SBFT方法在深水井完整性分析中的应用_武胜男
SeaKingSBP浅层剖面仪在水域工程勘察中的应用
SeaKing SBP浅层剖面仪在水域工程勘察中的应用摘要：水下工程勘察通常需要探明以下几个方面：水下地质构造、水下地层分布、淤泥厚度及水下障碍物分布等。
由于水域条件复杂，常规地质勘察手段难以满足日益增长的工程地质勘查要求。
由此，各种水上物探设备和方法被逐渐引入到工程勘察中来。
浅地层剖面法作为一种新兴的勘察手段，在我国近年来逐渐被重视起来。
该方法的原理是向水下发射声波信号，并接收水底及水底下方地层的反射信号，从而确定水深及水下地层反射界面。
相对于其他水域勘察中常用的地震勘探方法，浅地层剖面法具有精度高，仪器便携，数据实时成像等优点。
本文主要介绍了SeaKing SBP浅地层剖面仪在水域工程勘察中的应用。
关键词：SeaKing SBP浅地层剖面仪；水域工程勘察港口、航道区域内水下浅点对于船舶的航行安全构成严重的威胁，浅点碍航水域的整治是港口航道维护的一项重要的工作，其中尤为重要的是获取浅点碍航区域海底底质资料，并对其进行判别和分析。
一、工作原理介绍目前，海底底质分类的主要方法有：一是浅地层剖面仪+ 测深仪法；二是侧扫法；三是多波束法。
其中，浅地层剖面仪探测是重要的海上勘探方法，这种方法通过发射声波来记录声波穿过不同介质面的地层时的反射波的信号，该方法对海底地层的构造、基岩的埋深、海底障碍物等地质情况的分析都很直观，在海洋工程中发挥重要作用。
采用的是第一种方法。
测深仪获取高精度的水深信息，浅地层剖面仪获取高精度的海底地层分层情况及各层底质特征数据信息。
水深测量采用单频测深仪，定位采用中海达H32 海星达三星型接收机定位。
软件同时记录GPS 定位数据以及中海达HD-310单频测深仪水深数据。
单频测深仪的工作原理：发射器向海底发射信号，信号在碰到海底后反射回来，接收器接收到信号后，通常在描述振幅较小，能量较低的声学现象时，忽略声波在流体中传播时振幅声波的强度关系。
而在声波的实际传播过程中，由于运动的非线性及介质的非线性，单频声波就会产生它的谐波、分频波、频波、差频波。
测卡仪在处理井下作业项目中的应用
测卡仪在处理井下作业事故中的应用随着石油工业的快速发展，深井、超深井、大位移井、水平井的钻探以及老井的重新利用等作业项目越来越多，随之出现的各种卡钻事故也越来越复杂，处理井下事故的技术和装备就要求越来越先进；测卡仪作为二十世纪九十年代初从美国引进至今，在我国石油行业的飞速发展中，已经发挥了重要的作用，它的应用为石油行业在处理井下疑难问题大大节省了人力、物力和财力。
目前国内最有影响的测卡仪是从美国Weathford公司引进的HOMCO826测卡仪；我公司目前所使用的测卡仪就是HOMCO826测卡仪；现将该测卡仪的结构、原理、实际应用介绍如下：一、测卡仪的组成：HOMCO826测卡仪是由地面设备和井下仪器组成；地面设备包括：单芯电缆绞车（直径8毫米）、地面仪器接收器、井口工具、（钻杆旋转工具、防喷盒、天地滑轮）等组成；井下仪器包括：电缆头、磁性定位器、加重杆、伸缩杆、震荡器、上弹簧矛、传感器、下弹簧矛等组成（如图1）；二、测卡原理及HOMCO826测卡仪的应用测卡的原理是通过测卡仪中的传感器和震荡器测量管柱分子结构变化，也就是说给管柱在施加的外力（拉伸、压缩、扭转）不超过弹性极限时，其材料的变形也是弹性的，一旦外力消除，材料的变形也消除，管柱也就将恢复到原来状况，因此测卡点的原理也就是建立在此基础上的；HOMCO826测卡仪井下仪器上有两个弹簧矛（上弹簧矛和下弹簧矛），该仪器通过电缆下入被测管柱内，当管柱在没有外力的作用下处于静止状态时，上下弹簧矛之间也没有相对位移，此时地面仪器就接受不到来自井下的信号，表盘指针静止不动，指针指向刻度盘为由传感器和震荡器传递的30千周