基于FLACS的海上钻井平台定量风险评估研究

海上钻井平台作业环境恶劣,机械设备高度集中极易造成重大恶性事故,其风险评估尤其是定量风险评估研究对于保障钻井平台的安全起着十分重要的作用,但目前仍未形成一套针对其所有风险的量化评估方法。基于钻井平台历史事故数据和危险源辨识(HAZID)的方法对钻井平台可能存在的风险进行了全面的梳理,针对高风险点,采用三维计算流体力学(CFD)软件FLACS,从平台拥塞度、通风模拟、油气泄漏、火灾以及爆炸模拟等方面对平台的风险进行了全面的分析和研究。总结了钻井平台开展定量风险评估的方法,提出了风险防控措施。对目前大型平台关注的爆燃转爆轰(DDT)这一热点问题,进行研究和探讨。为进行海上钻井平台全面的定量风险评估提供了参考。     

深水钻井井筒水合物生成风险评估研究进展

中外对于水合物在集输与采油过程中水合物生成堵塞研究较多,但深水钻井工况下水合物生成堵塞研究很少,水合物生成堵塞风险综合评估仍有待进一步研究。深水钻井过程中水合物易造成井筒堵塞,并诱发系列的井下事故风险,针对在深水钻井过程中在井筒低温高压条件下水合物在钻进、起下钻、压井等工况中的水合物生成堵塞风险评估开展理论与实验方面的调研。通过系统介绍天然气水合物的生成风险类型,水合物的生成风险评估环境分为钻遇含天然气地层井筒和在正常深水钻井井筒两种情况。当前深水钻井水合物生成风险预测模型：(1)基于V-P(Van der Waals-Platteeuw)模型推导;(2)基于络合溶解理论;(3)基于智能算法等。水合物生成风险实验评估主要包括基于光学检测、基于超声检测、基于电学检测、基于电子计算机断层扫描(computed tomography, CT),即技术、基于核磁共振成像技术等。水合物生成风险定量评估方法主要基于过冷度和无量纲施工参数。综合分析发现深水钻井过程中现有的水合物生成风险预测模型存在计算复杂,无法很好地深水钻井工况契合;而水合物生成风险实验评估都存在无法很好地模拟还原深水钻井循环,起下...     

深水钻井井控技术

该文在对国内外深水井控技术充分调研的基础上,针对南中国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,可为南海深水钻井井控作业提供参考。     

刍议石油钻井工程项目风险识别及应对措施

在石油天然气工业勘探开发过程中,从油气的勘探到开采,每个环节都离不开钻井作业,钻井作业因为其高风险高投入越来越受到钻井工作者的重视。笔者从钻井的工程的各个环节入手,分析了钻井事故产生的原因以便于对风险进行识别,然后分别从技术层面和管理层面提出了相应的应对措施!     

海洋水下井口控压钻井系统装备配置方案探讨

控制压力钻井技术是解决窄密度窗口地层钻井井控问题的有效技术保障，在全球陆地、浅海和深水都得到了成功运用。深水是我国油气勘探开发的重要接替区，我国南海油气资源丰富，但是面临高温高压、窄密度作业窗口等难点，井筒压力控制难度较大，给安全高效作业带来了较大困扰。在当前深水控压钻井设备、工艺几乎被国外垄断和深水钻井作业量加大、钻井风险等级升高的背景下，拥有我国自主的深水控压技术及装备是必然的选择。由于水上、水下井口控压钻井技术和装备体系存在较大差异，现有水上井口控压钻井技术无法直接移植到深水。因此，基于我国深水钻井作业现状，提出海洋水下井口控压钻井关键装备自主化配套建设探讨方案。将环空背压的控压钻井系统作为自主化建设的主线，对水上井口的控压系统进行工艺适应性移植，通过综合比较分析，推荐水下井口控压钻井系统ATR配置方案。     

