深水地平线事故三级井控技术应用分析研究

深水钻井井喷被认为是深水油气勘探开发过程中最严重的威胁之一。在发生深水钻井井喷后选择合适的三级井控技术至关重要,深水地平线井喷事故先后采用多种三级井控技术进行控制,其中前五种方式均失败。针对深水地平线事故中采用的顶部压井法和压回法等非常规压井作业开展研究,给出了顶部压井法作业失败的原因,对不同压井模式的作业参数和优缺点进行了分析,并提出了在方案优选过程中需考虑的其他因素,以期为后续三级井控技术设计和成功作业提供理论指导。

三级井控抢装防喷器技术及应用

三级井控情况下,为控制高速喷出的井口流体,需在井口安装防喷器,建立压井通道,重新恢复对井的控制。通过法兰或者卡瓦机构在套管上“生根”,依靠吊装、扣装和磨装三种方式,完成防喷器的安装,对陆地和海洋井喷抢险均有借鉴意义。

液氮用于天然气井喷抢险应用前景

美国墨西哥湾井喷及我国开县井喷都是天然气井钻井失控导致的严重事故,造成了严重的人员伤亡和环境污染。天然气的三级井控是世界难题,若井筒内能形成天然气水合物封堵井喷,将有利于井喷失控状态的控制,井况回归到二级井控的状态,可为后期处理井喷提供时间。液氮已经应用在煤矿降温、灭火作业,用于井筒降温已达到天然气水合物形成的条件。虽然液氮用于天然气井喷控制还存在着注入方式、设备配套等很多挑战,距工业应用还有一定距离,但液氮用于天然气井控具有可行性。

海洋窄压力窗口钻井技术

海洋中深层钻井由于钻遇多套压力体系,漏喷同存导致损失工期严重。精细控压钻井技术可以很好地解决窄压力窗口钻井难题,但是海洋钻井作业空间受限,无法直接引入体积庞大的精细压力控制钻井设备。经过持续攻关,通过高效堵漏拓展安全钻井密度窗口辅以精确的井筒环空多相流体模拟计算模型,并自主研发海洋紧凑型井筒压力控制装备,形成满足海洋钻井特殊需求的井筒压力控制工艺,有效实现了海洋窄安全密度窗口、压力未知区域等高难度区域的开发,为海洋窄压力窗口区安全钻进提供了手段。通过在渤海钻完井作业中应用,降低了高难度井作业费用,保持零井控事故率,为海洋勘探开发安全提供了技术保证。

水上井口井喷抢险应急井口连接器的研制

为三级井控应急抢险重新安装井口防喷器,设计了应急井口连接器。该装置主要由分瓣式套管头、变扣法兰和铰链式套管头组成。分瓣式套管头可以避开井喷流体安装在光套管上,并可靠密封环空,为防喷器的安装创造条件。铰链利用事故井井口的可用法兰,形成转轴,实现防喷器的扣装。以井口压力34.5MPa,结合339.7mm套管,对装置的结构、力学性能进行了设计和校验。样机及室内模拟试验表明,新装置连接可靠,密封有效,达到了预定的性能指标。