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阿塞拜疆國家石油生產平臺爆炸井控事件

阿塞拜疆國家石油生產平臺爆炸井控事件

一場颶風導致里海一個擁有30口井的平臺的多口井著火。盡管惡劣的條件一直持續,但井控專家還是設法在64天內安全撲滅了大火,其中還有25天是由于天氣原因未能進行作業。

來自 | World Oil
編譯 | 周詩雨

Gunashli油田地處里海,位于阿塞拜疆巴庫市以東75公里處,Neft Da?lar?市東南部7.5英里處Shallow Water Gunashli(SWG)油田,位于Gunashli油田西北端水深390英尺處,并與巨型Azeri-Chirag-Gunashli(ACG)油田的基礎設施相連接。

該平臺的產能約為6,700桶油/天和38百萬立方英尺天然氣/天。阿塞拜疆國家石油公司生產的大約60%的石油都流經此處。鑒于平臺上工作人員較多,資產價值巨大,產油量極高,因此火災是這些平臺整體風險管理的一個重點關注環節。

事件回放

2015年12月3日晚,里海西部的風力達到了颶風等級。當日,阿塞拜疆首都巴庫北部Absheron半島的海浪在離岸30km處達到了11米高。

這場冬季風暴并沒有就此罷休,而是一直持續到了12月4日,風速甚至達到了89英里/小時。當地時間17:40,在沒有任何預警的情況下,風暴導致該生產平臺上的高壓海底天然氣輸送立管破裂,氣體自燃,隨后平臺發生爆炸,導致10號平臺北部出現火災。

受火災影響,這座自1984年便開始服役的平臺部分區域出現崩塌。爆炸以及管道破裂產生的輻射熱很快對臨近井口的密封件造成了傷害。隨著密封件的逐漸失效,平臺上的五個產油井和其他三口產氣井發生火災,引發泄漏,逸出的氣體被點燃,導致爆炸。平臺上其余22口井也被損壞并存在著火的危險。連接到平臺的全部30口井(26口油井和4口氣井)暫停生產,連接平臺和陸地的管道被迫關閉。

由于持續強風,浪高達到11米,供應船舶無法接近平臺。在此期間,現場成立了事故指揮中心并啟動了井控應急計劃。井控專家在事故發生后幾個小時內抵達該國。他們登上平臺并聽取了事故控制小組的簡單匯報后便加入了行動。井控團隊立即對該平臺展開了現場調查,并對損壞程度和進場路線進行評估。

這些評估作業為后續的全面風險分析打下了基礎。全面風險分析主要是為了評估井狀和識別現有危害,這樣就能為后續的操作和干預作業構建詳細的流程和條款。作為現有平臺安全功能的一部分,該平臺已經安裝了鋼防火墻,這些防火墻能將井區與生產設施和生活區隔開。

盡管防火墻的完整性受到了爆炸以及隨后的直接熱和輻射熱的損害,但是它們仍具有足夠的保護和絕緣性能,否則平臺上還會有更多結構發生破壞。此外,燃燒井產生的大量熱導致井區頂部甲板倒塌,進一步損壞了井口。倒塌還威脅到了平臺的穩定性,讓井控人員更難接近井區。

存在難題

當時面臨的一個主要問題是如何保持平臺的穩定性。由于長時間暴露在高溫中,平臺狀況迅速惡化。其中,三口油井位于井場的一端,另外五口井在另一端。幸運的是,剩余的井都采用氣舉生產,可以關井撲滅這些井的火焰,最終將火災控制在了井場兩端。

平臺西北側的三口油井,由于產生了大量的煙霧,導致工作條件極為危險,因此首要工作就是處理這口井項。在接下來的一周內,現場井控團隊在井控專家的協助下,將現有的注水管線連接到這三口井,泵入水進行壓井作業,最終撲滅了井中明火。這項工作的完成離不開海水,所需的海水由五艘消防艇和操作員在平臺上安裝的一個臨時消防系統提供。

幸運的是,防火墻的結構完整性保存較好,并有效防止了火災破壞主平臺的住宿區域等上部結構。動員多艘救生艇到現場,通過不間斷地用海水沖洗平臺,大幅減輕了直接熱和輻射熱的損傷。然而,在創建隔熱屏障并隔離井區的同時,所建立的防火墻也加大了人們靠近自噴井的難度。這對井控團隊來說也是一個難題。

仔細考慮后,井控團隊決定切斷防火墻的一部分進入井區。雖然燃燒井燃燒劇烈,附近區域十分危險且不穩定,但仍需要進行這項工作。由于存在很多的不確定性,團隊進行了更深入的風險評估,并制定了相應的行動計劃,以減少團體可能會遇到的危險。

