南海深水鉆井防臺(tái)風(fēng)應(yīng)急技術(shù)

韋紅術(shù)　王榮耀　張玉亭　王躍曾（.中海石油（中國(guó)）有限公司深圳分公司，廣東深圳　58067； .中海油研究總院，北京　0008）

南海深水鉆井防臺(tái)風(fēng)應(yīng)急技術(shù)

韋紅術(shù)1王榮耀2張玉亭2王躍曾1
（1.中海石油（中國(guó)）有限公司深圳分公司，廣東深圳518067； 2.中海油研究總院，北京100028）

南海臺(tái)風(fēng)具有活動(dòng)頻繁、發(fā)展迅速和路徑復(fù)雜的特點(diǎn)，常規(guī)預(yù)報(bào)手段和應(yīng)急方法難以滿足深水鉆井作業(yè)對(duì)安全和時(shí)效的要求。針對(duì)臺(tái)風(fēng)特征，根據(jù)年份、強(qiáng)度、登錄位置、發(fā)展趨勢(shì)、源區(qū)進(jìn)行檢索和統(tǒng)計(jì)，建立了南海深水歷史氣象資料分析技術(shù)；根據(jù)臺(tái)風(fēng)早期模式的初始條件和側(cè)邊界條件，使用ECMWF全球預(yù)報(bào)模式建立臺(tái)風(fēng)早期預(yù)報(bào)技術(shù)；結(jié)合南海海域特征，建立不同懸掛方式下隔水管回收作業(yè)中撤離的安全預(yù)備時(shí)間計(jì)算方法，形成一套應(yīng)急措施，成功指導(dǎo)了南海深水井的防臺(tái)風(fēng)操作。

深水鉆井；半潛平臺(tái)；南海臺(tái)風(fēng)；應(yīng)急方案

南海因其地理環(huán)境、海洋海盆狀況、季風(fēng)環(huán)流等特殊因素影響成為西北太平洋上受臺(tái)風(fēng)影響最頻繁和路徑最復(fù)雜的海區(qū)之一。臺(tái)風(fēng)嚴(yán)重影響了我國(guó)南海深水鉆完井作業(yè)的安全和時(shí)效［1-2］。臺(tái)風(fēng)特征規(guī)律的準(zhǔn)確分析、早期預(yù)報(bào)能力、安全預(yù)備時(shí)間計(jì)算和隔水管處理方案是南海深水鉆井平臺(tái)防臺(tái)風(fēng)方案準(zhǔn)確制定的關(guān)鍵。針對(duì)南海深水鉆井作業(yè)中的難題，通過(guò)研究與實(shí)踐，建立了一套南海深水鉆井臺(tái)風(fēng)應(yīng)急技術(shù)，成功指導(dǎo)了南海深水鉆井作業(yè)的防臺(tái)風(fēng)決策。

1　南海臺(tái)風(fēng)特征及規(guī)律

對(duì)近50年南海臺(tái)風(fēng)歷史資料的分析得出，每年8月和9月是南海臺(tái)風(fēng)的高峰期［3］，這2個(gè)月形成的熱帶氣旋約占全年總數(shù)的38%，而其余月份臺(tái)風(fēng)發(fā)生的次數(shù)少，強(qiáng)度也較弱，冬半年極少有臺(tái)風(fēng)形成。針對(duì)南海臺(tái)風(fēng)發(fā)生源地的分析表明，南海臺(tái)風(fēng)從生成到抵達(dá)南海東部深水作業(yè)區(qū)的時(shí)間大多介于4~7 d。南海土臺(tái)風(fēng)生成源地與深水作業(yè)區(qū)的距離基本在450海里以內(nèi)，而土臺(tái)風(fēng)從其生成到加強(qiáng)到臺(tái)風(fēng)的平均時(shí)間也僅為78 h，因此臺(tái)風(fēng)期的深水鉆井作業(yè)需要對(duì)土臺(tái)風(fēng)重點(diǎn)防范。

基于南海臺(tái)風(fēng)信息建立南海臺(tái)風(fēng)數(shù)據(jù)檢索系統(tǒng)，其查詢界面如圖1所示。根據(jù)年份、中文名、英文名、強(qiáng)度、登錄位置、趨勢(shì)、源區(qū)等進(jìn)行檢索和統(tǒng)計(jì)，同時(shí)可對(duì)檢索到的結(jié)果在地圖上進(jìn)行疊加展示。

