[圖文]揭秘墨西哥灣漏油事故誘因:氣體噴發自燃爆炸
英國石油公司的工作人員在清理海面上的浮油
志願者在幫助清理鵜鶘身上沾上的油污
4月20日,「深海地平線」平台發生爆炸後燃燒,造成原油洩漏事件
墨西哥灣原油洩漏事件造成了一系列生態災難。這讓世界對海上石油開採的風險產生了前所未有的重視,那麼災難是如何造成的呢?這還要從如何在海上開採石油的過程說起。
打井
鑽頭管子一起下
2010年4月20日,英國石油公司租賃的位於美國墨西哥灣的一座半潛式鑽井平台爆炸起火。36小時後,平台沉沒,11名工作人員遇難。鑽井平台底部油井自24日起漏油不止並引發了大規模原油污染。事故發生後,英國石油公司表示為此次原油洩漏事故負責。不過到現在,事故造成的影響仍然沒有解除。
那麼,為什麼原油會噴出來呢?這還要從鑽透地殼說起。通過勘探,石油公司首先確定要在哪一個海域采油,然後就開始打井。打井當然要靠「鑽」,用一個大鑽頭鑽進地殼去,但是光有鑽頭還不能把油抽上來,還要往井裡下一個鋼管,一邊往下鑽,一邊往下套管子,管子的一頭還要灌特殊的水泥固定住。這個管子最大直徑有幾十厘米,越往下鑽,管子越細。這裡就有個問題了,大家都知道牛頓第三定律,作用力與反作用力總是大小相等,方向相反,鑽井的時候,鑽頭向下用力,不會反過來把鑽井平台頂起來嗎?中國船舶工業公司708研究所海洋工程部高級項目管理主任助理景寶金解釋說,鑽井平台動輒幾萬噸,不會被頂起來。
這樣,半潛式石油平台就需要從一根長度動輒有上千米的管子裡抽取石油。這麼長的管子會斷嗎?景寶金說,半潛式鑽井平台有動力裝置,可以通過螺旋槳的運動來對自己的位置進行微調,而且鋼管本身有一定的延展性,所以通常都不會折斷。這就好比飛機的空中加油過程,不可能保持完全的相對靜止,只要能夠把活動限定在一定範圍裡就可以。
危險
氣體噴發自燃爆
把井鑽成了,就可以把油井裡的油開採上來了。不過,通常石油不會自己跑上來,需要人想辦法讓它上來。相應的方法有不少,其中一種是用水泵往油井裡注水,水比油重,就能把原油趕上來,也可以用泵把原油抽上來。
我國的油井大多就是用一種綽號名叫「磕頭機」的泵機給抽上來的。但是有的井「特別好」,油會自己噴上來。對於陸上石油來說,中東的「好油井」比較典型。石油往往會自己噴出來。之所以會出現這樣的石油自噴井,有時道理和「自流井」一樣,是因為在比油井地勢更高的地層中還有石油,低窪處的石油就在重力作用下被擠出來了。更多的情況下,出現石油自噴井是因為石油中含有氣體,包括硫化氫、天然氣等氣體。這些氣體的壓力會讓原油自動噴出地殼。
這種自噴的油井采起來是容易,但是卻會帶來很大的風險。 「可燃氣從海床底下跑出來,往往要跑一萬多米,那個速度是很快的,比風還快。」景寶金說,「在這種情況下,即使沒有任何火源,可燃氣體摩擦產生的溫度也是很大的,再加上會有靜電產生,很可能會自燃爆炸。城市裡的天然氣管道可以關掉,但是海底的石油氣可控制不住。」正是發生了這種海底可燃氣體的爆炸,墨西哥灣的那個平台爆炸起火,完全毀掉了。
防護
防噴設備,效果一般
井噴事故的危害遠不止摧毀個把鑽井平台,更大的危險在於對環境的大規模破壞。每次海底井噴之後,都會有大量原油洩漏到海洋中,造成環境災難。此次墨西哥灣每天洩漏的原油可能超過萬桶,造成的生態災難讓人觸目驚心,沿岸的經濟也受到嚴重打擊。
景寶金說,為了防止井噴事故,所有鑽井設備都有一個防噴器。這是一個很大的設備。開始鑽井的時候就要放置防噴器。鑽井的過程中,一旦發現氣體壓力過大,就要立刻把系統切斷,讓鑽頭和管子都斷在裡面,防噴器就留在那裡了。墨西哥灣發生爆炸事故的鑽井平台,肯定也配備了防噴器,但到底是防噴器沒有起作用,還是人為因素造成故障,還是有其他因素,還有待進一步的調查。
石油洩漏事故大致有兩個處理方案,一個是讓石油隨意流出,反正早晚有流完的一天,但這個方案污染太大不可行。現在採取的是另一個方案,在原有油井的旁邊再打一口可控的井,把此處石油中的氣體給放掉。這種方法此前曾被用於控制類似的事故。1979年6月3日,墨西哥石油公司在墨西哥灣的鑽井平台發生嚴重井噴,平台陷入熊熊火海之中,原油以每天4080噸的流量向海面噴射。後來,專家在該井800米以外海域搶打兩眼引油副井,分別於9月中、10月初鑽成,減輕了主井壓力,噴勢才稍減。
但在旁邊打井的時候也需要防止井噴。所以,這回英國石油公司就用了一個非常大的罩子把防噴器再罩住。這個工程量是非常大的,首先要建造一個新的防噴器,然後要在海況極差的情況下把它運過去,然後還要把它放置進新的井中。為了讓這個罩準確放置,還需要通過水下機器人進行監控。不過,事實上,即使花大力氣這樣搞,罩上的效果也不是很好,只是暫緩污染的速度而已。
未來
風險或將長期存在
除了井噴,水和風的流動也對鑽井平台產生很大的影響。海水裡的海流會對采油的管道造成衝擊。不過,現在針對這個因素的研究已經非常充分了,由此造成的鑽井平台事故已經非常罕見。
更大的威脅來自海上的風浪。我國製造的第六代3000米深水半潛式鑽井平台可以在45海里/小時的風速下正常作業,在109海里/小時(相當於18級以上超強颱風)的風速下生存。景寶金說,一船的深水鑽井平台都考慮能在中等大小的風浪條件下正常生產作業,如果再大一點,就停在那裡不工作了,如果可能遭遇颶風,就要離開相應的海域。不過,它可以把采油的管子留在海裡,回來的時候還可以再接上。但這樣也很難保證萬無一失,墨西哥灣就是個颶風多發區,經常有鑽井平台被吹壞。2006年,美國的礦產管理局就宣佈,2005年秋季的「卡特裡娜」和「麗塔」颶風毀壞了墨西哥灣地區113座石油鑽井平台。景寶金說,雖然現在專家們可以設計出可以抗「百年一遇」颶風的鑽井平台,但實際製造過程中不可能因為一個非常規的事件把這個東西造得太貴,在經濟上不合算。
海上石油開採的風險是絕對存在的,任何技術進步都不可能完全消除這種風險。但是人類對石油的需求卻讓人們不得不繼續在海上開採「黑金」。據《油氣雜誌》統計,截至2006年1月1日,全球石油探明儲量為1757億噸,天然氣探明儲量173萬億立方米;全球海洋石油資源量約1350億噸,探明約380億噸;海洋天然氣資源約140萬億立方米,探明儲量約40萬億立方米。隨著陸上石油的逐漸枯竭和海洋石油資源的不斷發現,海上將會出現越來越多的鑽井巨人。