基于风险控制的油气钻井作业变更管理探讨

刘 蒸

（大庆油田大庆钻探工程公司钻井三公司，黑龙江大庆163000）

钻井作业是进行石油探测和开采的最重要的技术手段之一，由于工作环境的复杂性和未知性，使得钻井作业过程容易产生众多的突发事件，甚至会演变成为安全生产风险。钻井作业是一项系统化的工程，需要综合考虑多方面的因素。钻井作业对于地质条件、技术装备、人才队伍和管理方式都有着较高的要求，由于钻井作业的环境充满了多变性，一旦出现意外事件，现场作业的设备和人员无法满足作业要求，就可能会造成难以预估的风险，如不能及时进行处理，甚至会引发重大的安全生产事故。所以，在实施作业变更以前，需要进行一次全面的评估，从而对变更过程中可能出现的风险进行全面管控，目的是避免由于变更出现的安全事故。

1 钻井作业风险识别

钻井作业风险识别是在施工前对可能出现的意外事件进行提前预估，并制定相应的应对措施，避免由于意外事件发生而造成的人员伤亡、财产损失、环境恶化，影响社会稳定。风险识别的范围包括整个施工过程和与施工过程相关的全部领域。

风险识别采用的最广泛的方法是蝴蝶结(Bow-Tie)分析法，因其分析模型的图案和蝴蝶结形状相似，故以此命名。该分析体法明确的描述了不同事故与发生原因、事故后果、预防措施的一一对应关系(图1)，该方法的优势在于能够将事故原因和事故后果实现有机串联。从图1中可以看出，控制屏障、恢复屏障是模型中的重要因素。控制屏障的作用是采取一定的保护措施，降低事故发生的可能性，恢复屏障的作用是当事故发生以后，通过采取的措施降低事故造成的危害。

图1 钻井作业危害因素分析(蝴蝶结模型)

为了防止钻井过程中出现井喷失控、卡钻等意外事件。一旦发展钻井事故，需要及时实施应急预案，避免事故造成更大的损失，常见采取的应对措施包括提高钻井液性能、规范操作流程以及加强现场观察等，通过管控避免事故造成更严重的后果。一旦钻井施工现场出现井喷失控、爆炸等重大事故，则需要立即启动消防系统，及时控制住火情，防止爆炸的进一步扩大化，造成更严重的后果。当应急处理措施实施完毕后，现场火情仍无法有效控制，则必须立即组织现场工作人员疏散，并切断井下管柱，启动防喷装置，最大限度地降低危害，避免人员伤亡[1]。

通过对蝴蝶结模型进行分析发现，恢复屏障的功能是当井场出现事故以后实施保护。恢复屏障启动的数量一定程度上代表了事故的严重等级。

2 钻井作业变更类型

钻井作业变更类型有三类：生产工艺变更、设备设施变更和管理变更。其中，生产工艺变更的主要内容是应用新技术、改变工艺参数、采用新材料或者变更施工方案等等，生产工艺变更主要由工程技术管理部门负责。设备变更的主要内容是对老旧的设备进行改造升级、新设备的添加、或者对固定位置的设备进行位置的变更等，设备变更主要由装备管理部门负责。管理变更主要涉及到现场工作人员的数量、工作人员的组织、劳动工作制等多个方面，管理变更主要由人力资源部门负责。

通常在变更的实施过程中，每次变更都会涉及到多种变更类型。根据钻井公司在2020年3月份所提交的关于此井下一阶段计划的讨论会上的记录，对该井进行了优化调整，改变靶点参数，三开旋转导向施工井段缩短为418m，并重新编写施工设计，这属于生产工艺变更。此外，由于设计的变更，现场施工对技术人员的需求提升，所以钻井公司在钻井现场增加了两名技术人员以保证现场施工的顺利进行，同时对现场人员的工作制度进行了调整，又实施了管理变更。

3 钻井作业变更管理流程

变更等级分为一般、较大和重大变更分级管理，但是并非是一般变更就代表着风险较低。所以，在实施变更过程中，要严格按照变更管理流程规范操作。

3.1 变更申请

变更申请前，申请单位应对申请的事项进行明确的界定，确定申请的事项确属于变更以后，仔细核对申请变更的原因、变更申请的目标以及变更等级，核实完毕之后，正式提出变更申请。变更申请需要对变更中的新材料、工艺、技术的使用进行特别的标注和说明，例如首次先导应用的连续油管侧钻技术、临时更换进口套管等。

变更申请前需要进行全面的评估，避免出现随意变更的现象。同时要把握变更原则，首先要确保应变尽变，其次要尽量减少变更。在进行变更等级确定时，需要以关键安全因素、危险程度、重要性三个指标作为参考。下面就生产工艺变更等级的确定过程进行分析(表1、表2)。

表1 生产工艺变更等级评估表

表2 生产工艺变更等级判定表

3.2 变更风险评估

变更申请单位应该成立专门的工作小组，由专门的工作小组对变更的内容进行仔细的审核并进行风险的评判，根据变更内容预计实施过程中可能出现的风险以及应对风险的措施，确定风险造成的后果是否在可接受范围内。风险评估方法的制定需要结合施工区域的地质情况，一般从下述的方法中选取一个：作业安全分析(JSA)、安全检查表法(JCL)、蝴蝶结分析、贝叶斯网络等。

经过研究发现，当前风险评估方法中主要研究的是客观因素导致的风险，例如技术手段、装备等因素造成的安全隐患，对人员操作的规范性造成的安全隐患研究较少。在实际的风险评估过程中，往往会由于错误地使用风险评估工具、风险评估人员的水平不足，造成不能正确地对风险进行评估，从而影响风险应对措施的制定。

