——記中國石油川慶鉆探工程有限公司井控應急救援技術研究團隊
石油天然氣是國家重要戰略資源,新時代我國經濟高質量發展對石油與天然氣需求仍然強勁,對外依存度持續攀升。為加快能源建設,我國逐步動用了大量一級風險(高風險)區域的深井、超深井、高含硫等油氣資源。一直以來,中國石油川慶鉆探工程有限公司都高度重視井控工作,將井控風險列為安全生產“八大風險”之首,全面貫徹“井控為天、井控為先”的方針,投入了極大的人力物力加強井控管理,極力避免井控事件、事故的發生。然而,由于油氣勘探開發業務的特殊性和開發力度的持續加大,其呈現的井控風險依然不容忽視。油氣井一旦發生井噴失控,特別是高壓、高產、高含H2S區域地層油氣失去控制地噴出,極易造成可燃氣體大面積聚集閃爆、有毒有害氣體擴散等情況,對人員、環境危害極大。因此,必須在全過程帶火環境下,利用特殊的技術與裝備重新恢復對油氣井的控制,最大程度降低人員傷亡風險,避免環境污染。
井噴失控搶險救援技術就是高科技。由于其小眾化需求,專業救援裝備基本無法直接從市場購買,只能通過自主創新來滿足需要。多年來,中國石油川慶鉆探工程有限公司井控應急救援技術研究團隊秉承“烈焰煉鐵骨,丹心報祖國”的搶險滅火精神,針對油氣井井噴失控的復雜性、多變性和危險性,以多個重大科技項目為支撐,堅持不懈,持續攻關,歷經十余年,終于形成了井噴失控全過程帶火搶險救援關鍵技術與裝備系列創新成果,承擔了“油氣田安全衛士”的使命,為油氣勘探開發安全提供了有力保障。目前,其研究成果已獲四川省科技進步獎、中國石油和化工自動化應用協會科學技術獎、中國職業安全健康協會科學技術獎等多個獎項。
井噴失控搶險救援包括險情偵察、作業面創建、舊井口拆除、新井口重置等主要關鍵環節。要實現作業方式的轉變,則將面臨以下幾大挑戰:一是井噴失控后井口環境惡劣,救援作業所需關鍵信息難以獲取;二是井場周圍高溫、風向多變,障礙物多,應急搶險作業面創建極為困難;三是現有設備難以滿足高壓高產失控井口切割需要,拆除效率低;四是傳統重置井口方式安全風險極高,作業人員人身安全面臨嚴重威脅。針對這些挑戰,研究團隊緊密圍繞“帶火”井控搶險救援難題開展攻關,創建了“全過程帶火搶險作業”系列技術,顯著降低了人工近井口作業時間,大幅減少了有毒有害氣體擴散,有效避免了人員傷亡,最大程度減少了環境污染和財產損失。
此外,研究團隊還構建了空中無人機與地面專用偵察機為主體的“地空一體”搶險信息采集與三維可視化技術、災情態勢感知技術,開發了輔助決策的情景推演數據庫,為現場決策提供了實時數據支撐。同時,井場空中監測半徑≥3km,地面偵察機具抗高溫能力≥600℃。在高溫、高噪,濃煙、水霧彌漫環境下,可高效獲取井場地貌、井口損傷等多種關鍵信息,進一步解決了人員近井口采集風險大、種類少的難題,填補了搶險救援信息化偵察的技術空白。
同時,研究團隊還研制了遙控清障多功能機械手,可通過在前端設計多種特殊工具頭,可以配合鏈鋸、圓盤鋸、破碎器等工具,將拖拽、切割、破碎、研磨等八種功能集為一體,解決了多臺設備配合的難題,滿足復雜工況下多種類障礙物的快速清除,遠程遙控距離≥200m,清障效率同比提升40%。
而創新研發的雙管雙噴頭遠距離高壓水力噴砂切割裝置,則解決了單噴頭結構二次切割時切口難以對齊的難題,提高了切割效率和精度,切割速度及連續工作時間比國外同類設備提升30%以上,為帶火狀態下的井口拆除提供了有效解決方案。
值得一提的是,研究團隊還首創了帶火重置新井口系列裝備,杜絕了傳統鋼絲承壓繩索被大火炙烤燒斷造成人員傷亡事故,逐步實現了井口核心區域作業無人化,配合一體化井口重置裝置,作業流程由“八步法”簡化為“一步法”,耗時由4—6h縮短至30min,大幅提升了重置作業效率。
截至目前,井噴失控全過程帶火搶險救援關鍵技術與裝備系列創新成果已應用于國內外20余次井控搶險救援,成功率100%,打造了諸多陸上應急救援史經典戰例,創造了陸上油氣產量最大、環境最惡劣、難度最大的“三超井”重大井控險情處置紀錄,整體技術水平國際一流,為保障國家能源安全和人民生命財產安全做出了突出的貢獻。
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