信号的位置上；当给管柱施加外力（拉压力、扭转力）时，管柱的自身就会抵抗施加的外力，这样管柱在抵抗外力的同时自身就会产生相应的弹性变形，管柱的变形也同时传递到测卡仪井下仪器上下两个弹簧矛上，由于上下两个弹簧矛之间有传感器和震荡器而且存在一段距离，所以上下两弹簧矛所接受到的管柱变形的信号就存在微小差异，通过传感器和震荡器传递到地面仪器，地面仪器将接受到的信号经过处理后反映在表盘上，此时表盘指针就会转动一个角度，这就反映出该弹簧处以上管柱没有被卡；释放外力让管柱恢复原状，再继续往深下放仪器对管柱测卡，当给管柱施加外力后，地面表盘指针没有反应时，则说明管柱卡点在测卡仪器上部；上提仪器继续重复上述操作对管柱测卡；如何知道卡点的准确位置呢？我们知道管柱在不超过材料屈服强度的外力作用下会产生弹性变形，外力解除后，弹性变形也就随之消除；在管柱的弹性变形中，离卡点越远的点，弹性变形越大，这就给我们提供了通过测卡点得到的表盘读数，确定卡点的准确位置；首先了解被卡钻具的结构组合，下仪器到被测管柱内制定一个深度位置，对管柱上提施加上提力和扭拒，然后测第一点测得一个读数；由于管柱变形是在弹性范围内，所以该变形遵循虎克定律，管柱的弹性伸长量遵循：a = (F×L) / (E×A)其中：a――测卡点的变形量F――管柱的上提力L――管柱上提力点到测卡点的距离E――管柱材料的弹性模量A――管柱横截面面积由于管柱的上提力F和管柱材料的弹性模量E是已知的，在确定管柱相同时，管柱的横截面面积A也就是已知的，这样测卡管柱的测卡位置L就与该点的变形a是一种线性关系，即a = (常数)×L当测得第一个卡点后，就可算出被测相同横截面面积管柱离测卡点上下的距离，然后下仪器到该管柱同横截面积的下端位置点测变形，测得表盘指针偏移读数大于30千周，则卡点还在下部管柱上，若测得表盘指针不动读数为30千周，则卡点一定在该段管柱上，按a = (常数)×L公式，设定a＝0（表盘指针指向30千周），就可算的第一测卡点离卡点的拒离L；当测得卡点的表盘读数越接近30千周时，就越接近卡点位置；在测卡时还需了解泥浆的性能来确定下仪器时是否带加重杆，否则仪器无法下入预定的位置；三、测卡仪的应用实例a、（实例1）钻杆卡钻事故的处理：1、参数井号：××66井井型：直井井身结构：Ø339.7表层×157.8m＋Ø244.5技套×1562.55m＋Ø215.9生产×1750m 被卡钻具结构：Ø215.9三牙轮钻头＋430/410×0.44m接头＋Ø177.8钻铤×78.97m＋Ø127钻杆卡钻泥浆性能：密度ρ＝1.52g/cm³粘度η＝80s失水量L=4ml泥饼厚度0.5mm含砂量0.2%PH=92、卡钻经过：05年2月18日由于该井井漏，准备下技套，18时30分起钻至第83柱第2根时遇卡后停止起钻，下放悬重降至零，上提1500千牛后活动无效；3、卡钻原因分析：井壁不稳定，有掉块造成掉块卡钻；4、测卡前的处理情况：2月21日泡解卡剂，使用7寸地面震击器震击后无效，2月25日替出浸泡的解卡剂后用卤水循环两周后仍然无效；2月26日实施测卡爆炸松扣；5、测卡记录：6、实施解卡：测得卡点为1715米处，在1705米处实施爆炸松扣后，起初上部钻具，下震击器震击无效后，下套铣管套铣后解卡，成功处理完该井事故。
XRF元素录井技术在塔河油田提高中完井深卡取成功率中的应用
741 引言塔河油田位于新疆维吾尔自治区轮台县和库车县境内，构造位置为塔里木盆地沙雅隆起阿克库勒凸起，为典型的古生界碳酸盐岩潜山油气藏[1]。
该油田潜山风化壳自上而下分两套地层压力系统，上大下小，若在中完井深卡取时进入风化壳以下过多，会导致井漏、卡钻、埋钻等工程复杂情况；若在中完井深卡取时预留风化壳以上砂泥岩过多，会对完井测试及油气生产造成不利影响，因此卡准风化壳中完井深是塔河油田录井工作的重中之重。
