英国石油公司墨西哥湾的海上钻井平台井喷着火爆炸事故案例

墨西哥湾BP公司海上钻井平台井喷着火爆炸事故案例二○一○年六月墨西哥湾井喷一、基本情况二、事故经过三、应急处置四、原因分析五、教训工程技术分公司一、基本情况一、基本情况当地时间4月20日晚上22:00左右，BP公司位于墨西哥湾的“深水地平线（DeepwaterHorizon）”钻井平台MissssippiCanyon252号1-01井发生井喷爆炸着火事故，造成11人失踪，17人受伤，大面积海域受到严重污染。工程技术分公司一、基本情况1.作业者与承包商区块：MississippiCanyonBlock252位于美国路易斯安那州海洋Maconda探区股份：BP拥有占65%的权益，美国Anadarko石油公司和日本三井物产公司分别拥有25%和10%的权益作业水深：1524米离岸距离：77公里油公司：BP钻井承包商：越洋钻探公司（Transocean）固井服务公司：哈里伯顿水下防喷器供应商：Cameron公司工程技术分公司一、基本情况2.平台情况第五代深水半潜式钻井平台建造者：韩国现代重工。建成日期：2001年最大作业水深：2438米。额定钻深能力：9114米定员：130人。工作吃水：23米尺寸：长112米，宽78米，型深41米。隔水管外径：21英寸平台重量32588吨，排水量52587吨。甲板最大可变载荷8202吨，DP-3系统有8个推进器，最大航速4节（7.41公里/小时）。定位方式：DP-3动力定位。事故井作业日费：53.3万美元服役时间：2001年工程技术分公司一、基本情况工程技术分公司一、基本情况3.人员情况该平台可容纳130人。事故发生时，平台上共有126人，其中越洋钻探公司的员工79名，英国石油公司(BP)员工6名和承包商人员41名。一、基本情况3.水下防喷器该井配套的水下防喷器为喀麦隆生产，最大工作压力15000psi（103MPa）。下部配有一个双闸板、两个单闸板，两个环形。两个单闸板中，一个为剪切闸板，一个为变径闸板。一、基本情况一、基本情况4.井的情况井号：MC252号1-01井别：探井井型：直井设计井深：20000英尺/6096米实际井深:18360英尺，5596米作业区域水深：5067英尺/1544米一、基本情况5.井身结构该井在钻至井深5486米完钻。下7〞生产尾管管，采用低密度水泥浆固井，候凝时间20小时。爆炸发生在4月20日22时完井井身结构为：36〞×5321英尺（1622米）+28〞×6217英尺（1622米）+22〞×7937英尺（2419.8米）+18〞×8969英尺（2734.5米）+16〞×11585英尺（3532米）+135/8〞×13145英尺（4007.6米）+117/8〞×15103英尺（4604.5米）+97/8〞×17168英尺（5231.2米）+7〞×97/8〞×18360英尺（5597.6米）。一、基本情况一、基本情况6.事故影响十一人在事故中死亡：队长-JaysonAnderson司钻－DeweyRevette副司钻－DonaldClark副司钻－StephenCurtis吊车司机－DaleBurkeen井架工－RoyKeMP钻工－KarlKleppinger钻工－ShaneRoshto钻工－AdamWeiseMISwaco（泥浆服务商）-GordonJonesMISwaco（泥浆服务商）-BlairManuel公司形象、声誉受损股价暴跌面临巨额罚款美国暂停发放新的深水钻探许可美国总统奥巴马宣布成立独立的总统委员会对事故展开深入的调查，半年内暂停发放新的深水钻探许可二、事故经过二、事故经过4月19日，下入97/8″*7″复合完井套管(18360英尺）5598米，固井后坐密封总成后，侯凝16.5小时后，正向试压10000psi(68.97MPa）合格。然后反向试压1400psi(10.3MPa）二、事故经过4月20日，计划在井筒内8000多英尺打水泥塞，进行暂时弃井，将来再进行二次完井。