深水井控關(guān)壓井風(fēng)險(xiǎn)分析與安全屏障策略研究課件

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選題依據(jù)及意義國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

研究目標(biāo)、研究?jī)?nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問(wèn)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(jì)劃進(jìn)展和成果1235461.1選題依據(jù)及意義必要性：

深水鉆井風(fēng)險(xiǎn)要求研究背景：南海深水勘探趨勢(shì)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)及意義世界對(duì)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(kāi)發(fā)的步伐。據(jù)統(tǒng)計(jì)，海洋油氣資源約占全球油氣資源總量的34%，其中位于300m以下水域的油氣資源約占44%。有“第二個(gè)波斯灣”之稱(chēng)的南海水域，其石油地質(zhì)儲(chǔ)量約為中國(guó)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(guó)石油工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要領(lǐng)域，其勘探與開(kāi)發(fā)受到我國(guó)的高度重視。南海深水勘探趨勢(shì)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(kāi)發(fā)是一項(xiàng)投資

大、風(fēng)險(xiǎn)高、工藝技術(shù)復(fù)雜的作業(yè)。南海多變的環(huán)境現(xiàn)狀、苛刻的地質(zhì)條件以及不斷加大的鉆探深度對(duì)深水井控工作提出了更高要求。1.1選題依據(jù)及意義1985年10月6日“西部前衛(wèi)”號(hào)氣井井噴，鉆遇淺層氣2小時(shí)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(jué)情況嚴(yán)重性，后因未安裝BOP，關(guān)井無(wú)效，造成一人失蹤，平臺(tái)損壞。深水鉆井風(fēng)險(xiǎn)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(guò)晚，深水防噴器系統(tǒng)全方位失效，無(wú)法實(shí)現(xiàn)關(guān)井，造成井噴失控，導(dǎo)致11人死亡，平臺(tái)沉沒(méi)，生態(tài)環(huán)境遭受?chē)?yán)重污染的事故后果。目錄

選題依據(jù)及意義國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在問(wèn)題研究目標(biāo)、研究?jī)?nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問(wèn)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(jì)劃進(jìn)展和成果1235462.1國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀國(guó)外研究現(xiàn)狀I(lǐng)ADC、ISO、API等國(guó)際和國(guó)家行業(yè)協(xié)會(huì)制定相關(guān)的規(guī)范；所在國(guó)其國(guó)家資源開(kāi)發(fā)管理部門(mén)、法律部門(mén)等對(duì)海上石油開(kāi)發(fā)做出規(guī)定；目前世界范圍各石油公司、服務(wù)商還沒(méi)有頒布專(zhuān)門(mén)針對(duì)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(duì)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(xiǎn)工程團(tuán)隊(duì)對(duì)海上鉆井井控作業(yè)開(kāi)展風(fēng)險(xiǎn)分析，并針對(duì)不同的風(fēng)險(xiǎn)因素實(shí)現(xiàn)一定的動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析。包括先后基于BT圖與貝葉斯理論、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)相融合的方法，實(shí)現(xiàn)海上鉆井作業(yè)的動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)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(duì)井控產(chǎn)生的影響等。SINTEF安全可靠領(lǐng)域高級(jí)工程師PerHolland，針對(duì)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(xiǎn)分析最初側(cè)重設(shè)計(jì)階段，為決策提供支持，近年轉(zhuǎn)向作業(yè)階段風(fēng)險(xiǎn)分析方法研究。JonEspenSkogdalen及M.F.St.John等人針對(duì)海上人因組織管理因素開(kāi)展量化風(fēng)險(xiǎn)分析。2.1國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀中國(guó)石油大學(xué)（華東）劉剛、金業(yè)權(quán)等對(duì)陸上鉆井井控風(fēng)險(xiǎn)風(fēng)險(xiǎn)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(lái)，運(yùn)用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)識(shí)別深水井控誘因、運(yùn)用Bow-Tie分析深水固井作業(yè)井噴事故等研究。中國(guó)石油大學(xué)（北京）樊建春課題組采用多種方法對(duì)深水井控進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析。研究?jī)?nèi)容包括運(yùn)用運(yùn)用FMEA、Markov以及數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法對(duì)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(duì)深水鉆井作業(yè)完整性進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析等。孫寶江課題組在壓井井控工藝方面開(kāi)展較豐富的仿真模擬。包括從反循環(huán)壓井工藝特點(diǎn)出發(fā)，對(duì)高壓氣井壓井井筒溫度場(chǎng)預(yù)測(cè)及影響因素分析；結(jié)合動(dòng)力壓井工藝得到深水鉆井過(guò)程中處理淺氣層的工藝技術(shù)，指出在動(dòng)力壓井過(guò)程中應(yīng)適時(shí)對(duì)壓井排量進(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(duì)井噴事故后果進(jìn)行模擬，并開(kāi)展深水井噴應(yīng)急技術(shù)研究。包括運(yùn)用CFD對(duì)深水鉆井作業(yè)井噴事故仿真技術(shù)進(jìn)行研究；基于動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)平衡建立的事故動(dòng)力模型有效分析海洋平臺(tái)事故連鎖風(fēng)險(xiǎn)；對(duì)深水井噴時(shí)可燃?xì)怏w擴(kuò)散規(guī)律、井噴爆炸危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行研究。2.2存在問(wèn)題國(guó)內(nèi)外在深水井控研究方面，多側(cè)重整個(gè)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(diǎn)圍繞防止溢流演化為井噴的二級(jí)井控屏障展開(kāi)研究，并模擬溢流事故場(chǎng)景從風(fēng)險(xiǎn)評(píng)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，本課題將運(yùn)用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估理論實(shí)現(xiàn)深水壓井工藝量化風(fēng)險(xiǎn)分析目錄

