南海深水钻完井技术挑战及对策
海洋石油深水钻完井技术措施

海洋石油深水钻完井技术措施随着全球能源需求的不断增长,海洋石油的开发已成为人们关注的热点之一。
而深水油田的开发更是海洋石油开发中的一大挑战,因为深水条件下的石油开采和完井技术要求更高,成本更大。
本文将重点介绍海洋石油深水钻井完井技术措施。
一、深水钻井完井技术要求1.水深要求深水钻井一般指水深超过500米的区域,500-1500米为中水深钻井,超过1500米为深水钻井。
由于深水区域的水深较大,风浪和洋流的影响较小,因此深水钻井完井的技术要求较高。
2.环境条件要求深水区域的环境条件十分恶劣,海底水深,海流湍急,海底温度低,而且还存在着飓风、沙尘暴等极端天气,对钻井作业的安全性和可靠性提出了更高的要求。
3.技术难度要求深水区域的地质情况复杂,地下石油资源分布不均,水平分布广泛,开采难度大,深水钻井完井技术的难度也就更大。
二、深水钻井完井技术措施1.钻井平台选择深水区域的钻井平台要求比较苛刻,一般有浮式钻井平台、半潜式钻井平台和固定式钻井平台等,根据实际情况选择合适的钻井平台模式,以满足深水钻井作业的需求。
2.井眼稳定措施深水钻井井眼稳定是深水钻井完井中的一项关键技术,包括对井眼的泥浆配方、井眼的支撑和防护等技术措施,以确保井眼在钻井和完井过程中保持稳定。
3.井眼冲洗技术深水钻井完井中,井眼冲洗技术是必不可少的一项工艺,通过冲洗井眼可以清除井底碎屑、减轻井眼摩阻,提高钻井速度和井眼质量。
4.钻头选择深水钻井中,选择合适的钻头是十分重要的,在深水区域,一般使用可控方向钻头和导向钻头等,以满足深水井眼质量和完井效果的要求。
5.完井工艺技术深水完井技术主要关注几个方面:封隔技术、井筒治理技术、水泥浆配方、井眼净化技术等,这些技术对于深水油田的开发至关重要。
6.安全与环保技术深水油田开发中,要严格把控环境保护和安全生产,尤其是深水油田的开发,更要注重安全和环保,加强对海洋环境的保护。
7.智能化技术在深水钻井完井中,智能化技术是未来的发展方向,包括智能化钻井井下设备、智能化井筒监测系统等,提高深水钻井的效率和安全性。
南海深水钻井作业面临的挑战和对策

海 洋 油气 富 集 区之 一 , 中 7 储 藏 于 深 水 区 。 南海 深 水 钻 井 面 临 的 主要 挑 战 是 : 其 O 浅层 气 和 浅层 流 、 水低 温 、 深 深 水 井控 技 术 、 乏 深 水 作 业 经 验 和 南 海 的 灾 害 环 境 , 分 析 这 些 挑 战 可 能 造 成 的 危 害 的 基 础 上 , 浅 层 流 控 制 措 缺 在 从
施 、 井液 优 选 、 泥浆 优 选 、 水钻 井井 控 措 施 、 立 台风 应 急 预 案 等 方 面 , 出 了技 术 对 策 。 以 2 0 钻 水 深 建 给 0 6年 在 南 海 钻 成 的 作 业 水 深 14 1m 的 L 3 1 i 为例 , 细 介 绍 了深 水钻 井施 工情 况 。 8 W —~ 井 详 关 键 词 : 水 钻 井 ;钻 井液 ;浅层 气 ;浅层 流 ;井控 ;南 海 深
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中图 分 类 号 : E 2 T 54
文献标识码 : A
文章 编 号 : 0 1 0 9 ( 0 1 0 — 0 0 0 10 -8 0 2 1) 20 5 —6
深水海洋石油钻机的安全性分析与措施

深水海洋石油钻机的安全性分析与措施在近年来,随着能源需求的不断增长,深水海洋石油钻探成为满足能源需求的重要途径。
