1、事故分析与报道璃辑倪挂才囊王延平张泗文王志强，傅靖春，屈定荣，张明霞(中国石化安全工程研究院山东青岛266071 J摘要：对美国墨西哥湾“深水地平线”钻井平台爆炸事故进行了原因分析，总结了事故的经验教训，并从枝术、管理、应急救援体系、技术研发4个方面为中国石化提出了预防类似事故的建议措施。关键词：“深水地平线”钻井平台爆炸漏油原因分析1事故简介2010年4月20 IJ 21时49分美国墨西哥湾“深水地平线”钻井平台发生爆炸，随后引起火火并于22口沉人海底。事故造成11人失踪，17人受伤，大量原油泄漏，持续87天成为美同历史上最大的漏油事件。2事故原因分析a)环空中的水泥环未能封隔油气。在事故发
2、生的前一天，已经进行了注水泥作业。油藏区域环空中的水泥浆是一种低密度充氯水泥浆，由于水泥浆的设计、试验、质量保证和风险评估都存在缺陷。水泥浆中的氮气可能析出、滑脱，形成流通通道，使油气得以进入环空。b)浮鞋套管串处的隔离屏障未能封固油气。进入环空的油气通过井眼往下流动，通过安装在套管底部的浮鞋套管串，而不是通过套管的环空，进入了25 cm x 18 cm生产套管。调查组分析了3种可能的油气侵人路径，确定油气是通过浮鞋套管串水泥和浮箍进入生产套管。c)油井完整性尚未建立，就认可了负压测试。在临时弃井之前，进行过负压测试，以确认机械隔离并障(浮鞋套管串、生产套管和套管悬挂器密封总成)的密封性。套管
3、负压测试时的压力读数和流卅物数量表明，油井与储油地层存在通道，隔离屏障的密封性没有达到要求。作业人员却错误地认为，负压试验成功，油井完整性已经建立。d)在油气进入隔水管以前一直未发现溢流。在确认负压测试成功后，油井恢复了过平衡状态。随后用海水替换重泥浆，使油井处于欠平衡状态，油气得以通过生产套管上涌，并且通过了防喷器。随着立压的上升，油气侵入的征兆已可以通过实时榆测数据显示出来，但平台人员没有及时发现，没有采取井控措施。e)井控操作措施未能控制住油井。作业人员习乏取的第一个井控措施是关闭防喷器和分流器，把隔水管中流Hi的泥浆排入钻井平台的液气分离收稿日期：2011-0705作者简介：王延平，高
4、级工程师。1991年毕业于天津大学化工系化学工程专业，2004年毕业于辽宁石油化工大学石化学院化学工艺专业。荻硕士学位，现在中国石化安全工程研究院从事事故调查分析和事故研究工作。万方数据事故分析与报道器(MGS)，而不是通过分流管道排向平台以外。如果泥浆被分流到平台外，而不是进入MGS，可能会有更多的应急处置时间，事故的后果也不会像现在这样严重。f)油气分流到液气分离器，造成油气在钻井平台上排放。油气被分流到MGS后，便开始通过液气分离器上的放空管，直接在钻井平台上排放。油气还通过其它管道，排放到钻井平台上。g)火气系统未能阻止油气点燃。油气扩散到钻井平台电气防爆区以外的区域火气系统不具备自动
5、关闭防火闸门或关闭发动机室的通风扇的功能，高浓度的油气，空气混合物可能通过加热、通风、空调系统，进入发动机舱，造成至少一台发动机飞车，产生潜在点火源。h)防喷器的应急模式未能启动封住油井。防喷器的3种应急模式都未能启动封住油井： 爆炸和燃烧很可能造成紧急断开程序失效；防喷器上的黄色和蓝色控制箱的关键元件损坏，可能导致自动模式功能(AMF)无法启动；水下机器人未能启动防喷器的全封闭剪切闸板。bD调查组认为，一系列复杂的、相互关联的机械故障、判断失误、设计缺陷、施工作业和团队交接问题，共同作用，引发了这起事故，并逐步扩大。任何一项单一失误或故障都不足以引起这起事故。根据事故原因理论中的“奶酪原理”
