基于N-K模型的深水井喷事故耦合风险分析北大核心CSCD

为控制深水井喷事故风险,保障我国南海深水油气开发安全有效运行,通过调研海上井喷事故案例,从人员、管理、技术、环境等4个方面辨识深水井喷事故的风险因素,并根据事故风险耦合机理,将井喷事故风险耦合类型划分为单因素耦合、双因素耦合和多因素耦合3种。以美国安全与环境执法局公布的1956—2016年发生的259起深水井喷事故统计数据为基础,应用N-K模型开展了深水井喷事故多因素耦合风险分析,结果表明:风险耦合值的大小决定井喷事故的发生可能性,人-管-技-环四因素耦合值最大,最容易导致井喷事故的发生;此外,深水井喷事故风险局部耦合比较显著,尤其是管理和技术因素风险的耦合,容易突破风险阈值而造成井喷事故的发生。建议深水井控人员从管理和技术两个关键风险因素着手,尽可能避免人员、管理、技术、环境四因素共同耦合作用的发生,从而有效降低深水井喷事故的风险。     

基于N-K模型的深水井喷事故耦合风险分析

为控制深水井喷事故风险,保障我国南海深水油气开发安全有效运行,通过调研海上井喷事故案例,从人员、管理、技术、环境等4个方面辨识深水井喷事故的风险因素,并根据事故风险耦合机理,将井喷事故风险耦合类型划分为单因素耦合、双因素耦合和多因素耦合3种。以美国安全与环境执法局公布的1956—2016年发生的259起深水井喷事故统计数据为基础,应用N-K模型开展了深水井喷事故多因素耦合风险分析,结果表明:风险耦合值的大小决定井喷事故的发生可能性,人-管-技-环四因素耦合值最大,最容易导致井喷事故的发生;此外,深水井喷事故风险局部耦合比较显著,尤其是管理和技术因素风险的耦合,容易突破风险阈值而造成井喷事故的发生。建议深水井控人员从管理和技术两个关键风险因素着手,尽可能避免人员、管理、技术、环境四因素共同耦合作用的发生,从而有效降低深水井喷事故的风险。     

基于事故树分析钻井井喷事故危险评价研究

钻井井喷事故危害极大,会导致人员伤亡、财产损失以及设备损坏,井喷一旦失控容易引起火灾、爆 炸、中毒窒息等事故,造成极大的经济损失。利用事故案例对发生事故的基本事件进行分析,运用事故树对引起钻 井井喷事故的各基本事件的发生概率重要度进行分析,确定各基本事件导致发生事故的可能性大小,为最大程度 地减少井喷事故的发生提供理论依据。通过事故树分析,认为钻井井喷最主要的影响因素是钻遇高压油气层、浅 气层、浅水层、防喷器故障、关井动作执行不到位。针对引发钻井井喷事故的主要原因,应加强对其采取控制措施, 严格控制井喷事故的发生。     

风险树分析在钻井工程事故中的应用

结合概率统计知识,利用风险树分析引发钻井工程事故的顶事件,重点讨论各底事件的相互联系及对系统的影响程度,从而寻找系统的漏洞,分析顶事件的发生概率,在此基础上采取相应的纠正措施,为最大程度地减少钻井工程事故的发生及其损失提供理论依据。     

基于模糊FTA水下采油树油管挂安装风险分析

为了降低水下采油树油管挂下放安装风险,采用模糊事故树分析法对其下放安装过程进行风险分析。介绍了油管挂下放安装过程,通过分析连接、定位、锁紧和密封测试4个主要过程,建立了以油管挂安装失效为顶事件的事故树。对事故树进行定量分析,并采用专家综合评判与模糊集理论相结合的方法确定基本事件的失效概率。将专家自然语言转化为模糊数,再去模糊化转化成失效概率。计算顶事件发生的概率,对基本事件进行敏感度分析找出关键事件。风险分析结果表明,分析结果与历史操作经验吻合,验证了采用模糊事故树方法评估油管挂安装风险的可行性。     

