对天然气水合物预防管理保障安全生产的研究

朱 强工程师 刘学敏工程师 张松柏工程师 李 磊工程师

（中国石油 渤海钻探油气合作开发公司，天津 300280）

0 引言

冬季自然气候温度低，导致天然气水合物在天然气生产过程当中更容易产生[1]。天然气水合物一旦在输气管道或者设备管道中产生并附着在管壁上，就会堵塞管道，使管道内径变小，产生管道憋压现象，继而管道压力升高，使得天然气井井口即生产系统压力与井底之间的压差变小，影响生产井正常生产，天然气产量减少[2]。当天然气水合物堵塞管道严重时，憋压超过管道安全最高压力时，管道超压保护装置将自动保护关井，天然气井停止生产。当天然气输气干管天然气水合物堵塞严重时，会造成干管全线生产井停止生产；当集气站内关键设备管道天然气水合物堵塞严重时，会造成全站所辖生产井停止生产。因此为保障生产，目前管理状况是需要采取在管道和设备中注入甲醇的方式进行解堵作业以恢复正常生产[3]，而甲醇是危化品且注甲醇是带压作业，增加了人员操作的风险。本文采用鱼骨图法对天然气水合物产生的原因进行系统分析，针对原因利用5W1H进行管理，在生产中实际应用，防止陆上气田冬季生产中天然气水合物的产生，杜绝注甲醇作业，减少人员在涉危化品和带压作业中暴露的频次，从源头上降低陆上气田冬季生产安全风险。

1 鱼骨图法在天然气水合物防治管理中的应用分析

1.1 绘制鱼骨图

由于鱼骨图具有直观性强的优点[4]，因而采用鱼骨图法进行系统分析。首先将导致天然气水合物的产生作为总问题，绘制出“鱼主骨”，然后从实践中得知，导致天然气水合物产生的原因是高压、低温、游离水等3个条件的存在，将高压、低温、游离水作为“鱼大骨”呈60°左右绘制在“鱼主骨”上面。

将“鱼大骨”作为问题，进行因果关系分析，将高压、低温、游离水作为问题进行分析，从天然气生产实践中得知，导致高压、低温、游离水工况的现象与地下管道埋深不足、井下节流器、集气站内设备管道保温不足、管道积液、未使用连续注醇装置、天然气压缩机对上游生产管网不起抽吸降压作用等7个原因有关，其中井下节流器原因出现了2次，将这7个原因作为“鱼小骨”呈60°左右绘制在“鱼大骨”上。

如果对“鱼小骨”继续分析，仍能得出原因，则在“鱼小骨”上绘制出“鱼细骨”，若“鱼小骨”已经是导致总问题产生的最根本原因之一，则不需要继续分析和绘制。按照以上原则和步骤绘制出的天然气水合物产生原因鱼骨分析图，如图1。

图1 天然气水合物产生原因鱼骨分析图Fig.1 Fish bone chart of natural gas hydrate formation

1.2 对鱼骨图进行分析

从已绘制出的鱼骨图中，可以直观地得出，导致天然气水合物产生的深层次，即根本原因在产能建设和日常生产2个阶段共有19个，其中在产能建设阶段是8个，在日常生产阶段是9个，整体而言，由于“井下节流器坏”和“井下节流器未使用”的原因在天然气产能建设和日常生产两个阶段都有出现，因此导致天然气水合物产生的根本原因经合并同类项后是17个。

从天然气产能建设阶段和日常生产阶段，以及从天然气生产涉及到的各个场所，即单井、管道、集气站为区分标准对17个根本原因进行概括，并以图2的形式进行总结，可以直观的发现导致天然气水合物产生的根本原因，在产能建设阶段单井场所有1个，管道场所2个，集气站场所5个；在日常生产阶段单井场所2个，管道场所1个，集气站场所6个。同时发现除产能建设阶段“井下节流器未使用”的原因出现2次；日常生产阶段“井下节流器坏”的原因出现2次，设备设施“人为停用”和“断电”的原因各出现2次以外，其它根本原因只出现1次，对于重复出现的根本原因作为问题应该加强管理。

图2 导致天然气水合物产生的根本原因概括图Fig.2 A summary of the root causes of NGH formation

通过利用鱼骨图法，准确分析出天然气开发生产各阶段、各场所导致水合物产生的根本原因，同时将总问题分解成若干子问题，为下一步逐一解决子问题，从而为解决天然气水合物产生的总问题奠定了基础。

2 利用5W1H法进行目标管理

2.1 利用5 W1 H法建立分析表

5W1H法是一种理性、全面的分析方式，不因过程而动，注重理性分析，常用于企业对工作目标的管理[5]。之前利用鱼骨图法将导致天然气水合物产生的总问题分析和分解成17个子问题，则解决这17个子问题即成为利用5W1H法要实现的工作管理目标。利用5W1H法思维基本模型进行拓展，拓展时针对不同类型、不同问题、不同性质的工作管理目标采用多种不同方式发问，例如：Why可以拓展成为什么？理由何在？原因是什么等等；What可以拓展成工作目标是什么？目的是什么？做什么工作等等；Where可以拓展成在何处？具体什么部位？从哪里入手等等；When可以拓展成何时开始？何时结束？什么时机最合适等等；Who可以拓展成谁做？谁监督？谁验收等等；How可以拓展成怎么做？怎么提高效率？如何实施等等。基于5W1H法思维基本模型进行拓展，建立解决问题的分析表模式，见表1。