然而,深水海洋环境下的石油钻机操作存在着一系列的安全风险,对工作人员和环境造成潜在的威胁。
因此,对深水海洋石油钻机的安全性进行详细的分析和采取相应的措施,对确保操作人员的安全和防止环境污染具有重要意义。
1. 安全性分析1.1 深水环境的挑战深水海洋环境对石油钻机的安全性构成巨大挑战。
深水中的高压、低温、高盐度等环境因素对钻机的耐久性和稳定性提出了要求。
1.2 风险评估对深水海洋石油钻探进行全面的风险评估是确保安全性的关键。
风险评估应包括设备故障、人为错误、极端气象条件等多个方面的潜在风险。
1.3 管理系统建立健全的管理系统是确保深水钻机安全的基础。
这包括完善的工作程序、设备维护和检查计划、应急响应和人员培训计划等。
1.4 设备安全性评估对钻机设备的设计和功能进行评估是确保工作安全的关键因素。
确保各种设备符合国际安全标准,并配备必要的安全装置和应急设备,以应对突发事件。
2. 安全措施2.1 减少设备故障风险为了减少设备故障的风险,应采取定期的检查和维护措施,确保设备的正常运行。
定期检查包括各种机械零件的润滑和更换,电气设备的检查和维修,以及通信设备的功能测试。
2.2 提高操作人员的安全意识和技能在深水海洋环境中操作石油钻机需要高度的技术技能和安全意识。
因此,组织方应提供培训计划,并确保操作人员了解和掌握所有必要的安全程序。
2.3 应急响应计划制定详细的应急响应计划,包括设备事故、环境事故和人员伤亡的情况下的应对措施。
该计划应定期检查和更新,以确保其适应不断变化的环境要求。
2.4 严格遵守环境法规深水海洋环境中的石油钻探可能导致环境污染。
因此,必须严格遵守环境法规,并采取必要的措施以减少污染物的排放。
这包括使用环保设备、监测废水排放和危险废物处理等。
2.5 持续监测和改进不断监测和改进操作过程和设备系统是确保钻机安全性的重要步骤。
南海深水油田开发完井关键技术研究

南海深水油田开发完井关键技术研究南海深水油田是我国海上石油资源的重要组成部分,拥有丰富的石油资源潜力。
开发这些油田对于我国的石油产业发展具有重要意义。
深水油田开发是一个复杂而又具有挑战性的过程,而完井是深水油田开发中的一个重要环节,它直接关系到油田的开发成功与否。
因此,开展南海深水油田完井关键技术研究具有重要意义。
深水油田完井是指在油井完钻后,将井眼与地面上的设备连接起来,形成油井的一个完整的系统,以便于油气的开采。
深水油田的地质条件复杂,水深较大,海底环境恶劣,完井作业更是具有挑战性。
在南海深水油田开发中,完井技术面临着以下几个主要问题:首先是技术难度大。
深水油田的水深较大,地质构造复杂,导致了完井过程中需要面对高压高温、高含水层压差等复杂地质条件,这对完井工艺和装备的要求很高。
其次是短板技术需要突破。
我国在海上石油勘探、开发领域存在一些短板技术,例如高压高温井完井技术、水平井完井技术等,这些技术的突破对南海深水油田的完井工作至关重要。
再次是环境因素影响较大。
南海深水油田位于恶劣的海洋环境中,海上运输困难、风浪大、降水较多等因素会对完井工作带来很大的影响,需要相应的技术手段来解决这些问题。
针对这些问题,南海深水油田完井关键技术研究主要包括以下几个方面:一是高压高温井完井技术研究。
高温高压油气田是我国深水油田开发的主要目标之一,其完井技术相对较难。
需要研究新型完井管柱、防喷技术、井眼封隔技术等关键技术,提高完井的安全可靠性和成功率。
二是水平井完井技术研究。
水平井在深水油田中得到了广泛应用,但水平井的完井技术相比传统立井更加复杂。
