殷志明　張紅生　周建良　李迅科（.中海油研究總院，北京　0008； .中海石油（中國(guó)）有限公司工程技術(shù)部，北京　0000）

深水鉆井井噴事故情景構(gòu)建及應(yīng)急能力評(píng)估

殷志明1張紅生2周建良1李迅科1
（1.中海油研究總院，北京100028；2 .中海石油（中國(guó)）有限公司工程技術(shù)部，北京100010）

深水油氣開(kāi)發(fā)面臨著巨大的風(fēng)險(xiǎn)和挑戰(zhàn)，尤其是在油氣開(kāi)發(fā)過(guò)程中如果發(fā)生井噴失控事故，應(yīng)急救援將十分困難。采用重大事故情景構(gòu)建方法，建立南中國(guó)海某深水探井在鉆井期間發(fā)生井噴失控事故情景，包括從溢流發(fā)生到井噴失控、平臺(tái)發(fā)生火災(zāi)爆炸、平臺(tái)傾覆沉沒(méi)、水下應(yīng)急封井及打救援井、溢油回收處理及生態(tài)恢復(fù)，并對(duì)應(yīng)急救援必須的工程技術(shù)、設(shè)備、人員等需求進(jìn)行分析和評(píng)估，對(duì)我國(guó)下一階段開(kāi)展應(yīng)急救援技術(shù)研究提出建議。研究結(jié)果對(duì)我國(guó)自主建立深水鉆井井控應(yīng)急救援工程技術(shù)體系有一定參考意義。

深水鉆井；井噴失控；應(yīng)急救援；情景構(gòu)建；能力評(píng)估

海洋蘊(yùn)藏著豐富的油氣資源，開(kāi)發(fā)深海油氣既有廣闊的前景，同時(shí)也面臨著巨大的風(fēng)險(xiǎn)和挑戰(zhàn)，尤其是在油氣開(kāi)發(fā)過(guò)程中發(fā)生井噴失控事故，后果將非常嚴(yán)重，應(yīng)急處置將十分困難。據(jù)SINTEF統(tǒng)計(jì)的1980—2008年海上井噴事故中80.4%是在鉆井工程中發(fā)生的［1］。近幾年來(lái)，連續(xù)發(fā)生了多起諸如2009年P(guān)TTEP澳大利亞平臺(tái)井噴事故、2010年BP墨西哥灣事故、2011年雪佛龍巴西漏油事故、2012年雪佛龍尼日利亞井噴平臺(tái)傾覆事故、2013年7月Walter油氣公司的平臺(tái)火災(zāi)事故等重大海上鉆井事故。特別是BP墨西哥灣Macondo事故，地層油氣通過(guò)井筒和防噴器（BOP）持續(xù)噴出87 d。事故造成11人失蹤、17 人受傷，泄漏到墨西哥灣中的原油超過(guò)了54.5萬(wàn)t，經(jīng)濟(jì)損失超過(guò)480億美元，成為美國(guó)歷史上最嚴(yán)重的漏油事件，事故發(fā)生后公眾對(duì)環(huán)境保護(hù)和井噴失控應(yīng)急響應(yīng)要求也給行業(yè)和政府帶來(lái)很大的壓力［2］。

重大突發(fā)事件情景構(gòu)建是對(duì)突發(fā)災(zāi)害事件的一種合理的設(shè)想，是對(duì)不確定的未來(lái)災(zāi)難開(kāi)展應(yīng)急準(zhǔn)備的一種戰(zhàn)略性思維工具。最早是“9·1l”恐怖襲擊事件之后，美國(guó)政府提出并制定了國(guó)家應(yīng)急規(guī)劃情景。由于深水油氣開(kāi)發(fā)復(fù)雜海洋環(huán)境、地層特性以及敏感的地緣政治，基于深水鉆井井噴事故情景的應(yīng)急預(yù)案制定有助于提高處理復(fù)雜和交叉連鎖事件協(xié)調(diào)能力，對(duì)井噴事故進(jìn)行有效的預(yù)防、準(zhǔn)備、響應(yīng)和恢復(fù)，提高應(yīng)急能力。另外還可為應(yīng)急培訓(xùn)、演練規(guī)劃的依據(jù)和要求［3］。在開(kāi)展國(guó)內(nèi)外事故調(diào)研分析基礎(chǔ)下構(gòu)建了事故情景，梳理應(yīng)對(duì)技術(shù)及裝備，并對(duì)國(guó)內(nèi)外資源調(diào)研及可用性分析，對(duì)下一步發(fā)展研究的建議。

