三高氣田鉆完井安全技術(shù)體系研究與應(yīng)用課題申報指南

附件1“十一五”國家科技支撐計劃重點項目“三高氣田鉆完井安全技術(shù)體系研究與應(yīng)用”

課題申報指南三高氣田勘探開發(fā)過程中的鉆完井重大事故預(yù)防是《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》中“公共安全”重點領(lǐng)域的“重大生產(chǎn)事故預(yù)警與救援”的重要研究內(nèi)容之一。通過本項目的實施，針對“三高”氣田勘探開發(fā)過程中制約安全的鉆完井關(guān)鍵環(huán)節(jié)，以保證鉆井過程安全和固井后井筒的長期生產(chǎn)安全為目標(biāo)，建立起基于“井筒全過程壓力控制技術(shù)”的三高氣田鉆完井安全技術(shù)體系及相應(yīng)的技術(shù)和設(shè)備規(guī)范，建立起三高氣田鉆完井重大事故預(yù)防及應(yīng)急救援技術(shù)體系，并在實際生產(chǎn)中進(jìn)行應(yīng)用，為我國三高氣田的安全生產(chǎn)提供技術(shù)支撐，大幅度提升油氣資源勘探開發(fā)的安全技術(shù)水平?，F(xiàn)將課題申報指南發(fā)布如下：一、實施年限課題實施年限為3年（2008年-2010年）。二、基本要求申報內(nèi)容必須在本項目指南范圍之內(nèi)，超出指南范圍的不予受理。三、申報單位及申報人條件要求（一）凡在中華人民共和國境內(nèi)注冊，具有較強(qiáng)科研能力和條件、運行管理規(guī)范、具有獨立法人資格的內(nèi)資或內(nèi)資控股企業(yè)、事業(yè)單位、科研院所、高等院校等，均可單獨或聯(lián)合申報，不接受個人申請。積極鼓勵科研單位和企業(yè)聯(lián)合申報課題，實現(xiàn)責(zé)任和風(fēng)險共擔(dān)、知識產(chǎn)權(quán)和利益共享。聯(lián)合申報不得超過三家法人單位。（二）申報單位經(jīng)費須專款專用，設(shè)立單獨賬簿，獨立核算，并保證配套資金及時到位，保障課題研究工作的順利實施。（三）成果查新證明須由有資質(zhì)的國家或部省級查新單位出具。（四）示范課題申報要求：1．示范企業(yè)應(yīng)提出書面申請，并須在申請書中附上對課題的意見與承諾。2．示范企業(yè)須提供必要的配套條件，包括與國撥資金配套的一定比例的資金。3．申請的示范企業(yè)應(yīng)有相應(yīng)的研究及前期相關(guān)工作基礎(chǔ)。（五）課題負(fù)責(zé)人須具有副高級以上職稱，并有固定單位（不包括在站博士后），年齡不超過60周歲（截止到2007年12月），無不良科研行為，從事相關(guān)研究或技術(shù)開發(fā)五年以上，且有較強(qiáng)的組織協(xié)調(diào)能力。課題負(fù)責(zé)人用于本課題研究時間不少于本人工作時間的60%，在國內(nèi)工作時間不少于9個月。（五）所有課題申請人均不得參與兩項以上本項目課題的申報，且只能主持申報一項本項目課題。（六）中央和地方各級政府公務(wù)員不得主持本項目課題申報，事業(yè)單位（含研究機(jī)構(gòu)）的專職管理人員參與課題研究時間低于工作時間60%的均不得主持本項目課題申報。經(jīng)形式審查，申請單位或申請負(fù)責(zé)人不符合上述規(guī)定的申請書視為無效申請。四、申報內(nèi)容課題1.三高氣田鉆完井安全設(shè)計技術(shù)（一）研究目標(biāo)得到三高氣田鉆完井工程地質(zhì)風(fēng)險分析技術(shù)，為鉆井工程設(shè)計提供依據(jù)；建立地質(zhì)條件不確定的彈性井身結(jié)構(gòu)設(shè)計方法；確定出各種井眼狀況下三高氣井套管柱強(qiáng)度設(shè)計安全系數(shù)；提出適合不同鉆井方式和井型的鉆柱組合與鉆柱強(qiáng)度設(shè)計方法；形成三高氣田鉆完井設(shè)計安全評價技術(shù)。（二）主要研究內(nèi)容1．三高氣田鉆完井工程地質(zhì)風(fēng)險分析技術(shù)針對鉆前地質(zhì)情況的不確定性，研究風(fēng)險分析的技術(shù)，為鉆井工程設(shè)計提供依據(jù)。2.三高氣井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)針對三高氣田鉆井特點，研究分析影響井身結(jié)構(gòu)設(shè)計安全的主要因素和潛在的鉆完井風(fēng)險，建立地質(zhì)條件不確定的彈性井身結(jié)構(gòu)設(shè)計方法及安全評價指標(biāo)體系和評判標(biāo)準(zhǔn)。