Обеспечение безопасности буровых работ путем повышения уровня подготовки персонала в Когалымском филиале ООО «Буровая компания Евразия»

УДК 502.36 

Федосов Артем Васильевич - к.т.н., доцент, место работы: «Уфимский государственный нефтяной технический университет», ул. Космонавтов, д. 1, 450062  г. Уфа, Россия.







Маннанова Гульнара Рустамовна - магистрант группы МБП01-15-02, место учебы: «Уфимский государственный нефтяной технический университет», ул. Космонавтов, д. 1, 450062  г. Уфа, Россия.)







Обеспечение безопасности буровых работ путем повышения уровня подготовки персонала в Когалымском филиале ООО «Буровая компания Евразия»



Аннотация.

Рассмотрены основные виды аварии, возникающие при строительстве нефтяных и газовых скважин в Когалымском филиале ООО «Буровая компания «Евразия». Проведен анализ причинно-следственных связей появления опасностей при ведении буровых работ. Изучены сущность газонефтеводопроявлений и их основные признаки. Предложен способ повышения безопасности буровых работ, заключающийся в установке распределенной системы имитационного моделирования бурения.

Ключевые слова: бурение, аварии, ошибки персонала, газонефтеводопроявления, пластовые жидкости,  моделирование, тренажер, патент.





Изучение фундаментальных, базисных положений промышленной безопасности имеет целью формирование у специалиста безопасного мышления и поведения. Целенаправленное обеспечение безопасных условий профессиональной деятельности различных категорий работающих должно осуществляться при обязательном учете конкретных особенностей трудовых и производственных процессов, характерных для тех или иных сфер современной экономики, что предопределяет необходимость их соответствующего изучения применительно к отдельным отраслям общественного производства.

За последние годы изменилось техническое оснащение предприятий: шире стали внедряться и использоваться современные виды техники и оборудования, во многом определяющие механизированный характер труда работников, но нередко представляющих опасность для здоровья. 

Развитие персонала является важнейшим условием функционирования любого предприятия. Это особенно актуально в современных условиях, когда ускорение научно-технического прогресса значительно убыстряет процесс устаревания профессиональных знаний, навыков и умений. Поэтому организация профессионального обучения персонала стала одной из основных функций управления персоналом предприятия.[1]

Ведение буровых работ связано с риском аварий, в которых могут пострадать люди. Аварии с человеческими жертвами и травматизмом  продолжают происходить  на объектах нефтяной и газовой промышленности из-за недостатков, которые могут быть обусловлены неисправностями оборудования, инструментов, недостатками технологии ведения работ и организацией самих работ.[3]

Извлечение  всех необходимых для управления безопасностью процесса бурения данных является необходимой задачей.[3]

На рисунке 1 рассмотрена общая структура автоматизирования системы управления безопасностью при ведении буровых работ. Система управления будет эффективной в случае, если состав и содержание информации для принятия решений  будет полным, своевременным и достоверным. Полнота информации обеспечивается только полным анализом возможных причин  возникновения опасностей. Такой анализ причин, возможно, провести с помощью «схем Исикавы»:



Рисунок 1 - Распределение видов аварий при строительстве нефтяных и газовых скважин.[3]



Для иллюстрации рассмотрим подробнее анализ одного из блоков. Обозначенная категория – «Падение талевых систем», которая является причинами  22%  всех несчастных случаев. Основная часть причин кроется в возможных неисправностях оборудования, которые, в свою очередь, возникают чаще всего вследствие нарушений сроков и объемов технического обслуживания, а также в отсутствии систем контроля технического состояния оборудования.

Естественно, весь процесс бурения ведется под открытым небом, и все параметры природы – температура, ветер, осадки – снег, дождь – все сказывается на безопасности.

Наконец, как следует из актов расследований, большее число  несчастных случаев при буровых работах происходит из-за недостаточной подготовки персонала или его недисциплинированности. Все это – и факторы природы, и свойства персонала,  должны быть учтены при управлении безопасностью.

