CN106548406A - 一种钻井作业风险管控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种钻井作业风险管控系统及方法，该系统包括井场服务端和移动终端，其中，井场服务端存储有风险数组和作业流程数组，在工作时，移动终端根据作业人员标识从作业流程数组中获取第一作业项目，以指示作业人员根据第一作业项目进行相关作业操作，移动终端还根据作业人员所输入的作业结果生成对应的风险等级描述，并将风险等级描述发送给井场服务端；井场服务端将接收到的风险等级描述保存到第一作业项目中，并更新风险数组。该方法能够实现对井场上的钻井作业进行风险实时监控，可最大限度促进和管理作业人员遵循标准操作规章，又能在作业过程中及时识别风险隐患并给出相应解决方案，从而最大限度避免钻井作业中风险的发生。

Description

一种钻井作业风险管控系统及方法

技术领域

本发明涉及油气勘探开发技术领域，具体地说，涉及一种钻井作业风险管控系统及方法。

背景技术

钻井作业是石油天然气行业风险最高的领域。钻井作业虽仅为整个油气田勘探开发链条中的一环，但其投资却占上游技术链的50％～60％，事故率也占上游事故率的60％以上，高于其他所有环节事故的总和。因此，如何安全有效地管理和控制钻井作业过程中的风险已经成为石油公司和钻井承包商的核心问题和主要难题之一。

现有的风险管控方法，或是通过作业人员自行观察现场现象，或是通过传统信息交互的操作流程，或是利用传感设备进行“特征值”匹配。这些方法仅针对某几项重大风险指标进行大量的投入，但是并没有考虑到井场风险的综合评价。同时，这些方法也没有充分结合具体的钻井作业过程具体细节，因此无法采取针对性措施进行优化和预防。此外，传统的这些风险管控方法主要依赖操作人员的自觉性，无法有效避免操作人员的疏漏，在实际工作中效果不好。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种钻井作业风险管控系统，所述系统包括井场服务端和移动终端，其中，所述井场服务端存储有风险数组和作业流程数组，

在工作时，所述移动终端配置为根据作业人员标识从所述作业流程数组中获取第一作业项目，以指示作业人员根据所述第一作业项目进行相关作业操作，所述移动终端还配置为根据所述作业人员所输入的作业结果生成对应的风险等级描述，并将所述风险等级描述发送给所述井场服务端；

所述井场服务端配置为将接收到的所述风险等级描述保存到所述第一作业项目中，并更新所述风险数组。

根据本发明的一个实施例，所述移动终端配置为在获取所述第一作业项目后，还获取作业人员所处识别标签处的识别标签ID，并将所述作业人员标识和识别标签ID发送给所述井场服务端。

根据本发明的一个实施例，所述井场服务端配置为根据接收到的所述识别标签ID从所述风险数组中确定出对应的风险单元名称，随后根据所述风险单元名称和识别标签ID从所述作业流程数组中确定对应的第二作业项目，并判断所述第二作业项目与第一作业项目是否匹配，如果匹配，则向所述移动终端反馈表征状态正常的数据，否则向所述移动终端反馈保证表征状态异常的数据。

根据本发明的一个实施例，所述井场服务端还配置为根据所述识别标签ID所对应的风险单元的风险权重和所述风险等级描述，确定井场的当前风险总值。

根据本发明的一个实施例，所述井场服务端根据如下表达式确定井场的当前风险总值：

其中，R表示井场的当前风险总值，n表示井场中风险单元的总数，W_i和L_i分别表示第i个风险单元的风险权重和风险等级描述。

根据本发明的一个实施例，所述风险数组中的参数包括：

识别标签ID、风险单元名称、风险权重和当前风险等级描述。

根据本发明的一个实施例，所述作业流程数组包括多个作业项目，每一个作业项目包括：

作业类型、作业时间、作业人员标识、作业装置以及当前风险等级描述。

本发明还提供了一种钻井作业风险管控方法，所述方法包括：

根据作业人员标识获取第一作业项目，以提示作业人员进行进行相应作业操作；

根据作业人员的作业结果，确定对应的风险等级描述；

将所述风险等级描述保存到所述第一作业项目中，并利用所述风险等级描述更新风险数组。

根据本发明的一个实施例，在获取所述第一作业项目后，还获取作业人员所处识别标签处的识别标签ID，根据所述识别标签ID从所述风险数组中确定出对应的风险单元名称，随后根据所述风险单元名称和识别标签ID从所述作业流程数组中确定对应的第二作业项目，并判断所述第二作业项目与第一作业项目是否匹配，如果匹配，则向所述移动终端反馈表征状态正常的数据，否则向所述移动终端反馈保证表征状态异常的数据。