3.三高氣井套管柱設(shè)計技術(shù)調(diào)查研究適合三高氣井的新型套管管材；研究形成三高氣井套管柱強(qiáng)度設(shè)計方法和設(shè)計規(guī)范。4.三高氣井鉆柱設(shè)計技術(shù)研究三高氣井鉆柱失效機(jī)理，提出適合不同鉆井方式和井型的鉆柱組合與鉆柱強(qiáng)度設(shè)計技術(shù)。5.三高氣田鉆完井設(shè)計安全評價技術(shù)針對已鉆井和正鉆井的井身結(jié)構(gòu)、套管柱結(jié)構(gòu)以及鉆柱結(jié)構(gòu)的安全性進(jìn)行評價，形成三高氣田鉆完井設(shè)計安全評價技術(shù)。（三）技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)研究形成針對海陸相共存的鉆完井工程地質(zhì)復(fù)雜情況預(yù)測分析技術(shù)，建立地質(zhì)條件不確定的彈性井身結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，針對示范地區(qū)實際形成2～3套井身結(jié)構(gòu)方案，形成三高氣井套管柱和鉆柱設(shè)計技術(shù)，載荷預(yù)測精度達(dá)90%以上，使用壽命與設(shè)計壽命復(fù)合率85%以上。指導(dǎo)示范井工程應(yīng)用2~3口井，能滿足三高氣田復(fù)雜地層安全勘探開發(fā)的需要，鉆完井中無復(fù)雜情況發(fā)生。（四）課題經(jīng)費本課題擬安排專項經(jīng)費700萬元；申報單位應(yīng)落實不低于100萬元的配套經(jīng)費。課題2.三高氣井井筒壓力控制技術(shù)（一）研究目標(biāo)研究得到深井井筒臨界和超臨界條件下氣體在井筒內(nèi)的流動特性，硫沉積規(guī)律以及對流動阻力計算方法；建立井控過程中的井筒多相流動態(tài)力學(xué)模型；提出三高氣井鉆完井全過程井底壓力控制方法；建立壓井工藝技術(shù)和相關(guān)計算軟件；制定合理的井控作業(yè)程序及安全操作規(guī)范；研發(fā)擴(kuò)大安全泥漿密度窗口的鉆井液技術(shù)；研制適合于不同地區(qū)和情況的堵漏材料和堵漏技術(shù)體系。（二）主要研究內(nèi)容1.三高氣井井筒壓力預(yù)測重點研究井筒臨界和超臨界條件下氣體在井筒內(nèi)的溫度場和流動特性，建立溢流、壓井、井噴期間井筒多相流動態(tài)力學(xué)模型及計算方法。2.三高氣井鉆完井全過程井控方法與工藝技術(shù)針對三高氣井易塌易漏的特點，重點研究井控過程中壓井參數(shù)安全余量確定方法及安全可靠的壓井方法，得到各種復(fù)雜條件下壓井工藝技術(shù)和相關(guān)計算軟件，建立合理的氣井井控作業(yè)程序及安全操作規(guī)范。3.窄泥漿安全密度窗口地層的安全鉆井技術(shù)重點研究窄安全密度窗口形成的機(jī)理、類型和危害，鉆井液流變參數(shù)優(yōu)化設(shè)計方法，研發(fā)擴(kuò)大安全泥漿密度窗口的鉆井液技術(shù)；研究鉆井和固井過程中大型裂縫漏失發(fā)生機(jī)制與快速堵漏工藝技術(shù)。（三）技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)通過研究得到三高氣井鉆完井全過程井控方法與工藝技術(shù)，并建立起井控作業(yè)程序及安全操作規(guī)范。建立一套“三高氣井”井筒壓力分析計算模型，研究得到三高氣井在臨界和超臨界條件下井筒壓力預(yù)測方法，正常鉆進(jìn)時井筒壓力預(yù)測精度達(dá)到85%以上，溢流及事故發(fā)生初期井筒壓力預(yù)測精度達(dá)到80%以上；研發(fā)出堵漏材料和技術(shù)，指導(dǎo)示范井工程應(yīng)用2~3口井，堵漏成功率100%；室內(nèi)模擬現(xiàn)場條件評價，可使窄泥漿密度窗口的窗口值提高4MPa。（四）課題經(jīng)費本課題擬安排專項經(jīng)費730萬元；申報單位應(yīng)落實不低于100萬元的配套經(jīng)費。課題3.