深水钻井重大事故防控技术研究进展与展望

深水钻井具有水深大、离岸远、自然环境恶劣、人员设施集中、作业地层风险高等特点,因此钻井井控事故应急救援难度大。本文从普遍的井喷事故和南海特有的台风事故防控技术着手,重点阐述了井喷早期溢流智能预警技术、水下井口应急封堵技术、深水救援井技术及深水钻井防台策略和应对方案等技术研究进展。展望了我国深水钻井重大事故防控技术下一步研究方向,主要包括深水油气开采重大安全事故演化灾变机理研究、深水井喷智能预警技术研究、水下应急封井装置研制、深水救援井设计和作业技术体系建设、适合南海海况的新型防台应急技术及装备研究、深水油气开采事故应急救援平台搭建等方面。本文成果可为我国深水油气开采重大事故防控技术研究提供参考。     

深水钻井重大事故防控技术研究进展与展望

本文通过对于常规的勘探开发中钻井事故和深水区域独有的台风事故的相关预防技术入手,分析钻井事故早期的智能预警和水下井口的及时封堵技术等技术的研究和展望。我国在深水钻井方面的关于重大事故的防控技术的研究方向,主要是关于开采过程中的安全事故的防控,深水井井喷的智能预警技术分析,水下紧急封闭装置的更新,深水钻井中的作业操作和人员营救研究,适合南海台风状况的对于钻井的相关设备研究,深水下油气开采的相关救援通道的构建和应援等方向。     

深水钻井井喷事故情景构建及应急能力评估

深水油气开发面临着巨大的风险和挑战,尤其是在油气开发过程中如果发生井喷失控事故,应急救援将十分困难。采用重大事故情景构建方法,建立南中国海某深水探井在钻井期间发生井喷失控事故情景,包括从溢流发生到井喷失控、平台发生火灾爆炸、平台倾覆沉没、水下应急封井及打救援井、溢油回收处理及生态恢复,并对应急救援必须的工程技术、设备、人员等需求进行分析和评估,对我国下一阶段开展应急救援技术研究提出建议。研究结果对我国自主建立深水钻井井控应急救援工程技术体系有一定参考意义。     

深水油气开采重大工艺灾害分析及抗爆减灾研究进展

深水油气开采环境恶劣、工艺复杂,井喷、油气泄漏爆燃等事故对深水油气的安全高效开发带来严重威胁。针对井喷、油气泄漏爆燃等深水油气开采重大工艺事故的预测与防控,重点阐述了深水钻井及井控作业安全性分析、海洋平台油气泄漏爆燃危险载荷快速预测技术、海洋平台抗爆减灾应对方案等相关研究进展。建议提前布局海洋含硫油气田开采作业风险管控的研究、推进深水油气开采安全风险智能化防控研究。本文研究成果可为我国深水油气开发重大事故防控体系的构建提供借鉴。     

深水井喷应急技术分类及研究方向探讨

深水油气勘探开发中,井喷事故会造成巨大损失,因此随着深水油气开发力度的不断加大,有必要开展深水井喷应急技术研究。跟踪国内外深水井喷应急技术最新进展,将9种深水井喷应急技术分为完全井喷控制技术、暂时井喷控制技术、井喷危害减轻技术等3类。阐述了各深水井喷应急技术的原理、工作过程、适用条件、设计思路及成熟程度,并对各应急技术的研究重点提出了建议。针对我国深水井喷应急技术的研究和发展现状,建议重点开展深水高效救援井技术、简易防喷器技术、深水水下井控应急作业技术、深水井喷油气举升技术和深水井喷水合物抑制技术等5个方面的研究工作。      

深水油气开采风险评估及安全控制技术进展与发展建议

深水油气资源是国际油气勘探开发的主战场和技术争夺的制高点，南海深水油气资源丰富，但面临更恶劣的深水海洋环境、更复杂的浅层地质灾害、更具挑战的深层地质条件和更苛刻的深水油气开采工况，致灾机理复杂，作业风险极高，探索适用于南海深水油气开采的风险评估及安全控制技术体系，是确保深水油气安全高效开采的关键。针对深水油气开采面临的海洋环境、浅层灾害、深层地质、气井开采等四大挑战，通过技术攻关与工程实践，形成了具有南海特色的深水油气开采风险评估基础理论及关键技术体系，包括深水海洋环境风险评估与控制、深水浅层地质灾害预测与控制、深水钻井井控与应急救援、深水油气开采设施安全检测及监测等关键技术，指出超深水、深水深层、深远海等待勘探领域亟需解决复杂井作业风险高、关键核心装备和工程软件依赖进口、深水安全环保要求极高、数字智能化转型迫切等重大问题，提出了持续追求本质安全、推进关键装备和工程软件的国产化、增强高效风险防控与应急能力、智能化保安全等发展建议，以进一步推动深水油气开采风险评估及安全控制技术的发展与进步，实现南海深水油气安全、高效、自主、可控开发。     