中国海洋深水油气工程技术与装备创新需求预见及风险分析

 着眼于中国南海油气工程技术与装备创新发展问题,通过专家咨询调研,梳理了深水油气工程技术与装备发展现状,并将其分成深水油气勘探技术与装备、深水油气田高效开发工程模式、深水钻完井关键技术与装备、深水油气生产与输送关键技术与装备4个领域,构建了相应的4级层次评价模型,运用德尔菲法和权值因子判断法对深水油气工程技术与装备进行了量化分析和重要性排序,并对相应的关键装备系统进行了风险分析。研究结果表明,在深水油气工程中比较重要的技术与装备内容包括：深水油气勘探技术、油气田开发先进井型技术、浮式钻井平台/钻井船总体结构设计制造技术、深水钻井隔水管安装与作业控制技术、水下井口系统设计制造技术及其安全高效安装技术、深水钻完井安全高效作业技术、浮式生产平台总体结构设计制造技术、水下采油树系统设计制造技术及其安全控制技术以及电液复合式控制系统设计制造技术等;深水油气工程装备组成复杂,海洋环境和作业工况恶劣,导致泥浆循环、深水钻井隔水管、水下井口与采油树、油气处理、水下管汇及水下生产控制等系统出现失效的风险较高,可通过优化设计控制降低装备失效概率。     

基于蝴蝶结模型的钻井现场井控作业风险分析

介绍了风险分析的蝴蝶结模型的原理,以钻井作业的井喷失控事故为对象,分析了事故的原因、后果以及预防和控制措施,并对事故的主要因素进行了细化分析,得到了与工程实际接近的分析结果。在分析的基础上从设备、监测和关井操作等几个方面对井控作业风险控制提出建议措施。研究揭示了井控作业的风险特征,研究结果对于实施作业技能培训和工程现场实施实施井控作业具有良好的工程参考价值。     

浅析深水钻井中水合物的风险与防治措施

深水是21世纪世界石油工业的重要区域和科技创新的前沿,深水已经成为全球油气资源的主要接替领域,随着深水油气资源勘探开发的推进,在深水钻井过程中,由于水深的增加,导致海底的压力升高、温度降低,从而,天然气水合物就有可能形成;另外,在深水钻井中,浅部地层也有存在天然水合物地层的可能。因此,水合物的风险分析和防治就成为深水钻井中的一个重要的环节。本文从水合物的形成机理入手,浅析了水合物的风险,并阐述了目前常用的水合物的防治手段以及对深水钻井作业的影响等等。     

基于欧式贴近度的钻井井控风险定量评价方法研究

加强钻井井控风险评价是安全钻井的重要工作之一,而井控风险定量评价又是井控事故预防和消减的基础。针对钻井井控风险的特点,建立全面合理的钻井井控风险评价指标体系。在模糊物元分析的基础上,结合欧氏贴近度的概念,提出了基于欧氏贴近度的钻井井控风险评价模型,该模型采用定性与定量相结合的层次分析法确定各评价指标的权重。应用该模型对实例井数据计算分析,确定了其风险等级,所得结果与现场基本一致。研究表明该井控风险评价模型合理、可行,可以用于现场对单井进行钻井井控风险评价。     

基于液氨存储与汽化区火灾爆炸事故后果场景的安全风险研究

依据选择的案例,构建了液氨存储与汽化区火灾爆炸事故后果的基本场景和基于火灾防控措施的场景;以道化学火灾爆炸指数法作为构建场景事故后果的风险评估方法,对基本场景和火灾防控措施场景的火灾爆炸事故后果进行了风险评估,结果表明,设定工艺条件与工艺参数控制条件下的基本场景,反映的是液氨存储与汽化的工艺特征与液氨（氨）固有危险特性,依据道化法得到其火灾爆炸指数为128、危险程度高、危险等级Ⅳ 级;通过工艺危险性与物质隔离特征控制,其火灾爆炸指数为91.24、危险程度较轻、危险等级Ⅱ级,但其火灾爆炸暴露半径仍然能够覆盖到作业区域外部的设施与道路,具有一定的危险性;通过构建的火灾防控措施场景,液氨存储与汽化工艺的火灾爆炸系数降为56.56,其作业场所危险性的危险程度为最轻、危险等级Ⅰ级,说明火灾防控措施可有效地降低事故损失.     