選題依據(jù)及意義國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在問(wèn)題研究目標(biāo)、研究?jī)?nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問(wèn)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(jì)劃進(jìn)展和成果1235463.1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(shí)現(xiàn)深水關(guān)井作業(yè)及應(yīng)急封井風(fēng)險(xiǎn)分析建立井噴風(fēng)險(xiǎn)控制屏障模型，以期提高深水鉆井二級(jí)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(xiǎn)評(píng)估角度實(shí)現(xiàn)深水鉆井壓井工藝優(yōu)選1234運(yùn)用三級(jí)井控軟件模擬分析溢流場(chǎng)景下溢流參數(shù)變化，為溢流響應(yīng)時(shí)間提供依據(jù)3.2研究?jī)?nèi)容統(tǒng)計(jì)分析海上井噴失控事故，建立深水地平線井噴事故場(chǎng)景關(guān)井作業(yè)失效演化圖，辨識(shí)關(guān)井作業(yè)關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因素。基于人因可靠性理論實(shí)現(xiàn)關(guān)井作業(yè)人因失誤概率預(yù)測(cè)，基于共因失效實(shí)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(chǎng)景為研究背景，引入人因及設(shè)備因素，最終實(shí)現(xiàn)深水硬關(guān)井作業(yè)及應(yīng)急封井風(fēng)險(xiǎn)分析。深水鉆井關(guān)井工藝風(fēng)險(xiǎn)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(shí)別深水壓井工藝主要風(fēng)險(xiǎn)誘因。調(diào)研深水常規(guī)壓井與非常規(guī)壓井方法，開(kāi)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)，建立深水壓井優(yōu)選層次模型，定量實(shí)現(xiàn)各風(fēng)險(xiǎn)因素對(duì)壓井方案的權(quán)重。3.2研究?jī)?nèi)容初步辨識(shí)深水鉆井溢流風(fēng)險(xiǎn)因素。統(tǒng)計(jì)溢流路徑，運(yùn)用三級(jí)井控模擬軟件，模擬各溢流參數(shù)隨時(shí)間的變化趨勢(shì)以及不同工況下溢流到達(dá)海底與海面的時(shí)間，為溢流響應(yīng)時(shí)間提供依據(jù)。深水鉆井溢流事故場(chǎng)景風(fēng)險(xiǎn)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(jí)井控失效引起井噴的風(fēng)險(xiǎn)控制屏障圖，包括運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法實(shí)現(xiàn)的井涌監(jiān)測(cè)預(yù)警屏障，基于動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)方法實(shí)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(jí)井控屏障可靠性。3.3擬解決關(guān)鍵問(wèn)題深水鉆井壓井方法優(yōu)選研究關(guān)鍵問(wèn)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(jí)井控屏障的建立及量化風(fēng)險(xiǎn)分析運(yùn)用三級(jí)井控模擬軟件模擬分析溢流事故場(chǎng)景12345引入人因的深水硬關(guān)井GO法-貝葉斯風(fēng)險(xiǎn)分析目錄

選題依據(jù)及意義國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在問(wèn)題研究目標(biāo)、研究?jī)?nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問(wèn)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(jì)劃進(jìn)展和成果1235464.1研究方法與技術(shù)路線4.2可行性研究SINTEF、WORD、NAF等井噴數(shù)據(jù)庫(kù)為深水井控風(fēng)險(xiǎn)分析數(shù)據(jù)的真實(shí)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(guó)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(xiǎn)評(píng)估方法的發(fā)展相對(duì)成熟，為開(kāi)展深水井控系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)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(dòng)態(tài)多相流軟件與MATLAB科學(xué)計(jì)算軟件等，并具有對(duì)以上軟件多年的使用經(jīng)驗(yàn)?zāi)夸?/p>

選題依據(jù)及意義國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在問(wèn)題研究目標(biāo)、研究?jī)?nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問(wèn)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(jì)劃進(jìn)展和成果1235465課題創(chuàng)新性AB建立深水壓井優(yōu)選層次模型，實(shí)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)。目錄

選題依據(jù)及意義國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在問(wèn)題研究目標(biāo)、研究?jī)?nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問(wèn)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(jì)劃進(jìn)展和成果1235466.1年度研究計(jì)劃進(jìn)展研究進(jìn)度安排表時(shí)間安排工作任務(wù)安排2019.10~2019.12查閱文獻(xiàn)資料，學(xué)習(xí)掌握CREAM、Petri分析方法，基于CREAM實(shí)現(xiàn)關(guān)井作業(yè)人因失誤概率預(yù)測(cè)，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(shí)現(xiàn)深水關(guān)井作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)分析。2019.01~2019.04利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的逆向分析和共因失效分析能力，識(shí)別深水壓井工藝主要風(fēng)險(xiǎn)誘因。調(diào)研深水常規(guī)與非常規(guī)壓井方法，基于IAHP實(shí)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。2019.05~2019.08基于FTA初步辨識(shí)深水鉆井溢流風(fēng)險(xiǎn)因素。基于文獻(xiàn)與事故統(tǒng)計(jì)調(diào)研溢流路徑，運(yùn)用OLGA軟件分析各溢流參數(shù)隨時(shí)間變化趨勢(shì)以及不同工況下溢流到達(dá)海底及海面的時(shí)間。2019.09~2019.11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(xiǎn)控制屏障圖；學(xué)習(xí)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)分析方法，實(shí)現(xiàn)組織安全屏