基于模糊事故树的水下井口回收风险分析

水下井口系统回收过程中操作风险较高,易发生回收工具失效、操作失误等风险事件，进而导致水下井口回收失败。结合水下井口系统回收操作流程和专家现场经验，梳理导致水下井口系统回收失效的基本事件，基于基本事件和逻辑关系建立以水下井口系统回收失效为顶事件的事故树；通过引入专家评价机制，对基本事件的发生概率进行语言评价；利用模糊数学算法将专家对基本事件的语言评价转换为基本事件发生的概率；基于基本事件概率的敏感性分析识别水下井口系统回收过程中的高风险因素。结果表明，表层套管与导管回收刀片损坏失效概率最大，此外割刀卡死、刀片损坏、切割位置不准、人为操作失误对水下井口系统回收失效的影响也较大，需要针对上述因素提出相应的预防和改进措施，研究结果可以为水下井口系统的安全回收提供重要参考。     

基于事故树模型的海洋工程平台爆炸事故

针对在复杂条件下海洋钻井平台事故频发,应用图论中的事故树分析方法,对海洋钻井平台中的各种事故引发因素进行探究,构建海洋平台风险事故树模型,运用最小割集与最小径集方法分析平台事故发生路径和有效事故预防路径。根据发生事故的基本事件概率获取结构重要度、概率重要度、临界重要度,求出海洋平台事故的顶上事件概率,为其事故预防措施的制定提供可靠的理论支撑,在一定程度上提高预防措施对事故防范的及时性、针对性和有效性。     

基于模糊算法的老龄海底管道失效事故树定量分析

将海底管道失效的原因分为人为因素和自然因素两类,建立海底管道失效事故树。采用专家主观判断法结合模糊算法计算基本事件的发生概率。通过对事故树的定性分析,得到引起管道失效的26个最小割集。通过定量分析,计算顶事件的发生概率和基本事件的关键重要度系数。计算结果表明,海底管道失效的概率为0.2197,通过关键重要度系数分析得到的基本事件风险排序结果与定性分析结果一致。     

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。      

Macondo深水井漏油事故防喷器系统失效原因分析

深水防喷器系统是深水井控的核心设备,它的失效是导致Macondo深水井漏油事故的重要原因之一。为了识别Macondo井防喷器系统的主要失效原因,采用故障树分析法结合其防喷器失效过程进行分析,建立了具有14个基本事件的系统失效故障树。通过求解故障树的最小割集和径集,分别找出了系统失效的10种模式,对基本事件进行结构重要度计算,结果表明,剪切面有钻杆接头、内BOP阀门未关闭、水下蓄能器漏失等是导致系统失效的主要原因。对Macondo井防喷器系统失效概率的近似计算与实际情况相符,验证了失效原因分析的正确性。该研究有助于对Macondo深水井漏油事故的进一步分析,对深水防喷器的设计和选用也具有一定的理论指导作用和参考价值。      

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。     

深水钻井隔水管与防喷器紧急脱离后的反冲响应分析

深水钻井中,若底部隔水管总成与防喷器紧急脱离,隔水管会反冲,易导致钻井事故。为了解隔水管紧急脱离后的反冲响应规律,分析了隔水管反冲产生的原因及反冲响应过程,明确了隔水管反冲响应的机理和关键影响因素。在此基础上,建立了隔水管张紧器及钻井液下泄分析模型,以探究张紧力随活塞冲程变化的规律及钻井液下泄时作用在隔水管上的摩擦力随时间变化的规律。综合考虑各关键影响因素,基于ANSYS有限元分析软件,建立了隔水管反冲响应分析模型,并以1 500 m水深钻井中的隔水管为例,计算、分析了不同紧急脱离时刻和顶部张紧力条件下的反冲响应。分析结果表明,与防喷器紧急脱离后,隔水管在顶部张紧力作用下加速向上反冲,伸缩节冲程减小。研究认为,紧急脱离的时间与顶部张紧力的大小对隔水管反冲响应有重要影响,因此应合理选择紧急脱离时刻和顶部张紧力,以保证紧急脱离条件下深水钻井隔水管系统的作业安全。      