需要研究水平井定向钻井技术、水平段封隔技术、水平段压裂技术等,提高水平井完井的成功率。
三是海洋环境适应技术研究。
针对南海深水油田的海洋环境特点,需要研究海上设备的抗风浪、抗海浪等关键技术,确保完井工作的安全进行。
四是智能化完井技术研究。
随着科技的不断发展,智能化技术在石油勘探开发中得到了广泛应用。
深海采矿装备的技术挑战与解决方案

深海采矿装备的技术挑战与解决方案在人类对资源的需求不断增长的今天,深海采矿逐渐成为备受关注的领域。
深海蕴含着丰富的矿产资源,如锰结核、钴结壳、多金属硫化物等,这些资源对于缓解陆地资源紧张具有重要意义。
然而,深海环境极为恶劣,要实现深海采矿并非易事,面临着诸多技术挑战,同时也需要相应的解决方案来突破这些难关。
深海采矿装备首先面临的是巨大的水压问题。
在深海中,水压极其巨大,每下潜 10 米,水压就增加约 1 个大气压。
当到达数千米的深海时,水压能达到数百甚至上千个大气压。
这对采矿装备的材料强度和密封性能提出了极高的要求。
普通的材料在如此高压下会被轻易压垮或出现裂缝,导致设备损坏和故障。
为了解决这个问题,科学家们致力于研发高强度、耐腐蚀、耐高压的新型材料,如特殊合金和复合材料。
这些材料经过精心设计和制造,能够承受深海的巨大压力,确保采矿装备的结构完整性和稳定性。
其次,深海的低温和黑暗环境也是严峻的挑战。
低温会使设备的零部件变得脆弱,影响其正常运转和使用寿命。
黑暗则使得依靠视觉的操作和监测变得极为困难。
针对低温问题,需要为设备配备高效的保温和加热系统,以维持设备在适宜的工作温度范围内。
同时,采用特殊的润滑剂和防护涂层,减少低温对机械部件的损害。
对于黑暗环境,先进的照明和探测技术必不可少。
高性能的照明设备能够照亮工作区域,而各种高精度的传感器和探测仪器,如声呐、激光雷达等,可以帮助操作人员获取准确的环境信息和矿产分布情况,实现远程控制和无人化作业。
通信问题在深海采矿中也不容忽视。
由于海水对电磁波的强烈衰减,传统的通信方式在深海中效果极差。
这使得地面控制中心与深海采矿装备之间的信息传输变得异常困难。
为了实现可靠的通信,采用声学通信技术成为了一种可行的选择。
声学通信利用声波在海水中的良好传播特性,能够在较大范围内实现数据和指令的传输。
但声学通信的速率相对较低,且容易受到海洋环境噪声的干扰。
因此,不断优化声学通信系统,提高通信速率和抗干扰能力,是解决深海通信问题的关键。
海洋石油深水钻完井技术措施

海洋石油深水钻完井技术措施1. 引言1.1 海洋石油深水钻完井技术措施海洋石油深水钻完井技术措施旨在确保钻井作业的安全、高效进行,并最大程度地提高石油开采效率。
这些措施包括了前期勘探、钻井设备选用、作业流程设计、管柱设计等各个方面。
通过科学规划和精密操作,可以有效应对深水环境下的挑战,提高作业质量,减少事故发生。
在当前世界范围内,海洋石油深水钻完井技术措施已成为石油行业的热门话题,各国纷纷投入大量资金和人力进行研究和实践。
在这个过程中,不断探索和创新技术措施已成为行业的主要趋势,只有不断改进和完善技术措施,才能更好地保障海洋石油开发的持续进行。
2. 正文2.1 深水钻井技术概述深水钻井技术是指在海洋深水区域进行的钻探作业,通常水深超过500米。
深水钻井相较于传统陆地钻井具有更高的技术难度和风险,需要更加先进和复杂的技术措施。
