国内外典型事故案例
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国外典型事故案例
国外典型事故案例——油田
2010年bp公司深水地平线钻井平台火灾爆炸事故简介
2013-01-18

1. 事故简介

 4月20日21时49分,美国墨西哥湾深水地平线钻井平台发生爆炸,随后引起大火,并于22日沉入海底。事故造成11人失踪,17人受伤,并造成大量原油泄漏,持续87天,喷出的原油造成近一万平方公里的海域被污染,近1500公里海滩受到污染,成为美国历史上最大的漏油事件。

 发生事故的Macondo井是一口勘探评价井,位于美国路易斯安那州墨西哥湾密西西比河峡谷252区块,距离最近岸线约48英里。设计井深5989.3米,完钻井深5596.1米,井点海水深度1524米,事故井结构见示意图。

1 Deepwater Horizon钻井平台

 

 
图2 事故井结构示意图
2. 事故经过
     1. 419下完7″+9 7/8″生产套管,下深18,360′(5596.13m),生产套管管柱长(海床以下)13,293′(4,051.71m);
     2. 419至20日0:30,按设计注入水泥浆51bbl(8.11m3),替泥浆碰压,放回水检查套管鞋密封-密封完好,完成固井作业;
     3. 20日7:30,以350K(159t)坐封套管头,退出6 5/8″送入钻杆,对单闸板、剪切全封试压、观察溢流、起出6 5/8″送入钻具,起钻中多次观察溢流情况
     4. 20日8:00,BP决定不测固井质量,下6 5/8″钻杆+3 1/2″油管(国外通常在注塞段用油管)
     5. 20日14:00,下注塞管柱至8,367′(2550m),下钻中多次观察溢流情况;
     6. 20日15:00,BP决定用海水替出重泥浆后再注3,000′(914.4m)临时水泥塞(换成采油平台);
     7. 20日21:49,用海水(1.03g/cm3)顶替16ppg(1.92g/cm3)OBM时,发生天然气爆炸着火,11人死亡,17人受伤
     8. 22日10:22,发生第二次爆炸,深水地平线平台沉入海底,35000-60000桶/天原油流入墨西哥湾,大面积海域受到严重污染;
     9. 5月2日,第一口救援井开钻;
    10. 5月16日,第二口救援井开钻;
    11. 7月16日,井喷被制止。
 
图2 平台起火
 
图3 平台起火
 
图4 污染水域情况
 
图5 受污染的水域
 
3. 事故原因
     原因一:在固井过程中,因水泥浆设计、水泥充填、候凝时间、固井质量测试和水泥环风险评估等环节存在缺陷,造成固井质量不合格,套管外环空水泥环未能有效的封隔油气层,地层流体突破了水泥环
     原因二:因井底套管鞋内水泥凝固、套管鞋浮箍单向阀关闭存在缺陷,套管鞋未能有效的阻隔油气,导致地层流体突破套管鞋进入到套管内环空。
     原因三:因该井施工进度比原计划推后了大约6周,为了赶工期,没有按规定测试固井质量曲线,超越程序进行下一步作业,没有及时发现固井质量缺陷;为了赶工期水泥浆候凝16.5小时甲方就下令用海水替浆。
     原因四:在采用负试压验证固井质量时,使用较轻的海水(比重1.03 g/cm3 )替换套管内环空钻井液(比重1.9g/cm3 ),使油井处于不可控的负压状态;同时对负试压时的压力读数和体积流量判断失误,误认为测试成功,未能发现地层流体与井筒存在联通性。
     原因五:在讨论打水泥塞封井施工方案时,是先打水泥塞再替浆,还是先替浆再打水泥塞,BP公司(油公司,甲方)和越洋公司(钻井公司,乙方)产生分歧。经过协商,最终同意BP公司的意见,先用海水替换钻井液后再打水泥塞。如果采用先打水泥塞封井,然后用海水替浆,就不会破坏套管内压力平衡。
     原因六:据录井和负试压资料分析,在替浆时已经发生溢流,但现场人员没有发现,错误的继续循环,大约40分钟后直到油气穿过防喷器进入隔水管后钻工们才开始采取关井措施,错过了关闭防喷器的最佳时机
     原因七:关闭环形防喷器时油气导流不当,造成事故迅速升级。操作人员没有将喷出的油气通过平台右侧的分流管放空;二是导向液气分离器,并通过分离器上的12 英寸鹅管喷向钻台,与点火源接触立即发生了爆炸。从井喷到第一次爆炸只有8分钟,现场人员来不及采取下一步措施。
     原因八:防喷器应急模式失效。该井安装的卡梅隆公司生产的防喷器组合有3种应急模式:应急解脱程序、自动功能模式、水下机器人启动剪切功能。但这三种应急模式在封堵油井过程中都失败了,这里没有证据得出应急模式失效的准确原因。根据BP的事故调查报告表明,钻井公司在防喷器测试、维护和管理方面存在缺陷。2011年4月BP起诉Cameron公司,声称其生产的防喷器切断塞存在质量缺陷
     BP调查组认为,一系列复杂的、相互关联的机械故障、判断失误、设计缺陷、施工作业和团队交接问题,共同作用,引发了这起事故,并逐步扩大。任何一项单一失误或故障都不足以引起这起事故。
     针对每一项关键因素涉及的问题,调查组提出了一系列建议,以防止此类事故今后再次发生。建议包括:承包商监管、风险评估、油井监测与井控规范、完整性测试规范和防喷器系统维护保养等。
 
爆炸前的“深水地平线”钻井平台
爆炸时的“深水地平线”钻井平台
 
 
防喷器的漏点
 
应急救援示意图 


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