圖1　南海臺(tái)風(fēng)數(shù)據(jù)檢索系統(tǒng)界面

通過(guò)南海臺(tái)風(fēng)歷史資料的分析，掌握了南海臺(tái)風(fēng)的一般規(guī)律特征。該規(guī)律特征廣泛地應(yīng)用于南海深水尤其是超深水鉆井作業(yè)的工期預(yù)測(cè)，由臺(tái)風(fēng)引起的工期損失在作業(yè)前得到了較為合理的估算，保障了作業(yè)的安全高效。

2　臺(tái)風(fēng)早期預(yù)報(bào)技術(shù)

針對(duì)深水作業(yè)所關(guān)心的未來(lái)6~10 d的臺(tái)風(fēng)天氣預(yù)測(cè)難題，通過(guò)相關(guān)調(diào)研分析，創(chuàng)新性引入了基于集合天氣預(yù)報(bào)技術(shù)的海氣耦合模式，該模式具有預(yù)見(jiàn)期長(zhǎng)（1~10 d）、高分辨率和多源四維資料同化的優(yōu)勢(shì)，可以很大程度上消除系統(tǒng)性誤差和非系統(tǒng)性誤差，是一種較為可靠的臺(tái)風(fēng)早期預(yù)報(bào)技術(shù)。

臺(tái)風(fēng)準(zhǔn)備時(shí)間T-time定義為將BHA起出井筒，完成鉆井船和井口脫離，回收隔水管，做好平臺(tái)撤離準(zhǔn)備所需要的時(shí)間。主要包括停止鉆井作業(yè)、起出井筒內(nèi)鉆具和封閉油氣井所需要的時(shí)間、隔水管LMRP解脫及回收時(shí)間、撤離無(wú)關(guān)人員等其他準(zhǔn)備時(shí)間以及需要的安全余量。T-time時(shí)間內(nèi)，要保證平臺(tái)處于防臺(tái)警戒區(qū)紅色警戒之外［4］（以平臺(tái)為中心，半徑463 km的海區(qū)），如圖3所示。臺(tái)風(fēng)季節(jié)作業(yè)期間，根據(jù)鉆井作業(yè)的進(jìn)度和所處的作業(yè)階段，每天要對(duì)T-time進(jìn)行更新，并填寫到每天鉆井日?qǐng)?bào)里，以備臺(tái)風(fēng)來(lái)臨時(shí)制定應(yīng)急作業(yè)指令。

圖2為早期預(yù)報(bào)模式（圖中標(biāo)注CFAN）與其他歐美主流臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)機(jī)構(gòu)（NCEP、ECMWF）對(duì)2013年西北太平洋上所有臺(tái)風(fēng)移動(dòng)路徑預(yù)報(bào)效果的比較，明顯看出早期預(yù)報(bào)模式在提前時(shí)間在96 h以上時(shí)的誤差明顯變小，相較其他機(jī)構(gòu)優(yōu)勢(shì)較大。早期預(yù)報(bào)模式的引入有力地支持了南海深水鉆井作業(yè)防臺(tái)風(fēng)撤離工作。

圖2　不同臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)模式預(yù)報(bào)效果比較

3　安全預(yù)備時(shí)間T-time的計(jì)算

臺(tái)風(fēng)早期模式的初始條件和側(cè)邊界條件使用ECMWF全球預(yù)報(bào)模式的預(yù)報(bào)場(chǎng)，側(cè)邊界條件每6 h更新一次，做240 h預(yù)報(bào)。在對(duì)臺(tái)風(fēng)初始場(chǎng)的構(gòu)造上采用了渦旋重定位技術(shù)，即根據(jù)實(shí)時(shí)獲取的臺(tái)風(fēng)報(bào)文，對(duì)背景場(chǎng)上存在位置偏差的渦旋進(jìn)行重新定位修正，使之減少初始的定位誤差。根據(jù)業(yè)務(wù)運(yùn)行的檢驗(yàn)效果，采用了渦旋重定位技術(shù)，使用此初始方案后，路徑預(yù)報(bào)精度得到了改善。