Таким образом, в результате анализа причинно-следственных связей появления опасностей при ведении буровых работ установлено, что наиболее частым и опасным видом аварий являются открытые фонтаны и выбросы, т.е. газонефтеводопроявления (ГНВП), сущность которых заключается в том, что пластовые жидкости (газ, вода, нефть) могут поступать в скважину, прежде всего, если пластовое давление хотя бы в одном из проницаемых горизонтов больше давления, создаваемого промывочной жидкостью. Приток может возникнуть при недостаточном контроле за плотностью промывочной жидкости и за ее дегазацией, при понижении уровня жидкости в скважине в результате поглощения или во время подъема колонны труб. Интенсивность притока зависит от разности между пластовым давлением и давлением в скважине, проницаемости приствольной части горизонта, свойств пластовых жидкостей и других факторов и нередко бывает весьма значительной.[2]

Некоторое количество пластовых жидкостей поступает в скважину вместе с частицами разбуриваемой породы; объемная скорость такого поступления примерно пропорциональна механической скорости проходки. При высокой механической скорости проходки объем поступающего таким путем газа может быть опасно большим.[2]

  Пластовые жидкости могут поступать в скважину также в результате диффузии через проницаемые стенки ее, под влиянием капиллярного и осмотического давлений. Интенсивность такого притока обычно невелика и не представляет опасности, если нет длительных перерывов в циркуляции и если на дневной поверхности промывочную жидкость хорошо дегазируют.[2]

  Во время промывки и в первый период после ее прекращения из промывочной жидкости в газоносный объект отфильтровывается дисперсионная среда. Плотность газа невелика, поэтому избыточное давление в скважине вблизи подошвы газоносного объекта выше, чем у кровли, и тем значительнее, чем больше толщина объекта. В покое давление, создаваемое тиксотропной промывочной жидкостью, уменьшается по мере того, как часть твердой фазы выпадает из взвешенного состояния и зависает на стенках скважины и колонны труб. Если давление против кровли газоносного объекта станет ниже пластового, отфильтровывание дисперсионной среды прекратится и в скважину может начаться поступление пластового газа. При длительных перерывах циркуляции из верхней части газоносного объекта в скважину может поступить довольно значительное количество газа; тогда образуется пачка газированной промывочной жидкости.[2]

  Если газоносный объект трещиноват, то в процессе бурения в трещины нередко поступает значительное количество промывочной жидкости, которая смешивается в них с пластовым газом. При понижении давления в скважине (например, при подъеме бурильной колонны) часть поглощенной жидкости вместе с содержащимся в ней газом из трещин возвращается вновь в ствол. Возможно, это одна из основных причин появления в скважине газированной промывочной жидкости.[2]

После восстановления циркуляции по мере продвижения газированной жидкости к устью содержащийся в ней газ расширяется, объемное соотношение газ - жидкость возрастает. В результате давление, создаваемое столбом газированной промывочной жидкости на стенки скважины, уменьшается, особенно на сравнительно небольших глубинах (до 1000—1500 м); разность между пластовым давлением и давлением в скважине возрастает, что способствует интенсификации притока газа из объекта.[2]

Как только порция газированной жидкости оказывается на глубине нескольких сот метров от негерметизированного устья скважины, начинается бурное расширение пузырьков газа; при этом часть промывочной жидкости может быть выброшена из скважины, а давление на стенки скачкообразно уменьшится. Подобные выбросы могут переходить в открытое фонтанирование.[2]

   Основными признаками газонефтеводопроявлений являются: 

1)уменьшению плотности промывочной жидкости; 

2)увеличению уровня ее в металлической приемной емкости буровых насосов; 

3)увеличению скорости течения в желобе на выходе из скважины;

4)переливу через устье после прекращения промывки, а иногда даже во время ее; 

5)увеличению избыточного давления на устье скважины с закрытым превентором; 

6)увеличению газосодержания в потоке, выходящем из скважины. [2]

При газировании значительно возрастает условная вязкость промывочной жидкости. В случае притока пресной воды снижаются условная вязкость и статическое напряжение сдвига, возрастают водоотдача и суточный отстой, из утяжеленной жидкости нередко выпадает утяжелитель.[2]

Газонефтеводопроявления не только нарушают процесс бурения, но и являются причиной тяжелых аварий. При интенсивных проявлениях возможны случаи разрушения устьев скважин и бурового оборудования, возникновения взрывов и пожаров, сильного загрязнения окружающей среды и даже человеческих жертв.

