考虑气液置换的压回法气井压井过程对井底压力的影响*

为在压回法气井压井计算中进一步贴合现场实际情况,提出新的压回法气井压井过程计算方法。在压井过程中,考虑压井液与侵入井筒的气体发生置换,导致井筒流体自上而下分布为液－气液２相－气－气液２相的实际问题,建立压井过程模型,并对井底压力的变化进行计算分析。结果表明:发生气液置换对压回法压井过程井底压力以及注入压力具有明显影响,考虑气液置换对井底压力的控制可更加精确,同时,气液置换越多,压回过程所需要的注入压力越大,易引起更加严重事故。因此,气液置换过程在压回法压井过程不可忽略。     

海上超高温高压钻井井筒温度压力场耦合研究

为研究海上超高温高压钻井井筒温度压力的变化规律,基于流体力学和传热学理论,考虑超高温高压井筒环境对钻井液密度以及钻井液流变参数的影响,建立海上超高温高压钻井井筒温度压力耦合预测模型,并利用实例井现场随钻数据进行模型验证,分析正常钻进期间井筒温度压力的变化规律。研究结果表明：对井筒温度而言,钻井液流变性变化的影响大于钻井液密度变化的影响,耦合计算温度结果要大于不耦合计算的温度值,且两者之间的温差随井深的增加越来越大;对井筒压力而言,钻井液密度变化对当量循环密度ECD(equivalent criculating density)的影响要大于流变性对ECD的影响,且耦合计算的ECD要小于不耦合计算的ECD值。该耦合模型可以提高井筒温度压力的预测与控制精度,并降低超高温高压地层窄密度窗口中的安全钻进风险,研究结果对超高温高压钻井精准的井筒温度压力预测及控制具有重要意义。     

置换法压井关井期间压井液下落速度计算方法

为了得到置换法关井期间压井液下落速度计算方法,基于气液两相流理论,借助FLUENT和OLGA软件模拟了压井液下落过程,利用段塞流和Turner液滴下降理论,建立了置换法压井液在井筒中的下落速度模型。研究结果表明:置换法关井期间,压井液下落主要以段塞流或者环状流形式存在;与OLGA软件分析结果对比得出,压井液下落的初始峰值速度跟液滴模型相近,平均速度跟段塞流模型相近,建议置换法压井设计使用段塞流模型;关井套管压力越大,则压井时间越长;关井套管压力越大,且地层破裂压力越大,则压井次数越少,压井时间也较长;压井液密度越大,则压井时间越短,最终的套管压力就越小。     

电泵井带压作业技术及风险防控

电泵井带压作业是利用特殊的设备控制管内和井筒压力,在井筒带压情况下完成起下带电缆管柱。在介绍国内电泵井带压作业相关技术、工艺水平、风险预防等内容的基础上,对电泵井带压作业可能出现的风险进行总结和归纳,通过分析原因制定相应的风险预防措施,有效的防止灾难事件。     

薄隔水层井筒底板突水的突变模型

在薄板理论的基础上,建立了立井井筒底板突水的突变模型。运用突变理论的分析方法,求得了井筒底板隔水层的最小理论安全厚度,这与典型案例实际情况基本相符。论文根据在大涨落存在的前提下突变发生所遵循的Ｍａｘｗ ｅｌｌ规则,对理论值和实际值的偏差作了合理的解释,还提出了解决该偏差的一种近似计算方法。所进行的研究工作,为井筒突水的预测及确定隔水层的安全厚度,提供一种新的理论方法和途径。     

基于事故树分析的钻井井漏事故危险评价研究

基于事故致因理论建立井漏事故模型,将井漏事故危险源分为地质条件不佳、井底压力过大、井漏诱因和应急失效4类,提出基于事故树方法的钻井井漏危险性专项评价方法。以东安1井为例,对东安1井井漏事故的风险源进行分析,找出导致井漏的主要原因,通过对最小割集和最小径集的分析可知对井漏事故影响最大的是地质情况因素。对井漏事故的预防提出建议:井眼轨迹设计时应重点考虑地层的地质条件;施工过程中严格按规章操作,并建立良好的应急救援机制。     

矿井井筒提升设备绕流的数值模拟

基于经典的流体力学理论,建立罐笼绕流的二维RNGκ-ε湍流模型,分析其初始边界条件,并结合工程实际应用FLUENT计算流体动力学软件模拟罐笼运行时井筒内流场及压力场,得出井筒内流场及压力场的变化规律。研究结果表明:在罐笼运行期间,由于空间受限而引发活塞效应,井筒内压力发生瞬态变化,造成通风系统的压力波动,导致气流运动的动态改变,对通风系统稳定性有一定的影响。     

