在钻井过程中会渗入地下水、钻屑、烃类等物质，这些化学物质对人员职业健康造成潜在的伤害和影响。本文通过对钻井作业现场中可能造成人员暴露的现状及影响因素进行分析，为预防钻井液职业病危害，保障人员职业健康提供支持。

钻井液的组成及危害

钻井液的作用和组成

钻井液在钻井工程中的主要作用是：清除井眼产生的钻屑、冷却和润滑钻头及钻柱、控制与平衡地层压力、形成泥饼保护井壁、提供所钻地层的有关资料等（将地下不同深度地层的岩石碎屑带上来，收集起来分析即可获取不同深度地层的性质）。

钻井液具有连续液相，可根据钻井条件的不同，通过加入各种液体和固体化学添加剂进行改进，从而达到所需性能的钻井液。钻井液可分为水基钻井液（Water-based fluids，缩写为WBF）和非水基钻井液（Nonaqueous fluids，缩写为NAF），非水基钻井液又可细分为3 类，即I 类：高芳烃含量钻井液；II 类：中等芳烃含量钻井液；III 类：低/极低芳烃含量钻井液。

在正常钻探过程中，地层中潜在危险物质可能会进入钻井液，对钻井液造成污染，常见污染物包括以下3种：

一是烃类污染物，钻探至油气藏地层时，地层中的烃类可能会进入钻井液造成污染。二是非烃类气体，地层可能含有硫化氢(HS)、一氧化碳（CO）等有害物质；在钻井过程，可能会出现一氧化碳，特别是在钻探到煤层时。三是天然放射性物质，天然放射性物质是指自然界中天然放射性核素含量较高的物质，在钻井过程中，低比活度（LSA）放射性物质（低比活度放射性物质指在不考虑周围屏蔽材料的情况下，比活度等于或低于一定限值的放射性物质）的污染可能出现在大规模清洗作业或者放弃生产井的期间。

钻井液对人体危害途径

（1）皮肤接触

钻井液对人体最常见的健康影响就是皮肤刺激。由于钻井液中含有石油烃和添加剂，这些都会对皮肤造成刺激，引发接触性皮炎。

非水基钻井液中的I 类钻井液（高芳烃含量钻井液）可能含有柴油。对于人体来说，长期接触此类钻井液会对皮肤造成长期的慢性刺激，可能会造成皮肤小范围增厚，最终会形成疣状赘生物，并可能转为恶性肿瘤。

（2）吸入

钻井液通常在高温的开放系统中搅拌和循环，这会在泥浆池上方形成蒸气、气溶胶和/或粉尘。钻井液的主要成分和添加剂，以及钻井过程中混入的原油、钻屑等物质的气味会导致人员不适。吸入钻井液易造成的职业健康影响包括：

一是神经毒性，钻井液中的烃类物质具有神经毒性，吸入高浓度烃可能会造成头痛、恶心、眩晕、疲劳、协调性差、注意力和记忆下降、步态异常，甚至昏迷。二是肺部影响，钻井液中的矿物油和添加剂等成分在高温开放的环境中，可能会产生气雾或蒸气，吸入后会造成呼吸道刺激，引起咳嗽和痰多，还可能引起炎症或者肺部纤维化。三是致癌性，非水基钻井液中可能会含有少量苯，钻井液还可能被来自油藏的原油污染而产生苯类，而当苯的质量浓度远远高于其职业接触限值0.5×10时，则可能会造成急性骨髓性白血病。

（3）口腔

钻井液与口腔接触的可能性较小，但员工在接触钻井液后可能会直接进食或抽烟，因此应注意培养员工养成良好的卫生习惯。

（4）其他接触途径

除了上述3 种接触途径外，钻井液还有可能与眼睛接触，部分添加剂可能刺激眼睛。

接触场景及职业健康风险分析

振动筛

振动筛主要用于钻进作业和循环作业等工序中净化、回收钻井液和清除有害固相颗粒（岩屑）。由于泥浆振动，振动筛机房内的气雾和蒸气水平较高，员工在此处作业可能有潜在的呼吸接触和皮肤接触。

