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事故树分析在钻井工程专项安全评价中的应用

文档作者：朱宝军文档来源：中国石油辽河油田公司钻采工艺研究院安全环保技术研究所		点击数：	更新时间： 2021年09月17日
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露石油化工安全环保技术 ☆
PETROCHEMICAL SAFETY AND ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY 2011年第27卷第4期
事故树分析在钻井工程专项安全评价中的应用
朱宝军
(中国石油辽河油田公司钻采工艺研究院安全环保技术研究所，辽宁盘锦 124010)
摘要：事故树分析是安全评价中常用的方法之一，它能直观的反映出各事件之间的逻
辑关系，准确的分析出钻井过程中事故发生的主要原因，为制定科学、有效、合理的安全对
策措施提供可靠依据，在评价过程中对可能发生的事故提出有针对性的防范措施，使危险得
到有效控制。介绍了事故树分析方法在钻井工程专项安全评价中的具体应用过程和分析结果，
并提出针对性的对策措施，以降低钻井工程中的事故风险。
关键词：事故树分析钻井工程安全评价
钻井工程具有时间紧、任务重、施工现场作业
人员多等风险较大的特点_l J。从井场布置到钻井过
程会有高处作业、起重安装、用火等危险l生较大的
作业穿插进行，同时还存在着井喷、火灾、爆炸、
中毒和窒息、井架倾倒或倾斜等多种危害因素。钻
井是一项以地下岩层为对象、隐蔽性很强的工程。
地质情况千差万别，岩性不同，压力各异，井眼小
而深，井壁长期裸露。因此，由于各种原因，井下
事故时有发生。事故处理不仅耗费大量的人力、物
力和时间，还有可能使油气井部分或全部报废。
事故树分析(FTA)方法 是安全系统工程的
重要分析方法之一，它能对各种系统的危险性进
行辨识和评价，不仅能分析出事故的直接原因，
而且能深入地揭示出事故的潜在原因。用它描述
事故的因果关系直观、明了，思路清晰，逻辑性
强，既可定性分析，又可定量分析。运用事故树
分析对钻井工程进行安全评价，找出其发生事故
的途径(最小割集)，分析基本事件的结构重要
度，为确定安全对策提供可靠依据，以达到预测
与预防事故发生的目的 。
1 事故树分析方法的应用
以钻井过程中比较典型的事故——硫化氢中
毒事故为例，介绍事故树分析方法在钻井工程专项
安全评价中的应用。通过最大程度地抑制硫化氢溢
出地层，减少对井下管材和地面设备的破坏，从
而避免人身伤亡、财产损失和环境污染。
1．1 顶上事件的确定
根据其危害特陛，选用硫化氢中毒为顶上事件。
1．2 事件原因分析
调查分析与硫化氢中毒事故有关的所有原因
事件和各种因素，具体分析见表l。
表1 硫化氢中毒事故原因分析表
序号 事件名称 代号 事件类型
1 硫化氢中毒 T0 顶上事件
2 硫化氢浓度超标 Ml
3 人员接触 M2
4 监测处理措施失效 M3
5 监测仪器失效 Md 中间事件
6 监测仪器失真 M5
7 防护措施失效 M6
8 硫化氢溢出 X1
9 无防护措施 X2
10 处理措施失效 X3
11 防护设施未定期检测 Xd
基本事件
12 防护设施不合格 X5
13 未配备监测仪器 X6
14 监测仪器未定期校验 X，
15 监测仪器不合格 X8
收稿日期：2010—10—13。
作者简介：朱宝军，男，毕业于大庆石油学院安全工
程专业，硕士，现从事安全技术研究工作，工程师。
E—mail：zhu
— baojun@126．oom
2011年第27卷第4期 谢 朱宝军．事故树分析在钻井工程专项安全评价中的应用 ★
1．3 事故树分析
硫化氢中毒事故树如图1所示。
1．4 求最小割集
硫化氢中毒事故树结构函数如下。
X7 X8
图1 硫化氢中毒事故树
T。=MI×M2=X1 x M3 x(x2+M6)
= X1×(x3+M4) ×(X2+X4+X5)
=X1×(x3+(X6+M5)) ×(X2+x4+X5)
= X1×(X3+()(6+(x7+)(8)))×(x2+x4+)(5)