原油储罐区火灾爆炸事故的故障树分析

以原油罐区火灾爆炸事故为例，介绍了故障树分析法：确定这一事故为顶上事件，建立该事故的故障树图，可以辩识系统中可能导致事故的危险源，找出事故产生的原因、条件和规律，进而有根据地改进原有系统，指导运行和维修，防止事故的发生。     

石油天然气钻井工程风险识别与评价方法

石油天然气钻井工程存在大量不确定性,具有高风险的特点。在分析钻井作业风险特点和对事故案例统计分析的基础上,总结出石油天然气钻井工程包括了井喷或井喷失控、中毒、物体打击、高处坠落、机械伤害、触电、火灾等主要危险、有害因素。针对风险的种类和引起的原因,提出了与之相适应的安全检查表法（SCA）、预先危险性分析法（PHA）和故障树分析法（FTA）,有利于制定合理可行的风险防范对策、措施,用来指导钻井作业过程中风险监控和事故预防,达到降低事故率、减少事故损失的目的。     

南海深水钻井井控技术难点及应对措施

深水钻井井控存在着海床不稳定、地层破裂压力低、地层压力窗口窄、以及存在浅层气、浅层水流、气体水合物和海底低温等诸多问题。在对国内外深水井控技术充分调研的基础上,针对南海深水钻井井控特点和难点,结合近年南海深水钻井设计和作业实践经验,详细分析了深水钻井井控存在的地层压力窗口窄、溢流监测困难、压井难度大和压井作业时间长、井控设备复杂、存在水合物风险等问题,研究提出了有针对性的解决方案,并以南海深水井为例介绍了深水井控的具体措施。     

基于故障树的水下生产系统可靠性分配

水下生产系统作为深水油气资源开发的主流模式,设备安全可靠运行是保证资源开发和保护生态环境的关键因素。以乐东22-1南块气田为例,进行基于故障树的水下生产系统可靠性分配。首先将水下生产系统故障树模型分为4层,自上而下分别为顶事件、初级中间事件、次级中间事件和三级中间事件。然后采用复合分配法,对故障树顶事件采用基于概率重要度的方法进行可靠性分配,对初级中间事件利用可靠性再分配法进行可靠性分配,最后采取层次分析法对故障率发生改变的次级中间事件进行可靠性分配,最终将系统可靠性指标依次分配到子系统及零部件。分配结果与工程实际相符,并且可以针对失效率较高的薄弱环节,优化水下生产系统可靠性设计。     

深水钻井溢流早期监测技术研究现状

深水油气井溢流及井喷的预防和控制是深水钻井过程中的重要工作,墨西哥湾“深水地平线”井喷溢油事故发生后,井喷的预防和控制成为海洋油气开发亟待解决的重大难题。应对深水钻井溢流及井喷问题,切实有效的技术措施是在早期监测和识别溢流的基础上及时采取应对措施。为此,通过分析深水钻井井控面临的主要困难,从平台监测、海水段监测和井下随钻监测3个层面,综述了国内外井下溢流早期监测技术研究现状,重点分析了井下随钻监测的发展现状,指出深水钻井井下溢流监测技术将朝着有利于更加及时准确发现和识别井下溢流的技术领域发展。最后,根据深水钻井和溢流监测技术的特点,优选出适合深水钻井环境的井下溢流早期监测方法,包括井口流量法、泥浆池液面法、钻井参数法、隔水管超声波法、PWD/LWD监测法、随钻超声波井下流量测量法6种方法;建立了溢流早期综合监测和识别技术,该技术不仅可以用于深水钻井井下溢流监测,还可用于压井和井筒压力精确控制过程的综合监控,为深水钻井提供技术保障。