北极船舶航行风险评估研究现状与趋势

系统回顾北极航行安全领域的研究主题演化，并对风险评估的应用场景、支持决策、模型方法、风险因素及其数据来源进行综述。研究表明，北极航行风险评估主要从战略、营运和操作三个层面支持相关决策，是提高航行安全性的重要手段。目前，对频发的机械故障、海洋污染、推进系统失能等事故，风险评估在西北航道航行安全保障领域的应用，以及结冰、高纬度、人为因素等风险源对航行安全的影响等的研究尚有不足。未来应推进北极航行定量风险评估技术的标准化，研究多风险因素耦合下航行风险评估技术，有效利用船舶智能化、航道数字化平台，开发实时航行风险预测系统，更好地为极地航行风险防控提供科学依据。     

深井钻井井控技术的探究

近年来,社会经济逐渐步入了高速发展阶段,基础建设规模也在不断扩大,不管是社会经济建设还是人们的日常生活,对于石油资源的需求也在逐年增加。为经济快速发展提供源源不断的动力,更好地解决石油资源供需问题,我国对天然气、石油等资源的开发上也加大了力度,对于资源的开采环境也在逐渐发生变化,从以往的陆地资源逐渐朝着深海延伸,与此同时,也对钻井技术提出了更高的要求。特别是在进行深井钻井作业过程中,因作业环境相对恶劣和复杂,所以需要完善的井控技术来支持。文章通过对井控技术分级进行了分析,并针对实际状况,提出了如何采用相关设备及井控技术提升钻井的安全可靠性,最大程度上避免出现工程事故。     

深水钻井隔水管下放试压单元智能优化

深水钻井隔水管下放过程中须对周边辅助管线进行试压以保证系统的密封性能。为保证隔水管下放试压的安全高效性,基于深水钻井隔水管下放试压工艺建立深水钻井隔水管下放试压时效评估模型与风险计算模型,采用蜂群算法形成深水钻井隔水管下放试压智能优化方法。结果表明:隔水管下放试压智能优化方法具有较好的全局搜索能力和探索能力;依据优化结果开展试压作业有望节约可观的钻井成本;隔水管下放试压安全效益曲线随可靠度的增加呈现先减小后增大趋势;单根密封可靠性是确定试压单元单根数目的关键因素,作业水深对试压次数与安全效益的影响较大,但对试压单元单根数目的影响较小。     

深水井控STAMP/STPA安全性分析

传统安全分析方法无法解决复杂系统部件之间异常交互作用的评价问题。针对深水井控的复杂性和动态性特点,将井控系统在钻井过程中的安全性问题作为系统控制和反馈问题,基于系统理论的事故模型和过程(STAMP)模型,采用STPA系统性安全评估方法,构建井控系统在深水钻井过程中的控制关联模型和反馈回路,通过识别系统安全风险与约束、定义安全控制结构、分析不安全控制行为及关键因素等进行深水井控安全性分析。以STAMP/STPA作为分析准则,结合全动态多相流模拟软件OLGA,建立深水井控工艺流程,以井涌后没有提供控制行为以及关井和压井等控制行为发生延迟为例,对井控作业的安全性进行动力学分析。结果表明:运用STAMP/STPA方法可从控制和约束角度为深水井控的安全系统性分析提供指导,通过对溢流、关井和压井过程模拟,可量化施加安全控制与约束行为以免事故发生与升级的时间裕量;该方法作为指导准则用于深水井控复杂系统安全性分析可行且有效。     

油气上窜速度的精确计算方法

上窜速度是反映油气活跃程度的一个非常重要的参数。对于钻井作业来说,直接影响钻井作业的井控安全。如果油气上窜速度不准确,很容易导致井涌、井喷等井控事故;同时也会造成钻井液密度的不合理,从而对油气层造成污染。现场用的迟到时间法计算油气上窜速度存在着较大的误差。根据油气在钻井液中运移的规律分析,得出油气上窜速度一种新计算方法,该方法综合考虑了钻具的排替作用、井身结构、以及开泵后油气在钻井液中的运移对其上窜高度的影响,对油气运移时间进行了修正,从而得到更加精确的油气上窜速度。经过现场实验表明,该计算方法可靠,可为准确判断油气活跃程度,为安全钻井作业提供依据。     

