南海深水鉆井防臺風應急技術

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

南海深水鉆井防臺風應急技術

韋紅術1王榮耀2張玉亭2王躍曾1
（1.中海石油（中國）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）

南海臺風具有活動頻繁、發展迅速和路徑復雜的特點，常規預報手段和應急方法難以滿足深水鉆井作業對安全和時效的要求。針對臺風特征，根據年份、強度、登錄位置、發展趨勢、源區進行檢索和統計，建立了南海深水歷史氣象資料分析技術；根據臺風早期模式的初始條件和側邊界條件，使用ECMWF全球預報模式建立臺風早期預報技術；結合南海海域特征，建立不同懸掛方式下隔水管回收作業中撤離的安全預備時間計算方法，形成一套應急措施，成功指導了南海深水井的防臺風操作。

深水鉆井；半潛平臺；南海臺風；應急方案

南海因其地理環境、海洋海盆狀況、季風環流等特殊因素影響成為西北太平洋上受臺風影響最頻繁和路徑最復雜的海區之一。臺風嚴重影響了我國南海深水鉆完井作業的安全和時效［1-2］。臺風特征規律的準確分析、早期預報能力、安全預備時間計算和隔水管處理方案是南海深水鉆井平臺防臺風方案準確制定的關鍵。針對南海深水鉆井作業中的難題，通過研究與實踐，建立了一套南海深水鉆井臺風應急技術，成功指導了南海深水鉆井作業的防臺風決策。

1　南海臺風特征及規律

對近50年南海臺風歷史資料的分析得出，每年8月和9月是南海臺風的高峰期［3］，這2個月形成的熱帶氣旋約占全年總數的38%，而其余月份臺風發生的次數少，強度也較弱，冬半年極少有臺風形成。針對南海臺風發生源地的分析表明，南海臺風從生成到抵達南海東部深水作業區的時間大多介于4~7 d。南海土臺風生成源地與深水作業區的距離基本在450海里以內，而土臺風從其生成到加強到臺風的平均時間也僅為78 h，因此臺風期的深水鉆井作業需要對土臺風重點防范。

基于南海臺風信息建立南海臺風數據檢索系統，其查詢界面如圖1所示。根據年份、中文名、英文名、強度、登錄位置、趨勢、源區等進行檢索和統計，同時可對檢索到的結果在地圖上進行疊加展示。

圖1　南海臺風數據檢索系統界面

通過南海臺風歷史資料的分析，掌握了南海臺風的一般規律特征。該規律特征廣泛地應用于南海深水尤其是超深水鉆井作業的工期預測，由臺風引起的工期損失在作業前得到了較為合理的估算，保障了作業的安全高效。

2　臺風早期預報技術

針對深水作業所關心的未來6~10 d的臺風天氣預測難題，通過相關調研分析，創新性引入了基于集合天氣預報技術的海氣耦合模式，該模式具有預見期長（1~10 d）、高分辨率和多源四維資料同化的優勢，可以很大程度上消除系統性誤差和非系統性誤差，是一種較為可靠的臺風早期預報技術。

臺風準備時間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，做好平臺撤離準備所需要的時間。主要包括停止鉆井作業、起出井筒內鉆具和封閉油氣井所需要的時間、隔水管LMRP解脫及回收時間、撤離無關人員等其他準備時間以及需要的安全余量。T-time時間內，要保證平臺處于防臺警戒區紅色警戒之外［4］（以平臺為中心，半徑463 km的海區），如圖3所示。臺風季節作業期間，根據鉆井作業的進度和所處的作業階段，每天要對T-time進行更新，并填寫到每天鉆井日報里，以備臺風來臨時制定應急作業指令。

圖2為早期預報模式（圖中標注CFAN）與其他歐美主流臺風預報機構（NCEP、ECMWF）對2013年西北太平洋上所有臺風移動路徑預報效果的比較，明顯看出早期預報模式在提前時間在96 h以上時的誤差明顯變小，相較其他機構優勢較大。早期預報模式的引入有力地支持了南海深水鉆井作業防臺風撤離工作。