1　井噴失控事故簡(jiǎn)介

井噴事故發(fā)生時(shí)，A公司正在用第6代深水鉆井平臺(tái)B平臺(tái)，在南海進(jìn)行深水探井C井鉆井作業(yè)［4］，在完成鉆探后進(jìn)行負(fù)壓測(cè)試，用海水頂替井筒及隔水管內(nèi)油基泥漿時(shí)，油氣侵入井筒引起井噴事故，平臺(tái)發(fā)生火災(zāi)爆炸，平臺(tái)傾覆沉沒(méi)，大量原油溢出。C預(yù)探井所在勘探區(qū)塊水深介于1 500~3 000 m，面積為9 729 km2，該勘探區(qū)塊距離香港、越南和菲律賓較近，如果發(fā)生原油泄漏，則可能對(duì)此區(qū)域造成影響。事故情景簡(jiǎn)表及與BP深水地平線事故對(duì)比見(jiàn)表1。

表1　深水鉆井井噴事故情景

2　井噴事故演化過(guò)程

井噴事故演化過(guò)程也包括潛伏期（負(fù)壓測(cè)試）、顯現(xiàn)期（溢流、井涌）、爆發(fā)期（井噴失控、平臺(tái)火災(zāi)與爆炸、平臺(tái)傾覆、大量溢油）、減弱期（救援井連通，事故源得到有效控制）、消退期（生態(tài)治理、股價(jià)恢復(fù)、社會(huì)關(guān)注減少）5個(gè)階段。如圖1所示。

圖1　深水鉆井井噴事故演化過(guò)程

2.1井噴失控過(guò)程模擬分析

溢流和井噴的根本原因是地層和井眼系統(tǒng)的壓力失去平衡，并且安全屏障缺失，當(dāng)對(duì)地層孔隙壓力掌握不清，或由于某些外力及人為因素造成鉆井液柱壓力降低，使靜液柱壓力小于地層孔隙壓力較多時(shí)，將導(dǎo)致溢流和井噴。為了保持地層與井眼系統(tǒng)的壓力平衡，在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)中，應(yīng)使鉆井液柱壓力略大于地層孔隙壓力，防止地層流體侵入井眼內(nèi)。

在鉆井作業(yè)中，某些外力可能會(huì)引起液柱壓力升降變化，為了保持地層與井眼系統(tǒng)的壓力平衡，在現(xiàn)場(chǎng)是使鉆井液柱壓力略大于地層孔隙壓力。建立下列平衡式

式中， ph為鉆井液靜液柱壓力，MPa；pp為地層孔隙壓力，MPa；pe為平衡安全附加壓力，MPa。

深水鉆井發(fā)生溢流的原因［5-6］主要包括：（1）地層壓力預(yù)測(cè)不準(zhǔn)確，鉆遇高壓地層；（2）淺層氣體溢出；（3）隔水管破裂；（4）鉆井抽吸引起溢流。在井噴情景中可能有很多種路徑，取決了地層流體和井口間的安全屏障，但主要的初始溢流路徑有：（1）通過(guò)鉆柱和井眼環(huán)空，連接海底井口到海面隔水管到海面；（2）通過(guò)鉆柱內(nèi)環(huán)空流向海面；（3）井筒中沒(méi)有鉆柱，溢流流體通過(guò)井筒和隔水管到達(dá)海面；無(wú)隔水管鉆井時(shí)，特別是深水表層鉆井作業(yè)，溢流流體從海底直接流出；（4）通過(guò)井眼和鉆柱之間的環(huán)空，無(wú)隔水管鉆井或者BOP有泄漏，溢流流通從海底溢出。