而持續的惡劣天氣和波濤洶涌的海洋環境也增加了作業難度,影響了作業進展。甚至有幾天,由于冬季天氣條件非常不利,井控團隊無法安全登上平臺。

解決方案

發生井噴時,一般都會設計一口救援井,從鄰井鉆入,從油氣噴發的源頭進行封堵。但考慮到此次事件的復雜性以及在這種情況下鉆救援井的難度,油公司雖然決定繼續設計救援井,但是最終并沒有實施。井控團隊相信能夠通過地面干預作業成功封堵所有井。

簽署協議后,團隊便開始井控操作。當海上狀況變好后,井控團隊將一些消防設備運往平臺,并將消防泵從供應船舉升到平臺并策略性地裝配在平臺各處。同時團隊還安裝了電潛泵來供水,確保能夠形成連續作業且可靠的雨淋滅火系統。

裝配好設備后,團隊的工作效率得到進一步提高,并且只要能夠保證工作環境安全,那么即使天氣惡劣井控團隊也能繼續工作。消防系統在上甲板和下甲板上都配有水炮,以保證雨淋系統能滿足人員安全工作的需求。

隨著作業的全面開展,不僅消防船提供了雨淋層,井控公司的消防包也高效運轉,因此井控服務團隊開始向前推進,希望能夠控制住剩余的井。為了防止再次破壞環境,需要在關井和封井前將所有井中的烴類燃燒干凈,這種方法還可避免油氣井死灰復燃。

首先要做的是除去頂部甲板受損的部分、儲水箱以及平臺西南側的一段防火墻,同時建立臨時安全屏障,創造一個更安全且能接近剩余幾口井的環境。在移除殘余物后,團隊使用現有井口上的關井組件封住了另外兩口油井。然后移除了三口氣井中兩口井周圍較小的殘渣,為磨料射流切割器的使用提供通路。

磨料射流切割器主要用于切割和移除井口,如果想要將自噴井的火焰導向垂直方向,必須要進行這一操作。海況不穩定導致起重機也不穩定性,井控團隊決定制造具有軌道系統的滾動懸臂段,用于將磨料射流切割器固定在剩下三口井周圍。

磨料射流切割器安裝在西南側最外部的氣井上。先前裝配在工作船上的哈里伯頓的泵和輸砂設備被連接到了平臺的安全區域,并將高壓泵管線連接到切割器上。團隊在井口的A、B截面成功完成切割,其中法蘭連接已經被分開,露出了里面的7英寸套管。

隨著切割工作的完成和井口的移除,火焰被導向垂直方向,這樣人員靠近噴發井比較容易。之后將預組裝好的井控組件安裝在井上,實施關井,并將海水泵入井中進行壓井作業。

隨后團隊將磨料射流切割器挪到了中心井處。團隊成功切割了下法蘭上方的井口B截面,實現了井筒的垂直流動。井控專家并檢查了井口A截面,認為對于封井作業來說,損壞情況過于嚴重。團隊決定采用氧氣切割系統來分割井口,完成移除。

之后剖露套管,暴露出內部7英寸和9-5/8英寸的套管,為封井作業做準備。在安裝好新井口和卡瓦并給手動密封設備通電后,團隊利用甲方提供的井控組件進行了封井作業。成功關閉油井,并采用了海水壓井。

完成這兩口井后,團隊便能靠近位于西側角落港口旁的第三口井和最后一口井。清除油井周圍的殘余物后,團隊得以靠近這幾口井,并將配有軌道的磨料射流切割器移至指定位置。切斷下法蘭上方的井口B截面后,立即實現了火焰的垂直導向。隨后,井控專家檢查了井口A截面,認為對于封井作業來說,損壞情況過于嚴重。團隊使用了氧化鋁切割系統移除A截面,剝露出套管進行封井操作,這與在先前井中使用的方法類似。隨后,團隊安裝了新井口,并激活了卡瓦和手動密封裝置,然后用甲方提供的井控組件進行了封井作業。

效果

成功實現井控。最后于2016年2月10日將火災全部撲滅。整個過程進行了64天。其中有25天因為天氣不利無法靠近平臺而停工,這也說明了作業環境的嚴峻性。有一點十分重要的是,雨淋滅火系統在整個過程中高效可靠運轉,顯著降低了熱損傷,為高危作業團隊提供了保護。

此外,在初始現場調查后制定的安全接近井口的計劃也非常重要,該計劃主要是對直接熱和輻射熱的控制,如果放任不管,則可能導致整個平臺的崩潰以及更加復雜情況的出現。整個井控作業安全完成,無人受傷。曾參與多井事故處理的井控專家,也為任務的順利完成做出了重大貢獻。

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白礬
石油圈認證作者
畢業于中國石油大學(華東),油氣井工程碩士,長期聚焦國內外石油行業前沿技術裝備信息,具有數十萬字技術文獻翻譯經驗。
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