準(zhǔn)備階段需要做好如下工作：（1）按照深水鉆井裝置常規(guī)防臺(tái)風(fēng)回收LMRP及應(yīng)急防臺(tái)風(fēng)懸掛隔水管2種防臺(tái)撤離方法，結(jié)合實(shí)際作業(yè)工況，計(jì)算T-time時(shí)間T1和T2，每天在日?qǐng)?bào)表上更新；（2）密切跟蹤南海海況和氣象預(yù)報(bào)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)人員進(jìn)行土臺(tái)風(fēng)規(guī)律特點(diǎn)的培訓(xùn)；（3）進(jìn)行懸掛隔水管移船可行性研究，召開(kāi)專題風(fēng)險(xiǎn)討論會(huì)，制定緊急情況下棄隔水管的預(yù)案，每口井作業(yè)前，結(jié)合海底地貌確定懸掛隔水管移船方向，推薦向深水區(qū)航行；（4）平臺(tái)儲(chǔ)備20 d的生活物資及油水，制定并每天更新臺(tái)風(fēng)撤離人員計(jì)劃表；（5）配備并預(yù)接封隔器、風(fēng)暴閥、懸掛工具等維護(hù)處理井眼的工具。

南海深水鉆井防臺(tái)風(fēng)應(yīng)急方案取得了良好的應(yīng)用效果，成功指導(dǎo)了南海東部自營(yíng)深水井的防臺(tái)風(fēng)決策，有效地避開(kāi)了鉆井作業(yè)期間所遭遇的全部17個(gè)臺(tái)風(fēng)。

4　平臺(tái)懸掛隔水管航行可行性分析

作業(yè)階段需要做好如下工作：（1）一旦在南海有熱帶擾動(dòng)且有形成熱帶低壓的趨勢(shì)，評(píng)估T-time時(shí)間，立即停止大型作業(yè)，如下防噴器組、鉆開(kāi)油氣層、下套管、測(cè)試等；（2）一旦在南海的熱帶擾動(dòng)升級(jí)為熱帶低壓TD，則立即啟動(dòng)防臺(tái)撤離程序；（3）根據(jù)預(yù)報(bào)的風(fēng)力、距離和移動(dòng)速度，首先要保證能關(guān)井和解脫LMRP，必要時(shí)可以不下風(fēng)暴閥或注水泥塞而直接起鉆完關(guān)井；（4）盡可能多回收隔水管；（5）盡可能撤離非必要人員；（6）結(jié)合臺(tái)風(fēng)移動(dòng)方向、風(fēng)向、流向及海底地貌，確定平臺(tái)航行方向，航行避開(kāi)臺(tái)風(fēng)的正面襲擊，并避免LMRP碰撞海床及水下設(shè)施。

現(xiàn)實(shí)中，并非所有農(nóng)戶都樂(lè)意將自己承包地流轉(zhuǎn)出去，因?yàn)橛行┺r(nóng)戶家里有充足的勞動(dòng)力，且年齡較大不愿再外出找事做，他們自己耕種自家承包地，雖然收入與流轉(zhuǎn)價(jià)格差不多，但在家有些事做對(duì)自己來(lái)說(shuō)也是好事。由于土地流轉(zhuǎn)需要村里集中統(tǒng)一流轉(zhuǎn)，所以即便有農(nóng)戶想保留承包地自己耕種也很困難，他們的承包權(quán)只能屈從流轉(zhuǎn)優(yōu)先權(quán)。

苗肥以薄糞水為主。至初花期，即小暑初，在壟間追施復(fù)合肥50 kg/畝。在結(jié)薯中期，追施尿素25-30 kg/畝，可在壟間面施，尿素也可在雨前撒施。施肥時(shí)不要翻動(dòng)易受損傷的脆嫩枝蔓，也不要把肥液澆在葉片上，以防肥害。

為保證懸掛隔水管的安全，開(kāi)展平臺(tái)懸掛隔水管航行可行性分析，包括撤離允許的最大懸掛長(zhǎng)度和航速分析、撤離艏向分析以及軟懸掛和硬懸掛撤離的對(duì)比等，建立平臺(tái)在不同工況下懸掛隔水管航行可行性圖表，為現(xiàn)場(chǎng)防臺(tái)風(fēng)決策提供指導(dǎo)。

運(yùn)用沿海風(fēng)塔觀測(cè)資料和再分析資料,對(duì)2009年夏季江蘇兩類海風(fēng)鋒過(guò)程做了詳細(xì)的對(duì)比分析。并對(duì)海風(fēng)鋒激發(fā)強(qiáng)對(duì)流過(guò)程進(jìn)行了時(shí)空精細(xì)化數(shù)值模擬,結(jié)論如下:

5　南海深水鉆井臺(tái)風(fēng)應(yīng)急措施

由南海臺(tái)風(fēng)規(guī)律分析可知，南海臺(tái)風(fēng)（尤其是土臺(tái)風(fēng)）防御時(shí)間短，對(duì)防臺(tái)風(fēng)操作的響應(yīng)時(shí)間提出了挑戰(zhàn)，需要采取特殊的防范措施。

