井控装备失效导致井喷事故的事故树分析_郭红.pdf
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1、 2023 年第 5 期CHEMICAL SAFETY&ENVIRONMENT井控装备失效导致井喷事故的事故树分析井控装备失效导致井喷事故的事故树分析郭红天津北海油人力资源咨询服务有限公司天津 300450摘要:海上油气田一旦发生井喷事故,将可能造成井眼报废、人员伤亡、平台损坏等严重后果,而井控装备是防止井喷、有效控制井筒流体的重要屏障。采用事故树方法构建了井控设备事故树分析模型,进行事故树定性和定量分析,结合数据库井控设备失效概率、现场设备检查结果及修正准则,进行事故树定量分析,得出某平台修井机井控装备导致井喷失控的概率为 1.3 10-3,概率等级为高。研究结果可为后续修井安全管理以及井控
2、装备改造提供参考。关键词:事故树分析;修井机;井控装备作者简介:郭红,女,硕士研究生,注册安全工程师,主要从事海上采油平台作业及陆地终端油气开采处理设施的职业卫生与安全的咨询服务工作。随着海上平台修井机服役年限的增加,井控装备趋于老化,同时缺乏相关报废标准,井控装备的安全状况日益困扰井下作业的安全管理。刘涛1讨论了人为因素在井喷事故中的重要性;邵彬哲2介绍了井控设备常见故障、处理检测方法以及常用的保养维护措施;曹式敬3利用冗余方法对海洋石油 981 超深水钻井装置的防喷器系统进行了可靠性分析;葛伟凤4利用权重分析方法对海上井控设备进行风险分级;袁征5利用模糊数学对海上修井机井控装备进行了风险评
3、估。井控设备的评估已有部分研究文献,其中关于井控装备的风险量化评估成为一个研究趋势。本文采用事故树方法,构建了井控设备评估模型,进行事故树分析,对某平台修井机井控装备进行了风险评估。1事故树分析流程事故树分析技术通过分析造成顶事件的各种可能因素及其因果关系,有助于透彻地了解系统,找出系统薄弱环节,并针对其采取有效措施来避免或削减损失。事故树分析技术是系统工程风险分析的主要方法之一6。采用事故树对井控装备失效进行分析7-10,主要步骤如下:(1)熟悉所分析的系统;(2)调查系统发生的事故;(3)选取事故树的顶事件;(4)调查所有相关原因事件;(5)事故树作图;(6)事故树定性分析;(7)事故树定
4、量分析。2事故树分析模型建立在石油工业发生的各类事故中,井喷事故的数量和造成的损失都排在前列。井控的目的就是防止井喷事故出现,而影响井控是否成功的关键因素就是井控设备。在熟悉修井机井控设备相关标准的基础上,归纳梳理了修井机应配备的井控设备,并结合井控系统的工作原理以及日常设备维保操作过程中容易出现的设备故障类型,仅考虑井控装备对井喷的影响,绘制了以“井控装备导致井喷失效”为顶上事件的事故树,见图 1。如图 1 所示,井涌监测失效、压井失败及关井失败,任意一个事件发生,均可能导致井喷失控。以此类推,根据逻辑关系,用逻辑门将上下层事件连接起来,经过层层分析,直到所有的原因事件都是基本事件为止。井喷
5、失控事故树的基本事件共 27 个,详见表 1。3事故树定性分析3.1求取最小割集最小割集统计有 62 个,其中 4 事件割集有 40个,5 事件割集有 12 个,6 事件割集有 5 个,7 事件割集有 5 个。该事故树“或门”多于“与门”,表明井控设备系统较为复杂,影响系统安全的因素较多。3.2求取最小径集最小径集统计有 28 个,含有 2 个 1 事件最小径集,分别为:(1)(X1),X1:泥浆液面检测失效;(2)(X2),X2:计量系统失效。说明作业过程中提早发现溢流或者井涌至关21 2023 年第 5 期CHEMICAL SAFETY&ENVIRONMENT重要,可以为后来的压井和关井赢
6、得宝贵时间,降低井喷失控的风险。图 1井控装备失效导致井喷失控的事故树(M1:井控装备导致井喷失控,M2:井涌监测失效,M3:压井失败,M4:关井失败,M5:节流阀失效,M6:节流液控阀失效,M7:BOP 组失效,M8:节流管汇失效,M9:防喷器失效,M10:控制系统失效,M11:闸板防喷器失效,M12:泵组失效,M13:主控台失效,M14:司钻远程控制台失效,M15:气动泵失效,M16:电动泵失效,M17:电源失效,M18:节流管线失效,M19:放喷管线失效;X 代表基本事件详细内容见表 1)表 1事故树基本事件编号基本事件编号基本事件X1泥浆液面检测失效X15储能器失效X2计量系统失效X1
7、6气泵失效X3压井泵失效X17气源不足X4压井管线失效X18电泵失效X5压井一侧液控阀失效X19主电源失效X6脱气机构失效X20应急电源失效X7节流手动阀失效X21安全阀失效X8阀位变送器失效X22三位四通阀失效X9节流控制箱失效X23备用气源失效X10环形防喷器失效X24备用电源失效X11剪切闸板失效X25放喷一侧液控阀失效X12上半封/可变闸板失效X26主放喷管线失效X13下半封闸板失效X27辅助喷管线失效X14液控管线失效3.3结构重要度分析结构重要度分析是从事故树结构上入手分析各基本事件的重要程度。本文运用最小径集排列法进行结构重要度分析,得结构重要度为:I(X2)=I(X1)I(X6
8、)=I(X5)=I(X4)=I(X3)I(X7)I(X9)=I(X8)I(X23)=I(X22)=I(X21)=I(X15)=I(X14)=I(X13)=I(X12)=I(X11)=I(X10)I(X18)I(X27)=I(X26)=I(X25)=I(X24)I(X20)=I(X19)=I(X17)=I(X16)。从结构重要度分析也可看到,及时做好液面监测,并且正确判断溢流与井涌现象,结合完好的压井设备,可以有效防止井喷失控的发生。4事故树定量分析本部分没有计算过程,是通过查询数据库得到的概率并修正,修正规则已在本 段 文 字(1)(2)(3)进行了描述。以某海上修井机为例,按照事故树基本事件
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