6、得出图1。彝霎鼗器墨教碧算幸檗髌或完整性 油井，油井 台t遇 并失效 失控 点火源关键因素1 关键因素2关键因素3关键因素4厂厂广厂l3事故教训a)在钻井阶段没有正确处理安全与进度、费2011年第11卷第8期用的关系。海上钻探作业日费非常高，bp为了赶进度和节省费用，固井时，原计划使用21个套管扶正器，实际只使用了6个，固井结束后。没有按要求进行水泥胶结质量测试(CBL)，在候凝只有195 h后就开始替海水作业。b)水泥浆的设计和试验、质量保证和风险评估存在缺陷，导致固井质量不好。C)固井结束后，作业人员思想松懈，未及时发现溢流。泥浆录井工在事故发生前没有有效监测的泥浆池的体积增量，钻工也没有
7、对泥浆排出流量进行有效监控。d)作业规程不完善。固井、弃井作业程序不当，没有负压测试的详细作业程序，作业人员根据经验进行负压测试。e)发现溢流后采取的井控措施不当。发现溢流后，作业人员关闭了防喷器和分流器，把隔水管中流出的泥浆排人钻井平台的MGS(而没有将泥浆分流到钻井船外)，导致大量油气在钻台释放。f)防喷器的维护保养不当。防喷器上的黄色和蓝色控制箱的关键元件损坏，导致自动模式功能无法启动。4事故反思此次事故后不久，同年7月16日，大连中石油国际储运有限公司原油罐区输油管道发生爆炸，造成原油大量泄漏，流入附近海域，造成环境污染。9月2日墨西哥湾再次发生海上平台爆炸事故，美国海洋能源公司的弗米
8、利恩380石油开采平台发生爆炸。9月7日胜利油田正在进行修井作业的作业三号平台首桩滑桩，导致平台发生倾斜，2名作业人员失踪。海上石油勘探开发，对于中国石化来说，是一个新的领域，由于从事海上作业时间短、技术掌握不全面，在勘探开发发面，HSE管理面临的挑战相对突出：海洋工程技术专家队伍尚未形成，特别是HSE相关的人才严重缺乏，海上HSE系统管理能力和HSE风险控制技术还很欠缺，海上项目大多处于环境敏感区域，环境风险大，相对于陆地开发，海上石油勘探开发作业系统更复杂，风险更高、应急管理工作更困难。中国石化应居安思危，未雨稠缪，积极防范重特大事故的发生。41技术方面a)防喷器及控制系统：检查防喷器系统
9、的器析争采娩故-I，油，。处莒：的叱0刊_二理乐舱托酪翌嘞亍僻吁基水濉田万方数据2011年第11卷第8魍一王延平，等晕西哥湾“逐鸯地平线”钻井平童事墼分析与反思可靠性和备用关闭方案，确保在应急状态下能够关闭防喷器，储能器和遥控台的位置按规定应尽可能远离井口区，防止其在井口爆炸着火时遭到破坏。水下防喷器应具备无线遥控关闭的能力；防喷器的安全性改造。对现有防喷器系统的备用启动方案进行研究，探讨失效启动的可行性以及增加备用启动装置的可操作性。对防喷器进行本质安全性改造，设计原理南以往的“受到压力关闭”改为“失去压力关闭”，即当钻井平台发生重大事故，如爆炸、倒塌、翻沉时，防喷器不需任何人为操作就能自动
10、关闭。b)下套管、同井作业：套管串中的浮箍、浮鞋单流阀应确保完好，技术套管及其以下套管的浮箍、浮鞋之间至少要有两根套管单根，确保套管内水泥有效封堵，防止同井后油气从套管内窜出；确认浮箍、浮鞋的单流阀可以承受的最大工作压差，套管鞋内外液柱压差应低于单流阀可承受的压差；钻井防喷器的配置，应能保证下套管、固井期间具备套管环控的关闭和井控能力；固井从设计到作业整个过程，要确认并保证水泥浆在注、替过程中环空动态和静态液柱压力能够平衡地层压力，按照规定候凝，确保固井质量和井眼稳定； 针对固井、弃井作业后人员思想容易松懈的情况，除要求各岗位正常值班外，还应安排专人负责监控井口状态。c)弃井作业：按弃井作业规
11、定下桥塞、注水泥塞，保证油气水层有效封隔、封固；在切割具备井控能力的最后一层套管之前，须确认井筒已经有效封圃，井口无溢流，方能继续作业；在确认有效封固以前，不可将井筒内钻井液替换成密度较轻的液体或海水；弃井切割套管、注最后一个水泥塞后，应观察海面是否有气泡或溢油，确认无误后方可结束弃井作业。d)设备维护：强化井控系统及相关工具的日常维护、保养和定期检查、检验制度的执行。e)作业标准和程序：严格执行相关标准和作业程序，进行功能测试和压力试验。42管理方面a)在生产过程中，要正确处理作业进度、费用与安全的关系，坚持安全第一、预防为主的原则。b)加强钻井设计和钻前准备的管理。地质资料和数据要齐全准确