二、事故经过于是，在侯凝16小时后，用海水替出8000多英尺的泥浆。根据资料分析:20:00，开始注海水20:10，泥浆出口液量增加，泥浆罐液量增量增加。已经发生溢流。21:10，停泵，立压由1200psi(8.27MPa)升高到1700psi(11.72MPa)，压力增加趋势平缓，估计是关闭了环形防喷器。二、事故经过21:14,再次开泵，立压继续上升。出口流量较小。泥浆罐液量增量减小。21:18,停泵，立压轻微下降后，继续上升。21:20,再次开泵，隔水管液量增加，出口流量为零，泥浆罐液量增量变化很小，说明发生井喷，井筒流体从井口喷出。21:30,停泵，立压轻微下降后，继续上升，然后突然下降，可能是胶心发生刺漏。隔水管流量和出口流量均为零，可能是井筒中充满气体。21:38,关闸板防喷器，立压上升后，立即下降,说明闸板防喷器未发挥作用。21:42,关第二个环形防喷器，立压上升，21:47,立压迅速上升。21:49,立压继续迅速上升，泥浆出口流量突然增加。发生强烈井喷失控，天然气携带原油强烈喷出。平台充满油气，柴油机房首先发生爆炸着火。由于过高的立压，使泥浆泵安全凡尔憋开，油气从泵房喷出，引发泵房爆炸着火。二、事故经过三、应急处置三、应急处置本次井喷爆炸着火事故是美国最近50年以来所发生的最严重的海上钻井事故之一。爆炸发生后的黑烟高达数百英尺。4月22日，经过一次大爆炸的重创，钻井平台在燃烧了36个小时后，沉入了墨西哥湾。三、应急处置之后，每天有5000桶的原油源源不断地流入墨西哥湾，造成大面积海洋环境污染。BP事故处理指挥中心BPCEOTonyHaywardFloridaGovernorCharlieCrist新闻发布会FloridaDepartmentofInteriorBP公司快速在休斯顿设立了一个大型事故指挥中心。从160家石油公司调集了500人参与其中，成立联络处、信息发布与宣传报道组、油污清理组、井喷事故处理组、专家技术组等相关机构，并与美国当地政府积极配合，寻求支援。三、应急处置海岸警卫队架护栏拦截原油2.动员各方力量、采取各种措施清理油污目前，在清污现场使用的主要方法包括：围堵清理、化学制剂分散法、撇油法、可控燃烧法、收集法等。化学制剂分散法是从泄漏原油上空喷洒化学分散剂，将浮油分解成更小的油滴混入水中，被洋流冲走或自然降解。但效果有待后续测试证实。三、应急处置撇油器和收集罩：前者是在浮油分解后，撇取浮油沫，并将其收入桶中。收集罩则用于在海底收集石油，并泵至海面的石油储存装置中。可控燃烧法：即就地燃烧原油法，用防火浮油栅将泄漏石油中成团的油聚集在一起，将它们转移到别的地方，然后烧掉。三、应急处置4.聘请道达尔、埃克森等公司专家制定井喷漏油治理措施三、应急处置ROV正在启动BOP控制系统ROV显示防喷器可能有物体卡住失事平台上使用的防喷器水下防喷器组合5.设法启动水下防喷器关井。4月26日出动多台水下机器人（ROV），尝试关闭水下防喷器来实现关井，没有成功。三、应急处置6.采用大型吸油罩吸油。研究提出采用大型吸油罩将漏油处罩上并抽油。设计出一个重约125吨的大型水泥控油罩下沉至漏油点，打算罩住泄漏石油，随后用泵抽出。但大量天然气水合物晶体聚集罩内，形成堵塞，令控油罩无法发挥功用。5月8日BP公司宣布控油罩方案失败。漏点一漏点二漏点三三、应急处置大型控油罩7.采用小型控油罩吸油。由于天然气水合物堵塞了水泥罩的抽油口，BP公司将水泥罩从主漏油点挪开，设计了一个较小的金属罩放置到放到主漏油点。小型控油罩小型控油罩安放示意图三、应急处置8.安装吸油管吸油BP公司5月14日开始尝试在海底油井漏油口安装类似虹吸管的装置吸管。经过多次艰难的尝试后，工程人员16日遥控水下机器人，在水下约1600米处成功将吸油装置连上海底输油管，开始将部分漏油输往一艘油轮。BP公司5月19日宣称，每天可以回收约3000桶泄漏原油，是泄漏原油总量的60%。三、应急处置9.