钻井工程风险量化技术分析

钻井工程风险量化技术分析

程鑫

中石化中原石油工程公司钻井一公司，河南 濮阳， 457001

摘要：石油、天然气资源在现代社会的生产、生活中发挥着极其重要的作用。随着社会的发展与经济水平的提高，人们对石油、天然气资源的需求量不断增加，钻井工程作为石油、天然气开采的重要基础也受到了更多的关注。钻井工程具有较高的专业性与系统性，为了保证钻井工程的安全、顺利实施，需要充分了解钻井工程的风险并做好相应的钻井设计。本文分析了钻井工程风险量化分析的重要意义，从风险量化原则、量化方法与量化过程以及相对风险分值等几个方面分析了钻井工程风险指标的量化，介绍了钻井工程风险量化分级标准以及风险指标量化的效果，旨在进一步强化钻井工程的风险管控。

关键词：石油；天然气；钻井工程；风险量化

引言

钻井工程是石油天然气开采工程的基础性工程，通过使用专门的钻井设备钻透多层地层结构从而到达存在天然气或石油的地层结构，钻井设备所留下的通道可以成为石油或天然气的开采通道，工作人员也可以通过该通道进行取样、录井、测井以及其他测试类工作。因此，钻井工作质量直接影响到石油天然气资源的勘测与开发。就钻井工程而言，其具有较为典型的钻井位置随机性与地质构造复杂性，钻井过程中还可能会因地质结构稳定性不足而发生危险，为了保障钻井工程的顺利实施，就需要在前期进行充分的风险评估，采用科学的方法对钻井工程风险进行量化分析，以提高钻井工程的风险管控水平，保障石油天然气开采工程的顺利进行。

1钻井工程风险指标量化的必要性

钻井工程具有较高的安全风险，2014年发生的长庆油田井场闪爆事故充分体现了钻井工程的危险性。该事故造成直接经济损失达数百万元，从事后的事故调查结果知道造成该事故的主要原因是因为钻井过程中钻井液循环不充分，影响了循环压井时间，进而引起地下油气上窜并在软管出口处遇到钻井过程产生的明火发生爆炸。该事故的发生表明，钻井工程安全事故的防范需要以科学的钻井工程安全预防体制为依托，全面强化钻井工程风险指标的量化分析。

钻井工程在实施过程中会受到外部环境、钻井技术以及工作人员专业技术水平等多方面因素的影响，因此钻井工程的实施具有十分明显的不确定性。为了提高钻井工程的安全性与可靠性，降低钻井工程实施过程中发生安全事故的概率，工程技术人员提出了建立一些基于钻井工程风险管理的风险量化指标，将各类风险指标进行分级管理并分析其对钻井工程的影响大小。通过钻井工程风险指标的量化控制，提高钻井工程的安全管理水平。

2石油天然气钻井工程风险评估指标的量化

2.1风险分级量化标准

实施风险量化分析前，钻井工程的风险分析一般是通过邀请行业内具有较深资历的专家来完成的。通过专家对相关风险量指标进行赋值来评估钻井工程的风险，在一定程度上对钻井工程的风险预测与安全管理起到了较好的效果。但是，由于专家赋值评估受个人经验与主观意识影响较大，因而存在显著的客观性不足问题。将专家赋值评估、风险量化分析以及钻井工程实践相结合，可以将钻井工程风险分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个层级。其中，Ⅰ级风险代表钻井工程作业处于低风险水平，相对应的风险量化分值低于100分；Ⅱ级风险代表钻井工程作业处于中等风险水平，相对应的风险量化分值范围为100～200分；Ⅲ级风险代表钻井工程作业存在较高的风险，相对应的风险量化分值范围为200～500分；Ⅳ级风险代表钻井工程作业处在极高的风险之中，相对应的风险量化分值大于500分。

