海上钻井（精选6篇）
海上钻井 篇1
海上石油的开采将在我国石油开采工作中占据越来越重要的比重, 然而, 近年来国内外的海上石油开采工作中安全事故频发, 一个个深痛的教训都提醒着我们重视海上石油开采工作的安全问题。制定海上石油开采工作的安全应急预案, 能够较大程度的减少甚至避免安全事故的发生。
1 人类应对灾难的方式发展
1.1 人类如何认识灾难
经过几百万年的进化, 人类由刀耕火种的“山洞人”进化成了信息时代的“现代人”。人类生产生活方式不断进步, 对能源的种类有了更高的要求。现代文明既给人们的生活带来了便利, 但同时也带来了“甜蜜的烦恼”, 各种核泄漏事故, 石油安全事故都给人们带来了无尽的苦难。这些苦难提醒着人们在注重社会经济和科技发展的同时应更加关注能源开采的安全问题。灾难贯穿整个人类发展历史, 从远古时代到现代, 灾难从未离开人类的视线。人们预防和处理灾难的方式也发生改变。远古时代的人类因为知识和生产力有限, 只能被动地承受灾难, 听天由命, 主要通过祈祷的方式盼望灾难的减少。后来人类事后开始慢慢总结灾难的规律, 学会了灾难发生后提出对策应对灾难。20世纪50年代以后, 随着人类科技进步的速度提升, 人类开始意识到事先预防灾难的重要性。
1.2 提前预防灾难的重要性
第一次工业革命发生之前, 人类面对灾难是极其被动对, 对灾难几乎毫无办法, 人类对灾难的认识也以宿命论为主, 属于无意识的状态。第一次工业革命之后才有意识的应对灾难, 逐渐实现从事后总结, 到事中应对, 再到事前预防的跨越。进入现代社会之后, 人类的生产力得到显著提高, 高科技在人类的生产生活中越来越多的被使用。同时, 安全事故所带来的灾难破坏力也可能也越来越大。越来越多的核泄漏事故, 石油泄漏事故, 对某个地区的环境影响和人类生命安全都带来了极大的威胁, 有的事故影响力甚至是全球化的。因此, 人类迫切地需要对生产安全提前预防, 需要主动、超前地发现问题, 将生产风险减少。
2 海上钻进平台的发展和安全现状
我国的石油开采战略已经逐渐向西部和海上转移。内陆的石油开采工作将逐渐减少, 海上石油开采工作将逐渐增加。海上钻井平台是海上石油工作的重要设备。其用于勘探, 开发和开采等各个方面, 主要工作流程包括:海上拖航移位、钻井平台的就位、设备检查及保养、钻进施工、试油及燃烧、放弃及暂停、拆卸设备等。
建立一个海上钻进平台需要数亿元的资金投入, 因此海上钻井台出现问题, 其带来的经济损害是巨大的。海上钻进平台一旦出现事故, 其带来的影响是多方面的, 除了直接和间接的经济损失及造成人员伤亡之外, 也可能对员工造成心理阴影, 使其对工作环境产生恐惧心理, 导致工作效率降低。但是海上钻进平台设备多, 作业复杂, 技术要求高, 工作强度大, 都给海上钻进平台的工作带来了风险。海上钻井平台的安全受上天气、海况、潮汐等多种因素的影响, 海上安全工作极其复杂。所以, 设定海上钻井平台的应急管理方案可以较大程度的减少海上能源开采工作的风险。首先, 有了良好的应急管理预案对职工人身安全和设备的安全起到保护作用。海上钻井平台一般处于海上, 离陆地比较远。当发生灾难时, 外部很难提供实时的救援工作, 只能更多的依靠海上工作人员来减少损失。其实, 设定应急管理预案对海上能源开采的开远发展也有一定作用。国内外的能源公司都对石油开采的应急管理有着要求, 一个良好的应急管理能够吸引到更多的海内外客户, 增加市场份额。
3 如何进行海上钻进平台的应急管理
3.1 注重训练企业和员工的应急意识
组织定期的实战演练, 培养海上平台各部门的应急意识。通过定期的实战练习, 海上工作人员的知识、技能、意识等各方面素质都能得到显著提高。
