井喷是深水油气勘探开发作业中最严重的事故之一,不仅会带来重大的人员伤亡和财产损失,还将引发环境灾难。当前我国南海深水油气开采尚处于初期阶段,在深水井喷应急方面的技术实力较为薄弱,亟需研发深水井喷应急技术。课题结合国家安全生产监督管理总局2012年安全科技“四个一批”项目“南海深水油气钻井风险管理及应急关键技术研究”,开展深水井喷快速应急技术与救援风险分析研究,为深水事故现场决策提供支持。课题主要研究进展如下:1.深水井喷应急技术优选研究分析各深水井喷应急技术原理、工作过程、适用条件及设计思路。基于区间层次分析法(IAHP)建立深水井喷应急技术优选模型并给出南海井喷控制方案,得到优选深水井喷应急技术时的一级优选准则需依次优先考虑控油能力、作业实施速度、设计制造速度和恶劣环境适应能力,二级优选准则需顺次考虑装置控油机理、设计速度、安装作业速度和水合物抑制能力等因素。2.深水井喷快速关井技术研究以简易防喷器应急技术为例开展深水井喷快速关井技术研究。给出陆上和海上的简易防喷器现场试验方案,包括隔水管剪切和简易防喷器安装试验共24个作业步骤;采用计划评审技术(PERT)定量设计简易防喷器应急作业,将简易防喷器作业分为11项子作业并得其作业关键路线总时长;基于ABAQUS建立隔水管-简易防喷器-导管耦合系统力学模型,提出简易防喷器配置方案确定方法,根据简易防喷器作业影响因素敏感性分析得到作业时需重点控制钻井船偏移并密切监测关井压力。3.深水井喷高效收油技术研究以LMRP集油罩应急技术为例进行深水井喷高效收油技术研究。将LMRP集油罩作业分为15项子作业并编制其PERT图,得到LMRP集油罩应急作业在不同规定期限内的完成概率;基于ABAQUS建立LMRP集油罩作业系统有限元模型,给出LMRP集油罩应急作业预警极限准则,根据收油船偏移量和海流表面流速确定集油罩应急作业窗口,得到收油作业时需选择高强度收油钻杆并密切监测调整上部挠性接头转角;采用HYSYS给出LMRP集油罩收油作业工艺模型,开展LMRP集油罩的水合物形成风险分析,得到水合物生成风险最大的区域在救援平台LMRP下部。4.深水井喷应急救援风险分析研究为保障应急作业安全进行,开展深水井喷应急救援风险分析研究。建立应急风险分析框架,给出应急风险分析的特征、分析内容及流程;基于冲量过程理论建立深水井喷应急救援过程冲量模型,得到南海深水井喷应急救援系统加权有向图,进行南海深水井喷应急救援系统失稳风险分析;结合应急救援作业程序,给出深水井喷应急安全屏障模型,提出屏障失效防控的具体措施。