BP墨西哥湾钻井平台爆炸漏油事故分析与启示1026.ppt
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1、BP墨西哥湾钻井平台爆炸漏油事故分析与启示电话电话:185832809528,一、事故简况及其影响二、事故原因分析三、事故应对措施分析四、思考与启示,2,内容提要,事故简况及其影响,2010年4月20日,BP租用越洋钻探的深水地平线钻井平台,在美国墨西哥湾中部密西西比峡谷超深水域252区块马贡多探井作业时,发生井喷爆炸着火事故,燃烧36个小时后沉没,共造成11人死亡、17人受伤。4月24日,事故油井开始漏油,持续87天,约有410万桶原油流入墨西哥湾,污染波及到沿岸5个州。,美国历史上最严重的漏油事故,被称为“国家生态灾难”。,2,事故简况及其影响,作业区块2008年3月19日,BP获准租赁2
2、52区块,租期10年。合作方及权益:BP持有65%的权益,美国阿纳达科石油公司和日本三井公司分别持有25%和10%的权益。作 业 者:BP公司钻 井 承包商:越洋钻探公司固井服务公司:哈里伯顿公司防喷器供应商:卡梅隆公司,美国墨西哥湾中部密西西比峡谷超深水域252 区块,3,墨西哥湾位于北美洲大陆东南沿海水域,毗邻美国、古巴和墨西哥三国,总面积约155万平方公里。墨西哥湾的浅大陆棚区蕴藏大量的石油和天然气。1940年代以来,这些矿藏已经大量开发,占美国国内需求的很大一部分。墨西哥湾现共有42个钻井平台,海上作业人员3.5万左右。从2001年开始,墨西哥湾上共有69人在海上作业时死亡,1349人
3、受伤,共发生858起爆炸或火灾.,墨西哥湾,事故简况及其影响,美 国,美国,古巴,墨西哥,BP由前英国石油、阿莫科、阿科和嘉实多等公司整合重组形成,是世界最大的石油和石化集团公司之一。BP总部在英国伦敦。公司目前的资产市值约为2000亿美元,拥有愈百万股东。BP近十一万员工遍布全世界,在百余个国家拥有生产和经营活动。,英国石油公司(BP),事故简况及其影响,6,越洋钻探公司,瑞士越洋钻探公司(Transocean)是世界上最大的近海钻探商,在全世界范围内提供领先的钻探管理服务。公司拥有136座海上移动式钻井平台,并已宣布了新近建造的10座特深水位钻探平台公司对近海钻市场技术层面高度重视,是世界
4、上舰队配备最先进和最全面的近海钻探商之一。拥有的深海钻井装置占全球总数的约30%。在墨西哥湾设有14座钻井平台。,事故简况及其影响,哈里伯顿公司 哈利伯顿能源服务集团(Halliburton Energy Services),在油气勘探、开发及开采的作业服务和提供设备方面位于世界领先地位。1921年即在固井作业方面独占鳌头;1949年进行的水力压裂作业开商业性增产措施作业之河;在定向钻井、完井作业、测井、油井测试、射孔和井控等方面也名列前茅。在60多个国家设立了约300多家服务中心,目前业务覆盖产层评价、钻井、完井、采油和油气井维护等。,7,事故简况及其影响,事故简况及其影响,MC252井离岸
5、66公里,设计井深6096米,2009年10月6日开钻。事故发生前,已钻至井深5596米处,作业水深1544米。完井过程中发生爆炸起火事故。,钻井平台(深水地平线)情况第五代动力定位半潜式钻井平台尺寸:121米78米定员:130人(126人)造价:7亿美元最大作业水深:2438米额定钻深能力:9100米建成日期:2001年建造者:韩国现代重工隔水管外径:21平台重量:32588吨事故井作业日费:53.3万美元推进器:8个最大航速4节(7.41公里/小时),8,人员情况该平台可容纳130人。事故发生时,平台上共有126 人,其中越洋钻探公司的员工79 名,BP员工6 名,承包商人员41名水下防喷