3.2 应急管理体系的内部应分工明确
因为事故处理发生时, 有许多不可预知的因素, 因此不能完全由上级分配工作, 须发挥一线员工的自主决定权, 对待不同的事故灵活处理, 积极创新。
3.3 应急预警系统的建立
海上进行能源开采是一项高风险的工作, 应该建立全面完善的应急预警系统, 将安全隐患控制在最小的范围。
3.4 设立专门的平台应急小组
“凡事预则立, 不预则废”, 设立专门的平台应急小组对整个海上作业安全体系都有着不可或缺的作用。因海上能源开采工作有着极高的风险, 存在大量的不安全素, 因此需要做好充分的应对准备。“养兵千日, 用兵一时”, 当灾难发生时, 专门的平台应急小组将把其研究成果和应急方案运用到事故处理中, 起到指挥整个救援工作的作用。当然, 应急小组的最大作用不是灾难发生的应对问题, 而应该将工作的重点放在预防事故的发生上。
应急小组的工作范围:
组长:事故发生后, 组长应全面统筹, 第一时间指挥救援工作的展开, 向应急中心汇报事故情况, 请专家进行事故分析, 确定事故处理方案。
执勤人员:执勤人员应听从组长挥挥, 协调好平台其他工人员, 配置好重泥浆, 并帮助指挥压井。
技术员:检查好储能器和防喷器、保证其安全运行。
司钻和安全监督:准备好相关文件, 准备关井工作, 并监督压井和循环工作的展开。
电工:保证电力输送的正常运行。
泥浆工:听从执勤人员安排, 保证压井需要的重泥浆的充足供应。
3.5 明确相当人员的责任
明确相关工作人员的责任, 将激发大家的自觉性和责任感, 每个人明确了自已的工作范围, 将有更多的人加入到应急事件的处理中来。
3.6 加强沟通
因为海上钻井平台是一个极其庞大的工程, 其中岗位较多, 人员复杂。员工与员工之间, 员工与领导之间需要加强沟通, 共同参与, 相互协作, 使事故得到快速解决。
3.7 加快突发事件的处理速度
当发生突发事件后, 加快事件的处理速度, 缩短救援时间, 能最大程度的减少人员伤亡, 降低经济损失。通过定期的应急演练之后, 大家都应该熟悉各种问题的处理方法, 在最短的时间内使情况得到控制, 避免措手不及, 组织混乱的情况发生。
4 结语
建立海上钻井平台的应急管理系统有利于减少安全隐患, 将安全事故的发生概率降低到最低;事故发生后, 应急安全小组也能及时参与指挥救援工作, 将事故带来的损失降到最低。因此建立海上钻进平台的应急管理系统是海上能源开采的重要保证。
摘要：随着社会经济和科学技术的不断发展, 人们对天然气, 石油等资源的依赖也越来越大。而石油的开采是一项高度危险的工作。由于石油开采的特殊作业环境, 近来石油开采中的安全事故频发, 人们也逐渐意识到了石油开采安全的重要性。由于近年来我国的资源开采战略的改变, 海上石油开采将在我国的石油开采工作中占据更大的比重。因此, 本文将通过结合理论和大量的实践工作, 对浅海钻进平台的应急管理方法进行探讨。
关键词：海上钻井平台,应急管理,石油开采
参考文献
[1]罗云.《现代安全管理》中国劳动保护科学技术学会, 2008;145—147
[2] (美) 普拉卡仕《企业风险管理》机械工业出版社, 2011;22—25
[3]李丽.《项目管理与项目经理》经济管理2009, 125—127
海上钻井 篇2
以风险因素的`权重计算为重点,建立了基于层次分析法(AHP)的风险模糊综合评判模型,并尝试将此模型应用于海上油气钻井工程的整体安全性评价中,实际工程运用表明:该模型评价过程简洁、直观,评价结果实用、有效,可为类似工程的安全性评价提供借鉴.
