現場井控要素的關聯特征及三側分類

任建斌

中國石油長慶油田分公司工程監督處 （陜西 西安 710018）

0 引言

對于井控作業，石油行業有著完善的技術標準和行業規范，各油田公司也制定了適合本區塊的管理制度和操作細則，但這些繁復的標準、規范、制度、細則在施工現場并未能得到全面落實，這是一個系統管理的問題。目前在這一領域的探究尚有欠缺，對各類制度規范如何在現場完整執行的規律性認識不足，這是工程監督人員需要面對、探討和解決的主要課題。

一個水平旋轉著的物體有兩個基本界定維度：一是立軸維，二是旋轉維。一個運行中的事物或從事著的一項工作也是這樣，圍繞一個中心，根據其賴以實現的基礎、用行進的程式和借由調控的導示構建一個“空間立軸旋轉體”模型。這一立體模型具有兩維四元結構，即立軸維的上、中、下三元和旋轉維的繞圍元。對于事物的整體，設定立軸下元為表征基礎承載特征的關系元；立軸上元為表征監測導示特征的關系元；立軸中元為表征集聯樞紐特征的關系元；繞圍元為表征途徑程控特征的關系元。據此，將鉆井現場井控管理諸要素進行邏輯組合，可構建一個有“空間立軸旋轉體”特征的整體，此整體既強調聯系又強調某種規則的統一，亦即系統工作方法［1］。工作中把握這個整體，就能總攬全局、突出重點、調度有序，有效開展工作。下面運用 “空間立軸旋轉體”分析方法對現場井控管理要素進行整體關聯性解析說明。

1 井控管理構件新型分類

現場井控工作面對要素眾多，有井控設備、工具儀器、物件材料、隊伍資質、文件資料，還涉及項目管理、后勤保障等。這些要素從工作管控的角度可以劃分為井控硬件、井控軟件、井控操作件。

1.1 井控硬件

井控硬件指井控工作的物質實體，包括井控設備、器件和物料。其中井控設備主要有井口設備、內防噴工具、節流管匯、壓井管匯、控制設備、井眼異常監測裝置、溢流壓井處理裝置、其他專用器具及輔助設施。

1.2 井控軟件

井控軟件指現場井控工作的規劃執行項目，是為保障總體井控目標實現而采取的管控模塊或作業任務包，具有時序性、規范化、既定式特征。井控軟件通常有如下項目：①員工資信檔案；②井控管理制度、機構分工及崗位職責；③本井基本情況；④施工井外圍環境基本情況；⑤井控設備臺帳；⑥井控設備的安裝、調試；⑦井控設備檢查維護保養；⑧井控設備試壓；⑨地層破裂（漏失）壓力試驗；⑩安全關井套壓計算；11○地層壓力預告；12○低泵沖試驗；13○井控應急預案、處理程序及操作表單；14○其他特定情況下的作業項目。

1.3 井控操作件

井控操作件，指井控工作現場實施的一些管控機制和調度方式，是井控硬件基礎和軟件規劃的集中統一，體現著施工隊伍的現場執行能力和組織管理水平。井控操作件以會議、活動為實現形式，以文本、記錄為信息載體，通常有以下幾類：①井控巡查及記錄；②井控坐崗及記錄；③井控培訓及記錄；④防噴演習及記錄；⑤井控工作準備及交底；⑥井控例會及總結；⑦井控作業進程管控、崗位值守及記錄。

2 井控管理構件的“立軸旋轉體”特征

2.1 井控硬件體系架構

井控硬件的主體功用是實施井下監測、關井和壓井。設備部分的井口裝置、內防噴工具是整個硬件體系的流程中樞，其他井控設備均要與之聯合作用才能發揮功能，屬于立軸中元；井筒監測報警裝置提供井控工作預警導示，屬于立軸上元；井下處理裝置實施井眼異常情況下的加重壓井操作，是井控風險消減控制的基礎設備，屬于立軸下元；節流管匯、壓井管匯是關井、壓井操作裝置，實現不同狀態下的參數調節控制，具有方式性特征；遠程控制臺、井控專用器具及其他輔助設施在井控過程的不同階段或節點適時啟用，具有程控性特征，這4項均屬于繞圍元。井控硬件立軸旋轉體圖如圖1所示。

圖1 井控硬件體系圖

2.2 井控軟件體系架構

在上述井控軟件項目中，①、②2個項目是整個井控作業的統領，項目13○是井控操作規程，它貫通了現場3個風險級別下井控工作的各自要求，是其他各項活動的集中體現，這3個項目構成立軸中元；⑤～⑧4個項目是圍繞井控設備而規劃的工作措施，為總體井控作業提供基礎，屬于立軸下元；③、④2個項目是井控工作的依據性文件，具有導示特征，屬于立軸上元；⑨～12○4個項目是圍繞井筒施工進行的作業項目，為井噴處理提供各項必要的工程操作參數，相對于井控作業的全局具有程控性、方式性特征，屬于繞圍元。井控軟件立軸旋轉體如圖2所示。