Для обеспечения безопасного выполнения буровых работ в  Когалымском филиале ООО «Буровая компания «Евразия»» мы предлагаем установить дополнительно к существующим тренажерам в компании имитационную систему бурильщика DTSS-HI-S001-011 для буровых установок типа ZJ50DBS      с электрическим частотно-регулируемым приводом переменного тока с цифровой системой управления, с эшелонным расположением блоков в блочно-модульном исполнении (производства ООО «Хун-Хуа», Китай).

Данный тренажер предназначен для обучения бурильщиков управлению буровой установкой при помощи сенсорного экрана, который установлен в кабине бурильщика. На сенсорном экране оператор может осуществлять операции запуска и остановки двигателей лебедки, ротора и бурового насоса; управление автоподачей долота и др.; а также контролировать нагрузку на крюк, нагрузку на долото, скорость бурения, расход раствора, число двойных ходов насоса, давление на стояке, скорость вращения и крутящий момент ротора, скорость перемещения крюка, высоту талевого блока, крутящий момент гидрораскрепителя и другие технические параметры.

Данная система позволяет одновременно выполнять операции на двух сенсорных экранах, которые взаимозаменяемы, и допускают одновременное управление оборудованием на разных вкладках интерфейса программы.

Тренажер бурения (имитационная система бурильщика) DTSS-HI-S001-011 (далее тренажер) состоит из следующих функциональных модулей:

	Экран визуальной информации;

Сенсорные мульти-тач экраны;

Кресло бурильщика с боковыми панелями управления.

	Органы управления на кресле бурильщика.

	Органы управления, расположенные слева от оператора:

	Джойстик управления лебедкой;

	Кнопка «Аварийная остановка привода» (позволяет в случае необходимости аварийно остановить приводы основных механизмов буровой);

	Кнопка «Аварийная остановка системы» (может применяться для аварийного отключения всей буровой от источника электроэнергии);

	Органы управления видеосистемой. 

	Органы управления, расположенные справа от оператора:

	Джойстик управления дисковым тормозом;

	Кнопка «Стояночный тормоз» (должна применяться при перерывах работы талевой системы);

	Кнопка «Аварийный тормоз» (может применяться для экстренной остановки лебедки);

	Органы управления верхним силовым приводом производства ООО «ХУН-ХУА» (может быть заменен на ВСП «Варко» или «Теско»; в этих случаях управление ВСП выполняется в виде отдельно стоящих пультов, не связанных с данной системой управления).

	Таким образом, установка данной системы моделирования бурения позволит снизить ошибки персонала, риск возникновения аварий, и тем самым обеспечит безопасность ведения буровых работ.





	Федосов Артем Васильевич______________

(фамилия, имя, отчество)

		

(подпись)





	Маннанова Гульнара Рустамовна	

(фамилия, имя, отчество)

		

(подпись)















Список литературы:

Журавлев П.В., Карташов, С.А., Маусов Н.К., Одегов Ю.Г. Технология управления персоналом: Настольная книга менеджера. – М.: «Экзамен», 2000. – 576с.;

Порцевский А.К. Безопасность жизнедеятельности при горных и горно-разведочных работах: Учебное пособие для студентов. - Москва, 2005 год;

Душина А.В. Обеспечение контроля на основе совершенствования листа поверки бурового оборудования. УГТУ, г. Ухта, 2014 год;



Контактная информация: 89273246945, mannanova.16@mail.ru

Изучение фундаментальных, базисных положений промышленной безопасности имеет целью формирование у специалиста безопасного мышления и поведения. Целенаправленное обеспечение безопасных условий профессиональной деятельности различных категорий работающих должно осуществляться при обязательном учете конкретных особенностей трудовых и производственных процессов, характерных для тех или иных сфер современной экономики, что предопределяет необходимость их соответствующего изучения применительно к отдельным отраслям общественного производства.
За последние годы изменилось техническое оснащение предприятий: шире стали внедряться и использоваться современные виды техники и оборудования, во многом определяющие механизированный характер труда работников, но нередко представляющих опасность для здоровья.
Развитие персонала является важнейшим условием функционирования любого предприятия. Это особенно актуально в современных условиях, когда ускорение научно-технического прогресса значительно убыстряет процесс устаревания профессиональных знаний, навыков и умений. Поэтому организация профессионального обучения персонала стала одной из основных функций управления персоналом предприятия.[1]
Проведение работ по бурению связано с человеческими жертвами, возникающие в результате аварийных ситуаций. Все это происходит из-за различных дефектов установок, приборов, машин, несовершенства процесса проведения работ и их организацией.[3]
Поэтому важной задачей является извлечение  всех нужных сведений для контроля безопасностью хода бурения. [3]
На рисунке 1 рассмотрена общая структура автоматизирования системы управления безопасностью при ведении буровых работ. Система управления будет эффективной в случае, если состав и содержание информации для принятия решений  будет полным, своевременным и достоверным. Полнота информации обеспечивается только полным анализом возможных причин  возникновения опасностей. Такой анализ причин, возможно, провести с помощью «схем Исикавы»:

