This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
روش از
همدان، ن،
قاتيتحق كز
، )BTA(
13/4/96
30/7/97
Mirzaee
wells in t
وهشي
اسـتفاده بـا
همدان يپزشك علوم اه
.رانيا همدان، همدان،مرك ،يا حرفه بهداشت
ها كليدواژه فوران،
الن،يسسك،ير يابيارزيونيپاپ ليتحل
تاريخ دريافت: تاريخ پذيرش:
Aliabadi M, M
the drilling ind
است.
مقاله پژو
ب يحفـار عت
دانشگا بهداشت، شكده
ه يپزشك علوم انشگاهH، يآموزش يعلم قطب
گـاز نفـت و يي منجـر گـردد. ين صنايع است. عت حفـاري، بـا
كـارگيري بـه ـا كنتـرل فـوران
تـا علـل از آن
) Kickسـيالن ( و رخـداد تـاال
راسـت ديـاگرام ×10 394/2
انساني از قبيل ي ر ايجـاد سـيالن
ـتم فـوران گيـر
Mohammadfa
dustry using B
C صورت گرفته ا
صنع در گاز و ت
دانش ،يشغل يمنيا و شت
دا بهداشت، دانشكده ،يHSE ستيز طيمح و
aahmadi.hse@
هاي چاه فوران خطر ،محيطـي جايع زيسـت
در اي ايمني سطح شدر صـنع نفت و گاز
بـ صـنعت حفـاري، موانـعاز ت هر يـك
و موانع كنترلـي دثه
يا همـان س اصلي داحتمـي پايه همراه با
سـمت در هريكد ×10 3و 23/1 1
وخطاي سازند حفاريدراي علـل ريشـه ن
ملكرد صحيح سيسـ .كنند ايفا مي
am I, Ahmadi
Bow-Tie analy
CC BY-NC-SA 1.0
139
نفت يها چاه
بهداش قاتيتحق مركز ،
يشغل يمنيا و بهداشتيمنيا سالمت، تيريدGmail.com@ .راني
نفت و گاز، در زمينهت شديد انساني و فجكاهشي خطر و افزايش
هاي سك فوران چاه گرفت.هاي اكتشـافي ي چاهمرتبط با شكست ايحاد سيرم BTA م
رويداد در بروز ه)پاي دي گرديد. رويداد هاي
رخداد احتماالت با هي(فوران) به ترتيـب
به اليه پرفشار در ستـرين عنوان مهـم به
عمو ن)ه موقع سيالگيري از وقوع فوران
i gahar A. Ro
ysis. Iran Occ
ي آزاد مطابق با
97 همن و اسفند
Blow out(
يا حرفه بهداشت يزش
به قاتيتحق مركز ،يا فهمد گروه ارشد، يرشناس
يا همدان، همدان، يشك
صنعت حفاري د رات از قبيل انفجار، تلفاتت، طراحي اقدامات كشه اي و ارزيابي ريس
BackgrouBlowout cand enviroblowout inMethods:possible cBow Tie consequenResults: 2consequencalculatedmeasure oConclusiodrilling mFurthermo(BOP) we Conflicts Funding: How to Mirzaee
wells in t
ID
Iran O Iran Occu
causes antry using
Mirzaee AliaUniversity of M
hammadfam, Py of Medical Sceza Ahmadi gaool of Health,
مقدمهبه دليل مواد و شرايط خطرناك جزء صنايع فرآيندي
و به همين دليل مستعد بروز صنايعي با ريسك باال بودهدليـل شـرايط بـه حفاري حوادث بزرگ هستند. صنعت
حجـم كاركنـان، و تجهيـزات عملياتي حاد، تراكم زيـاد همچنـين و هيـدروكربني و شـيميايي مـواد توجـه قابل
يكـي محدوديت زماني پاسخگويي در شرايط اضـطراري تــرين صــنايع فراينــدي ريســك بــاال در جهــان از مهــم
خشـن بـودن . همچنين دور و]2و1 [ شود محسوب ميتوجهي خطرات شغلي اين طور قابل كار حفاري به محيط