圖2 井控軟件體系圖

2.3 井控操作件體系架構

在井控操作件中，井控坐崗是現場管控的基礎，屬于立軸下元；井控巡查是現場管控的指引，屬于立軸上元；作業管控及崗位職守活動是整個井控管理的核心，屬于立軸中元；現場培訓和防噴演習項目具有輔佐性、方式性特征，井控預告交底、井控例會總結是階段性管理的需要，具有途徑性、程控性特征，這4項均屬于繞圍元。井控操作件立軸旋轉體如圖3所示。

空間立軸旋轉體模型表示了現場井控管理要素之間的邏輯關系，超越了慣常的項目羅列型表現形式。通過體系架構，對組成整體的各功能要素進行了關聯定位和有序協調。高晨陽說，兩個方面的關系，要素的定位化是其協調化的前提，而協調化又是定位化的目標和結果，要素的定位化和定位化要素的協調、配合是整體的最終目標［2］，也體現了井控管理工作的追求目標。掌握這一思維工具，作為井控主體的人對井控客體要素的把握就有了整體概念、全局意識。

圖3 井控操作件體系圖

3 井控管理構件的層次組合關系

在既定的井控環境下、井控硬件、井控軟件、井控操作件綜合作用構成了現場井控工作系統，各構件之間具有包含性、聚散性特點，其關聯區間組合圖如圖4所示。

圖4 井控管理構件區間組合圖

外橢圓形包含其他圖形，表示現場一切井控工作在既定的環境下進行；中橢圓形包含小橢圓形和立錐形，表示作業項目和管控機制以硬件配置為基礎；小橢圓形與立錐形相互交叉,表示作業項目和管控機制存在銜接與脫節的現實情況；圖4中，里圈處在外圈的靠中靠上位置，寓意現場工作在各構件的組合下由低級逐次走向高級和規范。

1）黑色區域無井控設施、規劃項目和管控機制，屬于無井控作業狀態。石油勘探早期開發存在此情況，目前井控是基本要求，該區域實際反映了鉆井施工的風險評估級別，為工程設計提供參考。

2）紅色區域配有簡易井控設施，無規范作業和管控機制，屬于欠管理狀態。該區域反映井控工作的低級狀態,業內普遍處于自發摸索積累的初始應對階段，尚未形成完善的管理模式。

3）橙色區域是立錐形未與小橢圓形重合的區域,井控設施配備，管控機制建立，但缺乏作業規劃和實施能力，井控工作處于無序管理狀態。該情況多發生于民營隊伍中，憑借外協能力進入油氣田市場，依靠外援提供井控保障［3］。主要表現在：①人員素質不高；②技術能力有限；③支撐體系不健全。

4）黃色區域是小橢圓形未與立錐形重合的區域，井控設施齊備，作業規劃到位，但管控機能欠缺，井控工作處于不規范管理狀態。該區域顏色從邊緣到中間漸變，表示現場問題具有層級性：首先在外層，隊伍作業水平差；其次到中層，員工業務素質低，行業規范和要求掌握不足；最后靠里層，自覺應對能力弱，面對區域新情況、管理新要求,井隊不能警覺自律并同步跟進。此類情況在民營隊伍中出現較多，中石油隊伍里也時有發生。

5）綠色區域是小橢圓形與立錐形的重合區域，硬件配置齊備，作業規劃完善，管控機制健全，井控工作處于規范管理狀態。

圖4中，黑色圈層決定著總體安全，以后逐層保障措施升級。紅色圈層安全級別低；橙色、黃色區域逐次提高但仍不達標，到了綠色區域，現場井控體系的環境、硬件、軟件、操作件有了良好的結合，安全級別達到了要求。

井控管理構件組合圖反映了現場井控工作監管中的各類情況，借助此模式可以分析施工現場的工作特征，找準改進完善的方向。

4 井控管理要素的三側分類

4.1 三側分類概念

井控管理構件的硬件、軟件、操作件是為了便于現場工作管控而做出的新型劃分。通常業界對井控工作的檢查多從數據資料、崗位操作、設施狀態3個方面歸類。資料數據反映計劃規范、工作記錄等概念態信息；崗位操作反映工序組織、操作行為等活動態信息；設施狀態反映物料配備、檢測維護等實物態信息。另一方面，從當前油田開發組織方式看，工程施工有督導支撐、現場執行、設施配置3個形成元素項。這些劃分出自不同視角，均是對現場井控管理要素的概括。3種分類概念不能一一對應，但均有實用性。這里將這一處理方式稱為井控管理要素的“三側分類”。

三側要素是一個體系在3個側面的不同反映形式。元素側是從工作源頭出發劃分的影響要素側，對于工程項目的前期規劃、施工問題的調查改進具有明確的聚焦定位作用。表觀側是從工作表現形式角度歸結的表征要素側，對于現場工作的檢查、統計具有規范的體例指引作用。管控側是從工作掌控機制出發界定的操控要素側，對于現場工作的組織實施具有操作借助作用。

