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应急封井装置对抗井喷威胁(下)

应急封井装置对抗井喷威胁(下)

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。

定制工作

MWCC和HWCG的应急封井装置只是Trendsetter的开端。运营商选择了一个独特的应急封井装置,可以在能适应极地环境变化的TLP下运行。传统的应急封井装置由于过重、过大,因此难以配合具有数个从海床延伸到海面的立管的TLP一起工作。运营商需要一套带有双闸板的紧凑系统,额定耐压能力为10,000 psi,适用于7-1/16in井眼,可以安装在间隙为20ft的立管巢中。由此产生的应急封井装置占地面积为9×9ft2。

北极应急封井装置设计用于浅水和严寒环境,安装在位于泥线下方的防喷器顶部。这需要对设计进行修改,以允许远程操作车(ROV)直接控制和操作应急封井装置。

2013年,国际运营商成立了海底井应对团队(SWRP),成员包括BP、雪佛龙、康菲石油、巴西石油、壳牌、挪威石油和道达尔。由壳牌领导,SWRP团队与Trendsetter承包了四套应急封井装置。其中两套为阀门式,额定工作条件为10,000 psi和300℉(150℃);两套为闸板式,额定工作条件为15,000 psi和300℉。

这四套设备分别安装在了不同的地方—挪威的斯塔万格、南非的萨尔丹哈、里约热内卢以南的Agro dos Reis地区和新加坡。

大约在同一时间,Wild井控公司进入国际舞台,要求在新加坡安装一个15,000psi的闸板式应急封井装置。

此时,Morry表示:“我们回到了和平时期。我们正在慢慢对现有的应急封井装置进行改进和增强。此时获得该设备以获得钻井许可所需要的快速反应阶段已经结束,尘埃落定了。

“我们有学习小组和互助协议。你会以为这个市场已经饱和了,作为当事人之一,我也是这么想的。”

但是,一家运营商再次提出了需求,这次需要一套额定工作条件为15,000 psi,400℉(204℃)的应急封井装置。运营商认为,其所属的一个油藏的温度可能超过新升级MWCC应急封井装置的额定工作温度350℉(177℃)的上限。

Morry说:“油气行业已经将设备的工作温度250℉提高到了350℉。应急封井装置耐温达到400℉的问题是,不能仅仅使用400℉等级的闸板阀、防喷器或节流器。这是一个工程实践问题,不仅仅需要确认供应商的库存中是否有合适的节流器或闸板阀。”

Trendsetter工程公司与先进技术阀公司(Advanced Technology Valve)、卡麦龙公司(Cameron)、通用电气(GE)、GE-Presens和Sonardyne合作,以获得满足高温要求的组件。

Morry说:“在一家大型运营商的指导下,我们在创纪录的短时间内完成了所有必要的组件,满足了项目的时间要求。

MWCC要求建造一个额定工作条件为20,000 psi和350℉的应急封井装置。Trendsetter在2016年春季开始工程设计和审核硬件资质,预计将于2018年3月交付设备给MWCC。

“可以想象,在不久的将来,将会有额定水下工作深度超过现有深度的应急封井装置出现。”迄今为止,所有建造的应急封井装置能够应对的水深为10,000英尺,将来可能会达到12000ft,甚至13000 ft。

偏远地区

虽然现在已有的几套应急封井装置可以随时进行安装,也能够随时安排上船并快速有序地运送到海上,但正如Domangue所说的那样,需求依然存在。

Morry:“如果你认为应急封井装置行业已经饱和了,那我们为什么还需要另一套封井装置?

答案是,偏远地区总会造成棘手的物流问题。

某些应急封井装置非常庞大,需要7架或更多的波音747飞机个或3架安式大飞机运到港口。另外,应急封井装置需要使用具有大吊装能力的船舶来安装,这些要求在所有的偏远地区都无法实现。

“如果没有具有足够吊装能力的船只来进行安装,那么将设备空运到偏远地区是毫无意义的。”

这两个限制因素的存在意味着,在加拿大东海岸和亚大海湾地区等区域,组织、运输和安装一套应急封井装置可能需要2~3周的时间。

“在墨西哥所属的墨西哥湾地区也出现了设备响应时间延迟的问题”Morry补充道。位于美国的应急封井装置只能在美国海域上使用,所以墨西哥海域的装置只能来自其他地方,有可能是巴西、挪威,或其他地方。墨西哥湾距离可用的应急封井装置很远,所以说它算是一个偏远地区。”

推动力

随着控制海底泄漏油气井技术的成熟,成功的关键在于物流。

“响应时间,响应时间,响应时间,”Morry说,“这是潜在的因素。越快在井口上安装设备,就可以越快的实现关井,环境保护效果越好。这一切都归结于如何更快地获得封井装置。”

加拿大东部的响应时间预计为15天以上,澳大利亚大海湾地区的响应时间是20天以上,而墨西哥所属的墨西哥湾区域则至少需要三周才能将更重的封井装置通过海运运抵。

最新一代的海底应急封井装置旨在在偏远地区发生事件时提供快速响应。

哈里伯顿的Boots & Coots井控部门通过Trendsetter设计和建造了Rapid Cap封井装置。该设备需要尽可能的紧凑和轻便,以便使用本地船只即可进行安装。

整个Rapid Cap设备配置在休斯顿的托盘和拖车上,能装配在两架747飞机上进行运输。据Morry介绍,Rapid Cap可以在34天内到从休斯敦运送到澳大利亚大海湾的行动中心或加拿大东海岸,5天内运抵位于墨西哥坎佩切湾的一口事故井。

这个应急封井装置不局限于运到墨西哥湾,它可以运到任何需要的地方。

Morry将该系统称为“六年设计进步的巅峰+更好地理解操作要求”,可将复杂性降至最低。“我们回归到核心基础要求—功能简单,但针对流体(流量)和移动性进行了优化。”

Rapid Cap可以通过远程操作车进行机械干预。它采用阀门式而非闸板式设计,通过减少对海底蓄电池的需求来减轻重量。它是模块化的,并且可以重复装配,因此可以拆卸各个组件。

但其实,Rapid Cap的主要优势是速度,Morry强调,“需要被填补的不是对组件的需求,而是反应时间。”

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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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