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应急封井装置对抗井喷威胁(上)

应急封井装置对抗井喷威胁(上)

自Macondo井喷事故发生以来水下应急封井装置技术已经进步,但其部署仍然是一个挑战。

来自 | Upstrem
编译 | 王萌

2010年,石油业内人士齐心合力将BP公司位于美国墨西哥湾的Macondo井喷事故进行控制。半潜式的深水地平线钻井平台上的井喷、爆炸和火灾并非海上油气工业历史上的首次致命井喷。但是,该事件对钻井公司、运营商和政府部门产生了深远而持久的影响。

Macondo油井防喷的源头控制响应措施共有三个基本支柱,其中之一是应急封井装置,由用于早期生产的顶帽系统和救援井组成。Trendsetter工程公司为事故应急提供技术服务、工程设计与制造等各项支持服务,其全球技术总监Brett Morry表示:“业界对Macondo进行封井,使用了快速组合设备总成,形成了现在所谓的应急封井装置。应急封井装置并不是新出现的设备,它们只是海上油气行业的新事物。”

在Macondo的关井过程中,大约有500万桶石油发生了泄漏,所导致的直接后果就是,美国政府要求在新标准建立之前立即暂停钻井作业,同时民众也感到十分愤慨。Morry说:“我们曾有过海上井控事件,但从达到像Macondo事故那样受到公众监督的程度。对于上游行业来说,Macondo事故的严重程度,相当于Exxon公司Valdez油轮原油泄漏事件。”

在1989年的阿拉斯加石油泄漏事件中,埃克森美孚的Valdez油轮在威廉王子堡的布莱礁触礁,几天之内泄漏了26万桶原油。此次漏油事故导致了1990年“油污染法”和新阿拉斯加管理规章的出台。

Macondo井喷事故泄漏了更大数量的原油,导致新的安全和规划要求纷纷出台,以确保油气行业能够有效处理类似的事件。

墨西哥湾能否恢复钻井作业,取决于作业公司是否具有有效的海上应急封井装置。而自20世纪40年代以来,应急封井装置一直应用于陆地作业。

一直以来,钻井作业都依赖防喷器作为主要的源头控制方法,而新的监管要求则强调要有备选方案。

“油气行业可以使用应急封井装置对源头控制需求做出快速相应”,安全和环境执法局(BSEE)区域现场施工主管Bryan Domangue说,“我们的理念一直是,业界需要有必要的设备来阻止损失发生。”

他说:“在关闭Macondo油井的过程中,BP尝试了各种方法。应急封井装置是一个初级防喷器,它重量轻,易于安装。随着时间的推移,我们确定,自己的想法的确最优选择。此次事故帮助BSEE确定了二次源头控制的首选方法。”

Bryan Domangue表示,BSEE对如何遏制事故发生有一个总体概念。海上封井公司(Marine Well Containment Company,MWCC)和Helix封井集团(Helix Well Containment Group, HWCG)都知道该怎么做,它们是在发生墨西哥湾Macondo事故后成立的提供封井服务的两个行业联盟。

封井第一步是清除井周围的碎屑,打开垂直入井通道。施工方必须证明他们具有清除碎屑的设备和能力;此外,他们必须证明其有能力注入海底分散剂,使救援船能在现场工作,还要证明,在准备应急封井装置安装的同时,具有临时海底收集顶盖等设备的能力;最后,他们还要证明自己能够安装应急封井装置。在运营商和BSEE完成油藏分析,并确认油气井需要安全关闭时,油气井必须完全关闭。

如果不能实现完全关井,运营商必须准备进行封-流操作。安装应急封井装置,运营商需要提供将流体输送至地面生产设施的方法。

共同努力

BSEE的考虑之一是应急封井装置可以安装在不同的地点。Domangue说:“此次事故的性质将决定应急封井装置的安装位置。有可能需要拆除原有的防喷器,或者在防喷器的顶部安装应急封井装置。

应急封井装置的新要求出台后,埃克森美孚通过Trendsetter工程公司设计和制造了应急封井装置。大约在同一时间,雪佛龙、康菲和壳牌公司合作成立了MWCC。

在Macondo油井关闭之前,任何公司都无法进行钻井作业,整个海上钻井作业都关停了。Morry说,海上油气行业很快地聚集在一起,提供并组装应急封井装置所需的各种组件,以满足行业要求。“对我来说,无知是幸福的。我当时还不知道任务有多重。”他说。

当时的Trendsetter董事长Mario Lugo利用私人关系获得了所需设备。“我们被指派了一个任务,并且所设定的完成期限几乎不可能实现。Mario拿起电话逐个询问供货商的库存中都有什么设备,我们利用当时现有的设备设计了第一套应急封井装置。

当时仅有20名员工,但后来增长到150名员工的Trendsetter工程公司,在不到两个月的时间内就提供了临时应急封井装置。Morry称之为“组装运动的极端,将各种设备以最快的速度组合在一起”。

时任内政部长Ken Salazar于2011年2月在Trendsetter工厂视察了应急封井装置,随后撤销了新成立的MWCC所属成员公司钻井禁令。“如果你是一个行业巨头,这是一个好消息。但很多独立服务商都没有钻井权限,因为他们不是MWCC的成员。”Morry回忆说。

在Noble Energy和Cobalt International Energy领导下,约有二十多家独立服务商成立了HWCG,并与Trendsetter签订了合同。

Morry说:“钻井暂停令对那些尚未获取应急封井装置的公司仍然有效,所以他们想尽快地获取应急封井装置。”

“我们已经建造了第一套应急封井装置。我们已经确定该设计,并表示可以再建造一套。我们基本上重复了第一套应急封井装置,仅做了轻微的调整,以满足运营商的需求。”

Morry说:“Trendsetter在六周之内交付了HWCG订购的封井装置,墨西哥湾回到了正轨。” 

Domangue表示,“HWCG和MWCC在作业过程中都安装了海底应急封井装置。从满意度来看,我们认为这些试验是成功的。”试验要求工作团队在陆上准备一个应急封井装置,将其安装在船上,然后下入深水并安装在测试井口上,并对其进行海底测试。

BSEE将继续对定期测试进行监督以确保设备按要求运行。

鉴于美国海域最新更新的钻探要求已于2016年实施,Domangue希望不会有任何关于海上源头控制的新法规再出现。

Domangue说:“经过多年的努力,监管部门已经与油气行业合作提出了最好的解决方案,以防止海底井控事件发生。随着油气行业向更高的压力和温度环境推进,我们不断进行评估,并与封井组织合作。我们必须不断发展。如果不这样做,我们只会停滞不前,也只能接受现状。我们知道,我们需要比这更好。”

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二丫
石油圈认证作者
毕业于中国石油大学(北京),油气井工程硕士,长期聚焦国内外石油行业前沿技术装备信息,具有数十万字技术文献翻译经验。如需获取更多技术资料,请联系二丫(QQ295900524;微信13132550596)

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