考虑钻井液安全密度窗口不确定性的钻井风险评价

评价钻井风险对于优化钻井设计和保证钻井施工安全具有重要意义。由于油气地质的复杂性、解释资料的不完备性以及数学模型的精度等问题,钻井液安全密度窗口会存在一定不确定性,给钻井风险评价带来了一定难度。本文利用有效应力-Eaton联合方法建立了考虑不确定性的地层压力计算方法,确定了考虑不确定性的钻井液安全密度窗口,并基于广义强度-干涉理论和Monte Carlo模拟方法,建立了井涌、井壁坍塌、井漏、压差卡钻、压井井漏等钻井风险的概率计算方法,以新疆油田某井进行了实例分析,风险分析结果与现场相符,表明该方法科学合理,能够对钻井风险进行定量评价。     

水平井油基钻井液气侵溶解气膨胀运移规律研究

天然气进入井筒并溶解于油基钻井液会对钻井安全产生潜在威胁,溶解气随钻井液运移到井口附近突然发生析出 并膨胀,使气侵早期监测及预警的难度显著增加。为了降低井喷发生概率和钻井作业风险,针对水平井油基钻井液溶解 气运移规律进行了研究。采用气液两相流模型,模拟了不同初始气侵速率情况下甲烷溶解气和游离气随钻井液在水平段 和垂直段的运移过程,得到环空中钻井液的流速变化、甲烷析出过程、井筒环空气液两相流流型变化、泥浆池增量随时 间变化和截面含气率沿程分布等规律。模拟结果表明,油基钻井液发生气侵时的初始进气率存在临界值;在小气侵速率 情况下,侵入环空的甲烷将以溶解气的形式运移到井口,在井口分离释放,对钻井安全构成的威胁较小;而当气侵量超 过临界值时,在环空上部发生气体分离,分离点迅速下移,如不及时控制,在极短时间内便可演化为井喷,危险性极大 。     

体积法压井现场试验研究

为了更加精细地描述体积法压井过程中井内气体的分布和运移规律,针对体积控制法压井开展了试验研究,通过在试验井井底注气的方式,模拟气侵并实施体积法压井;测量并分析压井过程中套压、立压、出口流量及注气速率等参数的变化规律。研究结果表明:体积法压井控制过程中,由于井筒内气侵气体以多个短气柱和弥散型气泡分布为主,在钻井液泄流过程中套压很难实现理想状态的稳定控制;井口出现气体并不代表气侵气体以气柱形式全部到达井口,通过气液混合泄流,可有效控制井底压力实现井底准恒压;当部分气体在井口形成气柱后,可提前启动置换流程,这种体积控制流程和置换流程结合的方式可有效降低地层破裂风险;置换流程中压井液的注入会产生井底附加压力,针对薄弱地层,需考虑此参数以降低风险。     

天然气钻井井口安全距离研究分析

分析天然气钻井井场可能发生的事故类型及事故的破坏程度,选择适合的事故后果模型,对天然气井井喷失控后可能发生的蒸气云爆炸及硫化氢扩散的后果进行量化分析,根据超压-冲量准则、热剂量准则和硫化氢扩散行为规律,计算出爆炸波、爆炸火球及硫化氢扩散的危害范围。笔者建立了天然气钻井井口安全距离的计算模型,并提出一种确定安全距离的方法。通过计算给出不同无阻流量、不同硫化氢体积含量的20种条件下的天然气钻井井口安全距离,并应用该模型对某含硫气井井口安全距离进行了计算。实例表明,该方法具备实用性,值得在天然气井选址规划中推广和使用。     

基于马尔可夫方法的水下防喷器可靠性研究

水下防喷器是保障海上钻井安全的关键设备,对其可靠性进行定量评价对井控作业有重要的指导意义.为了弥补现有水下防喷器可靠性评价方法的不足,将水下防喷器的工作状态分为四种,包括无故障可用、关井、井控关键失效及关井时失效.利用Markov方法建立了水下防喷器的Markov模型.通过水下防喷器系统的状态转换图找出了各工作状态的转换关系.通过分析墨西哥湾83口深水井水下防喷器的失效数据,定义了影响水下防喷器可靠性的井控关键失效,并对深水钻井水下防喷器防喷功能的可靠性进行了定量计算.将计算结果与不考虑关井期间的井控关键失效相比较发现,防喷器的防喷失效概率增加了65％.因此传统的定量评价方法可能会得出相对乐观的结论,应在实际生产中给予重视.     