根据本发明的一个实施例，在得到所述风险等级描述后，所述方法还根据所述风险等级描述和所述识别标签ID所对应的风险单元的风险权重，确定井场的当前风险总值。

根据本发明的一个实施例，根据如下表达式确定井场的当前风险总值：

其中，R表示井场的当前风险总值，n表示井场中风险单元的总数，W_i和L_i分别表示第i个风险单元的风险权重和风险等级描述。

本发明所提供的钻井作业风险管控方法基于识别标签、移动终端和井场服务端等技术，结合风险评估量化方法，对井场上的钻井作业进行风险实时监控，可最大限度促进和管理作业人员遵循标准操作规章，又能在作业过程中及时识别风险隐患并给出相应解决方案，从而最大限度避免钻井作业中风险的发生。

本发明所提供的方法可用于钻井施工阶段对井场设备风险巡检过程进行综合管控，进而控制隐患，并给出风险提示；在施工过程中，对潜在的不规范的操作流程和监测到的风险进行有序采集和实时监测，能最大程度控制人为操作的疏漏和措施不当，提高井场作业QHSE管理水平，有效管控作业风险。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图做简单的介绍：

图1是根据本发明一个实施例的钻井作业风险管控方法的流程图；

图2是根据本发明一个实施例的井场的布局图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

同时，在以下说明中，出于解释的目的而阐述了许多具体细节，以提供对本发明实施例的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本发明可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。

图1示出了本实施例所提供的钻井作业风险管控方法的流程图，图2示出了本实施例中井场的布局图。以下结合图1和图2来对本实施例所提供的钻井作业风险管控系统以及管控方法的实现原理、实现过程以及优点作进一步地阐述。

从图1中可以看出，本实施例所提供的实施该方法的钻井作业风险管控系统包括井场服务端和移动终端。本实施例中，井场服务端存储有风险数组uID[n]和作业流程数组work[m]。其中，n表示井场中风险单元的总数，m表示作业项目的总数。

风险数组中包括识别标签IDUnitID、与标签ID所对应的风险单元名称RU、与风险单元所对应的风险权重W以及当前风险等级描述L，即存在uID_i＝{UnitID_i,RU_i,W_i,L_i}，其中，uID_i表示风险数组uID[n]中的第i个元素，UnitID_i表示第i个识别标签ID，RU_i和W_i分别表示第i个风险单元的名称和风险权重，L_i表示第i个风险单元所对应的风险等级描述。本实施例中，识别标签优选地采用射频识别标签(即RFID)，当然，在本发明的其他实施例中，识别标签还可以采用其他合理的形式(例如条形码或二维码等)来实现，本发明不限于此。

本实施例中，作业流程数组work[m]是根据井队实际巡检作业的流程建立得到的，该数组中每一个元素即代表一个具体的作业项目，而每个作业项目中包含作业类型WType、作业时间WTime、作业人员标识WID、作业装置RU以及风险等级描述L等，其中，作业装置也就是风险单元，这样也就存在work_j＝{WType_j,WTime_j,WID_j,RU_j,L_j}。

需要说明的是，在本发明的其他实施例中，风险数组uID[n]和作业流程数组work[m]中所包含的参数既可以仅包含以上所列项中的某几个必要参数，也可以包含其他未列出的合理参数，本发明不限于此。

本实施例中，井场服务端采用井场工控机来实现。当然，在本发明的其他实施例中，井场服务端还可以采用其他合理的器件或装置来实现，本发明同样不限于此。

对于不同的作业人员，其需要进行的作业项目也是不同的。因此本实施例所提供的方法在步骤S101中，移动终端根据作业人员所输入的作业人员标识获取该作业人员所需要进行的作业项目(即第一作业项目)。具体地，本实施例中，移动终端会将作业人员所输入的作业人员标识WID_j发送到井场服务端，井场服务端根据接收到的作业人员标识WID_j从作业项目数组work[m]中确定出对应的作业项目work_j(即第一作业项目)。

在步骤S102中，移动终端获取作业人员所处位置处的识别标签ID。具体地，当获取到第一作业项目work_j后，移动终端会将第一作业项目work_j以可视化的形式提示给作业人员。由于每个作业项目中包含作业装置信息，因此作业人员也就可以根据移动终端的提示信息将自身的物理位置移动到到第一作业项目work_j中所指示的作业装置RU_j处。此时，作业人员利用移动终端扫描作业装置RU_j的识别标签，从而得到对应于作业装置RU_j的识别标签ID(即UnitID_j)。