风化壳中完井深卡取过程中，实际存在很多难点，如随着钻井工艺PDC钻头+螺杆、PDC钻头或扭力冲击器的广泛使用，返出岩屑细碎成粉末状，颜色消除、结构破坏，肉眼无法观察分辨，给岩性识别和层位判定造成了很大困难，大大降低了中完井深卡取的成功率。
针对奥陶系风化壳中完井深卡取时存在的上述难点，分析其客观存在原因及应对措施，探索应用XRF元素录井技术，经过现场反复使用验证，大大提高了塔河油田中完井深卡取成功率。
2 XRF元素录井原理XRF元素录井技术：利用X射线荧光分析仪器，分析岩心、岩屑，获取多种元素含量数据，根据这些元素数据，进行岩性识别和地层评价的一种随钻地质分析技术。
XRF元素录井仪主要组成器件：粉碎机、压片机、真空泵、元素录井仪、计算机。
这5个器件部分分别对应取样粉碎、样品压片、抽真空环境、元素分析、数据处理显示。
XRF元素录井原理：当高能X射线轰击被测样品时，矿物元素原子核外电子释放出来，出现电子空位，这时处于高能态电子会跃迁到低能态来填补电子空位，并释放出来特征X射线（X射线荧光），不同的元素产生的X射线荧光具有不同能量与波长，对这些X 射线荧光的能量或波长进行分析就可知道被分析物质的元素种类与数量[2]。
根据矿物分子结构，被测样品的X射线荧光强度与元素含量间具有确定的函数关系，通过元素的组合特征可识别岩性，进而根据岩性的组合特征判断地层归属。
3 XRF元素录井解释评价方法风化壳是表层岩石风化的结果，风化过程中元素的活化迁移主要表现在一些元素的淋滤分散和另一些元素的残积富集，各种元素的迁移能力不同，元素的富集情况和形成的矿物也不同，按迁移性质风化壳中的元素可分为五类[3]，（1）最易迁移元素：Cl、Br、I、S；（2）易迁移元素：Ca、Mg、Na、F、Sr、K、Zn、Pb；（3）迁移元素：Cu、Ni、Co、Mo、V、Mn、P、Si（硅酸盐中）；（4）弱迁移元素：Fe、AL、Ti、Se；（5）不迁移元素：Si（石英中）。
内检测技术在油田海底管道完整性管理上的应用
内检测技术在油田海底管道完整性管理上的应用王智晓【摘要】介绍了内检测技术及其检测施工程序,该技术在胜利埕岛油田海底管道完整性管理方面进行了实际应用,并分析了在应用中存在的问题.【期刊名称】《安全、健康和环境》【年(卷),期】2018(018)001【总页数】3页(P18-20)【关键词】海底管道;内检测技术;完整性管理【作者】王智晓【作者单位】中国石化胜利油田分公司,山东东营257000【正文语种】中文埕岛油田从1994年自行研究、铺设海底管道，进行油气水的输送，经过20多年的建设，现已建成海底输油管道、海底输气管道和海底输水管道累计长度超过310 km。
这些错综复杂的综合海底管网成为埕岛油田的动脉，实现埕岛油田高效生产及输送，在油田开发中发挥了至关重要的作用。
所以，保障海底管道的安全运行尤为重要。
为此,埕岛油田对海底管道进行完整性管理，采用在线漏磁内检测技术为管理获取管道内腐蚀数据，为海底管道完整性管理提供重要依据。
1 内检测技术简介管道内检测技术可以在保证管道正常运行的状态下对管道进行内检测，获得管道凹陷、褶皱等数据和漏磁内检测腐蚀深度、长度、宽度等数据，准确把握管道内部状况及存在的缺陷，并基于内检测数据对管道进行评估，通过对多次检测数据进行分析，对缺陷的腐蚀率、增长率进行计算，从而对管道的剩余强度、修复建议、再检测周期等进行预测，对管道剩余寿命进行评估，对管道进行完整性管理。
2 检测准备2.1 管道调查调查了解管道材质、规格、长度及最小弯曲半径，了解管道运行的压力、介质温度及流量，了解管道两端收发球装置尺寸、场地大小，以便有针对性地编制切实可行的检测施工方案、准备检测施工设备、设施。
2.2 流程改造根据管道调查结果，制定改造方案，对管道两端流程进行适宜性改造，满足管道检测施工需要。