城市安全风险评估方法体系研究及实践

针对目前我国城市安全风险管控能力滞后于城市化发展进程的问题,开展城市安全风险评估是推动管控能力提升的重要手段。在国内没有统一的城市安全风险评估体系和标准情况下,研究提出以技术专家为支撑,政府、行业监管部门、企业3个层面协调推进为主体,试点先行、总结归纳、全面实施为路径的城市安全风险评估组织实施方式;总结提出以企业安全风险辨识评估为基础,采用层次分析法和综合模糊评价法进行叠加分析的城市安全风险评估方法体系;以贵州六盘水城市安全风险评估工作为实际应用,并基于相关评估成果研发城市安全风险管控系统和城市安全风险地图信息化平台,为我国进一步深化城市安全风险评估工作提供实践经验。     

海外石油工程公共安全风险预警方法研究

近年来,我国海外石油工程项目蓬勃发展的同时,面临公共安全极大挑战。现阶段我国石油企业的公共安全风险管理体系不尽完善,此方面的研究重点主要集中在应急救援等领域,为了及时应对复杂多变的公共安全风险,开展公共安全风险预警研究有着重要的现实意义。综合考虑现阶段海外石油工程项目面临的公共安全风险现状,从社会安定、自然灾害、公共卫生、事故灾难和综合管理五个方面系统分析其存在的公共安全风险,借助层次分析法和模糊综合评判,建立并计算公共安全风险预警指标体系的标准权重,确定预警评判集,最终提出一种海外石油工程公共安全风险预警方法,并给出应用步骤。将该风险预警方法运用到非洲某国,结果显示,与实际高度吻合,具有实际应用价值。     

环空带压气井液位测试方法改进研究及应用

为了实时有效监测环空带压气井的液面位置,评价环空带压气井的风险,在传统回波定位技术基础上,提出了1种基于自相关分析的气井液位声波测试方法;建立了环空液位声波测试实验系统,开展了不同起爆压力下环空液位测试实验;对检测到声波信号进行平滑降噪和自相关分析,计算液面位置,并与真实液位进行对比分析;将该方法在现场含噪声的环空带压气井液位测试中进行了应用。结果表明:该方法能够对环空液位声波测试信号中的液面反射波进行有效提取;相比较现有在测试信号平滑降噪基础上提取的液面位置,降低了计算误差;同时,该方法能够在井下噪声环境中实现微弱液面反射声波的有效提取,其处理后的信号峰值指标更为突出,提高了测试系统对液位的识别能力,便于自动识别。     

司钻法自动化压井系统试验研究

自动化压井是指计算机能够按照一定的控制原则独立完成压井的1种方法。为了验证自动化压井系统的可行性和平稳性,开展了多种不同程度的试验井气侵模拟,利用自动化压井系统进行司钻法自动化压井操作试验,成功实施了司钻法第1循环周压井。研究结果表明:自动化压井系统能够实时获取和分析溢流参数,迅速准确生成压井施工单,对节流控制箱实施远程控制并完成节流阀开度的调整;在不同气侵程度下,自动化压井系统能够按照压井设计曲线将立压稳定控制在目标值附近;在气侵气体向上运移和排出井口的过程中,井底压力波动远小于人工压井所产生的压力波动。该项研究基本验证了自动化压井系统在钻井井场应用的可行性。     

A method,DEB analysis,for proactive risk analysis applied to air traffic control

Introduction: Complex production systems as, for instance, those used in health care, in off shore industry, in nuclear power industry or in aviation suffer now and then from severe system breakdowns. Lessons learnt from these often lead to changes in the “system”. A more rational approach would be to identify these “system weaknesses” before accidents happen.A new proactive method, DEB analysis, for identifying hazards in a complex system was applied to an air traffic control unit in Malmoe, Sweden. The system weaknesses (i.e. latent system failures and insufficient safety barriers), which could cause these hazards, were identified. The effectiveness of the method was assessed by comparing these “prospective” identified system weaknesses with “retrospective” identified system weaknesses in a consecutive series of loss of separation cases (n=15), investigated by the central aviation administration.Main findings: The system weaknesses in 14 out of the 15 cases were found with the proactive method. One sub-task was missed.Discussion: The method is an effective tool in disclosing system weaknesses that can give rise to hazards. The method should be modified with increased engagement of operators. It might be applied to other complex systems as well.     

EOC方法在煤矿安全生产事故中的应用研究

基于目前各种针对煤矿事故分析方法仍停留在对事故的预测估计、管理理念、法律上,提出EOC法,EOC方法是专门用于煤矿事故分析处理及控制的方法,通过采用一种改进的层次分析法进行分析,然后对结果进行目标控制,从而达到控制事故发生次数的目的.结合煤矿冒顶事故进行案例分析,结果表明:EOC相关性分析与ANP法相结合省去了层次分析前期的复杂因素分层,更加方便简单;导人事故发生的原因数据,可以动态地观测事故致因与时间的关系,方便管理者具体问题具体分析;可以控制事故发生尽量在一个目标水平之下,而且方便安全管理的绩效考评,对煤矿安全生产事故的预防控制具有一定的指导与推广意义.