南海深水救援井设计技术浅析

海洋钻井面临较高的风险和挑战,深水井控是深水钻井的重大挑战,为应对深水钻井井控风险,提高深水井三级井控应急处理能力,在充分借鉴国内外救援井设计技术的基础上,针对南海深水井作业情况,对南海深水救援井设计技术进行了整理和分析,包括救援井井位选择、连通设计、定向井设计、井身结构设计、钻井液及固井设计、压井设计等,研究结果可为南海深水救援井设计提供参考。     

南海深水表层导管水下打桩安装技术适应性分析

为了提高深水钻井表层导管施工的安全性和时效性,针对深水浅层钻井难题,基于锤击沉桩原理,通过理论分析和工艺研究,对深水钻井表层导管水下打桩安装技术进行了分析。深水钻井表层导管水下打桩安装技术采用水下液压打桩锤系统将表层导管锤入地层,可在工作船上实施作业,不占用钻机时间。针对我国南海深水浅层地质特点和油气开发需求,对该技术在南海深水钻井表层导管施工作业的适应性进行了研究。结果表明,与目前采用的表层导管钻孔/固井和喷射法安装技术相比,水下打桩技术可分别节省65%和43%的作业时间、79%和46%的作业费用。表层导管水下打桩安装技术可有效提高深水浅层钻井的安全性和经济性,对我国南海深水钻井表层导管施工具有很好的适应性。      

南海深水钻井作业面临的挑战和对策

深海油气开采是高风险、高投资、高技术、高回报的行业。我国南海海域石油储量巨大,属于世界四大海洋油气富集区之一,其中70%储藏于深水区。南海深水钻井面临的主要挑战是:浅层气和浅层流、深水低温、深水井控技术、缺乏深水作业经验和南海的灾害环境,在分析这些挑战可能造成的危害的基础上,从浅层流控制措施、钻井液优选、水泥浆优选、深水钻井井控措施、建立台风应急预案等方面,给出了技术对策。以2006年在南海钻成的作业水深1 481 m的LW3-1-1井为例,详细介绍了深水钻井施工情况。      

海洋深远海油气开发应急救援装备发展趋势

离岸远、海况复杂的南海深远海油气田开发具有高投入、高风险、高技术、高敏感特点。如果发生井喷失控将会引起灾难性的事故,造成严重环境污染、重大人员伤亡和财产损失、引起极其恶劣的社会影响。介绍了国外深水油气开发应急救援关键装备,包括井控应急船、发生井喷失控造成平台倾覆后的水下应急封井系统以及应急救援配套装备等,并给出了国外应急救援装备发展趋势和装备部署情况,提出下一步我国研制深远海应急救援装备建议,以期对我国自主建立深水应急救援装备体系提供借鉴。     

深水钻井井喷失控水下应急封井回收系统

离岸远、海况复杂的深水油气井井喷失控将会引起灾难性的事故。主要综述了国外深水发生井喷失控造成平台倾覆后的水下油井封井系统,包括系统功能和组成。给出了7家公司(机构)研制的水下应急封井装置(封井器)、结构形式及目前的部署情况。对下一步研究深水应急救援技术和建设应急水下油井封井回收系统给出了建议。     

海上钻井井喷失控应急救援井关键技术

在离岸远、环境复杂的海洋油气勘探开发过程中,井喷事故将会给企业造成颠覆性的灾难:人员伤亡、环境严重污染,甚至造成平台摧毁,并引发政治和社会问题。井喷失控最有效的解决方案之一就是救援井,BP美国墨西哥湾深水地平线平台事故用救援井控制住了井喷。此文介绍了海上救援井设计作业关键技术,包括救援井数量、井位优选、井下连通深度、连通方式优选,以及压井方法和压井模拟计算、最终弃井方案等,并对进一步开展救援井技术研究提出建议。对我国自主建立海上救援井技术体系有一定参考意义。     

南海深水钻井完井主要挑战与对策

近年来,我国深水油气资源的勘探开发不断取得突破,"海洋石油981"半潜式钻井平台的建成更是将我国深水钻井装备提升到了世界先进水平行列,但是,与国外先进水平相比,我国深水钻井完井还存在缺乏作业经验、工艺及技术水平较低、基础理论研究薄弱等问题。在介绍我国南海深水钻井完井技术研究现状的基础上,分析了南海深水钻井完井面临的技术难点,针对我国南海特殊海洋环境、特殊地质条件及离岸距离远给钻井完井带来的特殊挑战,以安全高效钻井完井为聚焦点,给出了需要进一步攻关的一系列关键技术,并提出了发展建议,以期为我国深水钻井完井技术及理论的发展提供借鉴,最终实现我国南海深水油气资源的高效安全开发。      

