基于数字孪生的油气井井喷失控抢险技术研究

井喷失控是石油天然气工业领域的灾难性事故,尤其是高压高产高含硫井井喷失控着火后,复杂抢险环境对抢险技术、抢险装备和作业人员的安全带来了极大的挑战。将数字孪生技术应用于油气井井喷失控抢险领域,通过对失控井场、抢险机具等进行虚拟映射,模拟构建真实的复杂抢险环境,有助于解决井喷失控抢险的关键问题。首先分析了井喷失控抢险面临的挑战和数字孪生技术的难点,针对技术难点开展了井喷失控抢险数字孪生关键技术研究,初步形成了恶劣抢险环境大覆盖高速网络构建、抢险机具数字孪生控制、多源信息融合、井喷失控抢险决策指挥等技术,实现了井喷失控抢险技术与数字孪生技术的深度融合,并取得了一定的应用效果。最后指出该技术仍处于起步阶段,下一步将在提升恶劣抢险环境下高速网络的稳定性、抢险机具孪生控制协同性、多源信息融合模型的准确性等方面持续攻关。该技术将推动井喷失控抢险由“近井口无人化”向“信息化、智能化”转变,促进了国内陆上油气井井喷失控抢险技术的突破和提升。

基于虚拟现实技术的井喷抢险模拟平台开发

井喷着火抢险作业的培训模式普遍存在着实地模拟危险性高、视频教学经验积累慢的缺点。有必要开发一个不受时间和场地限制的虚拟现实(Virtual Reality,VR)培训平台。利用Unity3D引擎搭建虚拟井场环境,使用粒子表面渲染和粒子系统实现井喷着火效果模拟,并建立多点源火焰热辐射模型,动态计算人员受到的热辐射伤害,以不同热辐射伤害等级划定安全范围。同时基于分层式复合碰撞体实现救援设备的人机交互和结果事件响应,完成一体化救援流程。结果表明:井喷着火时,安全距离应在70米以上;随着火焰倾角增加,最大安全距离都会向火焰倾向方向不同程度增大,最小安全距离会向火焰倾向的反方向不同程度减小。上述平台的开发建立,对安全救援作业有一定的借鉴意义。

海上浅层气井喷燃烧场景模拟

海洋油气钻采过程中,当钻井遇浅层气时容易引发井喷事故,井喷可燃气体泄漏引起的火灾对海上平台及钻采装置构成严重威胁。基于计算流体力学(CFD)与有限元分析方法,利用热-流-固耦合与扩散原理构建了井喷燃烧场景,预测了井喷燃烧过程中火焰的扩散与发展规律,并获得井口装置在高温下的热力学响应。结果表明:随着井喷可燃气体的蔓延,高温区域不断扩大,火焰及热辐射对相邻井口装置的服役状况产生显著影响,风速与井喷速度为影响火焰延伸及井口装置热力学响应的主要因素。所建立的热-流-固耦合模型与分析方法可应用于井喷事故中海洋平台的安全评估。

防火围油栏和撇油器在海上井喷溢油处置中的适用性分析及展望

随着我国海上石油勘探开发强度的不断加大,海上井喷溢油事故风险持续增高。针对井喷溢油事故这一最为严重的海洋环境污染事故,有必要结合井喷溢油事故现场可能出现的工况环境和相应的处置策略,对用于处置井喷事故的防火围油栏、撇油器的适用性进行分析。同时通过对比行业内溢油应急设备制造及现今装备制造自动化、智能化的发展动态,明确我国溢油应急设备现状的不足和今后溢油应急设备的发展方向,以达到在井喷溢油这一极端工况下,有效控制和回收溢油、最大限度降低环境污染风险的目的。