Рисунок 1 - Распределение видов аварий при строительстве нефтяных и газовых скважин.[3]

Для иллюстрации рассмотрим подробнее анализ одного из блоков. Обозначенная категория – «Падение талевых систем», которая является причинами  22%  всех несчастных случаев. Основная часть причин кроется в возможных неисправностях оборудования, которые, в свою очередь, возникают чаще всего вследствие нарушений сроков и объемов технического обслуживания, а также в отсутствии систем контроля технического состояния оборудования.
Естественно, весь процесс бурения ведется под открытым небом, и все параметры природы – температура, ветер, осадки – снег, дождь – все сказывается на безопасности.
Наконец, как следует из актов расследований, большее число  несчастных случаев при буровых работах происходит из-за недостаточной подготовки персонала или его недисциплинированности. Все это – и факторы природы, и свойства персонала,  должны быть учтены при управлении безопасностью.
Таким образом, в результате анализа причинно-следственных связей появления опасностей при ведении буровых работ установлено, что наиболее частым и опасным видом аварий являются открытые фонтаны и выбросы, т.е. газонефтеводопроявления (ГНВП), сущность которых заключается в том, что пластовые жидкости (газ, вода, нефть) могут поступать в скважину, прежде всего, если пластовое давление хотя бы в одном из проницаемых горизонтов больше давления, создаваемого промывочной жидкостью. Приток может возникнуть при недостаточном контроле за плотностью промывочной жидкости и за ее дегаза¬цией, при понижении уровня жидкости в скважине в результате поглощения или во время подъема колонны труб. Интенсивность притока зависит от разности между пластовым давлением и дав¬лением в скважине, проницаемости приствольной части горизонта, свойств пластовых жидкостей и других факторов и нередко бывает весьма значительной.[2]
Некоторое количество пластовых жидкостей поступает в скважину вместе с частицами разбуриваемой породы; объемная ско¬рость такого поступления примерно пропорциональна механической скорости проходки. При высокой механической скорости проходки объем поступающего таким путем газа может быть опасно большим.[2]
Пластовые жидкости могут поступать в скважину также в результате диффузии через проницаемые стенки ее, под влия¬нием капиллярного и осмотического давлений. Интенсивность такого притока обычно невелика и не представляет опасности, если нет длительных перерывов в циркуляции и если на дневной поверхности промывочную жидкость хорошо дегазируют.[2]
Во время промывки и в первый период после ее прекращения из промывочной жидкости в газоносный объект отфильтровывается дисперсионная среда. Плотность газа невелика, поэтому избыточное давление в скважине вблизи подошвы газоносного объекта выше, чем у кровли, и тем значительнее, чем больше толщина объекта. В покое давление, создаваемое тиксотропной промывочной жид¬костью, уменьшается по мере того, как часть твердой фазы выпа¬дает из взвешенного состояния и зависает на стенках скважины и колонны труб. Если давление против кровли газоносного объе¬кта станет ниже пластового, отфильтровывание дисперсионной среды прекратится и в скважину может начаться поступление пластового газа. При длительных перерывах циркуляции из верх¬ней части газоносного объекта в скважину может поступить довольно значительное количество газа; тогда образуется пачка газированной промывочной жидкости.[2]
Если газоносный объект трещиноват, то в процессе бурения в трещины нередко поступает значительное количество промывочной жидкости, которая смешивается в них с пластовым газом. При понижении давления в скважине (например, при подъеме бурильной колонны) часть поглощенной жидкости вместе с содер¬жащимся в ней газом из трещин возвращается вновь в ствол. Возможно, это одна из основных причин появления в скважине газированной промывочной жидкости.[2]
После восстановления циркуляции по мере продвижения газированной жидкости к устью содержащийся в ней газ расширяется, объемное соотношение газ - жидкость возрастает. В результате давление, создаваемое столбом газированной промывочной жидкости на стенки скважины, уменьшается, особенно на сравнительно небольших глубинах (до 1000—1500 м); разность между пласто¬вым давлением и давлением в скважине возрастает, что способ¬ствует интенсификации притока газа из объекта.[2]