可能造成人员暴露的作业场景主要包括：使用烃基液体和高压喷枪冲洗、清洁和更换筛网、检查筛网磨损情况、取样测量泥浆重量和漏斗粘度等。影响接触水平的因素有：环境温度、工作区域的空间和布置、排气布置、钻速、井深、井段和NAF 的运动学黏性等。

振动筛，主要用于钻进作业和循环作业等工序中净化、回收钻井液和清除有害固相颗粒（岩屑）

混合漏斗

混合漏斗是将粉末物质或液体添加剂加入到作业过程中的装置。如果是人工手动加料，可能会产生粉尘或飞溅，这将导致人员暴露。

可能造成人员暴露的作业场景主要有：一是在钻井液体系中加入固体粉末时潜在人员吸入或皮肤接触粉尘；二是在钻井液体系中加入液体化学物质时潜在人员皮肤接触；三是围堵和处理废弃包装材料时，潜在吸入和皮肤接触。影响接触水平的因素有：混合料斗的设计和类型、工作区域的空间和布置、总体或局部排气、物料的包装类型等。

泥浆池

钻井液的高温和搅动会在泥浆池上方形成蒸气、气溶胶和/或粉尘，以及烃类和溶解的添加剂。

可能造成人员暴露的作业场景主要有：泥浆池正常使用时形成的蒸气或气雾；人工清洗泥坑时，可能会造成钻井液飞溅和吸入蒸气或气雾；泥浆在输送或循环时，潜在接触受污染的表面、飞溅或吸入蒸气气雾的风险。影响接触水平的因素有：泥坑区域的设计和容量、通风情况、周围工作区域的空间和布置、液体温度等。

袋装库

在袋装库储存、装卸和处置袋装粉末化学添加剂或者液体添加剂时，潜在人员吸入或皮肤接触的风险。影响接触水平的因素有：储存区域的设计和类型、工作区域的空间和布置、总体通风、包装类型、机械化装卸设备的设计和类型。

钻台

钻台上的人员与钻井液和润滑油、管外壁涂料、液压油等物质接触，且以皮肤接触为主。

可能造成人员暴露的作业场景主要有：一是管道装卸、起下钻等作业时，皮肤可能会接触到受污染的表面或管道外壁的涂料，以及钻井液或涂料飞溅致皮肤，或是吸入蒸气或气雾。二是在清洗作业和高压冲洗时，由于钻井液飞溅可能导致皮肤接触，或是吸入接触蒸气或气雾。影响接触水平的因素有：管道外壁涂料的特性、钻台设备的自动化程度、工作区域的空间和布置、总体通风等。

场地作业

场地作业中可能导致人员接触钻井液的场景是钻屑装卸和处理，接触途径包括皮肤接触受到污染的表面、溢出的钻屑等物质飞溅、吸入或皮肤接触蒸气或气雾。影响接触水平的因素有：所用设备的设计和操作方法、钻屑等物质的数量和特性、工作区域的空间和布置、总体通风和/或排气、环境温度等。

实验室

钻井作业期间，每天要对钻井液进行多次检测，分析的样本则是从泥浆池或管路中获取。在实验室检测期间，检测装置在高温下蒸发掉液态馏分——油和水，这个过程会产生气体，潜在接触场景是皮肤接触或者吸入。影响接触水平的因素有：实验室内通风、所用检测设备的设计和操作方法、钻井液的类型等。

职业健康风险管控

排除

现阶段，由于个人喜好或者厂家推荐的原因，有的企业现场存在大量的具有相同性质和作用的化学物质，既没有必要，又会妨碍风险管理工作。笔者建议在每项作业中都要尽可能排除使用多种同类化学物质数量，以减少或避免过多接触化学物资的环节。