参照图2，当作业人员向移动终端输入作业人员标识WID_j后，移动终端获取到的对应的第一作业项目work_j。其中，第一作业项目work_j中所包含的作业类型WType_j表征该作业项目需要进行的为检查作业，第一作业项目work_j中所包含的作业装置WID_j表征发电房，因此，此时作业人员就需要对发电房进行检查。得到上述信息后，作业人员移动到发电房所处区域，然后利用移动终端扫描发电房所处区域处的识别标签，从而得到发电房所对应的的识别标签ID(即UnitID_j)。

移动终端得到识别标签ID后，会在步骤S103中将作业人员标识和识别标签ID发送给井场服务端。井场服务端在步骤S104中便可以根据识别标签ID从风险数据组中确定出对应的风险单元名称，并根据风险单元名称从作业项目数据组中确定出对应的作业项目(即第二作业项目)。

具体地，本实施例中，移动终端得到发电房所对应的的识别标签ID(即UnitID_j)后，会将作业人员标识WID_j和识别标签IDUnitID_j发送给井场服务端。由于井场服务端存储有风险数组uID[n]和作业流程数组work[m]，而风险数组uID[n]中各个识别标签分别对应有风险单元名称和该风险单元所对应的风险权重，因此井场服务端便可以在步骤S104中根据识别标签IDUnitID_j确定出对应的风险单元名称RU_j和风险权重W_j。由于风险单元即为作业装置，因此井场服务端便可以根据风险单元名称RU_j和作业人员标识WID_j确定出对应的作业项目(即第二作业项目)。

在步骤S105中，井场服务端会判断第一作业项目与第二作业项目是否匹配，并根据匹配结构生成状态数据。如果井场服务端所确定出的第二作业项目与第一作业项目匹配，则表示此时作业人员处于正确的位置，因此井场服务端会生成表征状态正常的状态数据。而如果第二作业项目与第一作业项目不匹配的话，则表示此事作业人员所处的位置并不是第一作业项目所对应的位置，因此井场服务端会生成表征状态异常的状态数据。

生成状态数据后，井场服务端会在步骤S106中将所生成的状态数据发送给移动终端。当移动终端接收到的状态数据为表征状态异常的状态数据时，移动终端将显示此时无法进行作业，同时移动终端还会提示作业人员移动到正确的位置处，并返回步骤S102重新获取所处标签处的识别标签ID。

例如第一作业项目表征作业人员需要对发电房进行检查，而实际上作业人员确移动到了接头房处，这样作业人员利用移动终端扫描到的识别标签ID变为接头房处识别标签的ID，通过该识别标签ID和作业人员ID确定出的第二作业项目显然与第一作业项目是不同的，因此此时井场服务端便向移动终端发送表征状态异常的状态数据。移动终端根据该状态数据便可以提示作业人员此时位置错误，从而避免了作业人员的操作疏漏，保障了作业人员以及井场设备的安全。

当移动终端接收到的状态数据为表征状态正常的状态数据时，移动终端则提示作业人员可以继续进行操作。作业人员根据作业项目中的作业类型进行相应的作业(例如故障检查等)，待作业完成后，作业人员将作业结果输入移动终端。

移动终端在步骤S107中会根据作业人员输入的作业结果生成对应的风险等级描述。本实施例中，移动终端生成的风险等级描述主要分为0至5共6个等级。当然，在本发明的其他实施例中，移动终端根据作业结果所生成的风险等级描述的等级数还可以为其他合理值(例如[4,9]中的其他值)，本发明不限于此。

在步骤S108中，移动终端会将生成的风险等级描述发送给井场服务端。在步骤S109中，井场服务端接收到移动终端发送来的风险等级描述后，会保存该风险等级描述保存到相应的作业项目中，同时，井场服务端还会利用该风险等级描述更新风险数组中的对应参数。

此外，在步骤110中，井场服务端还会根据接收到的风险等级描述计算当前风险总值。具体地，本实施例中，井场服务端根据如下表达式计算当前风险总值：

其中，R表示井场的当前风险总值，n表示井场中风险单元的总数，W_j和L_j分别表示作业人员所处风险单元的风险权重和风险等级描述。

井场服务端根据得到的当前风险总值提示相关管理人员进行相应操作。本实施例中，当前风险总值R的取值范围为[0,5]，其中，R取值为0表示当前无风险，R取值为1表示当前为低风险，R取值为2表示当前为中低风险，R取值为3表示当前为中风险，R取值为4表示当前为中高风险，R取值为5表示当前为高风险。