Как только порция газированной жидкости оказывается на глубине нескольких сот метров от негерметизированного устья скважины, начинается бурное расширение пузырьков газа; при этом часть промывочной жидкости может быть выброшена из скважины, а давление на стенки скачкообразно уменьшится. Подобные выбросы могут переходить в открытое фонтанирование.[2]
Основными признаками газонефтеводопроявлений являются:
1)уменьшению плотности промывочной жидкости;
2)увеличению уровня ее в металлической приемной емкости буровых насосов;
3)увеличению скорости течения в желобе на выходе из скважины;
4)переливу через устье после прекращения промывки, а иногда даже во время ее;
5)увеличению избыточного давления на устье скважины с закрытым превентором;
6)увеличению газосодер¬жания в потоке, выходящем из скважины. [2]
При газировании зна¬чительно возрастает условная вязкость промывочной жидкости. В случае притока пресной воды снижаются условная вязкость и статическое напряжение сдвига, возрастают водоотдача и суточный отстой, из утяжеленной жидкости нередко выпадает утяжели¬тель.[2]
Газонефтеводопроявления не только нарушают процесс бурения, но и являются причиной тяжелых аварий. При интенсивных проявлениях возможны случаи разрушения устьев скважин и бурового оборудования, возникновения взрывов и пожаров, сильного загрязнения окружающей среды и даже человеческих жертв.
Для обеспечения безопасного выполнения буровых работ в  Когалымском филиале ООО «Буровая компания «Евразия»» мы предлагаем установить дополнительно к существующим тренажерам в компании имитационную систему бурильщика DTSS-HI-S001-011 для буровых установок типа ZJ50DBS      с электрическим частотно-регулируемым приводом переменного тока с цифровой системой управления, с эшелонным расположением блоков в блочно-модульном исполнении (производства ООО «Хун-Хуа», Китай).
Данный тренажер предназначен для обучения бурильщиков управлению буровой установкой при помощи сенсорного экрана, который установлен в кабине бурильщика. На сенсорном экране оператор может осуществлять операции запуска и остановки двигателей лебедки, ротора и бурового насоса; управление автоподачей долота и др.; а также контролировать нагрузку на крюк, нагрузку на долото, скорость бурения, расход раствора, число двойных ходов насоса, давление на стояке, скорость вращения и крутящий момент ротора, скорость перемещения крюка, высоту талевого блока, крутящий момент гидрораскрепителя и другие технические параметры.
Данная система позволяет одновременно выполнять операции на двух сенсорных экранах, которые взаимозаменяемы, и допускают одновременное управление оборудованием на разных вкладках интерфейса программы.
Тренажер бурения (имитационная система бурильщика) DTSS-HI-S001-011 (далее тренажер) состоит из следующих функциональных модулей:
1) Экран визуальной информации;
2) Сенсорные мульти-тач экраны;
3) Кресло бурильщика с боковыми панелями управления.
Органы управления на кресле бурильщика.
Органы управления, расположенные слева от оператора:
1) Джойстик управления лебедкой;
2) Кнопка «Аварийная остановка привода» (позволяет в случае необходимости аварийно остановить приводы основных механизмов буровой);
3) Кнопка «Аварийная остановка системы» (может применяться для аварийного отключения всей буровой от источника электроэнергии);
4) Органы управления видеосистемой.
Органы управления, расположенные справа от оператора:
1) Джойстик управления дисковым тормозом;
2) Кнопка «Стояночный тормоз» (должна применяться при перерывах работы талевой системы);
3) Кнопка «Аварийный тормоз» (может применяться для экстренной остановки лебедки);
4) Органы управления верхним силовым приводом производства ООО «ХУН-ХУА» (может быть заменен на ВСП «Варко» или «Теско»; в этих случаях управление ВСП выполняется в виде отдельно стоящих пультов, не связанных с данной системой управления).
Таким образом, установка данной системы моделирования бурения позволит снизить ошибки персонала, риск возникновения аварий, и тем самым обеспечит безопасность ведения буровых работ........................