深水钻井技术概述主要包括以下几个方面:首先是钻井平台的选择,深水钻井通常需要使用半潜式钻井平台或者钻船,以应对海浪和风力较大的海域环境;其次是井下设备的设计,包括海底井口设备、井下管柱和钻头等,需要考虑深水高压环境对设备的影响;接着是钻井液的选取和循环系统的设计,深水钻井中需要使用高密度钻井液来对抗高温高压环境;最后是钻井方案的制定,需要根据地质情况、井筒稳定性和钻井目标等因素来选择合适的钻井方法。
深水钻井技术概述涉及到钻井平台、井下设备、钻井液和钻井方案等多个方面,需要综合考虑各种因素才能确保钻井作业的安全和高效进行。
随着海洋石油深水钻探的发展,对深水钻井技术的要求也将逐步提高,持续创新和改进技术措施将是未来的发展方向。
2.2 深水钻井过程中的挑战在深水钻井过程中,面临着诸多挑战,这些挑战不仅来自于技术层面,还涉及到环境、安全等多方面因素。
深水环境下地质条件复杂,海底地形不规则,地层结构复杂,这给钻井作业带来了很大的困难。
钻井过程中需要面对高温高压、高盐度、高硫化氢含量等问题,需要针对这些特殊环境条件采取相应的技术措施以确保钻井的顺利进行。
海洋石油深水钻完井技术措施
海洋石油深水钻完井技术措施随着石油资源的日益枯竭,石油勘探开发正逐渐向海洋深水领域延伸。
海洋石油深水钻完井技术是石油勘探开发的重要环节,也是一个技术难度较大的领域。
本文将讨论海洋石油深水钻完井技术的措施,重点讨论技术的发展现状和未来发展趋势。
一、技术现状1.深水钻井技术的发展深水钻井是指在海洋深水区域进行的钻井作业,技术难度较大。
由于深水环境的复杂性,传统的陆地钻井技术和海洋浅水钻井技术无法满足深水钻井的需求。
深水钻井技术自上世纪90年代以来迅速发展,出现了一系列技术突破和创新,如动态定位系统、水下弯曲钻井技术等。
深水完井是指在深水区域完成油气井钻井和完井作业,技术难度更大。
由于深水环境下井下作业条件的复杂性和不稳定性,深水完井技术面临诸多挑战,如作业安全性、井下作业效率、井下环境监测等方面的问题。
二、技术措施1.技术创新针对深水完井技术的挑战,需要不断进行技术创新。
研发适应深水环境的新型井控设备,如水下井控系统、水下井口设备等。
研发适应深水作业环境的新型完井工具和装备,如水下完井工具、水下管柱连接技术等。
加强自动化技术在深水作业中的应用,提高作业效率和安全性。
2.作业管理深水完井作业需要严格的作业管理和监控,确保作业安全和质量。
针对深水环境下的海况变化、作业条件的不稳定等因素,需要制定科学的作业计划和作业方案,合理安排作业时间和作业流程,严格控制作业风险。
加强作业现场的监控和数据采集,及时掌握作业情况,并进行实时调整和决策。
3.技术培训深水完井技术具有较高的专业性和技术性,需要进行系统的技术培训和人员培训。
培训内容包括深水完井工具和装备的使用方法、作业流程和注意事项、应急处理和故障排除等方面,培训对象包括井控操作人员、作业技术人员和管理人员等。
通过技术培训,提高人员的技术水平和作业能力,保障深水完井作业的顺利进行。
三、未来发展趋势1.智能化技术应用未来,随着人工智能、大数据、无人机等技术的发展,智能化技术将在深水完井作业中得到广泛应用。
中国南海深水录井技术难点、对策与发展思考
深水钻井的难点及关键技术
深水钻井的难点及关键技术随着油气资源的持续开采,陆地未勘探的领域越来越少,油气开发难度越来越大。
占地球面积70%以上的海洋有着丰富的油气资源,油气开发重点正逐步由陆地转向海洋,并走向深海。
目前,国外钻井水深已达3000m以上,而我国海上油气生产一直在水深不足500m的浅海区进行,我国南海拥有丰富的油气资源,但这一海域水深在500~2000m,我国目前还不具备在这样水深海域进行油气勘探和生产的技术。