表1 利用5W1H法问题分析表模式Tab.1 The 5W1H method table

2.2 将结论形成方案并实施

利用5W1H法对某个具体问题分析后，在何人、何时、何地、何因、何事、何法等6个方面均得出结论，为将分析成果用于具体问题管理实践中，需将6个方面的分析结论汇总成工作方案，在管理实践中，工作方案可以由多种形式表现出来，针对工程技术问题可以是设计方案，针对临时性工作可以是工作计划书，针对人员管理方面可以是规章制度。但无论是哪种形式的工作方案，都必须明确利用5W1H法分析得出的结论。在对工作方案实施过程当中，可以辅助人员培训、过程监督、执行力考核等管理方式，当然辅助的管理方式也可以在5W1H法对某个具体问题分析过程当中体现出来。当工作方案实施完成后，及时发现和总结实施过程中出现的问题，针对问题进行再分析，根据分析结果调整工作方案，以达到工作管理效果持续改进提升的目的。

3 举例分析

在利用鱼骨图法对导致天然气水合物产生原因进行分析得出的17个根本原因中，选取1个重复出现过2次的根本原因，即“断电”作为案例，利用5W1H法进行分析如下。

（1）利用5W1H法进行问题分析。

利用表1模式进行分析得出解决“断电”问题5W1H法分析表，见表2。

表2 解决“断电”问题5W1H法分析表Tab.2 The 5W1H method table for solving power failure problem

得出结论：

Why—问题1：为防止断电后设备和管线伴热带、压缩机停止工作，导致设备和管道内出现高压低温环境，产生天然气水合物。问题2：由于集气站外电网铺设线路长，且投用年限长，在线路老化或者农牧民私拉乱接等情况下，容易导致外电线路断电。问题3：如果外电网长时间断电，且同时没有应急电源保障电力的情况下，导致设备和管道内出现高压低温环境，产生天然气水合物。

What—问题1：为保证外电网不断电，需每年定期进行外电供电线路维护，排查线路私拉乱接用电隐患，同时需采取一旦外电断电后的应急措施。问题2：应急措施是在集气站内设置天然气发电机，保障应急用电。问题3：保障应急用电应在集气站内设置天然气发电机和应急用电线路，以及发电机所用的燃料。

Where—问题1：集气站内不能断电。问题2：具体部位是集气站天然气压缩机和设备管道伴热带不能断电。问题3：为保障集气站电力供应正常，外网供电线路、站外变压器、天然气发电机、站内供电线路是重点管理部位。

When—问题1：冬季自然环境气温低，因此为防止天然气水合物产生，从而保障天然气冬季正常生产，冬季时期集气站内不能断电。问题2：由于集气站内供电电池储存电量只能保障站内30min用电量，所以允许集气站断电最长半小时。问题3：与保障集气站电力供应有关的工作必须在入冬气温降低前完成。

Who—问题1：由集气站主管单位，即采气作业区负责集气站电力保障工作。问题2：一旦集气站外电线路断电，有集气站内值班人员第一时间进行应急供电处置。问题3：由安全监督站对采气作业区集气站电力供应工作开展情况进行监督检查。

How—问题1：入冬前，对外电线路、站外变压器、以及站内供电线路进行检查，及时整改隐患问题，确保外电线路供电正常。问题2：对站内天然气发电机进行日常保养，保障所用油水料充足，定期对发电机进行试运转，确保应急用发电机随时处于待命状态。问题3：对集气站内所有人员进行发电机启停、保养方面的技能培训，并进行考核，从而确保一旦外电线路断电的情况下，集气站人员可以在30min内，及时启动应急发电机对天然气压缩机和伴热带进行供电。

（2）将结论形成工作方案并实施。

利用5W1H法对“断电”问题分析，从结论中可以发现，为避免集气站“断电”问题导致天然气水合物产生，明确了何人，何时，何地，何因，要做何事，怎么去做的问题，对结论进行归纳，形成工作方案，可以《集气站电力保障管理办法》的规章制度形式表现出来并实施，在规章制度实施过程当中，以持续改进为原则，及时总结和分析新的问题，采取措施进一步完善规章制度，实现集气站生产现场电力保障能力不断提高。

4 结论

通过鱼骨图法将天然气开采涉及到的各阶段、各环节以及各场所中能导致天然气水合物形成的根本原因进行层层剖析，并以绘图的形式将根本原因和最终问题之间的因果关系直观表现出来，实现了将问题分析准确的目的。用鱼骨图法将问题产生原因解析成根本原因，即将总问题分解成各子问题，为实现将子问题各个击破，从而为解决最终问题起到铺垫作用。通过利用5W1H法对管理目标，即对需要解决的问题从6个角度，多维度、更全面进行分析思考，使制定的管理工作方案更具科学合理性。不足之处在于5W1H不能够一次性解决所有问题，需要在实践中继续发现和总结问题，然后继续使用5W1H法解决问题，实现持续循环改进。鱼骨图法和5W1H法结合使用，应用在解决天然气水合物产生问题的管理实践中，可从源头控制安全风险，从而实现了减少陆上气田冬季安全生产事故的目标。