顶部压井法BP公司5月26日宣布启用“TopKill”封堵墨西哥湾漏油。从井眼顶部向破损油井注入重钻井液和水泥以封堵这口油井。该技术曾在陆地油井使用，此次是首次用于深海油井。这一方案的成功把握在60～70％之间。实施过程需要2～3天时间。5月30日宣布，顶部压井法失败。三、应急处置三、应急处置10.切割隔水管。在隔水管底法兰上罩上吸油罩进行吸油，目前正在进行施工作业。11.打救援井在东西两个方向各打一口泄压救援井，2口救援井均已开钻。计划打穿97/8″尾管，在油层顶部挤水泥封井，2口救援井需要2～3个月。5月2日，第一口救援井开钻。5月16日，第二口救援井开钻。四、原因分析四、原因分析（一）井喷的直接原因1.在固井侯凝后，替海水过程中，套管外液柱压力降低，是发生井喷的一个直接原因。该井完井泥浆密度约16ppg（1.9g/cm3），海水密度为1.03g/cm3。海水深5067英尺（1544.8米）。在替水过程中，隔水管内1544米的泥浆液柱替换为海水液柱，使套管环空上部液柱压力降低，导致发生溢流，直至井喷；四、原因分析2.未及时发现溢流，以及发现溢流后采取措施不当是井喷失控爆炸着火的直接原因。发生溢流初期，现场人员可能没有发现溢流。在大量溢流的情况下，仍然坚持开泵循环。直到井筒天然气到井口，才停泵，观察4分钟后关井。然后两次开泵排气，井筒已全部为天然气，再次关闭其他防喷器，由于喷势太大，防喷器也发生刺漏。最后，发生强烈井喷，爆炸着火。四、原因分析（二）间接原因1.固井质量不合格，是造成井喷的一个间接原因。该井曾发生过循环漏失，为了防止在固井中漏失，该井采用了充氮气低密度水泥浆。有报道讲，该水泥浆体系获得固井成功的难度很大，有可能该井的固井质量存在问题。同时81/2〃井眼内的小间隙固井也使得固井质量难以保证，导致下部高压油气的侵入。四、原因分析2.固井后，没有按要求测固井质量，检验固井质量，违章进行下部作业，是造成井喷的另一个间接原因。有报道讲，该井在发生事故前，有斯伦贝谢公司测井人员在平台待命，但是BP公司通知他们该井不用测井，他们就提前离开了平台；四、原因分析3.水泥返高存在缺陷，可能也是引发事故的一个间接原因。根据该井的井身结构图，完井套管固井水泥浆没有上返至上层技术套管内，完井套管固井水泥浆返高与上层技术套管之间存在裸眼段，为本井的井喷事故埋下了隐患。四、原因分析4.固井侯凝时间短也是引发事故的一个间接原因。该井在固井侯凝16.5小时后，就开始替海水作业。侯凝时间短，为井喷事故埋下了隐患。四、原因分析5.密封总成坐封效果不好是造成井喷失控的一个间接原因。该井在固井后，密封总成已坐封，但油气仍从套管环空喷出，说明密封总成坐封效果不好，没有起到应有的密封效果。套管悬挂器水下井口装置6.井控装备性能不能再关键时刻发挥应有作用，是导致井喷失控的一个间接原因。该井由于前期未发现溢流，关井时间晚，井涌加剧的情况下关井导致防喷器胶芯刺漏。同时，该井配有防喷器的紧急关断系统，当水下防喷器与平台失去联系时，紧急关断系统启动，会自动关闭水下防喷器。但不知什么原因，该井的紧急关断系统没有发挥作用。再者，该井的防喷器还配有机器人水下关闭防喷器的功能，但在事故后，同样不知什么原因，也无法启动，没能成功关井。四、原因分析四、原因分析四、原因分析（三）管理原因1．未及时发现溢流，是发生井喷失控事故的一个管理原因。从现场录井资料来看，该井在替水过程中，在20:10，泥浆罐的液量急剧增加，到20:35，已增加了500多桶，但现场无人及时发现溢流，错误地继续进行循环，没有及时采取应对措施。直到天然气到井口才停泵观察后，关井。错失了关井的正确时机。有报道讲，井架工曾给司钻说钻井液溢出太多了，但随即就发生了强烈井喷，油气弥漫平台，发生了爆炸。四、原因分析2.录井人员责任心不强，是发生事故的另一个管理原因。从录井资料看，该井在替水过程中，从20:10开始发生溢流，泥浆罐液量大量增加，但一直到发生事故的21:50，长达1小时40分的时间里，