圖2　不同臺風預報模式預報效果比較

3　安全預備時間T-time的計算

臺風早期模式的初始條件和側邊界條件使用ECMWF全球預報模式的預報場，側邊界條件每6 h更新一次，做240 h預報。在對臺風初始場的構造上采用了渦旋重定位技術，即根據實時獲取的臺風報文，對背景場上存在位置偏差的渦旋進行重新定位修正，使之減少初始的定位誤差。根據業務運行的檢驗效果，采用了渦旋重定位技術，使用此初始方案后，路徑預報精度得到了改善。

準備階段需要做好如下工作：（1）按照深水鉆井裝置常規防臺風回收LMRP及應急防臺風懸掛隔水管2種防臺撤離方法，結合實際作業工況，計算T-time時間T1和T2，每天在日報表上更新；（2）密切跟蹤南海海況和氣象預報，對現場人員進行土臺風規律特點的培訓；（3）進行懸掛隔水管移船可行性研究，召開專題風險討論會，制定緊急情況下棄隔水管的預案，每口井作業前，結合海底地貌確定懸掛隔水管移船方向，推薦向深水區航行；（4）平臺儲備20 d的生活物資及油水，制定并每天更新臺風撤離人員計劃表；（5）配備并預接封隔器、風暴閥、懸掛工具等維護處理井眼的工具。

南海深水鉆井防臺風應急方案取得了良好的應用效果，成功指導了南海東部自營深水井的防臺風決策，有效地避開了鉆井作業期間所遭遇的全部17個臺風。

4　平臺懸掛隔水管航行可行性分析

作業階段需要做好如下工作：（1）一旦在南海有熱帶擾動且有形成熱帶低壓的趨勢，評估T-time時間，立即停止大型作業，如下防噴器組、鉆開油氣層、下套管、測試等；（2）一旦在南海的熱帶擾動升級為熱帶低壓TD，則立即啟動防臺撤離程序；（3）根據預報的風力、距離和移動速度，首先要保證能關井和解脫LMRP，必要時可以不下風暴閥或注水泥塞而直接起鉆完關井；（4）盡可能多回收隔水管；（5）盡可能撤離非必要人員；（6）結合臺風移動方向、風向、流向及海底地貌，確定平臺航行方向，航行避開臺風的正面襲擊，并避免LMRP碰撞海床及水下設施。

現實中，并非所有農戶都樂意將自己承包地流轉出去，因為有些農戶家里有充足的勞動力，且年齡較大不愿再外出找事做，他們自己耕種自家承包地，雖然收入與流轉價格差不多，但在家有些事做對自己來說也是好事。由于土地流轉需要村里集中統一流轉，所以即便有農戶想保留承包地自己耕種也很困難，他們的承包權只能屈從流轉優先權。

苗肥以薄糞水為主。至初花期，即小暑初，在壟間追施復合肥50 kg/畝。在結薯中期，追施尿素25-30 kg/畝，可在壟間面施，尿素也可在雨前撒施。施肥時不要翻動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，開展平臺懸掛隔水管航行可行性分析，包括撤離允許的最大懸掛長度和航速分析、撤離艏向分析以及軟懸掛和硬懸掛撤離的對比等，建立平臺在不同工況下懸掛隔水管航行可行性圖表，為現場防臺風決策提供指導。

運用沿海風塔觀測資料和再分析資料,對2009年夏季江蘇兩類海風鋒過程做了詳細的對比分析。并對海風鋒激發強對流過程進行了時空精細化數值模擬,結論如下:

5　南海深水鉆井臺風應急措施

由南海臺風規律分析可知，南海臺風（尤其是土臺風）防御時間短，對防臺風操作的響應時間提出了挑戰，需要采取特殊的防范措施。

根據撤離過程中對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，并做好平臺懸掛隔水管進行撤離工作所需要的時間。