4.2 三側分類要素的相互關系

三側要素各有3個部項，每個部項又有眾多的細分項目，側間部項具有對稱的層級和漸變的內涵，相互之間關聯交集，存在因果組合關系。元素側是形成其他兩側要素的基本體；管控側是元素側在現場的組合運用體；表觀側是管控側的綜合表現形式。三側中元素側的部項是單一體，而管控側、表觀側是元素側在現場的衍生項目，是復合體。三側各部項之間的關系如圖5所示。

圖5井控三側三層部項關系圖

圖5 中，箭頭所連的項目之間是作用上游與下游的關系，工作原因與結果的關系，正向指示演進方向，逆向揭示發生根源。元素側是條件，表觀側是結果，管控側是二者的中介統攝側。

4.3 三側分類要素的概念范疇

關于現場工程管理，其基本要素分類有“4M1E”法，簡稱“人、機、事、物、環”五要素法［4］。 在進一步的解析中，其組成項通常還被劃分為“人、機、料、法、環、信”六要素［5］。推究這兩種理論，后者對前者進行了定向擴展［6］，將“事”的范疇用“法、信”代替。 對于現場井控管理，上述理論符合其運行機理，同時又顯示其自有特性。從現場井控工作的特征出發將管理要素劃分成三側三層，是對六要素概念的實用性轉化。通過介紹可以推知，三側的上層反映 “法、信”的內涵；中層體現“人、環”的實質；下層標示“機、料”的內容。

5 三側分類方法的實踐應用

三側分類各有特點，可以比照而不相互取代。工作檢查時多從表觀側入手，但將其用于現場管控則顯得概念交織、不便掌握，用于糾源改進則更是頭緒混雜、對標不明。如井控坐崗，檢查時可以查看坐崗記錄，它以數據資料的形式呈現，規范與否一目了然；而在現場執行中坐崗工作是否到位就涉及到設施條件、記錄規范、人員組織等方面的限制因素；進一步推究到元素側，其設施配置、現場執行、督導支撐方面必定以某項單獨或多項綜合的方式形成坐崗工作缺陷的根源。如果不建立管控側、元素側的分類概念，此類問題在工作改進時要各個具體歸結，缺乏明晰的理念指導，這就是三側要素分類的現實必要性。

2017年某油田X井發生了一起三級井噴事故，這里試用三側分類法對現場情況進行解析，見表1。

表1中，表觀側項目是該井控事故調查中確定的問題項（括號內是推斷項）。管控側項目是表觀側各項的逆向歸類，依序推導至元素側，由藍色箭頭指示。紅色虛線箭頭是逆推的反推，以指示同側中存在的判定問題項。表1中有幾點需要說明。

1）短起下鉆未罐漿是反推項。根據調查記錄，井隊從 2017年 8月 1日 8：00到 8：45短短 45 min內起鉆8拄，下鉆6柱。扣除輔助時間，平均每根立柱操作時間不足3 min，按照現場工作經驗其上提速度已經超過0.5 m/s的安全臨界，更無井內灌漿操作時間。

2）短起下鉆誘噴是歧義項。短起下鉆過快形成井內抽汲是誘發井噴的原因，但其緣由不只是違章操作，可能事發前管理方對氣層段鉆具提速無明確要求，也可能施工用泥漿密度的設計安全余量不足，鉆進時在循環壓力加持下基本達到井內壓力平衡，起鉆時則失衡井侵。

3）回壓閥失效是反推歧義項。井隊從2017年8月1日8：52鉆具內噴到16：25丟鉆具關全封的約7.5 h時間段內工作情況未說明，可以肯定，期間必然多次搶接內防噴工具未果。原因主要有兩種：①井口泥漿沖刺壓力過大，井隊人員協調配合能力不足，未能在關鍵期搶接成功；②人員操作到位，但內防噴工具出現故障，鉆桿回壓閥頂開裝置失效，上扣操作在負壓情況下無法進行。

通過三側列表分析可以得出結論：①督導支撐方面，項目組從評審機制、作業規則、管控項目方面有6項工作要做，應該落實于表觀側的文件資料項；②現場執行方面，各層次均存在較大問題，可以在管控側分項對照整改解決；③特殊情況下的搶險演習，不僅是施工隊伍的事，還需要情境設置、程序規劃，現場并不具備主導條件，建設方支撐體系肩負的責任更大。

三側分類法是分析現場井控工作的一種思路方法，可用于某一單項要素的歧義解析、也可對事故整體調查分析，還能借助做井控管理項目的系統規劃，其概念應用是一個在探索中不斷發展完善的過程，在實踐中不斷挖掘其實際效用。

6 結論

1）現場井控管理要素之間存在邏輯定位關系，其特征應用有助于工作組織及管控。

2）井控構件關聯區間組合圖反映施工現場的不同形態信息，借助圖形分析有助于項目規劃和監督管理。

3）三側井控要素的劃分和運用有其實踐價值和現實意義。