作业人员按照作业流程依次进行作业，当完成当前作业项目后，返回步骤S101中确定新的作业项目并进行该作业项目，直至完成全部作业项目。

在X井钻井施工阶段，按照钻井队班组作业的业务流程，建立起相应的作业流程数组和风险数组，并且为班组的作业人员配备移动终端。同时，还在井场值班房部署了井场工控服务端(即井场服务端)。在每次值班巡检之前，通过召开班前会分配班组人员的任务，随后开始作业。利用本发明所提供的方法，检测出高风险单元1个，并通知了巡检人员。在巡检后通过整改，消除了相应的风险，提升了现场HSE管理水平。

从上述描述中可以看出，本实施例所提供的钻井作业风险管控方法基于识别标签、移动终端和井场服务端等技术，结合风险评估量化方法，对井场上的钻井作业进行风险实时监控，可最大限度促进和管理作业人员遵循标准操作规章，又能在作业过程中及时识别风险隐患并给出相应解决方案，从而最大限度避免钻井作业中风险的发生。

本发明所提供的方法可用于钻井施工阶段对井场设备风险巡检过程进行综合管控，进而控制隐患，并给出风险提示；在施工过程中，对潜在的不规范的操作流程和监测到的风险进行有序采集和实时监测，能最大程度控制人为操作的疏漏和措施不当，提高井场作业QHSE管理水平，有效管控作业风险。

应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构、处理步骤或材料，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。

说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。

虽然上述示例用于说明本发明在一个或多个应用中的原理，但对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的原理和思想的情况下，明显可以在形式上、用法及实施的细节上作各种修改而不用付出创造性劳动。因此，本发明由所附的权利要求书来限定。

Claims (11)

1.一种钻井作业风险管控系统，其特征在于，所述系统包括井场服务端和移动终端，其中，所述井场服务端存储有风险数组和作业流程数组，

在工作时，所述移动终端配置为根据作业人员标识从所述作业流程数组中获取第一作业项目，以指示作业人员根据所述第一作业项目进行相关作业操作，所述移动终端还配置为根据所述作业人员所输入的作业结果生成对应的风险等级描述，并将所述风险等级描述发送给所述井场服务端；

所述井场服务端配置为将接收到的所述风险等级描述保存到所述第一作业项目中，并更新所述风险数组。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述移动终端配置为在获取所述第一作业项目后，还获取作业人员所处识别标签处的识别标签ID，并将所述作业人员标识和识别标签ID发送给所述井场服务端。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述井场服务端配置为根据接收到的所述识别标签ID从所述风险数组中确定出对应的风险单元名称，随后根据所述风险单元名称和识别标签ID从所述作业流程数组中确定对应的第二作业项目，并判断所述第二作业项目与第一作业项目是否匹配，如果匹配，则向所述移动终端反馈表征状态正常的数据，否则向所述移动终端反馈保证表征状态异常的数据。

4.如权利要求1～3中任一项所述的系统，其特征在于，所述井场服务端还配置为根据所述识别标签ID所对应的风险单元的风险权重和所述风险等级描述，确定井场的当前风险总值。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述井场服务端根据如下表达式确定井场的当前风险总值：

$R=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}(W_i\×L_i)$

其中，R表示井场的当前风险总值，n表示井场中风险单元的总数，W_i和L_i分别表示第i个风险单元的风险权重和风险等级描述。

6.如权利要求1～5中任一项所述的系统，其特征在于，所述风险数组中的参数包括：

识别标签ID、风险单元名称、风险权重和当前风险等级描述。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述作业流程数组包括多个作业项目，每一个作业项目包括：

作业类型、作业时间、作业人员标识、作业装置以及当前风险等级描述。

8.一种钻井作业风险管控方法，其特征在于，所述方法包括：

根据作业人员标识获取第一作业项目，以提示作业人员进行进行相应作业操作；

根据作业人员的作业结果，确定对应的风险等级描述；

将所述风险等级描述保存到所述第一作业项目中，并利用所述风险等级描述更新风险数组。

9.如权利要求8所述的方法，其他特征在于，在获取所述第一作业项目后，还获取作业人员所处识别标签处的识别标签ID，根据所述识别标签ID从所述风险数组中确定出对应的风险单元名称，随后根据所述风险单元名称和识别标签ID从所述作业流程数组中确定对应的第二作业项目，并判断所述第二作业项目与第一作业项目是否匹配，如果匹配，则向所述移动终端反馈表征状态正常的数据，否则向所述移动终端反馈保证表征状态异常的数据。

10.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，在得到所述风险等级描述后，所述方法还根据所述风险等级描述和所述识别标签ID所对应的风险单元的风险权重，确定井场的当前风险总值。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，根据如下表达式确定井场的当前风险总值：

$R=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}(W_i\×L_i)$

其中，R表示井场的当前风险总值，n表示井场中风险单元的总数，W_i和L_i分别表示第i个风险单元的风险权重和风险等级描述。