周边国家每年从南沙海域生产石油达5000X104t以上,相当于我国大庆油田的年产量,这种严峻的形势迫使必须加快我国南海等海域的深水油气勘探开发。
石油工业没有关于“深水”的预先定义。
“深水”的定义随时间、区域和专业在不断变化。
随着科技的进步和石油工业的发展,“深水”的定义也在不断发展。
据2002年在巴西召开的世界石油大会报道,油气勘探开发通常按水深加以区别:水深400m以内为常规水深400m-1500m为深水,超过1500m为超深水。
但深度不是唯一的着眼点,只要越过大陆架,典型的深水问题就会出现。
一、深水钻井的难点与陆地和浅水钻井相比,深水钻井有着更为复杂的海况条件,面临着更多的难题,主要表现在以下几个方面。
1、不稳定的海床由于滑坡形成的快速沉积,浊流沉积,陆坡上松软的、未胶结的沉积物形成了厚、松软、高含水、未胶结的地层。
这种地层由于沉积速度、压实方式以及含水量的不同,所以它们的活性很大,给导管井段的作业带来了很大困难。
河水和海水携带细小的沉积物离海岸越来越远,这些沉积物由于缺乏上部压实作用,所以胶结性差。
在某些地区,常表现为易于膨胀和分散性高,这将会导致过量的固相或细颗粒分散在钻井液中。
2、较低的破裂压力梯度对于相同沉积厚度的地层来说,随着水深的增加,地层的破裂压力梯度在降低,致使破裂压力梯度和地层孔隙压力梯度之间的窗口较窄,容易发生井漏等复杂情况。
在深水钻井作业中,将套管鞋深度尽可能设置得深的努力往往由于孔隙压力梯度与破裂压力梯度之间狭小的作业窗口而放弃。
海洋钻井技术总结:挑战与机遇
海洋钻井技术总结:挑战与机遇海洋钻井技术总结:挑战与机遇海洋钻井是指在海洋深处进行的一种开采海洋资源的过程。
在钻井的过程中,要克服许多难,如海洋环境的复杂程度、钻井深度的不断增加以及人力物力资源的不断增加等等。
随着科技的进步,海洋钻井也得到了很大的发展,为世界各地的经济和社会发展做出了很大的贡献。
本文将从海洋钻井的发展、海洋钻井带来的挑战和机遇等三个方面进行总结和探讨。
一、海洋钻井的发展海洋钻井是一种新兴的技术,其发展与生产实践和科技的变革有着密不可分的关系。
1966年,美国人首次使用半潜船实现海上钻井,开启了海洋钻井技术的先河。
自此之后,在许多国家的共同努力下,海洋钻井技术渐渐成熟,到了1990年代,海底钻井平台已经达到了4.8万米的深度,油气蕴藏量也大大增加。
到2000年左右,国际上的海洋钻井平台装备已相当成熟,钻探深度达到了水深6000余米,而如此巨大的范围和深度,需要更先进的设备和技术,运用了空心钻杆、Combined Dilemma、水力钻头、钻泥泵、钻头旋转头等高新技术,提高了钻探效率和成功率。
二、海洋钻井的挑战1.高物业费用由于海洋钻井作业需要的设备和人力资源等成本高昂,而且海洋石油资源采取的钻探深度和难度也不断增加,高的收益和成本令企业面临风险,而且由于物业费用过高使企业难以承受,同时也会让企业的盈利能力大为降低。
2. 安全问题海洋工作环境极其复杂,台风、风暴、海浪等各种自然因素都可能会影响海洋钻井工程的稳定性和安全性,因此必须采取防范措施,包括预防安全游泳、减少风、波、浪、磁场等因素的影响、安装钻井设备的速度等。
3. 环境问题海洋钻井的过程也会对生态环境带来极大的影响,如海水污染、海洋生物受损、污染物对潜在目标的破坏等等,因此在处理周边的环境问题上也是亟需关注和控制的。
三、海洋钻井的机遇1. 经济发展随着钻井技术的不断发展,不仅给水下资源的发开辟了新渠道,而且也为经济的发展带来了新的机遇。