عمليـات حفـاري ه صنعت را افزايش داده است، بطوريكنفتـي بـاالترين هاي حوزهنفت و گاز در مقايسه با ديگر
رفتـه و بيشـترين ميـزان روزهـاي ازدسـت نرخ حوادث .]5-3[ دارند راكاري صـنعت حـوادث تـرين هزينـه پـر و تـرين مهم از يكيباعـث صـدمات تواند كه مي باشد مي چاه فوران حفاري،
سوزي و انفجارهاي بـزرك، تعداد زيادي از پرسنل، آتشها بشكه نفت بـه محـيط اطـراف و سرريز شدن ميليونشود. طبـق تعريـف فـوران محيطي ايجاد فجايع زيست
عبارت است از جريان كنترل نشـده هيـدروكربن (گـاز، شـور از چـاه بـه محـيط نفت و ميعانات گازي) و يـا آب
انجام گرفت. BTAبا استفاده از ارزيابي ريسك پاپيوني بررسي شرو
عنـوان بـه »سـيالن « مطالعه حاضر با در نظر گـرفتن گيـري رويداد اصلي، بر روي عوامل تأثيرگـذار در شـكل
سيالن، موانع كنترلي و پيامدهاي ناشي از شكست ايـن مراحـل انجـام 2موانع متمركزشده است. شكل شـماره
دهد. اين مطالعه را نشان ميمرحله نخست با توجه به بررسي متـون و گـزارش در
عنوان رويداد اصـلي در به هاي نفتي، سيالن حوادث چاه نظر گرفته شد. در ادامه بـا توجـه بـه اينكـه ديـاگرام
BTA خطا درخت آناليز تكنيك دو تركيب از )FTA (و شود، ابندا درخـت مي ايجاد )ETA( رويداد درخت آناليز
FTA روش. ]13[ ترسيم گرديـد خطا و درخت رويداد است كه روابط بين يك رويداد اصـلي را گرافيكي مدلي
دهـد. ايـن رويدادهاي پايه در يك سيستم نشان مـي باروش بر اساس شناسايي يك رويداد نامطلوب خاص كه
مثال شكست سيستم) عنوان شود (به وتحليل بايد تجزيهبـوده و درواقـع گوينـد اسـتوار مي و به آن رويداد اصلي
رويـداد رخـداد بـه منجـر توانند مي كه نواقصي تركيبدر اين دهد. مي قرار ارزيابي مورد را دنشو موردنظر خاص
بين رويـدادها و علـل آنهـا بـا اسـتفاده از روش ارتباط شـود نشـان داده مـي ORو ANDهاي منطقـي دروازه
بنابراين در مرحله دوم عوامل مـؤثر در بـروز .]14و13[
شناســايي FTAرويــداد اصــلي بــا اســتفاده از تكنيــك خطا درخت آناليز هاي خروجي ترين مهم از يكيگرديد.
Importance( اهميـت ميـزان محاسـبه BTA روش درMeasures( رويـداد بـروز در پايه رويدادهاي از يك هر
هر اهميت ميزان محاسبه هاي يكي از روش .است اصلي-FV( Fussell( روشي پايه، استفاده از رويدادها از يك
Veselys در اين روش جهت محاسـبه ميـزان .باشد مي را مـوردنظر رويـداد پايـه، رويدادهاي ازاهميت هر يك
بـا را اصـلي رويداد احتمال و گيرند مي نظر در صفر برابر اسـتفاده از بـا سـپس كننـد مي محاسبه FTAقوانين به دسـت مـي را موردنظر رويداد اهميت ميزان 1 رابطه پايه رويدادهاي اهميت ميزان محاسبه جهت .]15[آورند
اسـتفاده 1 رابطـه طبـق FVروش از در ايـن تحقيـق .گرديد
) = : 1رابطه ) ( )( : رويداد مياني مورد نظرميزان اهميت رويداد پايه يا : ( (TE) رويداد اصلي احتمال : (TE − احتمال رويداد اصلي بدون در نظر گـرفتن (
رويداد مورد نظر احتمـال محاسبه و شناسايي منظور در مرحله سوم به