作 者：钱小东 刘祖德 QIAN Xiao-dong LIU Zu-de 作者单位：钱小东,QIAN Xiao-dong(中国石化集团国际石油勘探开发有限公司,北京,100083)
刘祖德,LIU Zu-de(中国地质大学工程学院,武汉,430074)
海上钻井 篇3
随着近海集装箱模块在海上石油钻井平台使用量的不断增加，对此类集装箱的安装要求越来越严格；此外，相较于一般的近海集装箱，由于此类特种集装箱内部的配套设施较多，需要满足的标准更高，施工工艺也更复杂，故需要编制安装流程规范。海上石油钻井平台近海集装箱模块安装流程如图1所示。
2 海上石油钻井平台近海集装箱模块安装施工
2.1 集装箱箱体的焊接
焊接箱体前，根据箱体及其各部件的外形尺寸和焊接工艺要求，制作专门的工装设备，以控制组装焊接过程中的尺寸公差及焊接变形；所有主结构焊道均需要由经船级社认证的焊工进行焊接，且要求全渗透焊接；为提高生产效率及焊接质量，部分工序采用自动化焊接。
箱体焊接完成后，根据DNV 2.7-1标准的要求对所有焊道进行目测，并对相应位置的焊道分别进行磁粉、渗透、超声、x线检测。第三方船检机构需要对此进行全程检验，并出具证书。对检验合格的集装箱，根据油漆工艺进行喷涂，油漆配套适用于海上环境，箱体顶部撒有防滑砂，并具有3～5年的质量担保。最后，粘贴符合标准要求的相应标贴。
2.2 箱内地板的安装与施工
首先，安装甲板敷料，下层先铺设硅酸钙板，以实现箱体保温，接着在表面安装固定钢丝网，以保证材料的粘结固定性；然后，将上层敷料铺设于钢丝网上，施工时须确保材料厚度达到标准要求；最后，将甲板敷料自流平铺于地板上方，以确保地板的平整度符合规范要求。施工完成后，由专业的质检人员进行地板平整度的测量及验收。
2.3 箱内保温材料的铺设与施工
提前将碰钉固定于箱内需要铺设岩棉保温材料的位置，固定碰钉时严格按照标准规定的间距预留位置，确保碰钉固定牢固。安装岩棉前，检查碰钉是否存在松动和脱落的情况：若碰钉松动，及时修理或更换；若碰钉脱落，及时补钉。岩棉铺设按照标准规定的方法，确保搭接面的长度足够，接缝处用防火胶带覆盖。
2.4 箱内管路的安装与施工
在安装风管、水管等管路前须预先铺设保温材料，并确保保温材料表面无破损；在箱体顶板上预留安装管路所需要的支撑吊杆，吊杆间距须符合安装规范，并确保吊杆固定牢固；按照图纸要求将管路安装于指定位置，确保管路平直，固定牢固，避免在使用过程中因运输晃动而发生松动的情况。在安装排水管前须对之进行清洁，保证管内无堵塞，避免在使用过程中阻碍污水排出，且安装时须按照标准规范确保一定安装坡度，以保证污水顺利排出。
2.5 箱内装饰板的安装与施工
在安装天花板和墙板等箱内装饰板时，提前安装固定板材固定槽，并确保固定槽固定牢固且接缝平整，不影响后期墙板及天花板的安装；然后，将内装板安装于固定槽内，安装前须确保墙板和天花板表面光滑、平整，并确保拼接缝隙整齐、平直。
2.6 箱内电器设备的安装与施工
箱内电器设备安装人员须经过相关培训并获得必要的安装资格证书后方可施工。安装前，检查电器设备，确保表面完好；安装时，相关设备接电按照规范规定施工，不允许采用不符合要求的接电方式，确保所有安装符合标准规定，且在此期间须由具有相关资质的质检人员进行检查。
2.7 箱内家具的安装与施工
箱内家具须按照前期设计图纸中的要求及位置进行安装固定。安装前，对材料进行检查，确保材料表面平整光滑，无明显破损现象，对表面破损的材料及时进行更换；安装时，按照家具的标准固定方法进行连接和固定，确保家具固定牢固。
2.8 水电部分的测试和验收
箱内设备和电器全部安装完成后，安排经过培训的专业人员验收水管及电路部分。验收前，由相关人员制作验收清单，清单中须列出验收项目和项次、验收方法以及验收项目需要达到的标准；验收时，由验收人员按照验收清单所列的项目、项次及标准逐一测试，对出现问题的项目，在清单上进行标注，并监督后期整改，直至最终测试内容均符合标准要求。
3 海上石油钻井平台近海集装箱模块安装过程中的问题及改进措施