a)对收发球装置进行改造，安装适宜检测施工的收发球装置及管道清洗附属装置，并保证装置正后方预留足够空间，便于安装或取出清洗、检测设备。
SBT扇区水泥胶结测井在气层评价中的应用
SBT扇区水泥胶结测井在气层评价中的应用摘要：随着石油勘探开发的进一步深入，固井质量的好坏影响着油气后期的开发成本，因此，利用SBT水泥胶结测井评价固井质量的好坏及扇区水泥胶结的颜色深浅，对气层含气性进行进一步验证，从而确定试气储层，由于固井质量受岩性、物性等的影响，此方法应用时要多方分析原因，适当利用。
关键词：SBT扇区水泥胶结；固井；试气1.SBT仪器原理的介绍与解释标准1.1仪器原理SBT扇区水泥胶结测井仪是在声波变密度测井仪的基础上发展起来的一代径向固井质量评价测井仪器，它能沿着套管整个圆周纵向、横向测量水泥胶结质量；SBT仪器有一个声波发射探头，有3ft、5ft两种接收探头，扇区八个声波发射探头距离2ft的声波接收探头组中有八个接收探头分布在水平面上360度范围内，发射声脉冲，八个接收探头和3英尺源距接收器一样只接收波列中首波的幅度，根据这八个扇区的声幅可做出套管外水泥分布的剖面图，并可计算八个扇区中的平均声幅、最大声幅、最小声幅。
1.2定性解释①自由套管：在测井资料上显示SBT胶结图为白色；变密度为直线型套管波，有人字纹，最大、最小、平均声幅数值较高且比较稳定，只在节箍处有所降低。
②第一、二界面胶结好（即套管与水泥、水泥与地层胶结都好）：在测井资料上显示声幅曲线幅度低，随深度有变化；变密度记录的套管波弱或缺失，而地层波较强，呈现清晰的黑白相间的波状条带；SBT胶结图呈黑色显示。
③局部胶结：在测井资料上特征为声幅曲线幅度略低于自由套管幅度值，即幅度值较高，且不稳定；变密度（VDL）显示的套管波比自由套管时显示的弱，能显示出一些地层波信息；SBT胶结图无水泥胶结处呈白色。
1.3定量解释SBT测井第一界面定量解释标准见表1。
表1 SBT定量解释评价标准1.特征分析含气储层：通常情况下，变密度上显示地层波较清晰，3英尺声幅值较低，反应第一二界面胶结好，SBT胶结图上显示为黑色，可是对应气层段往往却显示有深灰色、中灰色；在个别含气的储层，气层顶底固井质量反应第一、二界面胶结好，但在层间第一、二界面胶结略差。
SBFT方法在深水井完整性分析中的应用_武胜男
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2. 1
深水井完整性失效危险源分析及井屏障
井的完整性失效危险源分析 井完整性定义
2． 1． 1
图1
SBFT 分析流程图
［11》 定义油气井完整性为“在井眼整个
SBE 模 型 最 早 来 源 于“瑞 士 奶 酪 模 型 （ Swiss ， cheese model） ” 该模型是英国曼彻斯特大学教授 James Reason
起出 BOP， 下入水下采油树作业过程的 WBEs 参数监测 初级 WBEs 失效形式
生产封隔器 （ CP） 完井管柱 （ CS） 油管堵塞器 （ TP）
提供完井管柱和套管 / 衬管之间的密封， 以 防止地层流体进入封隔器之上的环形空间 提供一个使流体从储层流到地表的通道， 反 之亦然 提供油管井眼和塞体之间的密封， 阻止储层 流体进入油管上部
［6 ］
寿命期间， 应用技术、 操作和组织措施最大限度地减 少地层流体不可控制地流动的风险， 以确保油气井 ”所谓深水井完整性是 始终处于安全可靠的状态。 指深水井处于地层流体被有效控制的安全运行状 态。一旦地层流体发生不可控制地层间流动或流向
“Human Error” 于 1990 年在 提出， 并
第9 卷
， 井完整性极难保证， 且事故危害较大， 严重时 可导致井眼报废、 船毁人亡等恶性后果。2010 年 4