国内外井喷失控抢险技术现状与发展建议

油气井井喷失控是石油天然气勘探开发中的灾难性事故,带来的财产损失、环境破坏和社会影响较为巨大,为将井喷失控所带来的损失或者影响降到最小,井喷失控抢险技术随之发展。文章阐述了国内外陆上油气井井喷失控抢险技术的发展现状,分析对比了各项技术的优势及差距,并指出国内陆上油气井井喷失控抢险技术经过近三十年的快速发展,在技术装备与实战能力方面已达到国际领先水平。针对油气勘探开发的趋势,建议当前井喷失控抢险技术接下来从高压高产油气喷射扩散与干扰冲击、失控井周边温度场分布、近井口可视化等方面进行技术突破,从高效水力喷砂切割装备、远距离火焰切割装备、小型化抢险机具等方面升级迭代抢险装备,以不断推动井喷失控抢险技术的发展,满足极端恶劣抢险工况下的抢险需求。

井喷失控油气井喷量预测新技术

油气井井喷失控后,能否及时准确地预测失控井喷量是当前抢险方案制定和决策指挥面临的关键难题之一。文章通过对失控油气井喷射行为分析,提出了基于仿真反演、图像智能识别流速和气核流速直接测量等三种喷量预测方法,开发了相应的软硬件系统。带火喷射模拟实验表明,喷量预测精度最高能达到95%以上。喷量预测新技术的开发实现了井喷失控油气井喷射产量从定性到定量评估的升级,有助于进一步提升抢险效率和安全性。

环境保护与井喷风险管理的综合分析

本研究首先阐明了井喷风险的定义、特征以及与环境保护相关的实例,然后分析了井喷风险管理对环境保护的重要性,最后把研究重点放在基于环境保护的井喷风险管理上,分成识别和评估、风险缓解两部分内容。希望通过研究明确井喷风险和环境保护之间的关系并提示井喷风险管理的要点,旨在构建安全的作业环境,同时最大限度地降低作业活动对环境的影响。

农村抽水用电负荷井喷式增长应对措施

1产生原因为改善营商环境,各地响应国家发展改革委、国家能源局《关于全面提升“获得电力”服务水平持续优化用电营商环境的意见》,实施零费用接入。低压抽水用电容量都不到100 kW,按零费用接入政策,用电客户不需支付接入费用,可就近接入电网用电,由于用电比用油要节省得多,极大地推动了抽水灌溉用电。以湖北省为例,2021年新增农业排灌用电3.56万户,容量47.24万kW,年用电量87269.63万kWh;2022年新增农业排灌用电3.57万户,容量46.65万kW,年用电量120589.10万kWh;2023年新增农业排灌用电4.67万户,容量55.65万kW,年用电量108223.17万kWh。

油气井井喷失控着火应急救援技术及发展方向

井喷失控是石油天然气工业领域性质严重、损失巨大的灾难性事故,尤其是“三高井”井喷失控着火后,井口火势大、热辐射高、流体冲击强,对抢险技术、装备及作业安全的要求极高,导致处置过程极其复杂、周期极其漫长。为了充分认识“三高井”井喷失控着火后的处置难点,以井喷失控着火应急救援技术与装备为研究对象,分析了技术发展历程、技术现状、发展方向,创新研究形成了从险情侦察、冷却掩护、清障切割到井口重置的全系列陆上井喷应急救援特色技术。研究结果表明:(1)我国井喷失控着火应急救援技术目前已完成由早期缺少专业技术与装备向近井口高危区域无人化迭代升级;(2)形成的险情侦察技术、冷却掩护技术、清障切割技术、井口重置技术能够满足105 MPa、1000×10^(4)m^(3)/d的高压高产井失控抢险需要;(3)运用相关研究成果成功处置了国内外多起井喷失控、着火及井口刺漏等井控险情,技术能力达到国际先进水平。结论认为:虽然国内陆上油气井井喷失控着火应急救援技术水平已得到大幅度提升,但未来仍需要在可视化、智能化、信息化方面持续攻关,推动技术与装备迈上新台阶。

苏东坡黄州创作的井喷现象及其原因分析

苏东坡在黄州从其人生谷底起跳登峰,创作出他自己的登顶之作,出现创作的“井喷现象”,形成独具特色的东坡文化。东坡文化的忠君爱民精神、感悟思辨精神、改革创新精神和踔厉奋进精神,弘扬了中华优秀传统文化,在一定程度上对传统文化的发展和进步发挥了引领性作用。