考虑新能源不确定性多场景下互联电网停电风险评估

为了探究新能源出力不确定性对电网停电事故的影响并在互联电网中选择合适的新能源接入节点,提出了一种非时序蒙特卡洛停电事故演化模型和分场景研究新能源接入互联电网停电风险评估的方法。首先,对以风电、光伏为代表的新能源出力的不确定性进行建模;然后,通过非时序蒙特卡洛法得到新能源的出力,结合SOC-Power Failure模型形成了改进的停电事故演化模型;最后,利用该模型分多场景对IEEE118电网做了停电事故演化仿真,通过层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)法综合事故损失负荷概率(loss of load probability,LOLP)、事故损失负荷期望值(expected loss of load,ELOL)、事故相关节点期望值(expected power failure bus,EPFB)指标得到了综合性评估指标RISK,并利用RISK评估确定了新能源最佳接入场景,验证了模型的可行性及分场景仿真方法的实用性。     

基于三角模糊数的钻井井控风险定量评价研究

加强钻井井控风险评价是有效降低井喷事故发生率、减少事故损失的基础工作。为了解决钻井井控风险评价中模糊的不确定的变量难以量化、不能准确量化的难题,将三角模糊数运用到井控风险评价中。针对钻井井控风险的特点,结合现场数据提出了11个关键的钻井井控风险诱因,归纳、分类建立了层次指标体系。结合三角模糊数的理论建立了基于三角模糊数的钻井井控风险定量评价模型。以罗家16H井为例,提取评价所需要的诱因参数,运用该模型进行计算分析,结果表明该井的综合风险值为0.624,属于高度风险值范围,故确定为高度风险等级,该风险等级评价结果与罗家16H井实际情况基本相符。研究表明该井控风险定量评价模型具有一定的准确性和实用性,可以用于现场对单井进行钻井井控风险评价。     

深水钻井隔水管与井口技术研究进展

钻井隔水管与井口系统是深水钻井装备中重要而薄弱的环节,其正确设计与使用直接关系到钻完井作业的顺利完成。系统开展了面向南海的深水钻井隔水管与井口技术研究,建立其力学分析方法,形成一套深水钻井隔水管与井口系统钻前设计与作业技术体系;提出隔水管与井口系统的波激疲劳、涡激疲劳、磨损以及隔水管接头完整性评估方法,并进一步完善深水钻井隔水管与井口完整性管理方案;建立深水钻井隔水管关键装备与作业风险评价框架,探索台风环境下的隔水管系统安全保障的关键技术;在此基础上开发深水钻井隔水管作业管理软件,承担中国南海6口自营深水井的隔水管与井口系统钻前设计与作业技术研究工作,成功将科研成果应用到深水钻井实践中,并取得良好的应用效果。笔者对这些进展进行总结和回顾,并对今后的研究方向进行展望。     

层次分析法在井控风险可控诱因分析中的应用

做好井控风险诱因评估工作,是有效降低井控事故发生、减少事故损失的基础。层次分析法是对较为复杂、较为模糊的问题作出定量评估的方法。通过文献调研,利用层次分析法的基本原理建立了井控风险可控诱因评价的三级指标体系,构建了分析可控因素诱发井控风险权重的计算模型,求出了各诱因权重值,为正确识别和防范可控因素诱发的井控风险提供了可借鉴的理论依据,并可为现场有效防范井控风险提供参考。     

深水钻井井身结构设计参数的选取

深水钻井具有自然灾害多、安全作业窗口窄、完井井眼大的特点。在实际工程设计中面临着套管下入层次多、可选尺寸少等问题,增加了深水井身结构设计的难度;因此在实际工程中特别需要更科学的井身结构设计方法。鉴于目前海洋钻井手册井身结构设计采用的设计参数是陆地钻井的经验值,缺乏对深水作业特点的考虑,因此十分有必要研究这些参数对于深水的适用性,以避免因设计不合理而造成的井下事故。在充分考虑深水钻井特点的基础上,给出了深水油气井井身结构设计参数的选取办法及推荐值;与传统的井身结构设计方法相比,深水井身结构设计还要考虑深水作业过程中隔水管解脱的工况,以及当量循环密度、井涌余量等参数的影响。研究对陆地及浅海钻井井身结构设计也具有一定的借鉴作用。