认可和应用。Swiss cheese model 由 4 片具有许多孔 洞的奶酪组成， 每一片奶酪代表一种防御体系； 每一 片奶酪上的孔洞代表该防御体系的漏洞或缺陷 ， 主 、 、 要包括组织因素 不安全的监督 不安全行为的前兆 和不安全的操作行为等。 本文运用 SBE 模型分析 导致井完整性失效的安全屏障以及其逻辑关系 ， 其 功能原理如图 2 所示。每层安全屏障代表保持井完 整性的井屏障， 由于深水环境因素、 操作因素、 设计 因素、 组织管理等因素的影响， 每层井屏障中存在着 许多漏洞或缺陷（ 失效因子 ） ， 这些失效因子随着时 间在不断变化。不同层面的井屏障对于缺陷或漏洞 可以互相拦截， 井完整性就不会因为单一的失效因 子而失效。当某一瞬间每层井屏障上的这些缺陷排 井的完整性就失效了。 列在一条直线上，
埋地管道腐蚀防护系统完整性评价方法
埋地管道腐蚀防护系统完整性评价方法武佳奇【摘要】随着我国经济的快速发展,埋地管道工作全面展开.但是随着管道服役期的增长,管道内外壁和外涂覆层会因为各种因素导致腐蚀,不但会造成经济上的大量损失,还会导致环境污染.现有的管道腐蚀防护系统评价方法大多是一对一的检测,无法对多因素进行有效的评价.模糊评价法应用于完整性评价,使用简单方便,操作容易,具有极高的实践指导意义,所得数据准确可靠.【期刊名称】《化工设计通讯》【年(卷),期】2017(043)008【总页数】1页(P40)【关键词】管道;腐蚀;完整性评价;模糊评价【作者】武佳奇【作者单位】东北石油大学石油工程学院,黑龙江大庆 163318【正文语种】中文【中图分类】TE988.2管道完整性评价主要是针对油气长输管道开展，管道完整性评价为了管理人员更加精确及时地把握管道的腐蚀情况，及时制定补救措施，达到减少或避免腐蚀而引起的不良影响[1]。
管道完整性评价有三种方法：内检测评价法、压力试验法和直接评价法。
1.1 内检测评价法包括变形内检测、漏磁内检测、超声内检测及其他内检测等。
针对管体存在的缺陷类型，确定合适的内检测方法。
在开展完整性评价时，应优先选用内检测。
1.2 压力试验法对已建管道，压力试验一般在换管、升压运行、输送介质发生改变、封存管道启用等情况下选用。
油气管道的压力试验应按照相关标准的要求进行。
1.3 直接评价法直接评价只限于评价三种具有时效性的缺陷，即外腐蚀、内腐蚀和应力腐蚀。
直接评价一般在管道处于如下状况下选用：①不具备内检测或压力试验实施条件的管道；②不能确认是否能够实施压力试验或内检测的管道；③使用其他方法评价需要昂贵改造费用的管道；④确认直接评价更有效，能够取代内检测或压力试验的管道。
模糊综合评价法是一种基于模糊数学的综合评价方法。
它具有结果清晰，系统性强的特点，能较好地解决模糊的、难以量化的问题，适合各种非确定性问题的解决[2]。
扇区水泥胶结(SBT)测井及其应用
扇区水泥胶结（SBT）测井及其应用作者：郭德华来源：《科教导刊·电子版》2018年第25期摘要常规的声波变密度测井只能提供声幅与变密度两条曲线来判定固井质量，为了提高测井仪器的分辨率，给甲方提供更多的固井质量信息，我们必须用扇区水泥胶结仪（SBT）来测井，其具有声幅成像功能，为甲方施工作业提供更多可靠的依据。
关键词测井工程扇区水泥胶结（SBT）测井应用中图分类号：TP391.41 文献标识码：A常规的检查固井质量的方法为声波变密度测井，通过所测曲线可以判定固井第一第二界面固井情况，但是在实际生产作业过程中往往只知道固井质量好坏还不够，还需要了解更多的固井信息，如水泥环向与纵向的沟槽，空隙与胶结不均匀性等等，为此我们用水泥胶结（SBT）测井来解决问题。
1 SBT测井基本原理扇区水泥胶结测井仪，除了具有常规声波VDL（CBL/VDL）测井的全部功能外，还具有声幅声像的功能。
SBT采用两组相连的压电陶瓷晶体，一组用于CBL/VDL的发射（频率为25KHZ），其测量原理与普通的CBL/VDL相同。