基于机器视觉的井喷液柱高度测量方法研究

井喷液柱高度精准预测是制定油气井井喷救援方案的重要指导依据。为满足无参照物、无测量间距的井喷液柱高度测量需求,提出了一种基于机器视觉的井喷液柱高度优化测量方法。首先通过双目视差原理获取井喷液柱像素当量,然后采用颜色与形状的组合图像分割方法得到井喷液柱的轮廓,最终查找图像分割结果的边界得到井喷液柱高度。同时,设计井喷模拟装置开展多场景井喷液柱高度模拟室外实验,与机器视觉测量方法进行对比验证。研究发现:改进的机器视觉测量方法在颜色与边界双向干扰的情况下最大相对误差不高于5.36%,测量准确度满足井喷救援抢险需求,为井喷救援工作方案的制定提供了有力的工程指导依据。

竖井形式对调蓄隧道系统井喷的抑制效果分析

为有效抑制调蓄隧道系统内井喷的发生,采用三维数值模拟方法研究突扩式和分流式两种竖井形式对井喷的抑制效果。结果表明:突扩式竖井可促使气泡头部分离,形成局部低压,并减小上部水体的上升动能,从而抑制井喷;分流式竖井可使一仓承接另一仓的上冲水体,阻止大部分水体向上冲,增大上部水体的下泄速度,从而抑制井喷;突扩式竖井对井喷的抑制效果更好,井喷强度降低达60%。

人工耳蜗植入术中脑脊液“井喷”的处理及原因分析

目的 探讨伴内耳畸形患者人工耳蜗植入术中出现脑脊液“井喷”的原因、处理方式及预后。方法 回顾性分析人工耳蜗植入术中出现脑脊液“井喷”的19例患者的临床资料,其中,IP-I畸形10例,IP-III畸形9例,均伴蜗轴或内听道底骨质缺失,所有患者均采用扩大圆窗入路行单侧人工耳蜗植入,术中均见脑脊液经耳蜗开窗口快速大量涌出,待脑脊液压力降低后植入人工耳蜗电极,再采用较大块颞肌严密封堵圆窗造口。结果 19例患者术后植入电极位置正常,所有患者均于术后1个月左右顺利开机,密切随访6~12个月均未出现脑脊液耳鼻漏及脑膜炎。结论 伴蜗轴或内听道底骨质缺损的内耳畸形病例行人工耳蜗植入术时术中可能出现脑脊液“井喷”,采用较大块颞肌严密封堵圆窗造口处,可以减少和避免术后并发症的发生,预后良好。

我国油气井井喷井控系统重建装置研究现状

我国石油勘探开发不断向纵深发展,最深的勘探井已向10000米进军,勘探开发风险越来越高。为应对井喷事故的发生,将事故损失降低到最低,我国陆续开发了很多井喷事故救援设备,为我国石油勘探开发提供了有力保障,其中油气井井口井控系统重建装置尤为重要。分析探讨了通过井口不同尺寸的套管、井口底法兰、水下井口法兰及隔水管总成法兰连接成套化井控系统重建装置的结构和使用方法,提出了提前谋划,未雨绸缪的加强井控系统重建应急救援体系、标准、队伍和设备的相关建议。

油气井钻井过程中井喷预测机理研究

在油气井钻井作业过程中,井喷前会有各种预兆如:①钻井液返出量增加;②钻井液池中钻井液体积增加;③停泵后钻井液外溢;④循环系统压力上升或下降;⑤钻井时悬重增加或减少;⑥返出的钻井液中有油花气泡等。上述预兆对预防井喷起着至关重要的作用。为此,在分析井喷原因及井喷预测机理的基础上,利用钻压、大钩负荷、转盘转速、返出流量、泵压、钻井液密度、硫化氢浓度等,建立了井喷预测数学模型,提出了井喷事故发生的危险指数,通过对该指数的计算和分析,便可预测井喷事故发生的可能性。实例验证结果表明,该井喷预测模型能为防止井喷的发生提供科学依据。