集装箱模块安装验收完工后，召开由相关工程师、质量控制人员和施工队伍共同参加的质量分析会，列举生产中存在的各类问题，探讨相应改进措施。
3.1 箱体加工问题
存在的问题：焊接箱体时，因焊接变形造成固定设备的预埋件尺寸和间距发生较大变化，导致后期固定设备困难。
处理措施：焊接箱体时，先不焊接预埋件，待焊接变形修复后再进行焊接，以确保预埋件尺寸和间距满足公差要求。
3.2 地板安装质量问题
存在的问题：（1）地板表面不平整，存在局部鼓包、凹凸不平的现象，影响箱内外观；（2）地板面层铺完后表层长时间潮湿，不易干，严重影响后序施工；（3）聚氯乙烯地板表面粘贴不牢，发生局部鼓包，导致地板与墙板接缝不是一条直线。
处理措施：（1）由于地板施工对工人的工艺水平要求较高，故应选择工艺水平高、手法好、有经验的工人，且在施工时应格外关注地板的平整度，避免出现地板鼓包及凹凸不平的现象；（2）地板面层铺好后，可配置功率较大的通风机，以促进箱内空气流通，若在冬季施工，可选择热风机，通过加热箱内空气来加快表层风干速度；（3）地板表层干燥后，可增设一层自流平材料，此材料流动性较强，对凹凸不平的地板可起到协助找平的作用，确保地板的平整性；（4）冬季施工时，由于室外气候干燥，导致聚氯乙烯地板材料硬度增大且脆性增强，不利于将其粘贴至甲板敷料表层，故在施工时，可用热风机对其进行低温烘烤加热，使其变软且韧性增强后再粘贴安装，以便增强其粘贴牢固性；（5）选用品质好的胶水，且在粘贴聚氯乙烯地板时应尽量确保胶水涂抹均匀。
3.3 铜管焊接质量问题
存在的问题：焊接不牢固，导致铜管管路上水后出现较多焊点漏水、渗水的现象。
处理措施：（1）选择工艺水平高、手法好、有经验的工人，确保每个接头处都焊接牢固；（2）在条件允许的情况下，改用高品质无规共聚聚丙烯或聚氯乙烯管路作为上下水管，其安装工艺简单且牢固可靠；（3）对局部出现问题的焊接处进行补焊，确保其不渗水。
4 结束语
近海石油钻井平台用集装箱模块安装施工难度较大，需要满足的标准较高，故在施工前期需要作充分准备，并对相关人员进行必要培训；在后期施工中，由于涉及的专业较多，需要各施工方相互配合、溝通和协调，以使安装施工达到预期效果，实现各方面功能，满足各方面需求。
（编辑：曹莉琼 收稿日期：2016-10-31）
海上钻井平台结构和功能综述 篇4
1 海上钻井平台的分类
海上钻井平台应满足下面三个条件, 适应海洋钻井区域环境且安全, 成本较低, 满足钻井、采油、测试等各项作业的要求。海洋钻井平台 (drilling platform) 是主要用于钻探井的海上结构物。平台上装钻井、动力、通讯、导航等设备, 以及安全救生和人员生活设施, 是海上油气勘探开发不可缺少的手段。主要分为移动式平台和固定式平台两大类。其中按结构又可分为:
(1) 移动式平台:坐底式平台、自升式平台、钻井船、半潜式平台、张力腿式平台、牵索塔式平台。
(2) 固定式平台:导管架式平台、混凝土重力式平台、深水顺应塔式平台。
80年代初, 人们开始注意北极海域的石油开发, 设计、建造极区坐底式平台也引起海洋工程界的兴趣。目前已有几座坐底式平台用于极区, 它可加压载坐于海底, 然后在平台中央填砂石以防止平台滑移, 完成钻井后可排出压载起浮, 并移至另一井位。图为胜利十号坐底式钻井平台。
“胜利十号”钻井平台是大船海工建造的第一条圆柱型桩腿平台, 该平台用于海上石油和天然气勘探、开采工程作业, 作业水深50米, 最大钻井深度7000米, 具备钻井、固井和辅助试油等能力。平台总长75.21米、总宽53米、型深5.5米“胜利十号”, 其作业水深50米, 最大钻井深度7000米, 具备钻井、固井和辅助试油等能力。该平台是胜利海洋钻井公司适用水深最大、施工能力最强的钻井平台。
2 固定式与移动式平台比较情况
2.1 优点
①稳定性好。
②海面气象条件对钻井工作影响小。
③如有工业性油气, 可很快转换成采油平台。
2.2 缺点
①不能够移动和重复使用