2.1.1失控模擬采用三級(jí)井控模擬軟件OLGA ABC建模模擬事故發(fā)生過(guò)程?；緮?shù)據(jù)：南海某深水井水深2 400 m,井深4 000 m,泥線附近溫度為2.37 ℃，預(yù)測(cè)井底溫度約為81 ℃,地溫梯度5.29℃/100 m,鉆井液密度1.14 g/cm3,采氣指數(shù)取500 m3/（d·kPa）。

由于地層壓力預(yù)測(cè)不準(zhǔn)確，在鉆井起鉆過(guò)程中產(chǎn)生抽汲壓力，使井底壓力小于地層壓力1~2 MPa，等效井筒壓力下氣體侵入情況。

2.1.2主要模擬結(jié)果

（1）井筒氣體體積分?jǐn)?shù)及井筒流體密度隨時(shí)間變化。由圖2可知，t=1 min時(shí)，地層氣體剛開(kāi)始侵入井筒，而3 500 m以上井筒內(nèi)氣體百分比基本沒(méi)有變化，沒(méi)有氣體侵入；t=15 min時(shí)，氣體已經(jīng)上升到海底；t=32 min時(shí)，氣體到達(dá)海面井口區(qū)。

圖2　起鉆抽汲引起溢流后環(huán)空自由氣百分比及環(huán)空流體密度隨時(shí)間變化

（2）進(jìn)入井筒氣體速率隨時(shí)間變化。如圖3所示，t=1 min時(shí)，氣體進(jìn)入580 m3/min；t=15 min時(shí)，氣體進(jìn)入3 000 m3/min；t=32 min時(shí)，氣體進(jìn)入7 200 m3/ min。

（3）套管鞋處壓力隨時(shí)間變化。由于流動(dòng)摩阻的影響，在氣體到達(dá)海底泥線0~15 min內(nèi)，套管鞋處壓力從36 MPa降低到34 MPa；但是當(dāng)氣體通過(guò)海底BOP后，套管鞋處壓力急劇下降，32 min時(shí)，套管鞋處壓力20 MPa；50 min后，套管鞋處壓力降為8 MPa。

圖3　進(jìn)入井筒氣體速率隨時(shí)間變化規(guī)律

（4）井底壓力隨時(shí)間變化。從氣體侵入井筒開(kāi)始，井底壓力降低，在氣體到達(dá)海底泥線1 min時(shí)，井底壓力為42 MPa；32 min時(shí)，井底壓力24 MPa；50 min后，井底壓力降為6 MPa。

（5）泥漿池增量變化。從氣體侵入井筒開(kāi)始，泥漿池增量不斷增加，到50 min時(shí)達(dá)到最大。

從氣體侵入井筒開(kāi)始，氣體侵入速率不斷增加，15 min為15 m/s，到32 min時(shí)為60 m/s，失控后到50 min，侵入速度不斷增加，達(dá)到200 m/s。

2.1.3 分析工況假設(shè)平臺(tái)在發(fā)生負(fù)壓試壓或者隔水管破裂，在整個(gè)井筒環(huán)空中形成雙梯度效應(yīng)，即海底泥線以上隔水管環(huán)空中為海水密度，而泥線以下到井底為鉆井液。

井筒氣體體積分?jǐn)?shù)比隨時(shí)間變化：t=1 min時(shí)，地層氣體剛開(kāi)始侵入井筒，而3 500 m以上井筒內(nèi)氣體百分比基本沒(méi)有變化，沒(méi)有氣體侵入；t=11 min時(shí)，氣體已經(jīng)上升到海底；t=24 min時(shí)，氣體到達(dá)海面井口區(qū)。

同理計(jì)算得到其他各種采氣指數(shù)和溢流路徑下氣體到達(dá)海底和海面的時(shí)間如下表2所示，由分析可知，氣體到達(dá)海面時(shí)間與水深、井深和地層壓力（采氣指數(shù)）相關(guān)。但一般如果發(fā)生溢流，不采取井口控制，20~30 min氣體就會(huì)運(yùn)移到海面。

