近日，我院刘秀全教授团队安全科学与工程学科博士研究生隋乐在深水钻井井筒完整性失效风险评估方面取得新进展，相关研究成果《机理-数据双驱动的深水钻井井筒完整性失效风险评估》（Mechanism-data dual-driven risk assessment of wellbore integrity failure in deepwater drilling）发表《Ocean Engineering》。《Ocean Engineering》是海洋工程领域的国际顶级期刊，目前影响因子为6.3。论文第一作者为隋乐，通讯作者为刘秀全教授，中国石油大学（华东）为第一署名单位和通讯单位。该该研究得到国家自然科学基金等项目的资助。
图一 论文首页
井筒是油气生产的关键通道，其完整性是保障钻井、完井和生产作业安全的必要前提。随着石油资源的勘探开发逐渐转向深水、超深水环境，在复杂海洋环境载荷作用下钻井井筒完整性存在巨大风险。井筒的完整性一旦失效，地层流体将会无节制地流出井眼，导致井喷、井漏等重大的安全事故，造成人员伤亡、财产损失、环境破坏等严重后果。现有风险评估方法普遍依赖统计数据与专家经验获取失效概率，未能考虑反映井筒结构失效物理机制的力学模型，因而无法针对深水钻井井筒的具体工况实现精准的失效风险评估。
针对上述问题，本研究提出一种机理-数据双驱动的深水钻井井筒完整性失效风险定量评估方法。首先，基于Bow-tie模型，系统辨识深水钻井井筒完整性关键失效模式，并将其划分为两类核心范畴：以平台定位失效和隔水管失效为代表的装备类失效，以及由套管失效与井壁失稳为代表的结构类失效。对于装备类失效风险，采用基于历史数据/专家经验的可靠性分析；针对结构类失效风险建立基于物理机理的力学概率模型。随后，依托故障树-贝叶斯网络（FTA-BN）动态映射机制，集成统计数据驱动的装备失效概率与力学模型驱动的结构失效概率，构建能表征钻井作业工艺过程的井筒系统级失效概率模型。最后，结合事件树分析，考虑井筒完整性失效后各安全屏障功能的成功或失败状态，定量评估不同事故后果的发生概率。
图二 深水钻井井筒结构图
以水深1500 m的深水钻井工况为例，研究选取泥线以下300m、1500 m和3000 m三个代表性井段，开展结构失效概率计算、系统级风险集成、敏感性分析及事故后果评估。实力分析表明，深水钻井井筒完整性风险具有显著的随井深演化特征，主导失效模式由浅部弱胶结地层诱发的井壁失稳风险，逐渐演变为深部高温高应力驱动的井壁与套管协同失效。该方法有效降低了对单一经验数据的过度依赖，为深水钻井动态风险防控策略制定与井筒完整性优化设计提供了坚实的理论支撑。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2026.129038
