论文部分内容阅读
海上钻井过程受到多种不确定因素的影响,特别是钻遇岩灰岩地层或钻井液密度窗口窄的区域,易发生井漏、井涌等井下复杂情况,开展钻井过程动态风险预测及诊断具有重要的理论意义和工程应用价值。本文以海上某油气田开发为背景,针对海上钻井事件风险动态定量分析,早期实时风险预警,安全屏障的可靠性评估及维护优化四大主题开展了深入研究,主要工作如下:1.结合海上控压钻井系统与过程工艺的特点,根据钻井工程系统论和安全屏障理论,建立了基于井底压力控制机理的多工况下钻井井漏、井涌风险演化综合模型。该模型以风险因素耦合演化和基于安全屏障的事件链为线索,描述了井漏、井涌的发生、发展过程,为海上钻井井喷等灾难性事故的预防提供理论指导。2.针对钻井过程的动态效应难以捕获,钻井液密度等事件状态改变时的概率更新困难,以及过程不确定性对量化结果影响等难题,提出了基于动态贝叶斯理论和不确定性相结合的动态定量风险评估方法,实现多工况条件下钻井过程的动态风险定量评估、基于不确定性的根本原因诊断、风险演变趋势及敏感性分析。3.针对钻井工艺参数数据变化规律的非线性问题、变化趋势不明显或延迟,仅靠常规指标监测不能满足早期溢流和井漏预警的要求,建立了一种基于多指标融合的实时钻井参数预警模型,通过动态安全阈值判断及Bayes估计实现早期实时的钻井异常预警。4.考虑安全屏障系统的可靠性评估通常基于设备的失效服从指数分布、采用不变故障率以及测试后设备恢复最新状态等假设的不适用性,提出了基于时间依赖故障率的可靠性分析方法,以评估安全屏障系统的需求失效概率,建立了考虑周期间相互影响的数学模型,实现了不同测试周期的PFDavg的变化趋势的预测及安全完整性等级的评估。5.针对屏障系统在测试和维护过程中给海上钻井事故带来的延迟,提出了基于多相Markov过程和维修状态的预防性测试及维护方法,建立不同系统的多状态Markov模型,预测评估非周期性、测试失误及延迟维修对系统不可用度的影响。