表2　不同工況下溢流氣體到達(dá)海底及海面時(shí)間

2.2井噴天然氣擴(kuò)散及燃爆風(fēng)險(xiǎn)分析

井噴失控后大量天然氣從井口噴出與空氣形成可燃混合氣云，當(dāng)在可燃范圍內(nèi)被點(diǎn)燃，可能引發(fā)氣云爆炸并發(fā)展為噴射火，對(duì)平臺(tái)設(shè)備、人員等構(gòu)成極大威脅。建立簡(jiǎn)化平臺(tái)模型及天然氣擴(kuò)散、燃爆模型，模擬分析特定場(chǎng)景下井噴天然氣燃爆超壓、火焰高溫、熱輻射發(fā)展特性及各危害指標(biāo)對(duì)平臺(tái)設(shè)備、作業(yè)人員影響。

圖4　負(fù)壓試壓引起溢流后環(huán)空自由氣百分比及環(huán)空流體密度隨時(shí)間變化

2.2.1幾何模型及邊界條件以深水半潛式鉆井平臺(tái)基本結(jié)構(gòu)為依據(jù)建立三維計(jì)算仿真模型如圖5。采用Fluent前處理器Gambit分塊網(wǎng)格劃分法劃分計(jì)算域網(wǎng)格，通過(guò)設(shè)置尺寸函數(shù)對(duì)井口區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格加密，模型非結(jié)構(gòu)體網(wǎng)格如圖6所示。

圖5　深水半潛式鉆井平臺(tái)模型

圖6　網(wǎng)格模型

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：天然氣主要成分為甲烷（87.9%）和乙烷氣體（12.1%），井口溫度為38 ℃，井口壓力為0.4 MPa，風(fēng)速6 m/s （全年平均風(fēng)速），大氣溫度為37 ℃，常壓。假設(shè)燃爆過(guò)程中持續(xù)井噴，點(diǎn)火源位于井口附近，采用弱點(diǎn)火方式，可燃?xì)庠迫紵秊閱尾酵耆磻?yīng)，忽略輻射換熱損失。

計(jì)算過(guò)程分為3步：（1）引入風(fēng)速計(jì)算穩(wěn)定風(fēng)場(chǎng)，采用對(duì)數(shù)律風(fēng)廓線方程［9］表征風(fēng)速隨距離海平面高度的變化；（2）引入泄漏源計(jì)算井噴氣體噴射擴(kuò)散過(guò)程，確定可燃?xì)庠瓶臻g分布；（3）引入點(diǎn)火源計(jì)算可燃混合氣云燃爆過(guò)程，分析燃爆超壓、高溫、熱輻射發(fā)展特性及傷害范圍。

2.2.2井噴天然氣燃爆超壓場(chǎng)分析井噴可燃?xì)怏w燃爆生成的高溫、高壓、高能量密度氣體產(chǎn)物以極高的速度向周圍膨脹，使周圍空氣壓力、密度和溫度突躍升高，產(chǎn)生球形超壓沖擊波向四周擴(kuò)散沖擊。

圖7　井噴天然氣燃爆超壓場(chǎng)

表3　不同產(chǎn)量下燃爆超壓沖擊波覆蓋半徑　 m

圖7為3 kPa超壓等值面空間分布，壓力波面覆蓋鉆臺(tái)大部分區(qū)域。表3為不同氣井產(chǎn)量下燃爆超壓沖擊波最大覆蓋半徑（以井口為中心計(jì)算），隨著氣井產(chǎn)量增加，相同超壓等值面覆蓋范圍更大。以氣井產(chǎn)量36.2×108m3/a為例，距離井口4.80 m范圍內(nèi)，燃爆超壓超過(guò)10 kPa，根據(jù)爆炸超壓破壞傷害準(zhǔn)則［7］，此范圍內(nèi)人員將受到較大傷害，鉆臺(tái)結(jié)構(gòu)、井口設(shè)備、管線等將受到輕微損壞，部分設(shè)備受到嚴(yán)重?fù)p壞。爆燃超壓6 kPa沖擊波最大半徑為7.13 m，此范圍內(nèi)燃爆超壓不會(huì)對(duì)鉆臺(tái)設(shè)備造成明顯損壞，對(duì)作業(yè)人員有輕微傷害，沖擊波可能將作業(yè)人員擊倒。超壓低于2 kPa不會(huì)對(duì)人員造成傷害，燃爆中心27.98 m外區(qū)域?yàn)榘踩珔^(qū)域，生活區(qū)處于安全區(qū)域內(nèi)。