另一组用于SBT的发射（频率为80-120KHZ），SBT声系由处于同截面相距为2ft，每个人发射探头水泥胶结质量的好坏，8组探头组合就能探测环套管外周围360度的水泥胶结质量。
该仪器水泥成像部分具有以下主要特点：（1）水泥图五级灰度形象直观，可分辨水泥环向与纵向的沟槽，空隙与交界不均匀性。
（2）扇区水泥成像图显示直观清楚。
（3）由于SBT仪器八组中的每组探头都仅限于45度扇区内的能量发射与接收，因此它环周分辨率更高一些。
2 SBT测井资料的评价方法2.1确定自由套管无支撑的自由套管井段测井资料显示；3英尺声幅接近仪器的刻度值，VDL显示强的套管波无地层波（如套管偏心时可见地层波），SBT的最大声幅，最小声幅，平均声幅值（以下简称为三声幅）在90-100Mv之间，且较稳定数值相接近，扇区水泥图为白色（或少量浅灰色）的灰度显示。
SBT组合测井资料影响因素分析及校正
SBT组合测井资料影响因素分析及校正马铭悦【摘要】为解决SBT测井组合仪在现场操作中遇到的一些问题，通过现场经验及测试资料分析，对测井资料的影响因素提出相应现场校正及解决办法，保证测试资料质量及可靠性，验证校正方法的可行性和必要性。
【期刊名称】《石油管材与仪器》【年(卷),期】2017(003)005【总页数】4页(P88-90,93)【关键词】SBT扇区水泥胶结测井;声波仪应用;测试资料影响因素及校正【作者】马铭悦【作者单位】大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司，黑龙江大庆163153【正文语种】中文【中图分类】P631.84固井质量的好、坏直接影响到油气井开发寿命和开发效益[1]。
SBT组合测井对水泥胶结状况的评价详细准确，测量结果克服声幅测井和声幅-声波变密度测井不能识别套管周边分布及胶结的缺点，对于评价套管井层间封堵效果起着非常重要的作用，除提供常规水泥胶结测井的参数外，还提供套管外水泥胶结情况的直观剖面图像。
SBT组合测井技术可以很好的评价固井质量，在油田开发过程中起到很大作用，但是测井资料常常受到一些外因影响使其不能有效的评价固井质量，本文通过对SBT测井仪影响因素进行分析得出一些改进建议，消除或减少了测井资料质量的影响因素。
SBT组合测井仪是由扇区声波测井仪、伽玛仪和磁定位所构成，如图1所示。
其中八发八收源距为2 ft(1 ft=0.304 8 m)的扇区水泥胶结测井仪可以确定水泥在360°井周向上的分布状况，该功能弥补了CBL/VDL测井不具备周向识别能力的不足。
SBT与CBL/VDL主要用于套后固井质量检测和水力封隔能力及效果的定性评价，包括固井Ⅰ界面检测、固井Ⅱ界面检测、水泥局部缺失检测、水泥封隔长度检测、层间流体窜流检测、评价水力封隔效果检测，对固井质量做更准确评价[2]。
SBT组合测井相对声幅测井，不但能反映出一界面胶结情况，一定条件下还能反映出二界面胶结情况。
深水钻井隔水管关键技术研究进展
深水钻井隔水管关键技术研究进展
周建良;许亮斌
【期刊名称】《中国海上油气》
【年(卷),期】2018(030)004
【摘要】深水钻井隔水管系统是海洋油气勘探开发的关键设备,其正确设计与使用直接关系到钻完井作业的安全与高效.总结了近年来深水钻井隔水管的几项关键技术研究进展,主要包括深水海底井口-隔水管-平台耦合动力学分析方法,深水钻井隔水管避台撤离分析技术、悬挂隔水管井间移位分析技术及平台漂移下隔水管脱离预警界限分析技术等3项特殊作业技术,以及隔水管电磁检测技术、隔水管监测技术及深水钻井隔水管完整性管理系统.深水钻井隔水管关键技术已在中国南海、西非等11口深水井的钻井隔水管设计中得到了良好应用,解决了现场技术难题,可为我国深水钻井隔水管的设计和作业提供更全面的技术支撑.