رويـداد اصـلي و وقـوع درصـورت كه مختلفي پيامدهاياز دهـد رخ اسـت ممكـن نقص هر يك از موانع كنترلي
(E) : حفاظتي هاي اليه موفقيت يا شكست احتمال ، مرحله پاياني اين مطالعه آناليز رويـداد 2طبق شكل
زمينـه در BTA اسـت. BTAمنتخـب بـا اسـتفاده از بـه هـا روش تـرين نـوين و مـؤثرترين از مديريت ريسك
هـاي درخـت اين تكنيك درواقع قابليـت . رود ميشـمار تركيـب مـي كنـد؛ را بـا يكـديگر درخت رويدادخطا و
اي علـل ريشـه BTAيعني درخت خطا در سمت چـپ دهد و درخت رويـداد منجر به رويداد اصلي را نشان مي
در سمت راست آن چگـونگي شكسـت موانـع ايمنـي و كشـد. از نمايان شدن پيامدهاي مختلف را به تصوير مي
مختلف ريوهايسنا ارزيابي هاي اين روش توانايي قابليتحادثـه اسـت. رخـداد مسـيرهاي و احتمـال اسـاس بـر
افراد ،تجهيزاتدرواقع چگونگي عملكرد BTA دياگرام ومعـين سـناريوي يـك دررونـد ايمنـي هـاي سيستم و
زمان را هم ي آنهاپيامدها و خطاها همچنين ارتباط بينو FTAدرواقع در اين مرحلـه .]19و 18[ دهد مي نشانETA رسم شـده از نقطـه مشـترك يـا همـان سـيالن
.عنوان رويداد اصلي) باهم تركيب شدند (به ها افتهي
عنـوان رويـداد اصـلي در در اين مطالعه نيز سيالن بهنظر گرفته شد و قسمت درخت خطاي تكنيك پـاپيوني در دو بخش شـامل رويـدادهاي خـارجي و رويـدادهاي
سيالن مورد بروزداخلي، جهت شناسايي عوامل مؤثر در ارزيابي قرار گرفت. در رويدادهاي خارجي نقش عوامـل طبيعــي و عوامــل ناخواســته ماننــد جنــگ و عمليــات تروريستي و در رويدادهاي داخلي، نقش سه فـاز اصـلي
و Trippingحفاري، عمليات شامل عمليات حفاري چاه كاري، به تفكيـك بررسـي سيمان و عمليات لوله جداري
بـا پـاپيوني آناليز قالبدرخت خطا در نهايتدر گرديد. مربوطه مطابق عملياتي افراد و ايمني متخصصان حضور
ترسيم گرديد. BTAدياگرام 3شكل شماره ، احتمـال سـيالن (رويـداد خطا درخت ترسيم پس از
2 روابط و منطقي هاي دروازه تركيب از استفاده با اصلي)اهميـت هـر يـك از محاسبه شد. در ادامـه ميـزان 3 و
با اسـتفاده از رويدادهاي پايه در بروز سيالن به تفكيك، رخـداد احتمال 1شماره جدول تعيين گرديد. 4رابطه
نشـان را و ميـزان اهميـت هـر رويـداد پايـه رويدادهاي .دهد مي
هاي اليه از هريك شكست احتمالتعيين جهت .گرديد كنترلي و اولويت فعال شدن هركدام ازلحـاظ عمليـاتي،
و مربوطـه عمليـاتي افـراد ،ايمنـي متخصصـان ازنظـر ــين داده ــه همچن ــاي ارائ ــا ه OREDA شــده در راهنم
هـاي احتمال شكست اليـه 2. جدول ]17[ استفاده شد دهد. ي سيالن را نشان مي كننده حفاظتي كنترل
بـا ي نهايي پيامدها ادامه احتمال رخداد هريك از درسناريوهاي 3 جدول محاسبه گرديد. 4 رابطه از استفادهو احتمــال رخــداد هركــدام پديــده فــوران، بــه منجــر
را نشـان ، همچنين احتمال كلي رخداد فـوران در چـاه دهد. مي