替换

钻井液造成的职业健康危害不仅与主要成分有关，而且与使用的添加剂有关。由于钻井液最主要的影响是皮肤刺激和皮炎，而皮肤刺激可能是由于链烷烃和芳烃以及某些添加剂引起的。在国内各大油田区块钻井作业现场，大量实践案例数据已证明，通过优化钻井液工艺技术，使用水基钻井液或III 类非水基钻井液可以降低刺激，减少对员工身体的危害。例如，近年来在渤海湾大港埕海区块钻井液技术改进与应用研究上，广泛采取采用海水开路钻进隔水、一开井段，用稠搬土浆清洗井眼，钻完设计井深循环完毕后，打入稠搬土浆封闭全部裸眼段，保证隔水、一开套管顺利下入。通过优化海水基钻井液工艺，大大降低了人员接触钻井液带来的职业健康危害。

工程控制

工作场所的设计要满足工程控制相互结合，减少员工在职业危险因素中的暴露。某些年代久远的钻井作业现场无法容纳大型通风系统或先进的工艺流程，而这些却是减少人员接触钻井液的工程控制手段。

近年来，钻井作业开发了很多新技术，以解决恶劣的工作环境条件，已有多项成功案例在国内得以应用。如控制压力钻井(MPD)和欠平衡钻井(UBD)、振动筛通风顶棚、在密闭的钻井液罐中使用传感器、实时测量等。

中国石油化工胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院通过自主创新“油气钻井中钻井液在线实时监测技术”,研究钻井液流变性、密度、酸碱性、离子含量的在线连续测量方法,研制出了钻井液常规性能（流变性、密度、pH 值）、离子含量（硫、氯）的在线检测仪器装置；开发出了钻井液性能在线监测软件系统,发展钻井液在线连续测量系统的现场配套和应用技术,最后形成了一套完善的钻井液在线实时监测技术与装备。钻井液在线连续测量系统作为近年来发展起来的一项新产品和技术,其应用加强了钻井液性能的控制,减少了复杂问题的发生,大大减少了钻井液人员的劳动强度和职业健康危害。目前已完成钻井液在线连续测量系统的系列化,并在中石化、中海油等企业国内多个地区推广应用162 口井,现场应用的效果显著。

管理控制

在管理控制方面，笔者建议从卫生措施、工作时间、认识和培训3 个方面进行控制改进。

（1）卫生措施

一是衣物清洗。在钻井作业过程中，指定专用洗衣机多次循环清洗被钻井液和化学物质污染的防护服，避免或减少皮肤刺激。如果反复清洗不可行，可在洗衣前把受污染的衣物浸泡在清洁剂溶液中1 ～2 h。

二是清洗设施。为了降低钻井液对皮肤的刺激，现场应配置冷热水供应、指甲刷和干净毛巾等供员工清除皮肤上的脏污和污染物。

三是皮肤清洁。在皮肤受污染程度不严重时，用肥皂和水清洗是有效的方法。对于无法提供管道自来水的现场，应提供特殊的免洗皮肤清洁液和清洁湿巾。

四是皮肤护理。建议在现场安装专门的皮肤清洁剂、护肤霜或修复霜及分配器，用于员工皮肤保护、修复等，同时减少交叉感染和护理霜污染。

（2）工作时间

通过调整作业班次和倒班模式，限制与危险因素接触的时间。

（3）认识和培训

加强员工对危险物质、潜在接触及其健康影响的认识至关重要，并积极做好钻井液体系中成分和添加物的材料安全数据表，操作规程，个人劳动防护用品的选择、保养和储存，职业健康安全设备，职业病(如皮肤刺激)的上报程序，医疗急救知识等培训。

通过培训，加强员工对危险物质、潜在接触职业病危害因素的认识至关重要，培训内容一般应包括：一是在员工上岗前介绍钻井液体系中成分和添加物的材料安全数据表；二是帮助作业人员了解操作规程，个人劳动防护用品的选择、保养和储存，钻井作业现场的健康安全设备，职业病(如皮肤刺激)的上报程序等相关知识；三是让员工具有一定的医疗急救知识。