【总页数】9页(P135-143)
【作者】周建良;许亮斌
【作者单位】中海油研究总院有限责任公司北京 100028;中海油研究总院有限责任公司北京 100028
【正文语种】中文
【中图分类】TE951
【相关文献】
1.深水钻井隔水管与井口技术研究进展 [J], 陈国明;刘秀全;畅元江;许亮斌
2.深水钻井隔水管完整性管理研究进展 [J], 周俊昌;刘秀全
3.深水钻井隔水管“三分之一效应”的发现——基于海流作用下深水钻井隔水管变形特性理论及实验的研究 [J], 周守为;刘清友;姜伟;毛良杰;杨秀夫;刘正礼;王国荣;黄鑫;石晓兵
4.深水钻井隔水管系统关键技术研究与发展建议 [J], 王冬石
5.中国深水钻井隔水管监测技术研究进展 [J], 金学义;董海涛;何轲;盛磊祥;许亮斌;王海燕
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深水井完整性失效危险源分析及井屏障
井的完整性失效危险源分析 井完整性定义
2． 1．Байду номын сангаас1
图1
SBFT 分析流程图
［11 ］ 挪威 NORSOK 标准 D － 010 《钻井和作业的 油气井完整性 》 定义油气井完整性为“在井眼整个
SBE 模 型 最 早 来 源 于“瑞 士 奶 酪 模 型 （ Swiss ， cheese model） ” 该模型是英国曼彻斯特大学教授 James Reason
Abstract： Deepwater well operations face much more challenging conditions and uncertainties than onshore and shallow water operations． The accidents such as kick，blowout and leakage are likely to occur under the harsh environment conditions and the unintentional flow from the formation． The key to reducie the occurrence possibility of such incidents is failure analysis of deepwater well integrity． In this paper，an integrated risk analysis methodology， SBFT，on basis of safety barrier theory and Fault Tree Analysis （ FTA） was proposed to analyze failure mechanisms of deepwater well integrity． A case study on pulling BOP and landing subsea production tree was presented to show how this method can be applied to this field． Safety barrier （ SBE ） model and a fault tree model were established． The failure probability of well integrity was consistent with the actual statistics． The paths of the failure and the optimal controlling schemes were analyzed by using the least cutset and the least pathset． The calculation and analysis of 3 importance magnitudes by fault tree for basic events show that the weakest link in this process was tubing hanger ，the main failure factors are CO2 erosion corrosion and sealing components damaged． It provides theoretical support for accident investigation and risks rectification of deepwater wells to the greatest extent． Key words： SBFT method； well integrity failure； SBE model； fault tree analysis； failure factors
收稿日期： 2012 － 07 － 13 作者简介： 武胜男， 硕士。 * 基金项目： 国家科技重大专项资助 （ 2011ZX05056 － 001 － 05 ）
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引言
深水井作业受地层压力难以预测 、 低温环境、 浅 层水气流 动、 储层流体不易控制等复杂因素的影
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中国安全生产科学技术
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， 井完整性极难保证， 且事故危害较大， 严重时 可导致井眼报废、 船毁人亡等恶性后果。2010 年 4