防台风钻井隔水管技术现状及适用性分析

随着我国南海深水油气的开发,频发的南海台风导致深水钻井隔水管出现严重事故,造成较大损失,需要开发一种有效的防台风钻井隔水管以提高海上钻井安全。为此,阐述了防台风钻井隔水管系统的发展历程及应用情况,详细介绍近海面脱离总成和浮力罐系统2个关键技术,从防台风钻井隔水管安装过程、紧急脱离过程和回接过程3个方面介绍防台风钻井隔水管作业技术。以我国南海某井为例进行了防台风钻井隔水管适用性分析。分析结果表明,与常规钻井隔水管相比,防台风钻井隔水管的连接钻井作业窗口稍微偏小,基本不影响正常钻井性能;在南海台风条件下防台风钻井隔水管可以保持结构完整性,具有良好的防台风性能,同时大大缩短了作业时间,降低了作业费用。     

海上油田应急救援自升式平台就位优选关键技术

为准确、有效贯通应急救援井与井喷事故井的通道,需要优选应急救援井位置和合理匹配钻井装置。开展水深122 m以内自升式钻井平台救援井就位优选关键技术研究,包括潮流流向优选、风向优选、浅层地质灾害性特征风险规避、钻井平台优选、救援井钻井设计等。钻井平台优选解决了水深与钻井装置作业能力合理匹配问题,使用全新计算公式后,预测精度由原来的70%上升至90%,有效保障海上大型设施安全,可为国内海上油田井控技术体系建设前期基础性研究提供参考。     

深水钻井隔水管关键技术研究进展

深水钻井隔水管系统是海洋油气勘探开发的关键设备,其正确设计与使用直接关系到钻完井作业的安全与高效。总结了近年来深水钻井隔水管的几项关键技术研究进展,主要包括深水海底井口-隔水管-平台耦合动力学分析方法,深水钻井隔水管避台撤离分析技术、悬挂隔水管井间移位分析技术及平台漂移下隔水管脱离预警界限分析技术等3项特殊作业技术,以及隔水管电磁检测技术、隔水管监测技术及深水钻井隔水管完整性管理系统。深水钻井隔水管关键技术已在中国南海、西非等11口深水井的钻井隔水管设计中得到了良好应用,解决了现场技术难题,可为我国深水钻井隔水管的设计和作业提供更全面的技术支撑。     

海洋深水救援井钻井关键技术

深水钻井具有较高风险,在救援井设计方面,国内外没有相关标准规范可参照,深水井实施救援井作业的数量也很少。为了保证深水油气田安全高效开发,结合中国南海深水钻井的需要,对深水救援井的井位选择、井眼轨迹设计方法、探测定位技术、连通技术、动态压井方法等一系列关键技术进行了整理和分析。救援井的井位选择需考虑海底地质条件、洋流、风向、热辐射、商业保险等因素,救援井井眼轨迹需根据连通点位置、探测定位工具的要求、轨迹实施难度进行设计,连通方式首选直接钻通事故井井眼,动态压井方案的制定应结合钻井船的能力优选最高效安全的压井方案。研究结果对于建立深水救援井设计体系具有一定的参考价值。     

深水油气勘探救援井精确探测技术研究

深水油气勘探开发已成为石油工业的热点,但井喷等事故时有发生。钻救援井是解决井喷事故的有效方法,其中救援井与事故井相对位置的精确探测是实施救援的关键。利用软件模拟半径为139.7 mm的井喷井,在其附近设置一个1 A电流源和一个接地电极,研究电流源和事故井距离、两电极距离、事故井半径对事故井套管上电流密度的影响。研究结果表明:事故井和救援井距离越近,事故井套管上的电流密度越大,且事故井套管上电流密度最小值的位置点越接近电流源所在处的位置;事故井中电流密度最小值的位置点所在处是由点电流源所在处的位置决定的;事故井半径越小,电流密度的幅值变化就越大,其上的电流密度的幅值也越大。研究结果对海上钻井救援提供了一定的理论依据。     

中国海油“深海一号”大气田钻完井关键技术进展及展望

“深海一号”是我国首个自营深水大气田,海况复杂,气藏分散,其二期工程更是面临高温高压地质环境,钻完井技术与成本挑战巨大。为解决上述问题,研究了多维水下井口优选、多因素探井转开发井评价、深水大位移井安全钻井周期预测和深水气井智能完井等钻完井设计关键技术;研发了深水水下井口、深水水下采油树、深水早期溢流监测装置和多流道旁通筛管等工具装备,并成功投用;发展了深水开发井大规模表层批钻及井间移位、极端海况深水钻井平台–隔水管作业安全保障、非目的层段高效钻井提速、深水开发井上下部完井一体化等高效作业技术,有效支撑了“深海一号”大气田及其二期工程的安全高效钻完井作业。在总结上述钻完井关键技术进展的基础上,展望了未来我国深水钻完井技术发展方向,对未来深远海复杂油气田开发具有一定指导作用。     

浅水井控应急模块配合工程船设计和使用方案研究

海上浅水油气井发生井喷失控发生严重火灾后，事故平台周围被大火覆盖，整个平台不满足作为应急救援操作平台时，需要工程船舶配合进行应急救援装备的操作支持平台。主要对浅水海上井控应急模块装备配合工程船使用进行方案和作业技术研究，为浅水海上井控井喷失火后事故平台无法登陆救援时提供另外一个救援平台抢险的思路和方法。