深水井控關(guān)壓井風(fēng)險分析與安全屏障策略研究課件

1、深水井控關(guān)壓井風(fēng)險分析與安全屏障策略研究深水井控關(guān)壓井風(fēng)險分析與安全屏障策略研究目 錄 選題依據(jù)及意義 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在問題 研究目標(biāo)、研究內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題 擬采取的研究方法、技術(shù)路線及可行性分析 課題創(chuàng)新性年度 研究計劃進(jìn)展和成果123546目 錄 選題依據(jù)及意義 國內(nèi)外研1.1 選題依據(jù)及意義必要性： 深水鉆井 風(fēng)險要求研究背景： 南海深水勘探趨勢關(guān)鍵性：深水井控關(guān)壓井工藝關(guān)鍵地位1.1 選題依據(jù)及意義必要性：研究背景： 南海深水關(guān)鍵1.1 選題依據(jù)及意義世界對油氣資源的需求持續(xù)增加，陸上油氣資源的逐步下降，各大石油公司加劇向海洋油氣勘探與開發(fā)的步伐。據(jù)統(tǒng)計，海洋油氣資源約占全球

2、油氣資源總量的34%，其中位于300m以下水域的油氣資源約占44%。有“第二個波斯灣”之稱的南海水域，其石油地質(zhì)儲量約為中國油氣總量的三分之一，且有70%蘊(yùn)藏于深海區(qū)域。南海深水油氣資源作為我國石油工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要領(lǐng)域，其勘探與開發(fā)受到我國的高度重視。南海深水勘探趨勢1.1 選題依據(jù)及意義世界對油氣資源的需求持續(xù)增加，陸上油氣1.1 選題依據(jù)及意義井控是鉆井安全的關(guān)鍵。深水井控與常規(guī)水深井控相比，在工藝上有特殊要求。深水鉆井作業(yè)中，關(guān)壓井工藝的有效執(zhí)行是防止溢流演化為井噴的首要安全屏障。深水井控關(guān)壓井工藝關(guān)鍵地位南海深水油氣勘探開發(fā)是一項投資 大、風(fēng)險高、工藝技術(shù)復(fù)雜的作業(yè)。南海多變的環(huán)境

3、現(xiàn)狀、苛刻的地質(zhì)條件以及不斷加大的鉆探深度對深水井控工作提出了更高要求。1.1 選題依據(jù)及意義井控是鉆井安全的關(guān)鍵。深水井控與常規(guī)水1.1 選題依據(jù)及意義1985年10月6日“西部前衛(wèi)”號氣井井噴，鉆遇淺層氣2小時內(nèi)發(fā)生3次氣體井涌的情況，直到第三次井噴才發(fā)覺情況嚴(yán)重性，后因未安裝BOP，關(guān)井無效，造成一人失蹤，平臺損壞。深水鉆井風(fēng)險要求2019年4月20日深水地平線井噴事故，最終因發(fā)現(xiàn)井涌征兆過晚，深水防噴器系統(tǒng)全方位失效，無法實現(xiàn)關(guān)井，造成井噴失控，導(dǎo)致11人死亡，平臺沉沒，生態(tài)環(huán)境遭受嚴(yán)重污染的事故后果。1.1 選題依據(jù)及意義1985年10月6日“西部前衛(wèi)”號氣井目 錄 選題依據(jù)及意義

4、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在問題 研究目標(biāo)、研究內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題 擬采取的研究方法、技術(shù)路線及可行性分析 課題的創(chuàng)新性年度 研究計劃進(jìn)展和成果123546目 錄 選題依據(jù)及意義 國內(nèi)外研2.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國外研究現(xiàn)狀I(lǐng)ADC、ISO、API等國際和國家行業(yè)協(xié)會制定相關(guān)的規(guī)范；所在國其國家資源開發(fā)管理部門、法律部門等對海上石油開發(fā)做出規(guī)定；目前世界范圍各石油公司、服務(wù)商還沒有頒布專門針對深水鉆井井控相關(guān)指南，但是在現(xiàn)有井控作業(yè)指南中有海上浮式鉆井以及針對深水鉆井相關(guān)內(nèi)容。加拿大紀(jì)念大學(xué)安全與風(fēng)險工程團(tuán)隊對海上鉆井井控作業(yè)開展風(fēng)險分析，并針對不同的風(fēng)險因素實現(xiàn)一定的動態(tài)風(fēng)險分析。包括先后基于BT