②造价较高, 其成本随水深增加而急剧增加座底式平台分, 本体与下体 (即浮箱) , 有若干个立柱连接本体与下体, 平台上设置钻井设备、工作设备、存储生活舱。钻井前, 在浮箱中灌入压载水, 使之沉底, 钻井时, 座底承担所有重量。此时, 平台位于水平面以上, 不受海浪侵袭。上浮时, 放去浮箱中压载, 提供浮力, 进行拖拽。座底式平台工作水深较浅, 因为越深, 整体重量越大。越不容易拖拽, 经济性下降。现在基本被淘汰, 胜利1号, 4号时座底式的。
自升式钻井平台。由平台、桩腿和升降机构组成, 平台能沿桩腿升降, 一般无自航能力。1953年美国建成第一座自升式平台, 这种平台对水深适应性强, 工作稳定性良好, 发展较快, 约占移动式钻井装置总数的1/2。工作时桩腿下放插入海底, 平台被抬起到离开海面的安全工作高度, 并对桩腿进行预压, 以保证平台遇到风暴时桩腿不致下陷。完井后平台降到海面, 拔出桩腿并全部提起, 整个平台浮于海面, 由拖轮拖到新的井位。
3 导管架桩基平台结构组成
3.1 导管架桩基平台
(1) 导管架是由若干直立的和具有一定斜度的导管, 由横向、斜向连杆联成一体的框架结构。
作用:支承上部结构作为打桩定位和导向的工具, 将平台上面的负荷比较均匀地传递到桩上, 可安装系靠船的设备, 可作为安装上部结构时的临时工作平台。
(2) 桩用于承受平台的垂直重量及水平环境推力, 并通过桩周的摩擦力和桩尖阻力, 将这一负荷传递给基土层, 支承桩。摩擦桩, 目前导管架多采用8根和16根桩。
(3) 上部结构由承受作业机械和其它荷载的各类桁架或梁 (主梁、次梁、小梁) 及平台甲板组成。
3.2 导管架的运送、就位及安装
(1) 运送与就位, 提升法:水深30m以内, 滑入法+起重机:水深30-70m, 滑入法+控制压载机:水深70--120m, 浮运法:水深120m以上。
(2) 安装
打桩:少则四根, 多则十多根, 打入深度少则50m, 多则几百米, 铺设平台上部结构, 分为整体铺设和分块铺设。
4 其它固定式平台
4.1 重力式平台
七十年代初出现, 它完全借助于其本身的重量直接稳定地座在海底分为混凝土重力式平台和钢质重力式平台。
4.2 混凝土重力式平台
由沉垫、立柱、甲板三部分组成, 沉垫----整个建筑物的基础。有多种形式:圆形、六角形、正方形, 立柱有:三腿、四腿、独腿等几种, 甲板----为生产提供工作场所, 安装各种生产处理设施和生活设施。有钢质和混凝土两种。
与导管架平台相比, 具有以下优缺点:优点是不需打桩, 具有相当的贮油能力, 节省钢材, 防火、防腐性较好, 维修费用低, 寿命长。缺点是对地质条件要求高, 出现缺陷后修复较困难。
4.3 钢质重力式平台
1971年意大利首造, 水深90米称洛安高平台, 整个平台由沉箱、支承框架、甲板三部分组成, 沉箱可作贮油罐, 优点是重量比混凝土轻, 预制过程中对水域要求不高, 拖船马力小, 对地基承载力要求不高, 缺点是贮油量小, 用钢多, 易腐蚀。
4.4 混合重力式平台
由混凝土基础和钢质导管架所组成。分为混合塔式平台和重力基础导管架式平台两种。英国北海莫林 (Maureen) 油田的一个平台, 水深98m, 平台结构钢重4万t, 造价3.2亿美元;固体压舱物重5.1万t, 甲板、组块和设备重16200t, 钻井导管重490t, 平台储油能力为65万t, 平台建造时间36个月, 于83年夏安装就位, 优点是受力合理、用钢少、成本低、适用于深水、对海洋环境适应性大。
5 结束语
通过对钻井平台的探讨, 让我们认识到海上钻井平台的分类主要是移动式平台和固定式平台, 了解了平台的结构和优缺点, 只有对事物进行充分认识, 才能改造事物, 所以对我们以后的工作具有一定的指导意义。
摘要：本文探讨了海上钻井平台的分类主要是移动式平台和固定式平台, 并对其优缺点进行了分析对比, 论述了导管架桩基平台结构组成, 对于加速我国进军世界级海洋工程装备开发、设计和制造领域, 提升我国深水作业能力, 具有重要的战略意义。
海上钻井 篇5
1 指重表压力传感器测量方法与不确定性分析
1.1 指重表压力传感器的测量方法
钻井平台指重测量系统由死绳固定器、重量指示仪、压力变送器、连接管线以及电缆等组成。其中指重传感器是死绳固定器的主要部件之一,它将死绳的拉力通过膜片挤压液体而转换为压力信号,传递给重量指示仪和记录仪[1]。