根據(jù)撤離過(guò)程中對(duì)隔水管的處理方式的差異，T-time分為2種：一種是T1，即處理好井口解脫LMRP后，回收所有的隔水管，并做好撤離工作所需要的時(shí)間；另一種是T2，即處理好井口解脫LMRP后，不回收隔水管，并做好平臺(tái)懸掛隔水管進(jìn)行撤離工作所需要的時(shí)間。

鉆井平臺(tái)作業(yè)過(guò)程中遭遇臺(tái)風(fēng)時(shí)，需要采取有效防臺(tái)風(fēng)措施，防止平臺(tái)設(shè)備和井口設(shè)施的損壞。常規(guī)操作需要將隔水管自LMRP 處斷開(kāi)并回收上甲板，然后航行駛離臺(tái)風(fēng)影響區(qū)域。平臺(tái)撤離前，可能因多種原因?qū)е赂羲芪幢煌耆厥?，如：臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)的局限性導(dǎo)致平臺(tái)撤離前的準(zhǔn)備時(shí)間不夠、正在進(jìn)行的作業(yè)阻礙了在最佳時(shí)機(jī)實(shí)施斷開(kāi)并回收隔水管的操作、天氣發(fā)展迅速使回收作業(yè)無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行等。在這種情況下，平臺(tái)只能懸掛隔水管實(shí)施撤離。平臺(tái)航行時(shí)懸掛隔水管受到強(qiáng)烈的海流載荷作用，其安全性遠(yuǎn)較平臺(tái)不航行時(shí)差。

6　應(yīng)用效果

對(duì)動(dòng)脈期進(jìn)行掃描時(shí)，在注射造影劑的20～25s后可開(kāi)始掃描，注射造影劑后的40～45s可開(kāi)始門脈期掃描，并將掃描數(shù)據(jù)傳送至工作站中進(jìn)行容積重建、最大密度投影、任意層面重建等處理。

統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，2009—2010年某第六代深水半潛式鉆井平臺(tái)在南海所鉆深水井（水深范圍600~ 1 700 m）避單個(gè)臺(tái)風(fēng)的平均損失時(shí)間為7.8 d，其中防臺(tái)風(fēng)“巨爵”過(guò)程中隔水管系統(tǒng)底部總成與海底發(fā)生碰撞，引起的防臺(tái)風(fēng)時(shí)間高達(dá)43 d。中海油2012—2014年所鉆深水井（水深范圍500~ 2 400 m）避單個(gè)臺(tái)風(fēng)的平均損失時(shí)間為5.5 d。避單個(gè)臺(tái)風(fēng)效率較國(guó)外深水平臺(tái)高29%。

組串式并網(wǎng)光伏逆變器的MPPT路數(shù)有1～5路，集中式逆變器的MPPT有1～3路，集散式逆變器則把匯流箱和MPPT升壓集成，有多路MPPT。從減少失配的角度出發(fā)，MPPT路數(shù)越多失配越少，但從可靠性的角度出發(fā)，MPPT路數(shù)越多損耗就越嚴(yán)重，經(jīng)濟(jì)效益越低。通常當(dāng)兩者失配超0.5%以上，多路MPPT的價(jià)值才能體現(xiàn)。故需結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際，根據(jù)不同地形、光照，選擇不同的逆變器，降低投入，提高經(jīng)濟(jì)效益。

甘草提取物對(duì)雷公藤甲素?fù)p傷后人肝L-02細(xì)胞中UGT1A、MRP2表達(dá)的影響 …………………………… 張 靖等（1）： 65

國(guó)外某深水鉆井平臺(tái)在南海單井防臺(tái)風(fēng)時(shí)間統(tǒng)計(jì)，其單井防臺(tái)風(fēng)平均損失時(shí)間為15.7 d，而中海油深水井單井防臺(tái)風(fēng)的平均損失時(shí)間為10.5 d。排除防臺(tái)風(fēng)“巨爵”所引起的設(shè)備維修時(shí)間后，國(guó)外某平臺(tái)單井防臺(tái)風(fēng)時(shí)間（8.2 d）略低于中海油深水井，但由于多數(shù)井防臺(tái)風(fēng)過(guò)程中采取了不解脫隔水管底部總成的抗臺(tái)模式，其防臺(tái)風(fēng)操作的安全性要遠(yuǎn)低于中海油所鉆的深水井。

