海上石油钻探的改进

由:Patrick j . Kiger

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你对近海石油钻探了解多少?
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2010年4月,摧毁墨西哥湾深水地平线钻井平台的爆炸和火灾导致11名船员死亡,引发了一场环境噩梦。美国国家海洋和大气管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration)报告称,在7月中旬油井最终被封堵之前,已经有近500万桶石油泄漏到墨西哥湾,给海洋和植物造成了灾难性的破坏。

据英国《金融时报》报道,联邦调查人员发现,这场灾难是英国石油公司(BP)犯下的多重错误造成的,包括对油井的密封胶结不当,导致石油泄漏,以及该公司未能进行符合标准的维护和安全测试,并对钻井平台的工作人员进行充分培训时间.在事件发生后,批评人士警告说开采石油水下超过1英里的地方本身就有风险,因为设备必须承受巨大的压力,而用于封堵较小深度泄漏的方法可能不起作用。然而,在事故发生6个月后,美国内政部长肯•萨拉查(Ken Salazar)决定允许恢复深海钻探,前提是运营商必须遵守新实施的、更严格的安全标准。

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这些新措施是什么?是否有其他改进措施使海上石油钻探成为一种更安全的做法?

5:更坚固的油井

深水地平线号灾难的原因之一是水泥密封失效,水泥密封在墨西哥湾海底钻孔中排列,并将穿过钻机的管道固定到位。新的联邦法规要求工程师证明固井能够承受其将承受的压力。英国石油公司表示,在未来,它不会接受其施工承包商的话,即其油井的强度足以承受其将承受的极端压力。相反,该公司将要求对承受最大压力的油井部分使用的水泥进行实验室测试。该测试将由英国石油公司工程师或独立检查员进行。

一些专家认为英国石油公司和其他公司石油钻机应该进一步加强水井。例如,石油行业的工程师告诉《技术评论》(Technology Review),深水地平线油井的设计存在致命缺陷,因为英国石油公司决定安装一套连续的螺纹浇铸管,从井口一直到井底,本质上是一根长管。这种方法密封了套管和钻井孔之间的空间,使得在施工过程中很难检测到泄漏,并允许气体从管道中流出油田更多的时间积聚和渗透,增加了爆炸的风险。相反,批评人士希望看到油井是一块块地建造的,在安装下一段管道之前,每一段管道都要固定到位。这种缓慢而谨慎的方法将使施工人员能够观察混凝土凝固过程中可能出现的裂缝,并更容易地修复它们。不幸的是,这也将是昂贵的。

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4:改进的井喷保护

在深水石油钻井平台在美国,也许最关键的安全设备是一种叫做防喷器(BOP)的装置。防喷器的作用是防止气体以及石油过快涌入钻井平台内的管道,这可能会导致摧毁“深水地平线”号的那种爆炸。想象一下用你的手指掐住一根橡胶软管来阻止水流,你已经有了基本的概念,除了你的手必须超过50英尺(15米)长,超过300吨重新闻周刊. 防喷器没有配备手指,而是配备了一种称为剪切闸板的强大工具,它可以切入管道以切断油气流动。不幸的是,在深水地平线灾难中,防喷器未能发挥作用。

联邦监管机构希望通过要求更好的文件证明防喷器处于正常工作状态,以及对操作防喷器的机组人员进行更好的培训来防止下次出现这些问题。作为补充保险,他们现在要求防喷器配备更强大的剪切机,即使在该深度处承受预期的最高水压时,也能切割外部管道。

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此外,BP还宣布,该公司将在墨西哥湾的钻机上配备至少两个剪切闸板,而不是一个,并将在每个钻机上保留一套额外的剪切闸板作为备用。此外,英国石油公司表示,无论何时将其海底防喷器带到海面进行测试和维护,公司都会派出独立检查员,以核实工作是否正常进行。

第3集:每个石油钻井平台上都有机器人潜艇

在深水石油钻探,机器人是完成最困难工作的粗人。30多年来,石油公司一直在使用遥控潜水器(ROV)——基本上是可以潜到人类潜水员无法生存的深处的机器人潜艇——来完成从转动螺栓到关闭阀门的一切工作。今天最先进的ROV是一种价值100万美元的箱形钢制飞行器,大小相当于一辆小型汽车,配备有可举起一吨重的机械臂。它配备了摄像机,从黑暗深处将实时图像传输到数千英尺高空水面船只控制室的飞行员。在一个典型的海湾石油钻井平台上,经常会发现六艘ROV和几艘船只,供执行各种任务的支援人员使用。