重量指示仪内分别有指重和灵敏弹簧管各一根,弹簧管在液体压力的作用下产生自由端移动,通过放大机构的连杆和伞形齿轮转动齿轮轴,使指针偏转,从而指示出大钩悬重和钻压。其中,短指针为重量指针,长指针为灵敏指针。
笔者在指重表的测重过程中,任意测重点的测重指示值为:
式中xi——指重表测量中重量指示仪上的读数,N。
1.2 指重表悬重测量中的不确定度分析
在实际测量中,检测人员不能确切地知道被测量的真值,也就无法准确地知道测量误差的大小,但可以根据所掌握的有关信息,采用概率分布的方法得到被测量真值所处的范围,并以此作为测量结果的质量指标,即测量不确定度。
在实际应用中,用标准差表示的测量不确定度,称为标准不确定度。标准不确定度的A类评定是用于观测列进行统计分析的方法;标准不确定度的B类评定是用其他方法求得的标准不确定度,称为B类标准不确定度。
指重表检测过程中,不确定度来源于:
a.环境温度、操作人员对其的影响;
b.仪表盘内使用介质的阻尼系数;
c.被检测设备计量性能的局限性;
d.检测系统本身的误差、测量程序的近似和假设。
根据以往的经验得知,a、b、d不确定来源都可以忽略,因此指重表测量结果的不确定度只考虑c。
2 数学模型的建立
2.1 数学模型
根据指重测量的不确定度分析建立如下数学模型:
式中g——仪表测量数据换算后的值;
Δgs——指重表误差对测得悬重数据的影响。
2.2 灵敏系数分析
由式(2)可得:
式中u1、u2——g、Δgs的不确定度;
c1、c2——传播系数,
3 指重表指重示值理论近似值计算
现场被测指重表型号为JZ-Z180,该指重表由传感器和重量指示仪组成,最大死绳拉力180kN,重量指示系统允许误差±1.5%FS,由钻井参数校验设备在传感器上提供载荷f,然后在重量指示仪上读取对应数值。指重表的理论示值为g=kf,被检指重表系统的可靠性依此数据为判定依据。
4 检测数据的处理
根据文献[1]对型号为JZ-Z180的指重表进行校验,测定其测量数值的准确性。
4.1 测量数据
检测仪表为SZJ-I型钻井多参数校验设备,量程为0～200kN,精度±1.5%FS。室内温度24℃,室内湿度75%,为了得到指重表的不确定度,分别用60kN的力对指重表进行9次重复测量,测得的gi分别为:61.5、60.2、58.4、62.5、59.2、61.8、57.9、60.9、58.6kN。
4.2 测量结果的不确定度分析
由式(2)分析可知,指重表测得结果的不确定度由读数换算的值测量重复性误差引入的不确定度和指重表的本身误差引入的不确定度两部分组成。
根据不确定度定义可知,读数换算的值g测量重复性误差引入的不确定度为u1(g),是A类不确定度;由指重表误差引起的不确定度为u2(Δgs),是B类不确定度。由测得的gi可知。由此可根据测量结果和文献
[2]中提供的方法分析其不确定度[3]。
测量重复性引起的A类不确定度:
其中,n为测量次数,自由度为n-1。
指重表的最大允许误差为±3kN,故区半宽度α=3kN,根据经验,α值在区间内为均匀分布,因此可以得出,指重表误差引起的不确定度:
其中k=。
指重表的合成标准不确定度的计算式为:
令,ci即为gi的灵敏系数。ρij是gi、gj处的相关系数,因gi、gj不相关,故ρij=0,由此得出指重表的合成标准不确定度uc=1.818 4。
最后取k=2,则指重表的扩展不确定度up=k·uc=3.64。
完成以上分析后可知,指重表60kN的力测得的结果为60.11kN,其扩展不确定度up=3.64,即g=(60.11±3.64) kN。
5 结束语
不确定度是国际公认的用于评定测量结果质量的参数,通过测量不确定度的分析,可以判断一个测量系统能否满足生产的要求,是提供正确测量结果的前提和保证。
参考文献
[1]JJG(石油)03-1999,石油钻井指重表检定规程[S].北京:石油工业出版社,1999.
[2]JJF 1059-1999,测量不确定度评定与表示[S].北京:中国计量出版社,1999.