井喷失控应急抢险演练井场设计研究

目前井喷模拟井场大多只针对于钻井过程井喷失控模拟,无法满足井喷失控后抢险各程序演练要求。综合考虑井喷喷出物为原油、油气混合物、天然气着火和钻、试、修、生产井井喷后抢险演练需求,设计一种能够开展井喷失控应急抢险的演练井场,满足井喷失控后应急抢险演练需求。应用结果表明,实验与演练效果良好,经济适用适合推广应用。

钻井井喷失控因素分析及预防对策

井喷失控是钻井中的灾难性事故,有必要开展井喷失控研究,找到井喷失控发生的原因和提出防止井喷失控的对策。在统计分析1970年到2009年间中石油发生在钻进过程中的48例井喷失控事故的基础上,通过对防喷器、节流压井管汇、套管、井喷后爆炸起火等井喷失控因素分析,并利用MLS法对上述各种井喷失控因素危险值进行评估。最后,根据井喷失控因素分析和危险值评估结果,结合现有的钻井井控设计,提出了防止钻井井喷失控的对策。

深水钻井浅层气气侵井喷流体仿真研究

以深水钻井钻遇浅层气发生气侵、水下井口井喷为研究对象,通过理论分析了不同水深、不同埋藏深度的浅层气发生气侵后钻井液液柱的压降,并考虑了温度、压力的影响,结合FLUENT流体仿真研究了浅层气从水下井口喷出的速度以及浅层气喷出井口后在海水中的质量分布特征。结果表明:浅层气气侵后钻井液液柱的压降会随着气侵程度的增加而增大,温度、压力会减小气侵后钻井液液柱的压降,但主要体现在浅层气埋藏较浅、气侵程度较低的情况下。不考虑温度、压力影响,计算得到的压降较大,导致调整钻井液密度可能过重,循环排气时存在压漏地层的风险;当浅层气气侵井眼后会形成“环状流动”的现象,并迅速占领井眼,到达水下井口时的速度达到最大;当埋藏压力相同的情况下,埋藏较浅的浅层气喷出时的速度更大,更为危险;随着埋藏压力的增大,浅层气喷出速度随之非线性增大,达到480 m/s左右的速度后,增长放缓;浅层气从水下井口喷出后,呈现出不同的发展阶段,到稳定阶段后会形成扩散状“气柱”,并不断向海水中扩散,可能形成水合物,也可能溢出海面。

谈钻井井喷失控事故的防范与处置

井喷失控是油气钻井过程中的灾难性事故,因此杜绝井喷失控事故的发生是安全钻井的最高目标和最低要求。本文对中国石油天然气集团公司在2006年以前所发生的59井次典型钻井井喷失控案例进行分析统计,发现在钻进与提下钻期间发生的就有53井次,进一步找出与这53井次井喷失控事故关联频次最高的单一要素及其要素组合,并结合当前对井喷失控事故的处置方法与经验提出了井喷失控事故的日常防范和应急处置的要点,力求为安全钻井和科学钻井提供有效的防范方法及高效的处置措施。

罗家16井井喷失控解读——过平衡钻井中的井控问题

由于井内平衡、过平衡条件可以演变成欠平衡引发井口溢流和诱发井喷,因此,钻井全过程中连续观察出口管流态和定时观察循环罐液面,起下钻中连续观察出口管,记录、核准应灌钻井液量仍然是发现溢流的最为有效的办法。有条件时,通过人工和仪表测量记录同时进行。特别是起钻灌浆的记录报表格式必须反映液面的动态变化,包含预测灌入量、实际灌入量、误差等内容,同时规定要求强制灌满见返的间隔时间。结合重庆“12.23”罗家16井井喷失控重大事故,收集整理了事故发生之后所能找到的有关的资料和数据进行分析推算,对该井在某些特定地质条件和井身状况下发生井喷的原因进行分析讨论。