钻井试油环境风险防控系统搭建

周鋆 舒畅 贺吉安 蒋学彬 张敏 彭鑫

（1. 中国石油集团川庆钻探工程有限公司安全环保质量监督检测研究院，四川 德阳 618000；2. 中国石油集团川庆钻探工程有限公司，四川 成都 610000）

1 引言

由于石油天然气的大规模开发，钻井试油工程队伍多，作业分布广，环境风险类型复杂，现场作业环境风险突出，易发生环境污染事故和环境纠纷，是安全环保风险防控的重点。特别是川渝地区河流众多、人口密集，西北地区生态脆弱、水源缺乏，作业区域环境极其敏感，加强作业现场环境管理与风险识别成为环境监管的迫切要求。

目前钻井试油现场的环境信息主要采取手工填报的方式，环保管理人员获取信息滞后，不能及时了解现场情况，无法对现场的环境管理作出及时、有效的指导。同时现场环境风险的判定主要依靠环保管理人员的经验，主观性较强，缺乏科学的计算过程［1］。因此，开发一套具有环境信息统计、环境风险评估功能的软件是实现作业现场环境管理与风险识别的有效途径。

2 研究目标

针对钻井试油现状，建立完善一个集地理位置、敏感区域、日常生产作业动态运行及环保措施、环境监测等的数据库及软件，可及时上传现场环境信息，环境管理人员通过该软件可掌握现场环境情况，对现场作出有效指导。同时通过系统数据分析与评估，形成钻井试油现场作业环境风险分级，作为环境风险管控和环境监理技术支持，指导作业现场环境管理和环境监理监察。通过该系统的应用，实现节约人力资源，提高环境风险防控和监理监察效率，有效控制环境风险的目标。钻井试油环境风险防控系统功能见图1。

图1 钻井试油环境风险防控系统功能

3 主要研究内容

为实现上述目标，主要开展了以下研究：（1）开展钻井试油现场环境监理，识别现场环境信息，筛选本系统的重点关注点；（2）确定主要的环境风险点，研究钻井试油环境风险评价因子及模型；（3）开发钻井试油作业现场环境信息采集端，可将现场录入的数据同步至指定节点；（4）开发钻井试油作业环境中心管理平台，对采集端上传的数据进行统计分析、管理决策。

3.1 系统需求

3.1.1 环境信息管理

为确定环境信息管理的重点，对四川、内蒙古等多个钻井试油现场开展了环境监理检查［2］，根据监理结果，重点关注废水管理、固废管理、清洁生产、台账管理等。

3.1.2 环境风险评价

该模块根据钻井试油情况以及现场填报的信息，按照预定的模型对现场的环境风险进行评价［3-4］。环境风险识别模型见图2。

图2 环境风险识别模型

根据钻井试油基本情况、作业工况、管控水平和外部环境进行环境风险评价［5-8］。

（1）基本情况包括区块构造、层位、井深，每个因素根据其具体情况再进行进一步细化。

（2）作业工况包括钻井、压裂、试修，其中钻井又分为186 个工序，压裂分为53 个工序，试修分为133 个工序。

（3）管控水平由钻机型号、工艺、危废贮存量、废弃物存储量组成。

概率后缀树[3]本质上是一个变阶马尔科夫模型。概率后缀树用于描述一个序列集合的概率特征，树上的每一条边用交易序列中的一个交易表示，树的节点用交易序列标记。根节点概率是交易集合中每个交易的无条件概率，其他节点的概率是该节点的标记交易序列的下一个交易出现的条件概率。下一个交易出现的概率是通过训练过程中交易出现的相对频率得到的。

（4）外部环境考虑特殊保护区、社会关注区、特征敏感区，再细化为自然保护区、居民聚居区、养殖场等。

根据现场调研情况、工作经验及专家打分，给予上述因子赋值，计算各钻井试油现场的环境风险，在中心管理平台上进行显示。

3.2 系统开发

该系统基于钻井试油已有的系统网络构架，分为采集端和中心管理平台，采集端可实现钻井试油现场的信息收集、输入，并将数据上传至相应节点，中心管理平台可同步采集端上传的数据，对数据进行统计分析、评估决策［9-10］。

3.2.1 现场采集端开发

该系统在现有填报软件中嵌入了一个新模块——环境管理，在该模块中可实现现场环境信息的填报及上传，主要包含以下功能。

（1）井场基本信息填写

通过该模块填报井场的基本情况，如清洁生产情况、环保设施配置等，部分数据通过钻井和试修所填数据提取得到。

（2）敏感点信息填写

该模块主要录入井场周围的环境敏感点，用于系统对现场的环境风险进行评估。

（3）环保信息填写

该模块用于填写入井液类型、用电类型、用水量、废弃物产生处理情况，便于环境管理人员及时了解现场的基本环保信息。

（4）环境检查与整改

记录地方政府、集团公司等对井场进行检查时发现的环保问题，并上传检查后的整改情况。

（5）其他信息

主要用于记录能源消耗情况等环保相关的其他信息。

3.2.2 中心管理平台开发

中心管理平台主要由环保部门管理人员和监理检查人员使用，该系统可同步现场采集端填写的数据，及时了解现场环境信息情况，并对其进行统计管理，主要可实现以下功能。

（1）信息查看统计

用于查看现场填报的各种环境信息，如入井液、用水情况、废弃物产生处理情况、环境监测数据等，并对其进行统计，为开展环保监督检查、管理决策提供依据。

（2）环境风险分级评估

根据矩阵法，建立了环境风险分级评估模型，结合本井的基本情况、作业工况、敏感点信息和环保信息，每天对该井环境风险等级进行综合评价。同时可以查看详细评估数据的明细、环境风险的历史评估等。通过该模块可了解各井场的环境风险情况，便于后续开展现场检查及制定对应的风险控制措施。

（3）环境监理检查

环境监理人员在此模块填报对钻井试油现场检查的结果、问题跟踪整改情况等。

（4）文件管理

通过该模块可以上传井队环保基础资料、相关法律法规、标准、规章制度等，现场人员可下载查看文件，学习相关的环保知识。

4 系统应用

该系统开发完成后在X 井钻井现场开展了试验应用，该井位于丘陵区域，属于农村地区，周边以农田为主。

系统应用期间，现场人员通过采集端填报现场的环境信息，包括清洁生产情况、环境敏感点、废水产生及处理情况、固废产生及拉运情况等。环境管理人员通过中心管理平台查看现场填报的环境信息，并进行统计分析，根据每日填报的固废、废水情况统计该井的总体情况。

该系统每日根据该井的基本信息、填报的环境信息、周边敏感点等，按照事先建立的环境风险评估模型，自动对现场当日的环境风险进行评估，得出评估结论，风险等级分为一般、较大、重大环境风险。环境管理人员可查看该井每日的环境风险等级、评估依据、每个评价因子的详细得分，了解该井环境风险的具体来源，制定有针对性的风险管控措施，降低该井的环境风险，减少发生环境事件的概率。

5 结语

钻井试油环境风险防控与环境监理决策系统可录入上传各现场的环境信息，方便相关单位及时了解现场环境情况，实现对作业现场环境信息的及时掌握，实时跟踪，并对其进行决策。同时该系统通过特定的模型算法，可自动判定环境风险，为环境管理人员的环境决策提供依据，最终形成一种现场环境远程监管模式，指导现场环境风险防控、隐患整治，有效地指导钻井试油作业环境管理，降低环境事件发生概率，防止破坏生态环境。