3.3 变更审批

制定规范的变更审批程序，明确不同等级的变更所对应的审批人层级。一般变更仅需要现场施工负责人确认之后进行变更，较大变更需要将变更方案提交给主管部门，由主管部门审核批准，重大变更则需要企业负责人审批。变更审批人在审批前应对变更方案进行全面的审核，首先对风险变更的等级进行确认，在现场调研后确认变更方案中风险防控措施的有效性，确认变更方案符合要求后方可审核通过。

3.4 变更实施

正式实施变更前，变更申请单位需要将变更的内容告知技术人员，并组织对技术人员的培训。培训的内容应该包括对变更后的风险的预估、变更后的方案实施办法以及应急措施。培训的最重要目的是向施工人员告知变更，施工人员需要明确变更后的风险，同时掌握了变更后的风险应对措施后才能继续施工。方案变更后，所有的施工内容和施工标准应严格遵循新的内容和范围，强化施工的风险管控。

同时，在正式变更实施前，变更申请单位还需要进行条件审核，确定当前条件是否满足变更后的施工要求：即是否对工作人员完成相关培训、是否向涉及到的单位充分告知变更情况，同时在系统中对变更涉及到的操作规程的变更、技术文件的修订等信息进行修订和备案。

3.5 变更关闭

变更实施完成之后，变更审批单位需要对变更后实际的实施效果进行考核和评估。考核的内容为实际施工是否和变更计划一致，是否达到预期目标，以及实施过程是否存在遗留问题，并针对遗留问题提出完善措施。评估的重点是说明变更的必要性，即用具体的参数指标说明方案变更后节约的经费和能耗、或者产生的提升，无法提供具体指标的，可以以同类变更举证。

4 钻井设计变更实例

在某油田区钻井施工过程中，当钻井深度达到3758.76m 时发生压差粘附卡钻事故，在连续4 次的解卡操作以后仍没有解决问题。并且在解决时，甚至发生了钻具的变形和断裂；由于施工区域地形变形，导致钻具被卡，同时也无法进行下一步的施工工作。所以，该井需要对钻井设计进行变更，重新设计，调整靶点参数重新钻进。

4.1 侧钻申请

现场工作人员在对施工现场进行充分讨论后提出侧钻申请，认为继续进行钻井没有实际意义，所以决定放弃当前角度的钻井，同时采用水泥对2400m 至井深2205m 井段进行封堵，从井深2108m 位置实施侧钻施工，钻至原设计A靶点位置，然后采用直径177.8mm水泥套管对钻井进行固定，再采用直径152.4mm 钻头继续钻进至B靶点完钻。

4.2 侧钻风险评估

变更申请单位负责人员需要对变更后的风险进行全面评估，对钻眼位置和钻井轨迹进行重新规划，分析井身结构，考虑可能出现的风险以及可能造成的严重后果，从而确定风险等级。风险评估的主要方法为安全检查表法(SCL)（表3）。

表3 某井钻井设计变更风险评估

4.3 侧钻审批

钻井对在提出施工意见之后，工程部需要对提出的变更材料进行审核，同时研究原井设计和风险控制情况，最终给出批复意见。企业相关技术人需要在实地进行考核后判断变更等级与事实是否一致，从而做出审批，施工队在获取批复后才能进行实施。当变更后的设计无法满足钻井要求，或者对地质条件的探测出现偏差，需要对预案设计进行变更时，则对地质条件进行重新探测，对重新修改的方案进行审批[2]。

4.4 侧钻实施

侧钻实施只有在变更申请得到批复以后才能进行，通过钻眼位的的重新选取和轨迹的重新规划，形成具体的设计方案后及逆行实施作业(图2)。施工时，采用水泥对2400m 至井深2205m 井段进行封堵，从井深2108m 位置实施侧钻施工，钻至原设计A 靶点位置，然后再由A位置钻进至B点。

图2 某井位调整钻井井眼轨迹(侧钻)设计变更示意图

4.5 侧钻验证

钻井队在获取到现场施工资料以后，可以召开现场工作会议，以获取到的数据和历史经验为参考，了解地质条件的变化对施工工艺和其他设备负荷造成的影响，进行施工工艺的升级和设备性能的提升，同时在面对复杂的工况条件时，需要平衡安全和效率两者之间的平衡关系。

在变更完成后，应该及时地将变更内容向施工队告知，便于施工队及时了解变更情况以及变更后新的风险，并组织对相关施工人员和管理人员的培训，评估变更后的实施效果，将侧钻变更的经验形成文字性材料，形成共享性材料，也可以为其他项目的实施提供借鉴和参考。

5 结论与展望

（1）蝴蝶结分析法在油气钻井风险分析中效果显著，可以将风险类型、原因、后果、处理措施进行有机串联。只有在作业之前对作业过程中可能出现的风险进行准确预测、明确风险的等级以及需要采取的应对措施，才能在作业过程中提前预防，并提前制定合适的应急方案，避免风险的产生，或者最大限度地降低损失，也体现了对变更的管理水平。

（2）通过对风险变更管理中的标准流程进行研究，规范变更流程、选择合适的风险评估工具。以具体的钻井变更实例为参考，重点研究了变更管理规范在实际中的应用，考察了变更管理后的实际应用，认为规范化的流程变更有利于控制风险。

（3）开发变更管理信息管理系统（MOC），实现变更过程中的数据管理，建立完善的风险库、等级评估表，使得风险变更的操作流程和变更实施更加规范。通过线上变更的方式，能够有效的保障变更的操作流程完成、同时变更数据以电子档的形式保存，便于管理。变更管理系统的应用有利于推进变更流程的规范化，避免出现钻井作业安全事故。