认可和应用。Swiss cheese model 由 4 片具有许多孔 洞的奶酪组成， 每一片奶酪代表一种防御体系； 每一 片奶酪上的孔洞代表该防御体系的漏洞或缺陷 ， 主 、 、 要包括组织因素 不安全的监督 不安全行为的前兆 和不安全的操作行为等。 本文运用 SBE 模型分析 导致井完整性失效的安全屏障以及其逻辑关系 ， 其 功能原理如图 2 所示。每层安全屏障代表保持井完 整性的井屏障， 由于深水环境因素、 操作因素、 设计 因素、 组织管理等因素的影响， 每层井屏障中存在着 许多漏洞或缺陷（ 失效因子 ） ， 这些失效因子随着时 间在不断变化。不同层面的井屏障对于缺陷或漏洞 可以互相拦截， 井完整性就不会因为单一的失效因 子而失效。当某一瞬间每层井屏障上的这些缺陷排 井的完整性就失效了。 列在一条直线上，
， “深水地平线 ” 月 20 日 钻井平台爆炸事故造成 11 ， 140 人死亡 经济损失达 亿美元的， 大面积海域遭到 污染。调查表明该事故发生的直接原因是在替海水 过 程 中 井 完 整 性 失 效， 油气从储层大量泄漏所 致
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。保证油气井完整性的核心是强化井屏障系
统对储层流体的有效隔挡， 防止储层流体失控流动。 ［3 ］ 目前相应的研究主要有油气井完整性管理 、 井完 整性失效分类 以及多属性决策进行最佳井屏障 ［5 ］ 但缺乏对多因素协同作用下井完整性失效 选择 ， 的深入研究。 本文运用 SBFT 方法， 逻辑演绎了深 水井完整性失效的安全屏障及影响因素之间的关 系， 建立了安全屏障模型和事故树模型 ， 通过对最小 割集、 最小径集和重要度的计算， 讨论预防井完整性 为有效防止因地层流体无控制流 失效的主要途径， 动对人员、 环境和财产造成损失， 保证深水井作业高 。 效进行提供了理论依据
起出 BOP， 下入水下采油树作业过程的 WBEs 参数监测 初级 WBEs 失效形式
生产封隔器 （ CP） 完井管柱 （ CS） 油管堵塞器 （ TP）
提供完井管柱和套管 / 衬管之间的密封， 以 防止地层流体进入封隔器之上的环形空间 提供一个使流体从储层流到地表的通道， 反 之亦然 提供油管井眼和塞体之间的密封， 阻止储层 流体进入油管上部
表1 WBEs 功能
键。国际标准化组织 （ ISO ） 和美国石油学会 （ API ） 标准提出确保 WBEs 系统的可靠性、 可用性和可维 护性来保障油气井的长期完整性， 确保钻井及相关 。 （ NCS ） 关于石油作业 作业的顺利进行 挪威大陆架 的 HSE 设计和装备等相关法规设施条例第 47 条规 定 有 关 井 的 屏 障 条 款， 在井的寿命周期内确保 WBEs 有 效， WBEs 设 计 应 确 保 该 井 的 完 整 性［14］。 保证油气井完整性的核心在于利用有效的 WBEs 系 统控制地层流体不可控制的流动 。 NORSOK D － 010 定义 WBEs 系统为一个或几 个相互依附的 WBEs 组件的集合。该标准定义了从 根本上 防 止 地 层 流 体 流 出 的 初 级 WBEs 和 二 级 WBEs， 不同作业过程 WBEs 规定有所不同。 本文对 下入水下采油树这一过程的 WBEs 元件、 起出 BOP， WBEs 功能、 监测参数及失效形式进行分析如表 1 。
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寿命期间， 应用技术、 操作和组织措施最大限度地减 少地层流体不可控制地流动的风险， 以确保油气井 ”所谓深水井完整性是 始终处于安全可靠的状态。 指深水井处于地层流体被有效控制的安全运行状 态。一旦地层流体发生不可控制地层间流动或流向
“Human Error” 于 1990 年在 提出， 并
第9 卷 第2 期 2013 年 2 月
中国安全生产科学技术 Journal of Safety Science and Technology
Vol． 9 No． 2 Feb． 2013
文章编号： 1673 － 193X（ 2013 ） － 02 － 0089 － 08
SBFT 方法在深水井完整性分析中的应用 *
宇航、 海运、 医学、 石化、 采矿等行业广泛 获得核能、
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地表， 深水井在功能上不具有完整性， 即深水井完整 性失效。 2． 1． 2 井完整性失效危险源辨识 许多研究机构均曾对井完整性所面临的挑战开 ［12 － 13 ］ ， 展过研究工作 研究结果表明导致井完整性失 效主要危险源是井屏障失效， 井屏障主要失效因子 有以下几方面： ① 设备设计缺陷： 油套管接头螺纹、 管柱、 胶筒和井口阀体设计缺陷等。②操作因素： 操 作压力不足、 上扣扭矩不足和下放速度过快等。 ③ 环境因素： 海水侵蚀、 酸性气体腐蚀、 高温高压和高 压流体冲刷井口阀体等。 ④ 设备部件失效： 密封元 件失效、 封隔器胶筒损坏和井下安全阀控制管线故 障等。⑤其他因素。 2. 2 井屏障（ WBEs） 有效的 WBEs 系统是保证深水井完整性的关
井口环空压力监测 环空压力完整性监测 TP 上的油管压力监测
密封失效 泄漏到环空 不能进行压力测试或监测
武胜男， 樊建春， 张来斌
（ 中国石油大学 机械与储运工程学院， 北京 102249 ） 摘 要： 深水井作业相对于陆地和浅海作业具有更大的挑战和不确定性， 其作业环境恶劣、 储层流
极易发生井涌、 井喷和泄漏等事故。 对深水井完整性失效分析是减小上述事故发生 体不易控制， 可能性的关键。基于安全屏障理论和事故树理论， 提出了一种适用于深水井完整性失效分析的 SBFT 分析方法。以起出防喷器（ BOP） 、 下入水下采油树的作业过程为例， 建立了安全屏障模型和 事故树模型， 经计算得井完整性失效概率与统计值相符 。运用最小割集和最小径集分析了井完整 性失效的可能途径和最佳控制方案 。 通过 3 种重要度分析确定了该过程的最薄弱环节是油管悬 挂器， 主要失效因子为 CO2 冲刷腐蚀以及密封部件损坏， 为深水井事故调查及事故隐患整改提供 了理论依据。 关键词： SBFT 方法； 井完整性失效； SBE 模型； 事故树分析； 失效因子 中图分类号： X937 文献标志码： A