2.2.3井噴天然氣燃爆溫度場(chǎng)分析圖8為船艉來(lái)風(fēng)、風(fēng)速6 m/s時(shí)鉆臺(tái)區(qū)域噴射火發(fā)展過(guò)程（T=527℃）。燃爆初期，點(diǎn)火源附近天然氣在點(diǎn)火源作用下立即與氧氣開(kāi)始化學(xué)反應(yīng)，釋放巨大能量，使周圍環(huán)境溫度迅速升高，火焰自燃爆中心開(kāi)始向四周快速蔓延火焰外表基本上呈橢圓形（t=0.5 s）。來(lái)風(fēng)作用下火焰呈高紊流狀態(tài)，火焰邊緣急劇膨脹 （t=1 s）?；鹧娴臄U(kuò)展促使燃燒區(qū)域產(chǎn)生向外的推力，未燃?xì)怏w和高能氣體產(chǎn)物向外圍運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，持續(xù)泄漏的天然氣不斷加入到燃燒反應(yīng)中，促使燃燒反應(yīng)更加劇烈，形成更大范圍的燃燒區(qū)域（t=2 s），此時(shí)火焰高度達(dá)48.64 m。隨火焰高度增加，燃燒火焰在來(lái)風(fēng)作用下變得更加不規(guī)則，同時(shí)向下風(fēng)向偏斜（t=4 s）。隨著火焰外圍可燃?xì)怏w消耗，火焰燃燒狀態(tài)逐漸穩(wěn)定（t=11 s），火焰高度達(dá)72.96 m，最高溫度達(dá)2 089 ℃，紅色區(qū)域?yàn)榛鹧嬷行摹?/p>

圖8　燃爆火焰發(fā)展過(guò)程

圖9為船艉來(lái)風(fēng)不同風(fēng)速下穩(wěn)定噴射火結(jié)構(gòu)失效溫度場(chǎng)分布（T=600 ℃），不同風(fēng)速下噴射火呈不同偏斜角度和大小，均呈羽毛狀形態(tài)。v=0.5 m/s時(shí)火焰接近垂直分布，高度達(dá)90.23 m，作用在鉆臺(tái)上部井架、天車、絞車等起重設(shè)備、轉(zhuǎn)盤等旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)設(shè)備、部分循環(huán)系統(tǒng)設(shè)備及鉆臺(tái)工具間、司鉆房、用電房等，持續(xù)作用下設(shè)備結(jié)構(gòu)強(qiáng)度喪失，短時(shí)間內(nèi)設(shè)備即完全失效、變形、位移直至失去承載能力。v=6 m/s時(shí)火焰朝下風(fēng)向偏斜約為70°，火焰高70.53 m，下風(fēng)向偏斜距離為35.09 m，火焰作用在井架上，一段時(shí)間后井架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度破壞失去承載能力，井架倒塌，引發(fā)多米諾連鎖破壞。v=20 m/s時(shí)來(lái)風(fēng)對(duì)可燃?xì)庠葡♂屪饔迷鰪?qiáng)，可燃?xì)庠品植挤秶^小，噴射火焰范圍明顯減小，朝下風(fēng)向偏斜角度增大，約為45°，火焰高29.3 m，下風(fēng)向偏斜距離為30.98 m?；鹧孀饔迷诰艿撞课恢?，同樣使井架倒塌及鉆臺(tái)設(shè)備失效，同時(shí)會(huì)危害附近工作人員。

圖9　不同風(fēng)速下穩(wěn)定噴射火結(jié)構(gòu)失效溫度場(chǎng)分布

井噴天然氣擴(kuò)散及燃爆風(fēng)險(xiǎn)分析，以及正常鉆井作業(yè)期間0類危險(xiǎn)區(qū)（在正常生產(chǎn)、作業(yè)過(guò)程中，易燃、易爆氣體和空氣混合物持續(xù)存在或長(zhǎng)期存在的區(qū)域）和1類危險(xiǎn)區(qū)（在正常生產(chǎn)、作業(yè)過(guò)程中，可能產(chǎn)生易燃、易爆氣體和空氣混合物的區(qū)域）作業(yè)人員數(shù)量，推算出有30人處于鉆臺(tái)及泥漿池等危險(xiǎn)作業(yè)區(qū)，其中10人在爆炸傷亡范圍區(qū)間。

