搜索
主要内容一.BP钻井平台爆炸事故简析二.中石化井控管理规定修订三.中石化井控工作现状及下步计划目录第一部分BP钻井平台爆炸事故简析一、基本情况2010年4月20日21时49分，美国墨西哥湾深水地平线钻井平台发生爆炸，随后引起大火，于22日沉入海底。事故造成11人失踪，17人受伤，并造成大量原油泄漏，持续87天，成为美国历史上最大的漏油事件。(一)事故简介一、基本情况地点：MississppiCanyon252作业者：BP公司固井承包商：哈里伯顿公司钻井承包商：越洋公司防喷器供应商：卡梅隆公司井别/井型：探井/直井设计井深：19650英尺(5989.32米)实际井深：18360英尺(5596.13米)作业水深：4992英尺（1524米）（二）Macondo油井基本情况第五代深水半潜式平台最大作业水深：2438米额定钻探深度：9114米定位方式：DP-3动力定位8个推进器最大航速7.41km/h配备自动化钻井系统配备15000psi(150MPa)BOP一、基本情况（三）钻井平台4月19日“深水地平线”钻井平台开始钻探。下套管到18304英尺（5579m）处20102月6日19:30-00:36固井作业10:55-12:00对生产套管进行正压测试成功。12:00-15:04下钻到8367英尺（2550m）井深，为进行泥浆顶替和负压测试做准备。4月20日二、事故经过15:04-15:56开始将海水向增压管、节流管和压进管线灌进，在压井管线中憋压至1200psi(8.28MPa)。16:59-17:0815:56-16:53向井内注隔离液，后用海水顶替关闭环形防喷器，使压力从1500psi(10.34MPa)上升到1900psi(13.1MPa)，保压17:52-18:00打开压井管线，连接到固井装置。工人放掉3桶(0.47M3)到15桶(2.39m3)海水。二、事故经过18:00-18:35立压逐渐增加到1400psi(9.66MPa)。19:55负压试验结束，作业人员错误地认为试验成功。20:00钻杆内防喷器和环形防喷器打开，从钻杆内注入海水，替换隔水管中的泥浆和隔离液。20:58-21:08油井溢流量增加。此时，将计量罐中的泥浆通过溢流管线清空。21:08操作人员停泵，准备进行荧光测试。二、事故经过21:08-21:14停泵后，立压在5分半钟之内从1017psi(7.01MPa)增加到1263psi(8.71MPa)。21:31-21:34立压从1210psi(8.34MPa)增加到1766psi(12.18MPa)。21:01-21:08在泵速不变时，立压从1250psi(8.62MPa)增加到1350psi(9.31MPa)。二、事故经过21:36-21:3821:38-21:4221:40泥浆从溢流管流出，喷到钻台上。关闭分流器，溢流流向泥气分离器；启动环形防喷器。21:4121:42立压在5分钟内从338psi(2.33MPa)稳定上升到1200psi.(8.28MPa)二、事故经过钻杆压力发生大幅度波动，随后降低泥浆和水从液气分离器出口喷出，从钻塔流下。21:44高压气体从液气分离器排放口朝甲板喷出。21:46气体报警器发出报警21:47立压从1200psi(8.28MPa)迅速上升到5730psi(39.52MPa)21:48主发电机开始飞车21:49发生爆炸二、事故经过三、事故原因分析(一)未建立油井完整性或完整性失效(二)没有发现油气侵入油井、油井失控(三)油气在钻井平台上释放，遇点火源发生燃爆。(四)防喷器未能关井。事故发生的四个关键因素：钻台油气处理未建立油井完整性或完整性失效没有发现油气侵入油井、油井失控油气在钻井平台上遇点火源发生燃爆防喷器未能关井关键因素1关键因素4关键因素2关键因素3环空水泥机械屏障负压测试油井监控防喷器应急操作火气系统火灾爆炸油藏中的油气井控应急响应发生事故的8个关键性问题：由于水泥浆的设计、试验、质量保证和风险评估都存在缺陷，导致油藏区域附近，环空中充氮泡沫水泥浆的氮气析出、滑脱、形成通道，油气进入环空。