آناليز ريسك فوران (Blow out) چاه‌هاي اكتشافي نفت و گاز در فاز عمليات حفاري با استفاده از تكنيك تحليل پاپيوني (BTA) و شبكه بيزين

Risk Assessment of Oil and Gas Exploration Well Blowout in Drilling Operations Using Bow Tie Analysis and Bayesian Network

مقدمه: اكتشاف و توسعه صنايع نفت و گاز همواره با ريسك هاي متعددي از قبيل تلفات نيروي انساني، آلودگي هاي زيست محيطي و ازبين رفتن تجهيزات ومنابع همراه است. يكي از مهم‌ترين و پر هزينه‌ترين خطرات صنعت حفاري در زمينه نفت و گاز، خطر فوران چاه‌هاي نفت و گاز است. فوران چاه مي‌تواند به پيامدهاي جبران‌ناپذيري از قبيل انفجار، تلفات شديد انساني و فجايع زيست‌محيطي منجر گردد. آناليز ريسك يكي از مهم‌ترين ابزارهاي ارزيابي خطرات، طراحي اقدامات كاهشي خطر و افزايش سطح ايمني در اين صنايع است. در همين راستا مطالعه حاضر با هدف شناسايي و آناليز علل ريشه ايي منجر به سيلان (Kick) و وقوع فوران در چاه هاي اكتشافي نفت و گاز با استفاده از تكنيك آناليز پاپيوني (BTA: Bow Tie Analysis) و رويكرد شبكه بيزين (BN: Bayesian Network) در بخش ساحلي صنعت حفاري ايران انجام شد. مواد و روش ها: در اين مطالعه به منظور شناسايي و ارزيابي رويدادهاي پايه دخيل در بروز سيلان از آناليز درخت خطا (FTA: Fault Trees Analysis) استفاده شد و براي ارزيابي لايه هاي ايمني كنترل كننده فوران و نيز پيامدهاي احتمالي ناشي از سيلان از جمله رخداد فوران از آناليز درخت رويداد (ETA: Event Tree Analysis) بهره گرفته شد. سپس، با تركيب روش هاي FTA و ETA به وسيله تكنيك پاپيوني، سناريوهاي احتمالي حادثه و پيامدهاي ناشي از رخداد سيلان شناسايي گرديد. در نهايت با استفاده از شبكه بيزين، ميزان احتمال فوران و ساير پيامدهاي حاصل از وقوع سيلان در چاه محاسبه گشت. يافته ها: براساس نتايج به دستآمده مشاهده شد كه در مجموع، 24 علت يا نقص (رويداد پايه) در بروز رويداد اصلي يا همان سيلان دخالت دارند. همچنين هفت لايه كنترلي در پيشگيري از وقوع فوران شناسايي گرديدند. بايد عنوان نمود كه رويدادهاي پايه همراه با احتمالات رخداد و ميزان اهميت هريك در سمت چپ و پيامدهاي پس از رويداد اصلي همراه با احتمالات رخداد هريك در سمت راست دياگرام BTA مشخص گرديدند. احتمال وقوع رويداد اصلي (سيلان) و پيامد نهايي (فوران) نيز به ترتيب معادل 2- 10- 9 و 5-10 × 3/5 محاسبه شد. نتيجه گيري: براساس نتايج حاصل از اين مطالعه، ورود به لايه پرفشار در سازند حفاري و كاهش فشار ته چاه ي به عنوان مهم ترين علل ريشه اي در ايجاد سيلان شناخته شدند. همچنين مشخص شد كه از بين لايه هاي كنترلي فوران، تشخيص به موقع سيلان و عملكرد صحيح سيستم فورانگير سرچاهي (BOP: Blowout Preventer) مهم ترين نقش را در پيشگيري از وقوع فوران ايفا مي كنند.

Background and Objective: The development of oil and gas extraction industry involve a number of risks, including environmental pollution and the loss of human resources and material assets. Blowout is one of the most significant and costly risks in the oil and gas drilling industry, which could have severe consequences, such as explosion, human fatality, and environmental disasters. Risk assessment is one of the most important tools for designing the measures targeted toward risk reduction and safety enhancement in this industry. Regarding this, the aim of the present study was to identify and analyze the basic causes of kick and blowout in the Iranian onshore exploratory drilling industry by using bow tie analysis and Bayesian network (BN). Materials and Methods: In this study, the identification and evaluation of the basic events leading to a kick was accomplished using the fault trees analysis (FTA). Furthermore, the event tree analysis (ETA) was employed to investigate the safety barriers to blowout and the possible consequences of a kick (e.g., blowout). The potential scenarios of the blowout incidence and the other consequences of a kick were determined through the integration of FTA and ETA by bow tie analysis. Finally, BN was constructed to investigate the blowout probability and other consequences of the incidence of a kick in the well. Results: The results of the study led to the identification of 24 basic events accounting for the incidence of a kick. The data also revealed seven safety barriers for the prevention of the kick incidence. The probability of kick and blowout was calculated as 9×10-2 and 3.5×10-5, respectively. Conclusion: According to the findings, entrance into the high pressure zone and reduction of bottom hole pressure were identified as the most important basic causes of a kick. Furthermore, the early detection of the kick and proper functioning of blowout preventer were recognized as the most important safety barriers to prevent the blowout.