12、，要研究地层压力，确保设事故分析与报道计依据可靠，技术方案可行，能够规避重大风险。c)建立钻完井专家支持系统。保障重点井设计和重大技术方案的审查，及重点井和高难度井的现场指导和事故井的抢险、应急工作。d)建立和完善钻完井设计和作业方案的安全审查制度。e)加强完井固井的安全管理。据不完全统计，历史上发生的40多起重大井喷事故中与固井相关的事故有14起。这提醒我们要加强完井阶段，尤其是固井后的井控工作研究，制定有效措施，解决在固井中存在的井控风险。f)强化钻完井HSE管理体系。严格执行钻完井HSE管理体系和相关规范、标准；同时，对现有体系、规范、标准中作业风险控制盲点、漏洞进行分析，确保能够覆盖作
13、业的重大风险点。g)加强对承包商的管理。严格审查现场作业监督、承包商和服务商人员的资质和能力，要求所有人员持证上岗。43事故应急管理体系a)加强海(水)上作业风险的辨识和控制。此次事故中bp存在明显的风险辨识不足和控制措施不到位的情况。bp在其“应急预案”中多次陈述，勘探作业不可能会引发海面或水下原油泄漏，而且，由于“深水地平线”的作业地点距离海岸很远，即使发生泄漏，也不会造成重大的不利影响，因此也没有相应的应急措施，导致事故处置初期工作极其被动，bp因此而饱受美国政府和公众的批评。建议加强海(水)上作业风险的辨识和控制，对现有设备进行风险评估，根据风险分析的结果，制定对策措施。b)加强应急预
14、案编制和应急演练，防患于未然。针对高风险钻完井作业，如浅气层、高含硫、高温、高压井、深水井、压力控制钻井等，做好风险评估及针对性强、可操作性强的应急预案；针对严重灾害和恶劣环境，如海冰、地震、海啸、热带风暴、台风等，做好可能发生重大事故的应急预案及资源准备(包括平台、拖轮，围油栏和消油剂等)；储备救援井技术和能力，对于高风险井应提前制定救援井预案。C)应急资源的有效配备。在此次事故中，bp在短时间内紧急调派大量装备、物资投用在事故现场，这些物资尚不足以应对事故，美国政府又投SAFETY HEALTH&ENVIRONMENT o万方数据安全、譬康竦境事故分析与报道一人大量装备和物资。中国石化应居
15、安思危，反思目前应急资源的储备是否足以应对此类大规模的污染事件。建议开展海上钻井平台事故研究，针对各种事故场景，配置必要的大型或专项应急装备，储备应急物资。d)探讨建立国家层面海(水)上漏油、溢油事故应急管理体系的可行性。“深水地平线”漏油事故的规模已经远远超出了企业能够控制的范嗣，现有公司级别的应急管理体系无法处理如此大规模的事故，按照海上溢油的级别划分，100桶，日已是石油公司最大的溢油防范能力，必须集合全国、全行业、全社会的力量共同应对。在“深海地平线”事故处置结束后，美国4大石油公司宣布将投资10亿美元，联合设计、制造应对墨西哥湾今后漏油事故的设备。bp打算参加并贡献自己的水下油井堵漏
16、设备，以及拥有深水地平线钻井平台事故应急经验的技术人员。建议向政府有关部fJ提议，参考美国公司的做法，由政府出资、三大石油公司为骨干、其它企业和社会各界广泛参与，成立全国统一的海(水)上漏油、溢油应急响应体系，配备相应的装备，储备应急物资，培训应急人员。e)与世界知名公司建立战略合作伙伴关系。建议按照围际惯例，与全球有实力的石化企业建立长期稳定的战略合作伙伴关系，学习和消化吸收其在工程和HSE方面的技术和管理经验，在出现重大突发事件时，可以迅速、及时地获得战略合作伙伴在技术和应急物资方面的协助。44技术研发a)海上石油钻探应急救援技术的研发。海上钻井平台由于空间的限制，存在结构复杂、设备密集、