三高氣井固完井安全保障技術(shù)與裝備（一）研究目標(biāo)開發(fā)出防竄耐腐蝕固井水泥漿體系，建立起水泥環(huán)封固性能評價方法；研發(fā)出高溫條件下封堵孔眼的凝膠體系，棄井?dāng)D水泥的封堵孔眼水泥漿體系；研發(fā)固井施工參數(shù)實時采集和井下頂替過程的實時監(jiān)控設(shè)備和技術(shù)；得到完井管柱安全可靠性評價技術(shù)。（二）主要研究內(nèi)容1.防竄耐腐蝕固井水泥漿體系及水泥環(huán)封固性能評價技術(shù)重點研究H2S氣體對硅酸鹽膠凝材料腐蝕規(guī)律及其對水泥環(huán)封固性能的影響，開發(fā)防竄耐腐蝕固井水泥漿體系，建立水泥環(huán)封固性能的要求和評價方法。2.三高氣田隱患井封堵技術(shù)重點研發(fā)高溫條件下適合于封堵孔眼的凝膠體系，適合棄井?dāng)D水泥的封堵孔眼水泥漿體系，適合棄井水泥塞的防氣竄水泥漿體系，形成相關(guān)技術(shù)規(guī)范。3.固井施工模擬與安全監(jiān)控系統(tǒng)重點研究固井優(yōu)化設(shè)計和模擬分析方法，固井施工參數(shù)實時采集和井下頂替過程的實時監(jiān)控設(shè)備和技術(shù)，成一套軟、硬件相結(jié)合的固井施工安全監(jiān)控系統(tǒng)。4.完井管柱安全可靠性評價技術(shù)重點研究不同井下工況時完井管柱受到的外載荷分布、管柱的損傷等對管柱變形和強(qiáng)度的影響，得到完井管柱安全可靠性評價技術(shù)。（三）技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)研發(fā)出適合于三高氣井固井的水泥體系，水泥石抗H2S腐蝕壽命提高50%以上，現(xiàn)場應(yīng)用3~5井次，固井優(yōu)質(zhì)率提高40%以上，水泥環(huán)封固質(zhì)量綜合評價合格率100%；形成廢棄井封堵技術(shù)，封堵成功率100%；研究形成三高氣井完井管柱的安全評價方法和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)示范井工程應(yīng)用2~3口井。（四）課題經(jīng)費本課題擬安排專項經(jīng)費620萬元；申報單位應(yīng)落實不低于100萬元的配套經(jīng)費。課題4.三高氣田井口安全設(shè)備配套與安全評價技術(shù)（一）研究目標(biāo)提出井口設(shè)備強(qiáng)度的評價方法；建立有效的設(shè)備安全評價標(biāo)準(zhǔn)；研發(fā)鉆井井口設(shè)備損傷適時動態(tài)檢測方法及裝置；研究得到氣侵隨鉆早期診斷技術(shù)，井涌自動控制技術(shù)；研發(fā)鉆完井過程中毒性氣體的監(jiān)控和防控系統(tǒng)；開發(fā)出井筒管柱損傷強(qiáng)磁記憶監(jiān)測裝置。（二）主要研究內(nèi)容1.鉆井井口設(shè)備配套及安全評價重點綜合考慮酸性氣體腐蝕影響，研究井口設(shè)備強(qiáng)度的評價方法；確定符合三高特征的強(qiáng)度安全系數(shù)；建立有效的設(shè)備安全評價標(biāo)準(zhǔn)；研發(fā)鉆井井口設(shè)備損傷適時動態(tài)檢測方法及裝置。2.溢流早期監(jiān)測與井涌自動控制系統(tǒng)重點研究氣侵隨鉆早期診斷技術(shù)，研究井涌自動控制技術(shù)，研制包括井涌綜合檢測、分級預(yù)報、井口自動控制在內(nèi)的井涌自動控制的軟、硬件系統(tǒng)。3.毒性氣體溢出監(jiān)測及應(yīng)急控制系統(tǒng)重點研究鉆完井過程中毒性氣體的監(jiān)控系統(tǒng)，建立對毒性氣體釋放分級預(yù)報、井口自動分級控制、聯(lián)動點火及自動降低或消除有毒氣體危害的防控系統(tǒng)。4.井筒管柱損傷狀態(tài)監(jiān)測與診斷技術(shù)重點研發(fā)井筒管柱損傷強(qiáng)磁記憶監(jiān)測裝置，實現(xiàn)三高氣井井筒管柱腐蝕、磨損和微裂紋等缺陷的早期診斷；建立井筒管柱安全性評價準(zhǔn)則。（三）技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)研究得到三高氣井井口安全設(shè)備配套與評價技術(shù)。研究建立溢流早期監(jiān)測與井涌自動控制系統(tǒng)，溢流井噴緊急情況下的關(guān)井成功率100%，與現(xiàn)有技術(shù)相比，成功壓井周期縮短50%以上；研發(fā)出H2S毒性氣體監(jiān)控系統(tǒng)，井口井場毒性氣體釋放分級預(yù)報快速準(zhǔn)確，預(yù)報準(zhǔn)確率和控制成功率100%；研制出井筒管柱損傷強(qiáng)磁記憶監(jiān)測裝置，提出井筒損傷判據(jù)，實現(xiàn)對腐蝕、磨損和裂紋類損傷的發(fā)現(xiàn)率>95%。