رويـداد درخت و خطا درخت تركيب با BTA دياگرام قـرار وتحليـل تجزيه مورد آن اطالعات و گرديد مترسي به عوامل است مشخص 3 شكل در كه نگونه هما. گرفت هاي دروازه و ها شاخه با همراه اصلي رويداد آورنده وجود
همراه حفاظتي هاي اليه و دياگرام چپ سمت در منطقي
در پيامـدها و هـا اليـه ايـن موفقيـت يا شكست باحالت .است قرارگرفته BTA دياگرام راست سمت
يريگ جهينتبحث و
خطاي درخت ترسيم مرحله نتايج 3 شكل به توجه با نقـص يـا تعلـ 28 درمجمـوع ،داد نشان BTA دياگرام
كه اين امر هستند دخيلرخداد سيالن دره) پاي رويداد( نتـايج اسـت. FTAحاكي از توانايي تحليل دقيق روش
قـرار مطابقـت و موردبررسي زير مطالعات با مطالعه اين خطـاي درخـت خـاكزاد و همكـاران مطالعه در .گرفت
شده، تنها به فاز حفـاري عمليـات چـاه در بـروز ترسيم رويـــداد پايـــه 10ســـيالن پرداختـــه اســـت، ودر آن
فاز حفـاري ايـن مطالعـه كـه شده است كه با شناسايينتـايج .]9 [رويداد پايه اسـت، همخـواني دارد 11 داراي
) در اين مطالعه نشان 1آناليز كمي درخت خطا (جدول ورود به اليه پرفشـار در ( BE05: داد كه رويدادهاي پايه
ادامه -1جدولBE10 روي سيال حفاري از هرز
يا سازند حفاري طريق داليز3× 7/9 × BE24 خطا در مقدار مواد
با سيال چاه مناسب نكردن پر(BE19: و) سازند حفاري10×به ترتيب بـا احتمـال )كردن Trip up در زمان 1
10× و 5/1 ي دادهايـ روبيشترين احتمال را از بين 24در بروز سيالن داشتند. ايـن نتـايج نيـز بـا مؤثرداخلي Majeed از مطالعـات خـاكزاد و آمـده دسـت بـه نتايج
Abimbola ــت دارد ــين ميــزان ]20و9[ مطابق . همچنشـده در سـيالن محاسـبه اصلي يااحتمال كلي رويداد
10×اين مطالعه ( دست آمد كه اين مقدار به )23/1 1و Majeed Abimbola و احتمـال بـا مطالعـات خـاكزاد
. ]21و9[ همكاران متفاوت بودبـر اسـاس پايـه رويـدادهاي از يـك هر اهميت ميزان
آن در كـه آمـده اسـت 1 جدول در FV روش 1رابطه ورود بــه اليــه پرفشــار در ســازند ( BE05:رويــدادهاي
بـا سـيال در چـاه مناسـب نكردن :(پر BE19 ،)حفاري Trip يا(لوله باال كردن : BE18كردن) و Trip up زمان
up ،(داراي پايــه رويــدادهاي بــين در كــردن ســريع رأس رويـداد وقوع در تأثير بيشترين و اهميت بيشترين
.باشند مي ترسيم مرحله نتايج ،BTA دياگرام 3شكل به توجه با
درسـناريو 14 درمجمـوع كـه داد نشان رويداد درخت وهاي كنترلي اليه موفقيت يا شكست مختلف هاي حالتسناريو منجـر 7 كهآيد وجود به تواند مي رويدادها توالي
سناريو بـدون پيامـد خـاص (شـبه 7به رخداد فوران و از ميان سناريوهاي منجر 3حادثه) است. مطابق جدول
بيشـترين داراي و سناريوي به فوران سناريويداراي و احتمــال رخــداد و ســناريوي هــاي
اليه هاي كنترلي فوران اليـه اول (تشـخيص بـه موقـع و عملكرد صحيح سيستم فوران گيـر سـرچاهي سيالن)
)BOP (Blowout Preventer ــش را در ــرين نق ، مهمت مطالعـات با اين نتايجپيشگيري از وقوع فوران داشتند.