17、人员密集，可燃物多等特点，事故应急救援技术与陆上勘探和炼化技术有着很大的不同，海底特殊的地质条件和复杂的生产工艺，使得海上石油钻探开发伴随着极高的风险和极大的不可预测性，并极易引发次生灾害，为应急救援带来极大挑战。建议对此次事故应急处置中采用的新技术、新装备进行学习借鉴、消化吸收，加强海上石油钻探应急救援技术的研发，提升海上生产安全保障能力。b)加强海卜溢油事故处置技术的研发。此次事故中，美国政府及bp在海上溢油处置方面也采取了一些新技术，如新型分散剂、受控燃烧技术、o SAFETY HEALTH&ENVIRONMENT，一倒!争蔓j!誊第8搠海上及海底污油监测技术、污油扩散模型等。建议学习和
18、研究此次事故中采用的环保、监测、处置技术，加强海上溢油事故处置技术的研发，作为技术储备。5值得借鉴的做法51应急处置方面bp在应急救援过程中采用了大量最新的深海井口堵漏技术，如遥控水下机器人启动防喷器组、插管法和控油罩回收漏油、顶部压井、打救援井、安装密封型控油罩、静态压井等措施。bp能在这么短的时间内连续采用多套应急方案，科学有序进行，并最终取得成功，说明hp拥有一流的技术和装备，具有较强的综合处置能力，值得学习和借鉴，也为今后处理类似情况提供了参考。52事故调查方面事故发生后，bp在全力进行应急处置的同时，迅速展开调查，对事故进行了系统、深入、科学的分析，在短时间内完成事故调查报告，并公之
19、于众，体现了事故调查的科学性、客观性、时效性和开放性，体现了bp对安全环保的重视，反映了bp管理水平和文化理念，值得我们学习和借鉴。6参考文献【l】hpD吲咿砒日Horizon Accid ent Investigation ReportEBOL【201 l埘_ol Jhttp：wwwbpcx)mAnalysis and Reflection of Deep Horizon R培Incident in Mexico G矿Wang Yanping，Zhang Siwen，Wang Zhiqiang，Fu Jingchun，Qu Dingrong，Zhang Mingxia(SINOPEC Saf
20、ety Engineering Institute，Shandong，Qingdao，26607 1)Abstract：The causes of Deep Horizon rig explosionin Mexico Gulf of USwere analyzed，and the lessonsfrom the incident were summarizedSome suggestionsand measures for preventing similar accidents weregiven to SINOPEC from technique，management，emergeney
21、 rescue system，and technology developmentKey words：Deep Horizon rig；explosion；oil leakage；cause analysis o万方数据墨西哥湾“深水地平线”钻井平台事故分析与反思作者： 王延平， 张泗文， 王志强， 博靖春， 屈定荣， 张明霞， Wang Yanping， Zhang Siwen， WangZhiqiang， Fu Jingchun， Qu Dingrong， Zhang Mingxia作者单位： 中国石化安全工程研究院,山东青岛,266071刊名： 安全、健康和环境英文刊名： Safety Health & Environment年，卷(期)： 2011,11(8)参考文献(1条)1.Deepwater Horizon Accident Investigation Report 2011本文链接：http:/