（四）課題經(jīng)費本課題擬安排專項經(jīng)費750萬元；申報單位應(yīng)落實不低于100萬元的配套經(jīng)費。課題5.三高氣田鉆完井重大事故預(yù)防及應(yīng)急救援技術(shù)（一）研究目標(biāo)提出三高氣田個人風(fēng)險和社會風(fēng)險計算方法及可接受風(fēng)險指標(biāo)；制定出基于定量風(fēng)險評價的應(yīng)急計劃區(qū)劃分方法，三高氣田重大事故應(yīng)急計劃區(qū)的制定程序；研究出重大事故應(yīng)急預(yù)案的層次和類別構(gòu)成，各層次不同類別應(yīng)急預(yù)案編制的核心要素及編制方法；建立三高氣田鉆完井井噴事故應(yīng)急處置權(quán)授機(jī)制和鉆完井重大事故現(xiàn)場監(jiān)測預(yù)警平臺。（二）主要研究內(nèi)容1.三高氣田鉆完井重大事故定量風(fēng)險評價技術(shù)重點研究三高氣田鉆完井重大事故概率模型及計算方法；基于含硫天然氣泄漏擴(kuò)散事故后果三維數(shù)值模擬及硫化氫擴(kuò)散場風(fēng)洞實驗?zāi)M，研究三高氣田個人風(fēng)險和社會風(fēng)險計算方法及可接受風(fēng)險指標(biāo)。2.三高氣田鉆完井重大事故應(yīng)急計劃區(qū)制定方法研究重點研究基于定量風(fēng)險評價的應(yīng)急計劃區(qū)劃分方法，研究應(yīng)急計劃區(qū)內(nèi)事故應(yīng)急全過程的管理及技術(shù)要求，研究三高氣田重大事故應(yīng)急計劃區(qū)的制定程序。3.三高氣田鉆完井重大事故應(yīng)急預(yù)案編制關(guān)鍵技術(shù)研究重點研究其重大事故應(yīng)急預(yù)案的層次和類別構(gòu)成；研究各層次不同類別應(yīng)急預(yù)案編制的核心要素及編制方法；系統(tǒng)研究事故行動計劃（IAP）編制技術(shù)。4.三高氣田鉆完井重大事故現(xiàn)場監(jiān)測預(yù)警技術(shù)研究重點研發(fā)事故現(xiàn)場無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測傳輸系統(tǒng)，實現(xiàn)三高氣田鉆完井井噴事故現(xiàn)場視頻、音頻及數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程實時同步傳輸；開發(fā)三高氣田鉆完井重大事故現(xiàn)場監(jiān)測預(yù)警平臺。5.三高氣田鉆完井重大事故公眾安全保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)研究研究三高氣田鉆完井井噴事故應(yīng)急處置權(quán)授機(jī)制，建立三高氣田周邊居民疏散安全分析方法，提出相應(yīng)的規(guī)范。（三）技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)研究得出三高氣田個人風(fēng)險和社會風(fēng)險計算方法，提出可接受風(fēng)險指標(biāo)；建立起三高氣田鉆完井重大事故應(yīng)急計劃區(qū)劃分方法，提出應(yīng)急計劃區(qū)劃分指標(biāo)；建立三高氣田鉆完井重大事故現(xiàn)場監(jiān)測預(yù)警平臺，指導(dǎo)示范井工程應(yīng)用5口井（四）課題經(jīng)費本課題擬安排專項經(jīng)費700萬元；申報單位應(yīng)落實不低于100萬元的配套經(jīng)費。課題6.三高氣田鉆完井安全技術(shù)規(guī)范及應(yīng)用（一）研究目標(biāo)通過鉆完井關(guān)鍵技術(shù)和裝備研發(fā)、安全技術(shù)的集成創(chuàng)新和系統(tǒng)應(yīng)用，完善三高氣田鉆完井安全技術(shù)規(guī)范，形成完整的鉆完井安全技術(shù)體系和預(yù)防及應(yīng)急體系。（二）主要研究內(nèi)容重點建立三高氣田井身結(jié)構(gòu)、套管柱、鉆柱等安全工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，建立