خاكزاد مطالعهدر .گرفت قرار مطابقت و موردبررسي زيردرخـت رويـداد بخش در سناريو و پيامد 10 و همكاران
BTA احتمـال نهـايي رخـداد فـوران و شـد شناسـايي×10 همچنـين در .]9 [اسـت شـده محاسـبه 625/2 در سـناريو و پيامـد 6و همكاران Faisal Khanمطالعه شـده در نظـر گرفتـه BTA درخت رويداد نمودار بخش
.]8 [است نتـايج شـده در محاسـبه احتمـاالت تفـاوت دليـل
حاضـر ايـن اسـت كـه در ايـن مطالعـه با فوق مطالعاتها بـا مطالعه فازهاي مختلف عمليات حفاري و نقش آن
ر رويداد اصلي (سيالن) به تفكيك مورد ارزيابي تمركز بدر درخت رويداد هر فاز ي پايه ا قرارگرفته و رويدادهاي
شده است. بـه عبـارتي تعـداد بسط داده BTAدياگرام اي دخيل در رخداد سـيالن و همچنـين رويدادهاي پايه
هاي كنترلي و سـناريوهاي منجـر بـه پيامـد تعداد اليهدر مقايسه با ديگر مطالعات مشابه كه نهايي اين مطالعه فاز از عمليات حفاري پرداخته است، تنها به بررسي يك
بيشتر بوده است. همچنين در نظر گـرفتن رويـدادهايي و 23 هـاي چـاه مانند رانش زمين، زلزله، جنگ (ماننـد
ــان و 29 ــاه كنگ ــاي چ ــدان ه ــروشمي ــات س ) و عمليتواننـد كـه مـي )كريت اهـواز 50چاه (مانند تروريستي
نيز دليل ديگـري بـر ايـن تفـاوت شوند منجر به فوران است.
تحليـل ديـاگرام پـاپيوني در ايـن با توجـه بـه نتـايج مطالعه خطاي انساني از قبيل ورود به اليـه پرفشـار در
با سـيال حفـاري چاه مناسب نكردن پر سازند حفاري وتـرين مهـم عنـوان ) بـه Trip up( كردنلوله باال در زمان
موقع و تشخيص به در ايجاد سيالن رويداد هاي پايه اي سيستم فوران گيـر سـرچاهي سيالن و عملكرد صحيح
)BOP( Blowout Preventer، ــه ــين و بـ ــوان اولـ عنـــه ــرين الي ــگيري مهمت ــي پيش ــاي كنترل ــده از ه كنن
شـدند. بـر همـين شدن سيالن به فوران شناخته تبديلموقـع بـه كنتـرل و پيشگيري تمركز بر شناسايي، اساس
و انسـاني هـاي شكسـت كاهشعلل يادشده، همچنين فراينـدي، نقـش اساسـي را در تجهيـزات ايمن طراحي
گونه صنايع دارند. حوادث در اين وقوعپيشگيري از و تعيـين سـازي، در سـاده پـاپيوني روش هاي قابليت و سازي خالصه معلولي، همچنين و علت عوامل تشخيص
نسـبتاً تعـداد بـه هاي كمـي داده از زيادي دارمق تبديل پاپيوني را به تكنيكـي رايج، رويكرد سناريوهاي از كميتبديل مديريت آن و پروژه ريسك ابالغ و ارائه براي مؤثر
كاركنـان و مسئوالن سطوح تمامي براي كه كرده است .است درك پروژه قابل
آناليز هاي نتايج اين مطالعه نشان داد كه اجراي روشريسـك در مديريت BTA ريسك از قبيل روش پاپيوني
از قبيـل صـنعت حفـاري صنايع فرآينـدي نفـت و گـاز ايجـاد نگـرش دقيـق در توانند نتايج مطلوبي جهـت مي
تحليل علل وقوع حوادث ، برآورد كمي از ميزان احتمال ــين پيشــگيري از ــامطلوب وهمچن ــدادهاي ن ــوع روي وقحوادث و طراحي كنترل هـاي كـاهش ريسـك، داشـته
باشند.