2.2风险量化原则

由钻井工程实践可以知道，钻井工程作业过程中可能发生的风险主要包括事故易发性风险与固有风险，风险的演变趋势以及严重性的判定需要结合人的因素、监测水平、风险造成的损失和风险应对措施等多方面的内容，风险指标的量化需要通过加权分析来完成。具体来说，实施钻井工程风险指标量化前先将钻井工程固有风险指数G评分的范围设定为0～100；钻井过程中事故易发性指数Y评分范围设定为0～100；事故严重性指数S评分设定为0～10。以上指数评分越高，则代表发生事故的概率越大或者事故的严重性越高。

2.3风险量化方法与过程

将钻井工程风险细化为固有风险指数G、事故易发性指数Y以及事故严重性指数S后，可以分别再进行进一步的风险指标细分。其中，固有风险指数可以分为地质指数、环境指数以及流体指数等，这些指标指向的均为钻井工程的固定风险，将这三类指数风险进行求和即可得到固有风险G的值。结合以往的钻井工程实践与相关学者的研究，列出钻井工程固有风险分类指标积分如下表1所示。

表1固有风险分类指标计分

就钻井工程事故的易发性指数而言，可以将其分为设计指数、设备指数以及管理指数三类分项指数。同理，将三类分项指数风险进行求和即为事故易发性指数，指数越大则代表发生事故的可能性越大。钻井工程分项易发性指数分项计分如下表2所示。

表2钻井工程事故易发性指数分项计分

钻井工程风险的量化需要以分项指数的量化为基础，而由于指数量化过程较为繁琐且逻辑相对复杂，因此本文选取钻井工程固有风险中的地质指数为例实施量化分析。结合钻井工程实践与地质学理论可以知道，造成并影响钻井工程固有风险地质指数的因素主要有底层压力系统、地层岩性、地层倾角、地层层系与埋深以及储层物性等。其中，当地层压力介于0.9～1.2范围内时所对应的风险指数量化值在0～5分范围内；当地层压力介于1.2～1.4范围内时所对应的风险指数量化值在5～10分范围内；当地层压力介于1.4～1.8范围内时所对应的风险量化分值在10～15分范围内；当地层压力超过1.8时所对应的风险指数量化值在15～20分的范围内。就层系与埋深指数而言，若钻井工程深度大于4500m则对应的量化风险指数评分在0～5分范围内；当钻井工程深度介于4500m～6000m时所对应的风险量化指数评分在5～10分范围内；当钻井工程深度超过6000m时所对应的风险量化指数评分在10～15分范围内。就储层物性风险指数评分而言，当孔隙度低于15%，渗透率小于100×10^-3μm²时所对应的风险量化评分在0～2分范围内；当孔隙度介于15%～25%，渗透率介于100×10^-3μm²～500×10^-3μm²时所对应的风险量化评分在2～4分范围内；当孔隙度介于25%～30%，渗透率介于500×10^-3μm²～2000×10^-3μm²时所对应的风险量化评分在4～7分范围内；当孔隙度大于30%，渗透率高于2000×10^-3μm²时所对应的风险量化评分在7～10分范围内。就岩性与地层风险量化指数评分而言，若钻井工程所在区域易出现塌、漏、变问题则对应的风险指数评分在0～8分范围内，若钻井工程所在区域地质条件良好、可钻性好同时地质倾角处于合适的范围内则对应的量化风险指数评分在0～2分范围内；再考虑其他类型的风险指数量化评分在0～5分范围。对于事故严重性指数的量化评分，应以事故导致的后果与影响的范围为考虑因素，指数量化评分越高就代表事故严重程度越高。采用同样的思路，将事故严重性指数细化为影响范围指数S₁、监测应急响应能力指数S₂以及人员分布指数S₃。

3结语

综上所述，石油与天然气等重要基础性能源的正常供应，需要以钻井工程的安全实施为基础。钻井工程具有较高的系统性与危险性，其实施过程易受到多种因素的影响而存在较高的事故风险。了解钻井工程风险指标量化的标准与原则，通过科学的方法对钻井工程风险进行细分与量化评分，进而得到钻井工程的综合风险量化评分，是强化钻井工程风险管控，保障钻井工程长效发展的重要基础。

参考文献：

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