3　井噴事故應(yīng)急救援及應(yīng)急能力評(píng)估

在參考國(guó)外BP深水地平線事故應(yīng)急救援技術(shù)基礎(chǔ)上［8-9］，對(duì)情景構(gòu)建各應(yīng)急救援任務(wù)進(jìn)行評(píng)估，分析各救援任務(wù)所需要的技術(shù)及裝備水平，在此基礎(chǔ)上對(duì)我國(guó)現(xiàn)有深水應(yīng)急能力進(jìn)行調(diào)研，找出現(xiàn)有能力與所需能力之間的差距，為今后的應(yīng)急能力建設(shè)提供指導(dǎo)。

深水鉆井井控及應(yīng)急能力主要包括鉆井安全與事故預(yù)防、井噴失控應(yīng)急封井、救援井、溢油回收處理、危機(jī)管理等幾方面［10］。細(xì)分為應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制、井噴失控應(yīng)急處置能力、失控井再控制能力、救援井技術(shù)能力、溢油應(yīng)急處置能力、海上搜救能力、應(yīng)急通關(guān)等。其中每一個(gè)評(píng)估對(duì)象，又按照應(yīng)急救援需要具備的能力，現(xiàn)有能力及與國(guó)際先進(jìn)水平，并給出一個(gè)評(píng)估結(jié)論和技術(shù)發(fā)展建議。以失控井再控制能力為例，如下表4所示。

4　結(jié)論及建議

（1） 結(jié)合我國(guó)南中國(guó)海鉆井實(shí)際工況，建立深水鉆井井噴失控及應(yīng)急救援情景，包括從潛伏期（負(fù)壓測(cè)試）、顯現(xiàn)期（溢流、井涌）、爆發(fā)期（井噴失控、平臺(tái)火災(zāi)與爆炸、平臺(tái)傾覆、大量溢油）、減弱期（救援井連通，事故源得到有效控制）、消退期（生態(tài)治理、股價(jià)恢復(fù)、社會(huì)關(guān)注減少）5個(gè)階段情景。

（2） 利用OLGA abc軟件建立了分析計(jì)算模型，通過(guò)分析溢流產(chǎn)生的不同原因和路徑統(tǒng)計(jì)分析，給出以環(huán)空溢流以及鉆井起鉆抽汲以及負(fù)壓試壓引起雙梯度效應(yīng)產(chǎn)生的雙壓力梯度，引起井噴失控。采用Fluent針對(duì)深水鉆井作業(yè)過(guò)程中潛在的井噴天然氣燃爆風(fēng)險(xiǎn)，通過(guò)建立簡(jiǎn)化平臺(tái)模型及天然氣擴(kuò)散、燃爆模型，模擬分析特定場(chǎng)景下井噴天然氣燃爆超壓、火焰高溫?zé)彷椛浒l(fā)展特性及各危害指標(biāo)對(duì)平臺(tái)設(shè)備、作業(yè)人員影響。并結(jié)合實(shí)際鉆井作業(yè)工況在崗人員，估計(jì)出人員傷亡情況。

表4　我國(guó)失控井再控制應(yīng)急能力評(píng)估

（3） 通過(guò)分析深水井噴失控應(yīng)急救援技術(shù)和裝備需求，調(diào)研國(guó)內(nèi)外應(yīng)急救援資源，開(kāi)展應(yīng)急能力評(píng)估，我國(guó)深水井控應(yīng)急能力建設(shè)剛剛起步，與國(guó)外仍有較大的差距，缺乏失控井再控制技術(shù)、水下應(yīng)急封井裝置、救援井井下連通工具等必要應(yīng)急技術(shù)和設(shè)備和人才隊(duì)伍。由于我國(guó)深遠(yuǎn)海部分油氣區(qū)塊處于爭(zhēng)議區(qū)，如果發(fā)生井噴事故應(yīng)急救援將更加困難，深水井控應(yīng)急更具有特殊意義，建議國(guó)家重視并支持開(kāi)展深水井噴應(yīng)急救援技術(shù)和裝備研究，建立健全南中國(guó)海沿岸防溢油應(yīng)急基地，使其可具備覆蓋整個(gè)南中國(guó)海的溢油回收及處置能力，為“海洋強(qiáng)國(guó)”戰(zhàn)略的實(shí)現(xiàn)提供技術(shù)支撐。

［1］SINTEF offshore blowout database［M］.Gulf Professional Publishing, 1997.