5、圖與貝葉斯理論、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)相融合的方法，實現(xiàn)海上鉆井作業(yè)的動態(tài)風(fēng)險分析；基于FTA、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)法探究海洋鉆井作業(yè)起下鉆操作的失效操作其對井控產(chǎn)生的影響等。SINTEF安全可靠領(lǐng)域高級工程師Per Holland，針對深水防噴器系統(tǒng)的可靠性研究發(fā)表多篇文章。挪威海洋油氣工業(yè)風(fēng)險分析最初側(cè)重設(shè)計階段，為決策提供支持，近年轉(zhuǎn)向作業(yè)階段風(fēng)險分析方法研究。Jon Espen Skogdalen及M.F.St.John等人針對海上人因組織管理因素開展量化風(fēng)險分析。2.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國外研究現(xiàn)狀I(lǐng)ADC、ISO、API等2.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國內(nèi)研究現(xiàn)狀中國石油大學(xué)（華東）劉剛、金業(yè)權(quán)等對陸上鉆井井控風(fēng)

6、險風(fēng)險分析與控制有較全面的研究，為深水井控研究提供一定基礎(chǔ)。近些年來，運用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)識別深水井控誘因、運用Bow-Tie分析深水固井作業(yè)井噴事故等研究。中國石油大學(xué)（北京）樊建春課題組采用多種方法對深水井控進(jìn)行風(fēng)險分析。研究內(nèi)容包括運用運用FMEA、Markov以及數(shù)理統(tǒng)計的方法對深水防噴器系統(tǒng)進(jìn)行可靠性分析；基于瑞士奶酪模型、貝葉斯-LOPA方法對深水鉆井作業(yè)完整性進(jìn)行風(fēng)險分析等。孫寶江課題組在壓井井控工藝方面開展較豐富的仿真模擬。包括從反循環(huán)壓井工藝特點出發(fā)，對高壓氣井壓井井筒溫度場預(yù)測及影響因素分析；結(jié)合動力壓井工藝得到深水鉆井過程中處理淺氣層的工藝技術(shù)，指出在動力壓井過程中應(yīng)適時對壓井

7、排量進(jìn)行調(diào)整等。海洋油氣裝備與安全技術(shù)研究中心(COEST)基于流體軟件對井噴事故后果進(jìn)行模擬，并開展深水井噴應(yīng)急技術(shù)研究。包括運用CFD對深水鉆井作業(yè)井噴事故仿真技術(shù)進(jìn)行研究；基于動態(tài)風(fēng)險平衡建立的事故動力模型有效分析海洋平臺事故連鎖風(fēng)險；對深水井噴時可燃?xì)怏w擴(kuò)散規(guī)律、井噴爆炸危險區(qū)域進(jìn)行研究。2.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國內(nèi)研究現(xiàn)狀中國石油大學(xué)（華東）劉剛、2.2 存在問題國內(nèi)外在深水井控研究方面，多側(cè)重整個鉆井作業(yè)宏觀分析以及井噴事故后果模擬，本課題將根據(jù)此點圍繞防止溢流演化為井噴的二級井控屏障展開研究，并模擬溢流事故場景從風(fēng)險評估角度出發(fā)研究深水壓井作業(yè)較少，且大部分內(nèi)容僅做定性描述，本課題