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南海深水钻完井技术挑战及对策刘正礼胡伟杰(中海石油(中国)有限公司深圳分公司. 中国海洋石油总公司)摘要:南海深水区海洋环境恶劣,台风和孤立内波频发,深水钻完井工程设计和作业难度大、风险高。
为提高我国深水油气勘探开发技术水平,实现海上钻完井技术研发、工程设计和作业能力由浅水向深水和超深水的跨越式发展,经过十余年技术攻关和作业实践,形成了具有自主知识产权的深水钻完井关键技术体系,首次建立了深水钻完井作业指南、技术标准和规范体系,克服了南海特殊环境条件下的技术挑战和作业难题,满足了深水油气钻完井安全、高效的作业要求,并钻成了最大作业水深近2 500 m 的第1 批自营深水井,开启了我国油气勘探开发挺进深水的新征程。
我国南海是世界四大油气聚集地之一,其中70% 蕴藏于深水区。
深水是挑战当今油气勘探开发技术和装备极限的前沿领域,尤其是在南海台风和孤立内波频发的恶劣海洋环境下,如何安全、高效地开展深水钻完井作业成为了业界极为关注的焦点。
笔者在充分术调研和分析基础上,回顾了南海深水钻完井作业历史,论述了国内外深水钻完井技术现状,统计分析了南海深水作业复杂情况的主要原因和面临的主要技术挑战,进而提出了已通过自主深水和超深水井成功实践验证的技术对策,并阐述了我国深水钻完井技术体系的建设情况,最后得出了未来深水钻完井技术的努力方向。
1南海深水钻完井历程南海深水钻完井作业历程可以追溯到20 世纪80 年代。
1987 年,国外作业者Occidental Eastern 通过与我国签订合作协议,开始在南海白云区块的深水钻井作业。
截至2014 年,已有Occidental Eastern、Husky Oil、Devon、BG、Chevron、中海油和中石油7 家国内外作业者在南海进行了60 口井的深水钻完井作业,其中,Husky Oil 公司作业井数最多,从2004—2013 年期间共钻完井作业28,完井9;Occidental Eastern 公司在1987 年钻井1 口;Devon公司在2006 年钻井1 口;BG 公司在2010 至2011年钻井3 口;Chevron 公司在2011—2012 年钻井3口;中石油在2014 年钻井2 口。
2006 年,Husky 和中海油发现了荔湾3-1 深水气田,并于2013 年正式投产。
深水钻井的足迹已遍布南海北部,通过对这些井进行统计分析,可以基本得出南海北部深水钻完井的技术挑战和技术路线,如表1 所示。
2国内外深水钻完井技术现状全球油气勘探开发从20 世纪70 年代进入深水领域以来,深水钻完井作业量和资金投入持续增加,墨西哥湾、西非海域、巴西海域是主战场。
随着装备和技术的更新换代,深水钻完井技术取得了长足进步,正朝自动化、智能化和本质安全化发展。
2.1国外深水钻完井技术现状20 世纪80 年代以来,国外开展了一系列的深水油气勘探开发的重大研究计划,如美国的“DEEPSTAR”、“Hoover-Diana”和欧洲的“Sea-Plan”,实现了3 000 m 水深钻采技术的突破。
深水钻完井技术创新主要包括地层压力预测精度及钻井液密度窗口确定技术、地层窄安全压力窗口钻井技术、溢流早期监测技术、盐膏地层钻井技术、优异性能钻井液及水泥浆固井技术、救援井技术和智能完井技术等。
2.2国内深水钻完井技术现状2012 年,自主设计建造的HYSY981 深水钻井平台的应用,正式拉开了我国自主勘探开发南海深水油气资源的序幕。