7　結(jié)論

（1） 臺(tái)風(fēng)的提早預(yù)報(bào)和準(zhǔn)確預(yù)報(bào)是影響防臺(tái)風(fēng)決策和防臺(tái)風(fēng)操作安全性的重要因素，加強(qiáng)與國(guó)外氣象研究團(tuán)體的合作，利用世界先進(jìn)氣象預(yù)報(bào)技術(shù)和資源進(jìn)行更長(zhǎng)預(yù)見(jiàn)期的臺(tái)風(fēng)動(dòng)態(tài)預(yù)報(bào)，可以在一定程度上降低深水半潛平臺(tái)防臺(tái)風(fēng)操作風(fēng)險(xiǎn)。

（2） 為了防范南海臺(tái)風(fēng)尤其是土臺(tái)風(fēng)，應(yīng)在作業(yè)開(kāi)展前結(jié)合具體的作業(yè)工況分析平臺(tái)懸掛隔水管抵抗臺(tái)風(fēng)和撤離的可行性，并且在作業(yè)過(guò)程中實(shí)時(shí)更新兩種防臺(tái)風(fēng)模式的T-time，以便在收到臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)時(shí)及時(shí)制定合適的防臺(tái)風(fēng)策略。

（3）南海深水鉆井防臺(tái)風(fēng)應(yīng)急方案取得了良好的應(yīng)用效果，成功地指導(dǎo)了南海深水井的防臺(tái)風(fēng)決策，并且在實(shí)際應(yīng)用中日趨完善。

［1］葉吉華，劉正禮，羅俊豐. 深水鉆井設(shè)計(jì)的技術(shù)流程與工作方法［J］. 中國(guó)海上油氣，2014，26（3）：93-97.

［2］XU Liangbin, ZHOU Jianliang, LIU Zhengli, et, al. Challenges and solutions for deepwater drilling in the South China Sea ［C］. Offshore Technology Conference, Houston, Texas, USA, 2013, OTC-23964-MS.

［3］程撼， 梁楚進(jìn)， 董昌明，等. 南海土臺(tái)風(fēng)和非局地臺(tái)風(fēng)的對(duì)比研究［J］. 中國(guó)海上油氣，2014，32（1）：19-30.

［4］吳紅衛(wèi). 東海平湖油氣田防臺(tái)風(fēng)撤離實(shí)例分析［J］.中國(guó)海上油氣（工程），2001，13（3） ：49-53.

〔編輯付麗霞〕

Anti-typhoon emergency technology of deepwater drilling in South China Sea

WEI Hongshu1, WANG Rongyao2, ZHANG Yuting2, WANG Yuezeng1
（1. Shenzhen Branch of CNOOC, Shenzhen 518067, China; 2. Research Institute of CNOOC, Beijing 100028, China）

The typhoons on the South China Sea are frequent, develop rapidly, and spread along complex paths. Conventional methods of forecasting and emergency can hardly meet the safety and time-effectiveness requirements of deepwater drilling operation. Considering the characteristics and regularity of typhoons and according to the retrieval and statistics of typhoons by year, strength, landing location, development trend, and sources, an analysis technique of historical and meteorological data about the South China Sea deepwater is established; according to the initial conditions and lateral boundary conditions in early typhoon models, the ECMWF global forecast model is used to establish the early warning technology; with consideration to the features of the South China Sea, the calculation method of safety preparation time for evacuation from the riser recovery operation under different suspension methods is built and a set of emergence measures targeting at the South China Sea is developed to provide successful guidance on the operations to avoid typhoons in deepwater wells in the South China Sea.

deepwater drilling; semi-submersible platform; typhoons on the South China Sea; emergency project

TE52

A

1000 – 7393（2015） 01 – 0151 – 03

10.13639/j.odpt.2015.01.039

“十二五”國(guó)家科技重大專項(xiàng)“深水鉆完井及其救援井應(yīng)用技術(shù)研究”(編號(hào)：2011ZX05026-001-04)。

韋紅術(shù)，1970年生。1994年中國(guó)石油大學(xué)畢業(yè)，現(xiàn)主要從事海洋鉆完井技術(shù)和管理方面的研究工作，高級(jí)工程師。電話：0755-26022289。E-mail：weihsh@cnooc.com.cn。

2014-11-30）

引用格式：韋紅術(shù)，王榮耀，張玉亭，等. 南海深水鉆井防臺(tái)風(fēng)應(yīng)急技術(shù)［J］.石油鉆采工藝，2015，37（1）：151-153.