= X1X2X3 + X1X2X6 + X1X2X7 + X1X2X8 +
X1X3X4+X1X3X5
+ X1X4X6+ X1X4X7 + X1X4X8+ X1X5X6+
X1X5X7+X1X5X8
故硫化氢中毒事故树的最小割集为：K =
{x1x2X3}；K2= {x1x2x6}；K3= {x1x2x7}；
K4 = {x1x2x8}； K5 = {x1x3x4}； K6 =
{x1x3x5}；K7= {x1x4x6}；K8= {x。x4x7}；
K9= {x1x4x8}； K1o = {x1x5x6}； Kl1 =
{x x5x7}；K， = {x x5x。}。12个最小割集表
达了硫化氢中毒的12种模式，如：K =
{X X X }表示硫化氢浓度超标时，在硫化氢溢
出(X )、处理措施失效(X )、无防护措施(x )
的情况下会引起硫化氢中毒事故的发生。
1．5 求最小径集
利用最小割集与最小径集的对偶性，首先做
出与事故树对应的成功树，也就是把原来事故树
的与门换成或门，或门换成与门，各类事件发生
换成不发生，然后求出成功树的最小割集，就是
原事故树的最小径集。
故原事故树的最小径集为：P = {x }；P：
= {x2x x5}；P3= {x3x6x x8}，即只要采取
有效的措施使这3个最小径集中的事件不发生，
就不会引起硫化氢中毒事故。硫化氢中毒事故的
最小径集见表2。
表2 硫化氢中毒事故最小径集
最小径集
序号
符号 名称
1 xI 硫化氢溢出
2 x 无防护措施、防护设施未定期检测、防
2x4x5 护设施不合格
3 x 处理措施失效、未配备监测仪器、监测
3x6x7x8 仪器未定期校验
、监测仪器不合格
1．6 评价结果分析
从最小割集和最小径集的计算结果可知，造
成硫化氢中毒事故发生的可能性共有l2种，说明
在钻井过程中引发硫化氢中毒事故的可能性很
大。根据最小径集的基本事件构成来看，避免硫
化氢中毒事故发生的途径有3个：防止硫化氢溢
出、防护设施的正确使用和监测仪器的正确使
用。在钻井过程中只要有效的控制硫化氢溢出，
正确使用防护设施和监测仪器就能够防止硫化氢
中毒事故的发生。
2 安全对策措施
通过事故树分析找出在钻井过程中引发硫化氢
中毒事故韵主要危险有害因素，只要采取相应的措
施，有效的控制这些危险有害因素，就能够防止硫
化氢中毒事故的发生，从而提高钻井过程的安全l生。
下面针对事故树分析结果提出一些安全对策措施。
(1)配备控制和消除硫化氢危害的设备、仪
器、工具、防护装置以及安全劳保用品等硬件的配
置和保证钻井设备、设施的完整性及有效使用措施。
(2)钻井过程中，若打开硫化氢气层验收时，
作业人员应配备好正压式空气呼吸器及与呼吸器气
瓶压力相应的空气压缩机。呼吸器和压缩机应实行
专人管理，当环境空气中的硫化氢浓度超过30
mg／m 时，应配戴正压式空气呼吸器，且呼吸器
的有效供气时间应大于30 min。
套 石油化工安全环保技术 谢 2011年第27卷第4期
(3)钻井队现场工作人员每人配备一套正压
式空气呼吸器。井场配备一定数量的公用呼吸器
和充满空气的备用空气钢瓶，以做快速充气用。
(4)在钻井现场应至少配备5台便携式硫化
氢报警仪，用来检测未设固定探头区域空气中
H，S的浓度。
(5)井架上和安全保护区都要安装“风飘
带”或风向标，工作人员应养成随时转移到上风
方向位置工作的习惯。当空气中H：S浓度大于或
可能大于30 mg／m 时，应升起红旗。
(6)井口附近、钻台上、泥浆筛附近、钻井
液池附近以及其它可能聚集H，s的地方，要安装
大的防爆风机，并安装固定式H s报警仪。
(7)作业人员应按正压呼吸器的操作规程正
确使用正压式呼吸器，呼吸器和H’s检测仪等防
护设施和设备要定期检查、维护，确保整洁完好。
3 结论
在钻井过程中由于许多井下事故无法定量分
析，采用事故树分析方法能够直观的反映出各事
件之间的逻辑关系，准确的分析出钻井过程中事
故发生的主要原因，为制定科学、有效、合理的
安全对策措施提供可靠的依据，从而减少事故的
发生。
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