6、器该井配套的水下防喷器为卡梅隆生产,最大工作压力15000psi(103Mpa)。下部配有一个双闸板、两个单闸板,两个环形。井的情况 井号:MC252号1-01 井别:探井 井型:直井设计井深:6096米实际井深:5596米作业区域水深:1544米,事故简况及其影响,事故简况及其影响,10,井身结构,事故原因分析,11,井身结构:914.4mm/36导管(隔水管)下至1622米,固井水泥返至海床面;711.2mm/28表层套管下至1912米,水泥返至海床面;558.8mm/22技术套管下至2421 米,水泥未返至上层 28 表层套管内;457.2mm/18技术套管下至2736米,水泥未返至上层
7、 22技术套管内;,12,406.4mm/16技术套管下至3533 米,水泥未返至上层18技术套管内;346.1mm/135/8技术套管下至4009米,水泥未返至上层16技术套管内;301.6mm/117/8技术套管下至4606米,水泥未返至上层135/8技术套管内;250.8mm/97/8技术套管下至5236米,水泥未返至上层117/8技术套管内;250.8mm/97/8+177.8mm/7复合生产 套管下至5596米,水泥未返至上层97/8 技术套管内。,事故原因分析,事故简况及其影响,13,2010年4月19日,下 97/8+7复合完井套管5596米固井后坐密封总成,侯凝16.5小时后,
8、正向试68.97Mpa(10000psi)合格,反向试压10.3Mpa(1400psi)合格。,事故经过,事故简况及其影响,14,4月20日,计划在井深2454米处打水泥塞,然后暂时弃井。将来再进行二次完井。在打水泥塞的施工方案上,是先打水泥塞,再替海水还是先替海水再打水泥塞,BP公司和越洋公司产生分歧,经过协商,最终同意BP公司的意见,先替海水,再打水泥塞。,事故简况及其影响,15,侯凝16.5小时后,下钻至2454米处,用海水顶替完井泥浆。21:49,在替浆过程中,发生井喷爆炸事故。事发前2小时的综合录井曲线分析(见附件)。,现场录井曲线,16,时间:2010年4月20日20:00 开始替
9、泥浆作业。20:08 在泵入3.6m3海水后,出口返出泥浆。20:25 返出流量明显大于泵入海水量,显现溢流征兆。20:52 现场发现异常,降低泵排量进行循环。此时,出口流量大于泵入排量,溢流明显。,现场录井曲线,17,20:58 继续降低泵入排量,出口流量继续增加。21:08 停泵观察。现场将返出泥浆倒向回收船。在此过程中,立压从7Mpa逐步上 升到10Mpa。出口流量约为0.45 3/min。21:14 重新开泵循环,立压继续上升,返出泥浆绕过出口流量计排至船外。,现场录井曲线,18,21:18 再次停泵。立压高达 9.8Mpa,而且有逐步上 升趋势。21:20 再次开泵循环。隔水管液 量
10、增加,出口流量为零,泥浆罐液量增量变化很小,说明发生井喷,井筒流体从井口喷出。21:29 第三次停泵。立压由 8.8Mpa升为17.5Mpa。此时,泵房人员多次 开回水泄压,立压呈 现上下波动。,现场录井曲线,19,21:42 立压突然急剧上 升,出口出现大量 流体,流量直线上 升。21:49 立压直线上升为 35.7Mpa,出口流量 继续直线上升,天 然气从井口喷出,发生爆炸着火。,11人在事故中死亡:队长(1人)司钻(3人)吊车司机(1人)井架工(1人)钻工(3人)泥浆服务商(2人)7人重伤,事故影响,墨西哥湾生态环境遭受严重破坏。尽管美国政府对外宣布大部分泄漏原油已经被清理,但是根据有关