海上钻井 篇6
由于海上钻井平台空间有限,废弃物处理装备过大,无法配合使用。钻井所产生的废弃水基钻井液大都无法及时处理,钻进过程中未进入油气层段的废弃钻井液达到 《海洋石油勘探开发污染物排放浓度限值》( GB4914 - 2008) 相关要求并经所在海区主管部门批准后向海排放。钻入到油气层下产生的废弃钻井液及钻屑由于携带少量原油,需要运回陆地处理终端进行集中处理。
1 废弃钻井液的组成特点
钻井液以流体介质和体系组成的特点分类可被分为: 水基钻井液、油基钻井液、气体型钻井液和合成基钻井液[1]。我国标准化委员会钻井液体系分委会把将钻井液分为: 淡水钻井液、饱和盐水钻井液、盐水钻井液、不分散地固相聚合物钻井液、钙处理钻井液、钾基钻井液、油基钻井液、气体钻井液等八大体系[1]。从流体介质角度看水基钻井液,是以水为连续流体介质的钻井液。水基钻井液是由膨润土、盐水粘土、海泡石、重晶石粉、污油及多种化学处理剂组成的多相稳态胶体悬浮体系,含水率一般在35% ~ 90% ,p H值一般在8. 5 ~ 12 之间,呈碱性[2]。在原油开采的过程中与原油一同被开采出来的固体岩屑、泥沙、土壤、淤泥等混合物形成含油污泥。
废弃钻井液中,石油烃( Petroleum Hydrocarbons,PHCs)含量高达10% 以上,是主要的污染物。重金属类物质是废弃水基钻井液的另一类重要污染物,主要来源于添加剂中的无机盐类( 如,铁铬盐等) 等。
2 废弃钻井液对环境的危害
由于废弃钻井液中要添加许多化学物质,如不对其有正当的处置,会对环境造成很大的危害。废弃钻井液中危害环境的主要成分是石油烃、盐类、聚合物、羧甲基纤维素类、重金属( 铜、铅、汞等) 和重晶石中的杂质。[3]最主要的污染物质是石油烃及其他有机物质。脂肪族化合物和芳香烃占废弃钻井液中PHCs的75% 以上。氮硫氧形成许多极性化合物如环烷酸、硫醇、噻吩和吡啶。其中氮的含量不到3% ,大部分包含在馏分油残留的沥青和树脂中; 硫的含量通常在0. 3% ~ 10% 之间;氧的含量一般少于4. 8%[4]。
废弃钻井液的环境危害主要表现在如下方面: 对地表水和地下水资源产生的污染; 导致土壤硬化,致使植物无法生长,土地无法返耕; 各种重金属和化学料剂对动物和植物生长产生影响,并通过食物链进入人体,危害人类身体健康。石油中含有多种毒性不同的有机成分,其中包括毒性较大的多环芳烃物质( PAHs) ,PAHs可通过各种途径计入人体,即使是十分微量也将对人体造成极大的伤害。当废弃钻井液进入陆地环境后,通过土壤向下迁移,最后进入地下水,造成地下水系统的污染。过高的p H值、高浓度的可溶性盐及石油类物质等会影响土壤的结构使得附近土地呈现为棕褐色龟裂板结危害植物的正常生长。含有重金属、油类、膨润土、碱和化合物的有机物等对人、畜和环境有害。有机处理剂、重金属及碱类物质等有害物质的COD值也较高会危及农作物的生长。废弃钻井液及钻屑不经处理直接排放会对环境造成严重影响和破坏,直接或间接对动物、植物及人类生存健康产生危害,不利于人力对环境和经济实施可持续发展的战略目标,因此应在钻井完成后对钻井液进行无害化处理。
3 废弃钻井液无害化处置方法
3. 1 理化处置方法
3. 1. 1 回填法
该方法因花费少、操作方便等原因,石油开采企业普遍采用的方法。回填前,首先将废弃的钻井液在特定的储存场所进行沉降分离,分离后上层分离出的水分离后加入一些混凝剂,达到规定排放标准后就地排放。底层的污泥,经过干燥和简单处理后,直接转移至储存基坑内进行填埋,填埋区域顶部应铺设较厚的表土层,并使储存坑的周围恢复到原来的地貌[5]。
3. 1. 2 回注地层法
这种处理费用成本较高,因地层安全性的原因也可能导致地下水污染,在一些发达国家受到应用限制。为了防止地下水污染和油层破坏,选择合适的安全地层时,应选择压裂梯度较低,以及地层渗透性差的的注入层,而上下盖层必须致密、强度高。该方法是将废钻井液通过井眼注入地层中或保留在井眼环空中[6]。
3. 1. 3 循环利用法
循环利用法是指将废弃钻井液、废水等经过简单的设备处理后循环使用。针对油基、合成基钻井液成本较高的特点,为实现循环重复利用、节约成本,国内多家钻井工程技术公司采用具有国际领先水平的泥浆处理设备,成功实现了对钻井液进行处理净化,使其性能达到要求后转运至其他井场继续使用。目前国内已投入使用的设备,对常规钻井液及包括合成基钻井液在内的油基钻井液的回收利用率已达60% 左右,日处理量可达到200 m3。
3. 1. 4 稳定化法
稳定化法是一种快速和廉价的废弃物处理技术,通过将污染物转化为不溶性或低毒的形式的物质( 即稳定化) ,并且建立一个持久性、结构完整性高的基质来封存它们( 即固定化) 达到处理废物的目的。这种方法能很好地减少废弃钻井液中的重金属和有机物对土壤的破坏,又可保证废弃钻井液池在钻井完成后的还耕。