8、將運用風(fēng)險評估理論實現(xiàn)深水壓井工藝量化風(fēng)險分析2.2 存在問題國內(nèi)外在深水井控研究方面，多側(cè)重整個鉆井作業(yè)目 錄 選題依據(jù)及意義 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在問題 研究目標(biāo)、研究內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題 擬采取的研究方法、技術(shù)路線及可行性分析 課題創(chuàng)新性年度 研究計劃進(jìn)展和成果123546目 錄 選題依據(jù)及意義 國內(nèi)外研3.1 研究目標(biāo)3.1 研究目標(biāo)3.1 研究目標(biāo)融合設(shè)備共因失效及人因可靠性理論實現(xiàn)深水關(guān)井作業(yè)及應(yīng)急封井風(fēng)險分析建立井噴風(fēng)險控制屏障模型，以期提高深水鉆井二級井控屏障可靠性建立深水鉆井壓井工藝層次模型，從風(fēng)險評估角度實現(xiàn)深水鉆井壓井工藝優(yōu)選1234運用三級井控軟件模擬分析溢流場景下溢流

9、參數(shù)變化，為溢流響應(yīng)時間提供依據(jù)3.1 研究目標(biāo)融合設(shè)備共因失效及人因可靠性理論實現(xiàn)深水關(guān)井3.2 研究內(nèi)容統(tǒng)計分析海上井噴失控事故，建立深水地平線井噴事故場景關(guān)井作業(yè)失效演化圖，辨識關(guān)井作業(yè)關(guān)鍵風(fēng)險因素?；谌艘蚩煽啃岳碚搶崿F(xiàn)關(guān)井作業(yè)人因失誤概率預(yù)測，基于共因失效實現(xiàn)應(yīng)急設(shè)備可靠性分析，選取高頻關(guān)井失效事故場景為研究背景，引入人因及設(shè)備因素，最終實現(xiàn)深水硬關(guān)井作業(yè)及應(yīng)急封井風(fēng)險分析。深水鉆井關(guān)井工藝風(fēng)險分析深水鉆井壓井工藝優(yōu)選研究利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的逆向分析和共因失效分析能力，識別深水壓井工藝主要風(fēng)險誘因。調(diào)研深水常規(guī)壓井與非常規(guī)壓井方法，開展深水鉆井壓井方法優(yōu)選研究。依照深水壓井方法選擇依據(jù)，

10、建立深水壓井優(yōu)選層次模型，定量實現(xiàn)各風(fēng)險因素對壓井方案的權(quán)重。3.2 研究內(nèi)容統(tǒng)計分析海上井噴失控事故，建立深水地平線井噴3.2 研究內(nèi)容初步辨識深水鉆井溢流風(fēng)險因素。統(tǒng)計溢流路徑，運用三級井控模擬軟件，模擬各溢流參數(shù)隨時間的變化趨勢以及不同工況下溢流到達(dá)海底與海面的時間，為溢流響應(yīng)時間提供依據(jù)。深水鉆井溢流事故場景風(fēng)險分析深水鉆井井控系統(tǒng)安全屏障策略研究基于安全屏障技術(shù)，建立二級井控失效引起井噴的風(fēng)險控制屏障圖，包括運用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法實現(xiàn)的井涌監(jiān)測預(yù)警屏障，基于動態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)方法實現(xiàn)量化分析的組織管理安全屏障以及建立深水BOP系統(tǒng)全生命周期的安全屏障，以期提高二級井控屏障可靠性。3.2 研究內(nèi)

11、容初步辨識深水鉆井溢流風(fēng)險因素。統(tǒng)計溢流路徑，3.3 擬解決關(guān)鍵問題深水鉆井壓井方法優(yōu)選研究關(guān)鍵問題基于Petri網(wǎng)深水應(yīng)急控制系統(tǒng)可靠性分析（考慮共因失效）深水鉆井二級井控屏障的建立及量化風(fēng)險分析運用三級井控模擬軟件模擬分析溢流事故場景12345引入人因的深水硬關(guān)井GO法-貝葉斯風(fēng)險分析3.3 擬解決關(guān)鍵問題深水鉆井壓井方法優(yōu)選研究關(guān)鍵問題基于P目 錄 選題依據(jù)及意義 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在問題 研究目標(biāo)、研究內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題 擬采取的研究方法、技術(shù)路線及可行性分析 課題創(chuàng)新性年度 研究計劃進(jìn)展和成果123546目 錄 選題依據(jù)及意義 國內(nèi)外研4.1 研究方法與技術(shù)路線4.1 研究方法與