11、机构分析,仍有大量漏油潜伏在海水中,对海洋生态的破坏难以估量。沿岸经济遭受较大损失。沿岸各州的渔业、船运业、旅游业受损严重,其影响可能持续多年,其他各类与海洋石油产业密切相关的经营业务受到冲击。,21,事故简况及其影响,事故影响,22,事故简况及其影响,BP公司损失惨重。公司股价、市值和信用评级大幅下滑,市值一度缩水过半,苦心经营多年的“绿色石油商”形象和公司品牌严重受损;除事故处理已支出100多亿美元外,还可能要面临预期超过300亿美元的巨额赔偿,公司不得不出售大量资产,CEO也被迫离职。,对行业发展的深远影响安全环保问题将受到高度关注,各方面对加强安全环保工作的要求会更加严格。政府将强化对
12、海洋油气开发的监管,可能引发新一轮的资产重组,使海洋石油开发和产量增长受到抑制。近期来看,对市场的影响不甚明显。长期来看,必将影响到国际石油供应及油价。,23,事故简况及其影响,一、事故简况及其影响二、事故原因分析三、事故应对措施分析四、思考与启示,汇报提纲,24,事故原因分析,25,在事故报告中,BP只承认其工程师应承担部分责任,而将大部分责任推给了承包商,这引起了油井承包商和美国政界的抗议。越洋钻探和哈里伯顿坚持认为,作业方案及施工、现场应急措施等都是由BP监督确定的,承包商只是执行作业指令,事故应当主要归咎于BP的一系列错误决策。,由于可能涉及到责任的界定和承担,各方面立场、角度不相同,
13、分歧比较大,事故原因分析,(一)设计方案变更增加了安全风险完井套管串设计计划采用“7尾管悬挂固井+9 7/8套管回接固井”设计方案,可提供四道密封防护(井底固井密封、所下尾管的悬挂器部位密封、尾管悬挂处的固井密封、井口密封总成密封)。施工前将完井方案调整为9 7/8+7复合套管一次下到井底的管串结构,变更后的方案只能提供井底固井和井口密封总成两道密封。,26,事故中存在设计、协调、监督、管理等方面的问题,事故原因分析,27,事故中存在设计、协调、监督、管理等方面的问题,尽管有风险,4月15日,BP选择97/8+7的单一套管串的结构。BP墨西哥湾深水勘探的项目经理 Allison Crane称:
14、单一套管串“是以后完井作业可借鉴的最经济的和最完美的事例”,采用这样的方案可少花700-1000万美元,还可节约至少3天工期。,事故原因分析,28,1、环空水泥环未隔离储层油气,推荐的泡沫水泥浆设计复杂使用水泥量少防止地层污染未用抗失水添加剂固井前,室内水泥测试不齐全泡沫水泥浆可能不稳定,从而导致氮气析出,按技术设计和要求,将水泥浆沿下井管柱和套管泵入环空,用以封隔油气层。该井属于低地温梯度井,使用充氮气水泥浆体系存在产生超缓凝现象的潜在风险。,可能:,(二)施工过程多个环节存在漏洞,事故原因分析,29,2、在未确定油井完整性的情况下通过了反向试压,反向试压主要用来检验导向装置、套管和井口密封
15、总成的完整性。,流体排放量的变化(可能存在漏失)以及钻杆压力出现异常、压井管线无流量等都未引起重视,误认为反向试压合格。,可能:,事故原因分析,30,保持对井的监控,防止油气流入井中,这是基本的安全要求。,当用海水顶替隔水管中的泥浆时该井形成欠平衡状态,操作人员没有发现有油气流入的迹象,直到油气通过防喷器流入隔水管后才察觉,开始采取井控措施。,可能:,3、直到油气进入隔水管才被发现,事故原因分析,31,井内发生流体入侵时,快速响应至关重要,4、井控响应措施未能重新控制油井,当泥浆失控流到井台上时,操作人员试图关闭环形防喷器,但为时已晚。,事故原因分析,32,液气分离器只能用于清除泥浆内夹带的少
16、量气体。,液气分离器根本无法承受如此高流量、高压力的流体;大量油气被直接排到钻井平台上,迅速扩散。气体通过主甲板进气口进入动力间运转中引擎是一个潜在的火源,5、流体被引入液气分离器后导致气体被排放到平台上,事故原因分析,33,但是该平台引擎室的风机和阻尼档板未设置成自动触发模式探测到气体时需要用手动关闭。这样,气体进入引擎室,可能成为平台爆炸起火的源头。,可能:,6、可燃气体探测系统未能自动防止油气爆燃,该可燃气体探测系统负责探测烃气,一旦超过指定范围,将会报警并自动阻断。,事故原因分析,34,MUX电缆受损,EDS功能失效两个控制盒有缺陷,AMF不能激活受损的MUX电缆BSR自动剪切系统似乎