3. 1. 5 MTC转化技术
MTC ( Mud To Cement) 转化技术是利用废弃钻井液较好的降滤失性和悬浮性,通过加入高炉水淬矿渣和其它外加剂,将废弃钻井液转化为固井液,从而变废为宝,即消除了钻井液外排所造成的污染,又赋予废弃钻井液新的用途[7]。
3. 2 生物处置方法
3. 2. 1 堆肥法
堆肥法是指将废弃钻井液堆成堆体,利用外源微生物对其进行处理的方法。通过调节温度、湿度,加强通风,或者木屑等添加疏松剂和营养物质改变堆肥法生物处理的效率。因为堆肥法更易控制,可以通过辅助控制设备,以减少挥发性有机物的排放[1]。但是堆肥法在处理废弃钻井液时所需要的时间较长,也需要较大的处理面积。
3. 2. 2 生物反应法
生物反应法是将废弃钻井液与水混合将大部分污染物溶于水中,得到大部分溶解态污染物,微生物可以将这些污染物转化成为低毒性的中间产物( 如有机酸和醛类等)[1],最终将这些产物转化为H2O和CO2。生物反应法有其特有的优点,例如处理效率高、占地面积小等; 但同时也具有处理工艺较复杂、成本高、耗能大等缺点,处理过程产生的挥发性有机物需要二次处理,泥浆仍需脱水处理。
3. 3 植物- 微生物联合修复方法
植物- 微生物联合修复是利用土壤- 植物- 微生物组成复合体系来共同去除污染物的一种环境友好型修复技术。由于在修复过程的效率较高、不产生二次污染,而且其处理成本相对其他物理、化学修复方法较低,因此植物- 微生物联合修复方法无论是在修复无机污染物还是有机污染物,都受到越来越多研究者的广泛关注。在植物生长时,其根部为微生物提供旺盛的生长和附着的场所,同时,植物根际分泌物会刺激细菌对污染物的转化作用; 此外,微生物在旺盛生长加速土壤中污染物的去除和转化的同时,也能促进植物生长和对污染物的吸收[7]。但是,污染物种类繁多、理化性质差异较大、修复植物种类多种多样、微生物类群庞大以及污染土壤类型理化性质也各不相同,给修复植物的选择和微生物的筛选带来很大难度。并且修复过程较复杂,时间相对较长,会受到温度、营养等环境因素的限制,也同样加大修复的难度。
4 结论
国外对废弃钻井液的无害化处理研究比我国稍早,而且处理技术、方法和经验较丰富,但近些年国家各科研院所和石油开采服务企业通过引进、消化和自主创新[8],已在许多领域和油田应用了一系列比较成功的处理技术。从环境保护的角度出发,生物处置方法以及植物- 微生物联合修复方法应作为废弃水基钻井液、钻屑生物修复无害化处理的首先,也是今后废弃钻井液无害化处置方法和处理工艺的研究方向。
环境保护是我国的一项基本国策,2015 年国家新环境保护法的实施,更是进一步明确了国家对保持经济、环境同步可持续发展的战略目标。石油开采企业要履行好建设绿色油田的责任和使命,营造健康清洁的油田生产、生活环境,最大限度的贡献地区公司的经济价值和社会价值。同时,应尽快建立海上废弃钻井液处理排放的企业标准,规范废弃物排放,减少钻井废液、钻屑带来的环境污染,保护陆地及海洋环境。
摘要：分析了海洋石油开采产生的废弃水基钻井液的构成和环境危害,以无害化处置方法为研究对象,参照国内外有关标准和应用技术,分析了理化处置方法、生物处置方法、植物-微生物联合修复方法等技术的应用现状。从环境保护的角度出发,生物处置方法以及植物-微生物联合修复方法应作为废弃水基钻井液生物修复无害化处理的首先。国家和石油开采企业应尽快形成废钻井液的处理规范和标准,以减少废弃钻井液的有害排放。
关键词：水基钻井液,无害化,处理方法,生物处置,微生物
参考文献
[1]吴明霞.废弃水基钻井液环境影响及固化处理技术研究[D].大庆:东北石油大学,2012.
[2]刘宪斌,刘青.生物法修复废弃钻井泥浆和含油污泥的研究进展[J].环境污染与防治,2015,12(2):14-19.
[3]董娅玮.废弃钻井泥浆固化处理技术研究[D].西安:长安大学,2009.
[4]Mait K,Marcia M,Aleksander M.Characterization of oily sludge from a waste water treatment plant flocculation-flotation unit in a petroleum refinery and its treatment implications[J].Journal of Material Cycles and Waste Management,2008,10(1):79-86.
[5]张淑侠.浅论钻井废泥浆对环境的危害及处理技术[J].安全与环境工程,2007(4):148-149.
[6]李建山.完钻井井场混合液固化处理技术研究[J].成都:西南石油大学,2006.
[7]何瑞兵.水基废弃钻井液无害化处理研究[D].成都:西南石油学院,2002.