［2］CARLSafina .A Sea in Flames: The deepwater horizon oil blowout［M］. Broadway Books, 2011.

［3］劉鐵民.應(yīng)急預(yù)案重大突發(fā)事件情景構(gòu)建——基于“情景-任務(wù)-能力”應(yīng)急預(yù)案編制技術(shù)研究之一［J］.中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2012，8（4）：5-12.

［4］陳建兵.深水探井鉆井工程設(shè)計(jì)方法［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2014.

［5］WILLSONA S M, ANALYSIS S N, SHARMA M M. Analysis of potential bridging scenarios during blowoutevents［J］. Society of Petroleum Engineers，2013.

［6］柯珂，管志川，張君亞等. 西非深水JDZ-2-1井鉆井工程整體風(fēng)險(xiǎn)分析［J］. 石油鉆采工藝， 2009，31（5）：5-11.

［7］劉茂. 事故風(fēng)險(xiǎn)分析理論與方法［M］. 北京： 北京大學(xué)出版社， 2012.

［8］CAVNAR Bob. Disaster on the horizon high stake, high risks, and the story behind the deepwater well blowout［M］. Chelsea Green Publishing Co.，2011.

［9］李迅科，殷志明，劉健，等.深水鉆井井噴失控水下應(yīng)急封井回收系統(tǒng)［J］.海洋工程裝備與技術(shù)，2014，1（1）：55-59.

［10］高永海，孫寶江，曹式敬，等. 應(yīng)用事故樹(shù)法對(duì)深水井控進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估［J］.石油鉆采工藝，2008，30（2）：23-28.

（修改稿收到日期2014-12-31）

〔編輯胡志強(qiáng)〕

Scenario design of blowout accidents in deepwater drilling and emergency capacity assessment

YIN Zhiming1, ZHANG Hongsheng2, ZHOU Jianliang1, LI Xunke1
（1. Research Institute of CNOOC, Beijing 100028, China; 2. Engineering Department of CNOOC, Beijing 100010, China）

Deepwater oil and gas development faces enormous risks and challenges. Especially when blowout out of control accident occurs in the development process, the emergency rescue will be very difficult. Scenario design approach for major accidents is used to build blowout scenarios in the drilling of a deepwater exploratory well in the South China Sea, covering the whole process from overflow to blowout out of control, fire and explosion of platform, platform overturn and sinking, underwater emergency well shut-in and relief well digging, spilled oil recycling and ecological restoration. The demands for engineering technology, equipment and staff for the emergency rescue are analyzed and evaluated and suggestions on the research of emergency rescue technology in the next stage in China are provided. The research results can be a reference for the independent building of emergency rescue engineering technique system in well control of deepwater drilling in China.

deepwater drilling; blowout out of control; emergency rescue; scenario design; capability evaluation

TE52

A

1000 – 7393（2015） 01 – 0166 – 06

10.13639/j.odpt.2015.01.043

“十二五”國(guó)家科技重大專項(xiàng)課題“深水鉆完井工程技術(shù)（編號(hào)：2011ZX05026-001）”；國(guó)家安全生產(chǎn)應(yīng)急救援指揮中心項(xiàng)目“海上鉆井平臺(tái)井噴事故情景構(gòu)建” 部分研究成果。

殷志明，1980年生。主要研究方向?yàn)樯钏@完井技術(shù)的研究，博士。電話：010-84525427。E-mail：yinzhm@cnooc.com.cn。

2014-11-30）

引用格式：殷志明，張紅生，周建良，等. 深水鉆井井噴事故情景構(gòu)建及應(yīng)急能力評(píng)估［J］.石油鉆采工藝，2015，37（1）：166-171.