12、技術(shù)路線4.2 可行性研究SINTEF、WORD、NAF等井噴數(shù)據(jù)庫為深水井控風(fēng)險分析數(shù)據(jù)的真實性與可靠性提供依據(jù)可行性研究理論支持研究支持軟件支持?jǐn)?shù)據(jù)支持國內(nèi)外圍繞井噴發(fā)生機(jī)理、后果影響程度等已進(jìn)行大量的研究目前可靠性理論、風(fēng)險評估方法的發(fā)展相對成熟，為開展深水井控系統(tǒng)風(fēng)險分析提供先進(jìn)的理論基礎(chǔ)中心擁有ANSYS有限元軟件、OLGA全動態(tài)多相流軟件與MATLAB科學(xué)計算軟件等，并具有對以上軟件多年的使用經(jīng)驗4.2 可行性研究SINTEF、WORD、NAF等井噴數(shù)據(jù)庫目 錄 選題依據(jù)及意義 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在問題 研究目標(biāo)、研究內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題 擬采取的研究方法、技術(shù)路線及可行性分析

13、課題創(chuàng)新性年度 研究計劃進(jìn)展和成果123546目 錄 選題依據(jù)及意義 國內(nèi)外研5 課題創(chuàng)新性AB建立深水壓井優(yōu)選層次模型，實現(xiàn)深水壓井方法優(yōu)選研究。首次將人因引入GO模型，首次將GO模型應(yīng)用于深水關(guān)井程序化作業(yè)。5 課題創(chuàng)新性AB建立深水壓井優(yōu)選層次模型，實現(xiàn)深水壓井方法目 錄 選題依據(jù)及意義 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在問題 研究目標(biāo)、研究內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題 擬采取的研究方法、技術(shù)路線及可行性分析 課題創(chuàng)新性年度 研究計劃進(jìn)展和成果123546目 錄 選題依據(jù)及意義 國內(nèi)外研6.1 年度研究計劃進(jìn)展研究進(jìn)度安排表時間安排工作任務(wù)安排2019.102019.12查閱文獻(xiàn)資料，學(xué)習(xí)掌握CREAM、P

14、etri分析方法，基于CREAM實現(xiàn)關(guān)井作業(yè)人因失誤概率預(yù)測，基于Petri應(yīng)急控制系統(tǒng)可靠性分析；引入人因、設(shè)備失效，基于GO法-貝葉斯網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)深水關(guān)井作業(yè)風(fēng)險分析。2019.012019.04利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的逆向分析和共因失效分析能力，識別深水壓井工藝主要風(fēng)險誘因。調(diào)研深水常規(guī)與非常規(guī)壓井方法，基于IAHP實現(xiàn)深水壓井優(yōu)選；考慮特殊井況，建立壓井優(yōu)選判斷框圖。2019.052019.08基于FTA初步辨識深水鉆井溢流風(fēng)險因素。基于文獻(xiàn)與事故統(tǒng)計調(diào)研溢流路徑，運用OLGA軟件分析各溢流參數(shù)隨時間變化趨勢以及不同工況下溢流到達(dá)海底及海面的時間。2019.092019.11建立深水井控系統(tǒng)保護(hù)層，基于BowTie-LOPA建立井控失效引起的井噴風(fēng)險控制屏障圖；學(xué)習(xí)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)分析方法，實現(xiàn)組織安全屏障量化分析。 2019.122019.02建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)井涌監(jiān)測預(yù)警；根據(jù)事故統(tǒng)計，建立深水防噴器系統(tǒng)全生命周期安