(一)未建立油井完整性或完整性失效聚合物油基钻井液尾浆泡沫水泥浆隔离液隔离液聚合物油基钻井液1、环空中的水泥环未能隔绝油气。（1）水泥浆设计在注水泥作业之前，没有进行完整的水泥浆测试。（2）水泥顶替原计划使用21个套管扶正器，实际只使用了6个，增加了主要含油气层的窜槽风险。（3）临时弃井计划没有按照ETPGP要求，对环空水泥固井质量进行风险评估，没有进行水泥胶结实验。(一)未建立油井完整性或完整性失效主要有三个方面的原因：浮鞋套管串水泥和浮箍通过生产套管和部件进入通过套管悬挂器密封总成进入环空水泥油气侵入油井可能的三种路径通过浮鞋套管串进入2、浮鞋套管串（shoetrack）隔离屏障未能封固油气套管鞋循环孔(一)未建立油井完整性或完整性失效通过计算、模拟和数据分析，最终确认：油气是通过浮鞋套管串水泥和浮箍进入套管(一)未建立油井完整性或完整性失效a浮鞋套管串水泥失效的原因：——氮气析出，形成流通通道；——泥浆污染水泥；——浮鞋套管串设计不合理；b浮箍失效的原因：——循环时高压的损害；——不充分流动，浮箍失效；——单流阀密封失效。主要有两个方面原因：两次负压测试均表明：油井与储油地层存在通道，隔离屏障的密封性没有达到要求。而作业人员却错误地认为负压试验成功，油井完整性已经建立。3、油井完整性尚未建立，就认为套管负压试验成功(一)未建立油井完整性或完整性失效计算为3桶海水，实际约15桶(2.39方)海水从钻杆流出,没有引起指挥和操作人员足够重视。第一次：在钻杆上进行负压测试当压井管线阀门关闭时，钻杆压力上升并稳定到1400psi(9.66MPa)，表明环空与储层是联通的，而井队人员根据经验认为是由环空压缩或气囊效应现象造成的立压第二次：在压井管线进行负压测试（1）泥浆录井工在事故发生前没有有效监测泥浆池的体积增量（2）钻工没有对泥浆排出流量进行有效监控(二)没有发现油气侵入油井、油井失控4、在油气进入隔水管以前一直未发现溢流主要有三个方面的原因：16:52正常流量信号21:08异常流量信号该井正发生溢流。泥浆排出流量（3）没有对立压的异常变化引起足够重视在出现溢流迹象（立压上升）的40分钟内，作业人员一直没发现有油气侵入，因此也没有采取井控措施。(二)没有发现油气侵入油井、油井失控在泵速不变的情况下，立压增加在停泵之后，立压继续增加了246psi（1）采取井控措施时间晚了40分钟。（2）第一次关闭环形防喷器，未有效封住钻杆。（3）关闭分流器时，把隔水管中的泥浆排向液气分离器（MGS）系统，超过MGS的设计负荷，而没有将其排向平台以外，导致油气直接在钻台释放。（4）内防喷器未关闭，关闭防喷器后油气继续流出。(二)没有发现油气侵入油井、油井失控5、井控操作措施未能控制住油井主要有四个方面的原因：分流器气液分离器水泥单元泵泥浆泵排空管左舷排放右舷排放内防喷器工艺流程图打开钻杆泄压关闭钻杆21:31到21:42时间段钻杆的压力波动21:41关防喷器，将泥浆排向液气分离器21:46防喷器封住钻杆6、油气分流到液气分离器，造成油气在钻井平台排出油气通过液气分离器（MGS）上的12英寸鹅颈排空管及其它管道，排放到钻井平台上(三)油气在钻井平台上释放，遇点火源发生爆燃10〞管线6〞真空消除器12〞气体排出管线连接右船舷外的6〞泄压管线来自节流管汇的4〞管线来自隔水管分流器的14〞管线1火气系统不具备自动关闭防火闸门或关闭发动机室通风扇的功能。油气扩散到钻井平台电气防爆区以外的区域，高浓度的油气/空气混合物进入发动机舱，造成至少一台发动机飞车，产生潜在点火源。(三)油气在钻井平台上释放，遇点火源发生燃爆7、火气系统未能阻止油气着火主甲板上的防爆区(三)油气在钻井平台上释放，遇点火源发生燃爆190秒后的气体扩散模型图三种应急模式都未能成功封住油井:（1）爆炸和燃烧，很可能使紧急断开程序失效。