鉆井平臺作業過程中遭遇臺風時，需要采取有效防臺風措施，防止平臺設備和井口設施的損壞。常規操作需要將隔水管自LMRP 處斷開并回收上甲板，然后航行駛離臺風影響區域。平臺撤離前，可能因多種原因導致隔水管未被完全回收，如：臺風預報的局限性導致平臺撤離前的準備時間不夠、正在進行的作業阻礙了在最佳時機實施斷開并回收隔水管的操作、天氣發展迅速使回收作業無法繼續進行等。在這種情況下，平臺只能懸掛隔水管實施撤離。平臺航行時懸掛隔水管受到強烈的海流載荷作用，其安全性遠較平臺不航行時差。

6　應用效果

對動脈期進行掃描時，在注射造影劑的20～25s后可開始掃描，注射造影劑后的40～45s可開始門脈期掃描，并將掃描數據傳送至工作站中進行容積重建、最大密度投影、任意層面重建等處理。

統計結果表明，2009—2010年某第六代深水半潛式鉆井平臺在南海所鉆深水井（水深范圍600~ 1 700 m）避單個臺風的平均損失時間為7.8 d，其中防臺風“巨爵”過程中隔水管系統底部總成與海底發生碰撞，引起的防臺風時間高達43 d。中海油2012—2014年所鉆深水井（水深范圍500~ 2 400 m）避單個臺風的平均損失時間為5.5 d。避單個臺風效率較國外深水平臺高29%。

組串式并網光伏逆變器的MPPT路數有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，MPPT路數越多失配越少，但從可靠性的角度出發，MPPT路數越多損耗就越嚴重，經濟效益越低。通常當兩者失配超0.5%以上，多路MPPT的價值才能體現。故需結合當地實際，根據不同地形、光照，選擇不同的逆變器，降低投入，提高經濟效益。

甘草提取物對雷公藤甲素損傷后人肝L-02細胞中UGT1A、MRP2表達的影響 …………………………… 張 靖等（1）： 65

國外某深水鉆井平臺在南海單井防臺風時間統計，其單井防臺風平均損失時間為15.7 d，而中海油深水井單井防臺風的平均損失時間為10.5 d。排除防臺風“巨爵”所引起的設備維修時間后，國外某平臺單井防臺風時間（8.2 d）略低于中海油深水井，但由于多數井防臺風過程中采取了不解脫隔水管底部總成的抗臺模式，其防臺風操作的安全性要遠低于中海油所鉆的深水井。

7　結論

（1） 臺風的提早預報和準確預報是影響防臺風決策和防臺風操作安全性的重要因素，加強與國外氣象研究團體的合作，利用世界先進氣象預報技術和資源進行更長預見期的臺風動態預報，可以在一定程度上降低深水半潛平臺防臺風操作風險。

（2） 為了防范南海臺風尤其是土臺風，應在作業開展前結合具體的作業工況分析平臺懸掛隔水管抵抗臺風和撤離的可行性，并且在作業過程中實時更新兩種防臺風模式的T-time，以便在收到臺風預報時及時制定合適的防臺風策略。

（3）南海深水鉆井防臺風應急方案取得了良好的應用效果，成功地指導了南海深水井的防臺風決策，并且在實際應用中日趨完善。

［1］葉吉華，劉正禮，羅俊豐. 深水鉆井設計的技術流程與工作方法［J］. 中國海上油氣，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， 董昌明，等. 南海土臺風和非局地臺風的對比研究［J］. 中國海上油氣，2014，32（1）：19-30.

［4］吳紅衛. 東海平湖油氣田防臺風撤離實例分析［J］.中國海上油氣（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”國家科技重大專項“深水鉆完井及其救援井應用技術研究”(編號：2011ZX05026-001-04)。

韋紅術，1970年生。1994年中國石油大學畢業，現主要從事海洋鉆完井技術和管理方面的研究工作，高級工程師。電話：0755-26022289。E-mail：weihsh@cnooc.com.cn。

2014-11-30）

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