目前已由HYSY981、NH8 号和NH9 号平台在南海东部和南海西部深水区块完成了20 余口井的深水钻井和测试作业,其中最大作业水深近2 500 m,目前为西太平洋第1 超深水井。
2014 年8 月由HYSY981 平台完成了中建岛以南2口井的深水钻井作业。
2014 年9 月,HYSY981 平台在南海北部深水区某井测试获得高产油气流,作业水深1 500 m 左右。
我国掌握了南海恶劣海洋环境的深、远海钻完井技术,并且已将技术成果成功应用到了中海油海外赤道几内亚和刚果深水项目,取得了较好的应用效果。
3南海深水钻完井技术挑战引起南海深水井复杂情况的原因所占比例如图 1 所示,恶劣海洋环境、浅层地质灾害和地层压力窗口狭窄所引起的复杂情况比例达到了50%,设备工具原因所占比例也大,主要是由老旧平台设备、井下大尺寸钻具、防喷器系统和弃井工具造成的。
3.1恶劣海洋环境3.1.1台风台风生成时距离深水井位更近,移动距离短,风力强劲,且深水钻完井作业关井需要更长的时间,因此台风对深水平台比浅水的挑战更大。
2006 年,Discover 534 平台在LW3-1-1 井因“派比安”台风来不及撤台造成隔水管断裂、防喷器落海,影响作业时间1 个月,损失2 700 万美元;2009 年,WestHercules 平台在LH34-2-1 井因“巨爵”台风下部隔水管总成碰撞海床,极大的影响了作业进度,工期损失50 d,费用5 000 多万美元。
南海台风频发,每年6—11 月为高发期,有2 种类型:一种从菲律宾吕宋岛以东洋面产生,然后进入南海,强度较大,预警时间较长;另外一种是发生在南海中部偏东海面上的台风,俗称“土台风”,强度相对较弱,但形成快,难预防,对海上设施有很强的破坏力。
南海自营深水作业中,总共遭遇19 个台风,给深水作业带来了极大的安全威胁。
3.1.2孤立内波这是一种主要在潮汐作用下产生的海洋内部不连续的波浪形式,其巨大冲击载荷不仅会对平台产生破坏,而且会使平台产生突发性的大幅度漂移运动,使平台系泊及立管张力也急剧增加,从而出现拉断系泊或立管的灾害性事故,造成定位失败、设备损坏、井下事故和钻井液泄露污染环境等事故,同时也会给辅助船舶靠船带来作业风险。
南海北部海域常年频繁出现孤立内波。
流速较强,平均流速约2.0 m/s;作用时间短,平均20 min;流速与流向同时改变和呈周期性连续性产生。
吕宋海峡中部是南海北部大振幅孤立内波的主要产生区域,其中荔湾和流花区块就是受孤立内波影响很大的区域。
2006 年,Discover534 平台在南海所钻某井遭遇内波,启动了紧急解脱程序,钻具被剪断,钻井液排海230 m3,耽误作业时间11.7 d,海洋环境遭到污染。
2011 年West Aquarius 平台在某井打油水井期间,遭遇流速超过4.0 m/s 的孤立内波袭击。
3.1.3风、浪、流深水一般采用浮式平台或者船,受风、浪、流的影响会发生漂移、纵摇、横摇运动,对锚泊系统和动力定位系统造成不利影响。
深水环境中海流速度一般较大,随之产生一系列不利影响,包括增大隔水管曳力、造成隔水管涡激振动以及限制隔水管起下作业窗口等。
3.1.4海底低温水深的增加,海底温度降低,深水海底温度一般在2~4 ℃,超深水海域温度可能仅有1~2 ℃,如某井水深2 500 m,温度不到3 ℃。
低温环境下容易在井口、防喷器和采油树等设备处形成天然气水合物,堵塞管线。
钻完井液在低温下流动性变差,易发生井漏、造成井下事故。
水泥浆在低温下凝固时间长,水泥石强度低。
3.2浅层地质灾害通常发生在泥线下约1 500 m 地层内,在钻完井作业期间,可能引起井控、井眼完整性和储层可及性等问题。