（2）防喷器上的黄色和蓝色控制箱的关键元件损坏，可能导致自动模式功能（AMF）无法启动。（3）水下机器人启动自动剪切功能，但该闸板未能封住油井。（四）防喷器未能关井8、防喷器的应急模式未能封住油井。事故原因延伸分析我们认为还存在以下6个方面的原因：1、水泥浆可能未凝固，提前作业，降低井筒液柱压力是导致井喷的重要原因1）从固完井到下钻做负压测试仅相隔11小时24分钟（4月20日0：36-12：00）2）15：04下到8367ft(2544m)开始替海水，仅相隔14小时28分钟，开始降低井筒液柱压力3）没有取样做候凝时间和强度试验4）与中石化川东北河飞203井教训相似事故原因延伸分析2、井队应急处置失误1）21:40开始井喷，立压开始上升到5730psi(39.5MPa)，这是强烈井喷预兆—21:49爆炸，在9分钟时间内，应操作海底防喷器，但井队人员没有实施，反而关平台上分流器，打开液气分离器，没有抓住控制井口最佳时机2）未能按中国处置办法，在井喷后立即关停发动机，也未关闭发动机房门、窗排风口等事故原因延伸分析3、平台甲方监督严重失职平台上有2名监督倒班值班4、吃饭等特殊时间，岗位和责任不落实1）如此多的失误，平台值班经理、泥浆、录井、甲方监督可能不在现场2）胜利3号平台倾斜从0.2°上升到0.7°，40分钟时间也是在晚餐时间事故原因延伸分析5、井控培训不到位，平台井控技能差对因海水替泥浆立管压力曲线变化不熟悉，理论上，海水从管内井口到管底(2544m)，立压增加，海水从管底到井口，立管压力应逐步降低，事实上，压力一直在增加6、高压、高产量也是导致恶性事故的客观原因四应急处置方法（一）油井堵漏及封井处理在海底1524米的深水条件下，进行水下堵漏。堵漏隔水管插管工具（RITT）,从破损隔水管提升原油，6000桶/天(954方/天)“大礼帽”式井口罩与BOP连接，回收17000桶/天(2703方/天)大礼帽四应急处置方法封井设计了一套密闭系统（缩节管和层状控油设备）安装在BOP上部，然后通过灭顶法和静灭法封井成功钻探2口救援井，确保深水封死井眼四应急处置方法（二）未回收油的处理B:烧受控燃烧，共进行411次，总计处理了约265000桶原油(42135方)A:撇油部署应急船只、海岸警备队船只、4艘大处理量船以及来自挪威的平台支持性船舶等，共60多艘撇油船，撇油能力每天达120万桶(19.1万方)四应急处置方法C:使用油污分散剂在插入管和大礼帽上注入水下分散剂处理泄漏原油，降低使用70%海面分散剂飞机喷洒处理海面原油：出航近400架次D:海岸处理围油栏：部署了各种围油栏13300ft(4054m)保护海岸隔离生态敏感区四应急处置方法清理：沼泽清理，超过2500人的清洗队沙滩清洁，训练超过11000社区人员四应急处置方法（三）应急组织系统属地19个分支机构5个事故指挥所领导现场人员多国政府、工业界、学术界和公众通过通用态势图(COP)与上下级、政府以及现场人员取得信息和联系空中海洋海岸业界同行、供应商、承包商（1）水下作业：遥控水下机器人（ROV）运用遥控水下机器人（ROVs）在此次作业中起到关键性的作用。在高峰期，最多部署多达27台ROVs四应急处置方法（四）应急先进技术和措施四应急处置方法（2）多支队伍同时安全作业整个作业过程需要一支庞大的团队来支持，作业海域十分狭小。回收船上通过火炬实施焚烧作业，作业环境充满风险。通过完善的制度和措施确保了施工的安全应急人员使用了新策略和新方法，迅速、有效、准确监测海面下、海底和水体中的有机化合物（VOC）含量。（3）海面下、海底和水体的监测四应急处置方法（4）海岸清理评估组成立海岸清理评估组（SCATs），在海岸保护处置中的准备、计划和确认方面起着关键性的作用。在这次溢油事故响应过程中，空中监测的任务是为6000多应急船舶的提供紧急协调服务，指导现场控制燃烧组到新油区，撇油船到准确位置。（5）空中监测四应急处置方法五教训1、在钻井阶段没有正确处理安全与进度、费用的关系。海上