但在发生像“深水地平线”(Deepwater Horizon)井喷这样的灾难时,rov就变得更加重要了。一个前所未有的14个机器人同时进行应急工作。一些人试图关闭防喷器的剪切闸板,而另一些人则连接软管和管道进行安装采油并建造了减压井来阻止井喷。据报道,还有一些人监测墨西哥湾漂浮的水下石油羽流,并收集其对墨西哥湾生态系统影响的数据赫芬顿邮报

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新的联邦法规要求每个石油钻井平台都有自己的ROV,以及经过培训的操作人员,这样他们就可以在紧急情况下立即采取行动。此外,联邦政府现在要求安装防喷器,以便在发生故障时,ROV可以接管并使用剪切闸板关闭管道。为了确保机器人能够正常工作,政府要求对机器进行更广泛的测试,包括让ROV潜入海底并在海底操作剪切闸板。

2:改进对未来井喷的准备

2010年4月“深水地平线”(Deepwater Horizon)钻井平台爆炸后,工程师们一直在努力寻找控制和阻止泄漏的方法。石油行业官员后来承认国会听证会期间,他们准备应对自然灾害的水下1英里,所以应急团队被迫使用战术简易,试图使用武力机器人BOP的剪切公羊关闭,降低一个100吨的圆顶,在漏油井。直到7月中旬,他们才成功安装了一个称为封井装置的装置,最终阻止了无法控制的石油泄漏。在此之后,他们进行了“灭顶”,即将泥浆和水泥注入井中以封堵油井,然后钻一口减压井来处理剩余的石油。

如果说这场灾难有好的一面,那就是如果再发生一次这样的深水井喷,我们会有更好的准备。为了应对“深水地平线”,石油行业必须迅速设计和制造一系列新设备,包括一支经过改装以收集石油的船队石油泄漏事件,以及一种特殊的管道系统,用于进行顶部压井和分流油流。此外,工程师们还必须弄清楚如何利用水下机器人来执行复杂的施工任务,并熟练地使用遥感技术来监测墨西哥湾海底数千英尺以下的条件。

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事故发生后,英国石油公司制定了“围堵处置项目”(Containment Disposal Project),根据“深水地平线”(Deepwater Horizon)灾难的教训,制定了如何利用现有技术快速应对石油泄漏的蓝图。此外,埃克森美孚(ExxonMobil)、雪佛龙(Chevron)、康菲石油公司(ConocoPhillips)和壳牌(Shell)等大型石油公司已经成立了海上油井围堵公司(Marine Well Containment Company),这是一家旨在开发更先进的井喷控制系统的新公司。

1:跟踪和控制释放油的改进技术

沉重的深水地平线泄漏迫使石油行业尝试所有可能的方法来消除来自海湾地区的石油和其海岸线:使用船只从表面脱脂油,控制燃烧的浮油在开放的水和化学分散剂的使用石油的大规模云水下分手。

尽管对这一努力的有效性存在争议,但它提供的经验和知识,在再次发生此类事故时将是无价的。

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例如,石油行业官员们已经学会了如何结合信息从各种各样的来源——卫星和航空摄影、热成像、雷达和红外传感、等——来检测油柱的大小和跟踪他们的运动,这是必不可少的选择正确的方法清理这个烂摊子。他们还建立了一个由26个无线电塔组成的新网络,配备了与船舶和飞机这将使他们能够更容易地协调应对未来泄漏的努力。此外,该行业还加强了其撇油能力,增加了四艘被称为“大吞”撇油船的改装驳船,并建立了一个系统,可以召集近6000艘当地商业渔船参与撇油作业。然而,用于处理2010年4月石油泄漏的其他一些方法仍然存在争议。尽管烧油与撇油一样或更多地清除了泄漏的石油,但官员们仍然担心由此产生的空气污染对健康的危害。在海湾地区使用的大约250万加仑化学分散剂的效果尚不清楚,而且对这些化学品可能产生的长期健康和环境影响也存在着令人不安的问题。

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