位于南海的马来西亚海域的深水油田于2002 年成功完成的5 口深水井都显示出存在浅层流、气、水合物和脆弱非固结地层的影响,这些井的水深位于1 300~3 000 m,而海底温度低(约1.7 ℃),给钻完井及后续作业造成了很大困难。
3.2.1浅层气作业中一旦钻到浅层气聚集层,可能造成井口基底冲跨、发生井喷,甚至造成井口塌陷、火灾、平台倾覆等灾难事故。
我国南海浅层气主要分布于大陆架区,而且甚为广泛,如万安盆地、莺歌海盆地、琼东南盆地和珠江口盆地等。
3.2.2浅层流浅层流存在不利于建立高质量的套管尾管固井,影响井眼安全。
壳牌石油公司在中国南海Gumusut-1F 井钻井施工时就曾经钻遇浅层流,属于轻微超压区,比静液柱压力高近689 kPa。
3.2.3水合物水合物的形成带来的影响包括:阻塞防喷器、阻流和压井管线,造成井控失效;井口头内形成水合物,影响套管坐挂、采油树安装作业、引起连接器解脱困难;堵塞完井立管使油流通道切断,处理事故耗时费力,还会使电缆工具卡在管内,造成中部完井管柱处理事故等。
3.2.4不稳定的海床深水海床的地质状况有许多不稳定因素,其中包括了斜坡滑塌、地质疏松和流动岩浆等对作业不利的情况。
一般遇到深水松软海床会产生大量问题,海床不稳定可能会造成井口掩埋和表层导管吸附不稳下沉等事故,因此必须评价以保证井口和井口基盘的稳定性。
2010 年,Husky负责作业的LH29-1-3 井因海床土质疏松,造成水下井口下沉2.5 m,险造成井眼报废的事故。
3.3地层压力窗口狭窄岩石破裂压力随着水深的增加而减少,深水地层压力窗口非常狭窄,如南海某井Ø444.5 mm 井段作业压力窗口仅为0.06 g/cm3,Ø311.1 mm 井段作业压力窗口仅为0.08 g/cm3。
深水井所需的套管层数,比同样钻井深度的浅水井或陆地井多,有的井甚至因为所需套管层数太多而无法达到目的层。
水深越深,海底沉积物越厚,海底表层沉积物胶结性越差,将导致大量的力学问题,发生井漏的几率非常高。
深水钻井地层压力窗口狭窄可能引起的影响包括:钻井液损失、井涌、卡钻、井眼垮塌、需要下多层套管等。
4南海深水钻完井技术对策4.1台风早期预报模式与避台技术采用了动力随机预报技术,通过集合天气预报技术的海气耦合模式,预报南海地区季风槽内的带气旋生成和发展、移动趋势。
技术优势如下:减少初始条件不确定性与模式不确定性对数值预报结果影响;高分辨率和多源四维资料同化的优势,可以有效消除系统性误差和非系统性误差(观测误差);台风警报时间比国内气象台早3~10 d。
基于台风规律分析和早期预报结果,采用警戒区划分和T-time 相结合的方法,形成了包括锚泊定位和动力定位模式的深水钻完井防台避台策略(图2),成功应对了所遇的全部19 次台风。
T-time 为完成井的保护、做好人员撤离前或平台航行前的准备工作所需时间;Tsafety 为作业安全余量,深水为36 h。
4.2孤立内波实时监测预警及应对技术通过采用多普勒声波测速仪、耦合式温度链、波浪传感器,将监测海域孤立内波和波流数据通过铱星实时传输至浮式平台和陆地实验室,形成了孤立内波全天候实时定量监测预警技术,自动识别孤立内波的最大振幅、最大波致流、周期、传播速度和传播方向等特征参数,并可通过软件自动提示预警,估算内波流到达作业点时间,预警时间误差小于30min。
按照孤立内波引起的波致流大小和波致流加速度对内波等级进行划分,根据作业实践,建立了深水钻完井孤立内波应对技术方案,如表 2 所示,成功对上百次孤立波进行了有效预警和有力应对。