تقدير و تشكراين مقاله از پايان نامه مقطع كارشناسي ارشـد آقـاي
پزشكي همـدان احمدرضا احمدي گهر در دانشگاه علوم شـركت از استخراج شده است. نويسـندگان بدينوسـيله
ملي حفاري ايران و تمام كساني كه در راسـتاي اجـراي اين پژوهش همكاري كردنـد، كمـال تشـكر و قـدرداني
آورند. بعمل مي
References 1. Khakzad N, Khana F, Amyotte P. Dynamic
safety analysis of process systems by mapping bow-tie into Bayesian network. Process Safe Enviro Protect. 2013:46-53.
2. Tamima N, Laboureura MD, Mentzera AR, Hasanb AR, Mannana MS. A framework for developing leading indicators foroffshore drillwell blowout incidents. Process Safe Enviro Protect. 2017; 106:256–262.
3. Song G, Khan F, Wang H, Leighton Sh, Yuan Z, Liu H. Dynamic occupational risk model for offshore operations in harsh environments. Reliabil Engineer Syst Safe. 2016.
4. Ataallahi E, Shadizadeh SR. Fuzzy consequence modeling of blowouts in Iranian drilling operations; HSE consideration. Safe Sci. 2015;77:152 -159.
5. Heidari PA, Maknoon R, Taheri B, Bazyari M. Identification of Strategies to Reduce Accidents and Losses in Drilling Industry by Comprehensive HSE Risk Assessment-A Case Study in Iranian Drilling Industry. J Loss Prev Process Indust. 2016.
6. Liua R, Hasanb AR, Ahluwaliac A, Mannana MS. Well specific oil discharge risk assessment by adynamic blowout simulation tool. Process Safe Enviro Protect. 2016;103:183–191.
7. Espen Skogdalen J, ErikVinnem J. Quantitative risk analysis of oil and gas drilling, using Deepwater Horizon as case study. Reliabil Engineer Syst Safe. 2012;1003:58–66.
8. Islam R, Khan F, Venkatesan R. Real Time Risk Analysis of Kick Detection: Testing and Validation. Reliabil Engineer Syst Safe. 2016
9. Khakzad N, Khan F, Amyotte P. Quantitative risk analysis of offshore drilling operations: A
Bayesian approach. Safe Sci. 2013;57:108–17. 10. Chung S, Kim S, Yang Y. Use of hazardous
event frequency to evaluate safety integrity level of subsea blowout preventer. Int J Naval Architect Ocean Engineer. 2016;8:262-276.
11. Abimbola M, Khan F. Development of an Integrated Tool for Risk Analysis of Drilling Operations. Process Safe Enviro Protect. 2016.
12. Farajzadeh dehkordi AR, Kuti S. Eruptions and control of oil well blowout causes and methods of control wells. First International Conference inspection and safety in the oil and energy industries. Seminar alchemy of energy. 2010 [Persian].
13. Cai B, Liu Y, Zhang Y, Fan Q, Liu Z, Tian X. A dynamic Bayesian networks modeling of human factors on offshore Blowouts. J Loss Prev Process Indust. 2013:1-11.
14. Zulqarnain M, Tyagi M. Quantification of Risks Associated With a Representative Production Well in the Gulf of Mexico. Proceedings of the ASME 2015 34th International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering OMAE 2015.
16. Al-shanini A, Ahmad A, Khan F. Accident modelling and safety measure design of a hydrogen station. Int J Hydrogen Energy. 2014:1-9.
17 Autor O, Autor SIM. OREDA: Offshore reliability data handbook: PO Box; 2002.
18. Khakzad N, Khan F, Amyotte P. Dynamic risk analysis using bow-tie approach. Reliabil Engineer Syst Safe. 2012;104:36-44.
19. Mokhtari K, Ren J, Roberts Ch, Wang J. Application of a generic bow-tie based risk analysis framework on risk management of sea ports and offshore terminals. J Hazard Mat. 2011;192:465–475.
20. Abimbola M, Khan F, Khakzad N. Dynamic safety risk analysis of offshore drilling. J Loss Prev Process Indust. 2014;30:74-85.
21. Abimbola M, Khan F, Khakzad N, Butt S. Safety and risk analysis of managed pressure drilling operation using Bayesian network. Safe Sci. 2015; 76:133–144.