17、已经激活BSR但未封井发现BOP试验程序和维护管理系统中有潜在的缺陷,可能:,7、防喷器的应急模式未能封井,该平台配有应急模式下的紧急切断程序(EDS)、自动模式功能(AMF)和遥控水下机器人干预等三种防喷器操作模式。,事故原因分析,35,8、水泥候凝时间不足水泥候凝仅16.5小时候,用海水顶替井筒泥浆,压力失衡,油气突破尚未胶结水泥环上窜(也可能如BP所说引发单流阀损坏)。,事故原因分析,36,10、固井水泥返高无法到达上层技术套管内,为油气上窜提供了通道。,固井水泥浆实际注入量只有8.20m3,而下部裸眼段环空容积达9.36m3。,事故原因分析,37,11、固井过程存在违章作业没有按要求充
18、分循环泥浆,使井底含油气的钻井液上行至海底防喷器组上部,很可能导致溢流井喷。,4347m-,1313m-,注水泥结束时,原井底泥浆被上推至井深1313m,固井前循环41.5m3,原井底泥浆被上推至井深4347m,事故原因分析,38,12、仅下入6个套管扶正器,发生气侵的风险系数超过10,又加大了水泥环气窜的风险。,事故原因分析,39,事故中存在设计、协调、监督、管理等方面的问题,哈里伯顿公司在固井设计中分别对套管扶正器数量的三种方案作了数字模拟,并对可能的气侵问题提出了警告,但BP拒绝了哈里伯顿的建议。4月15日,BP通知哈里伯顿的客户代表杰西加利亚诺,BP 决定将在完井套管串上安装6个扶正器
19、,BP最终选用了风险最大的方案。一个BP的官员解释说:全部安装这些扶正器将花费10个小时,我讨厌这样。,事故原因分析,(三)装备管理和维护有缺陷井口密封总成安装完后,未按技术规程的要求在密封总成中安装锁止滑套,使密封系统留下缺陷。,40,事故中存在设计、协调、监督、管理等方面的问题,事故原因分析,41,事故中存在设计、协调、监督、管理等方面的问题,(三)装备管理和维护有缺陷险情发生后,应急模式下的紧急切断程序(EDS)、自动模式功能(AMF)和遥控水下机器人干预等3套关井系统先后失灵失效。,可能有设备本身的问题,也可能与安装失误、检查维护不够有关。据报道,事故后,在对水下防喷器的两个控制模块进
20、行检查时,竟发现一个控制模块电池没电。,事故原因分析,(四)现场生产组织决策上出现一系列重大失误该井固井候凝后,固井胶结质量测井临时被取消,就盲目决定进行下步施工。对固井后的井控风险缺乏足够的认识,现场采取了“先替海水,后打水泥塞”的错误程序。现场发生溢流迹象时,录井人员没有告知钻井施工人员或甲方监督。拖至近半小时后才被发现,又未能及时采取压井措施,贻误战机,导致险情的进一步恶化。当大量油气进入隔水管后,没有考虑超出液气分离器处理能力的应急措施,直接把流体引入分离器,造成大量油气在钻井平台上迅速扩散。管理及作业人员在思想上均处于高度松懈状态,对现场生产过程失去了有效监控。,42,事故中存在设计
21、、协调、监督、管理等方面的问题,事故原因分析,BP作为作业者,按照美国相关法律,要直接承担清污和赔偿的主要责任。其他两个合作伙伴,如果不能证明BP存在“重大过失或故意”,则要按照联合作业协议的约定分摊损失。技术服务公司和装备供应商,也要根据其过错程度或法律规定分担责任。,事故的责任认定,目前尚未定论,将会是一个复杂、艰难、漫长的法律诉讼过程。,43,一、事故简况及其影响二、事故原因分析三、事故应对措施分析四、思考与启示,汇报提纲,44,事故应对措施分析,事故发生后,大量原油泄入海洋,尽快实施海底控油堵漏、收集清理漏油、防止油污扩散,并妥善处理公共关系等成为当务之急。,(一)海底控油堵漏措施 B
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