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[疑问]我国能应对油井泄漏吗

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2010年4月20日21时45分,美国墨西哥湾,英国石油公司租用的“深水地平线”钻井平台井喷爆炸着火。大约36小时后,平台沉入墨西哥湾。平台共有126人,事故造成17人重伤、11人死亡。

不断从井口喷出的原油流入墨西哥湾,造成了一场空前的生态灾难。

持续漏油85天之后,7月15日,英国石油公司宣布使用控油罩成功罩住了海底的漏油点,并计划在下月初完成挖掘减压井,再向油井灌泥浆,完全堵塞油污。

然而,7月24日,热带风暴“邦尼”到达墨西哥湾原油泄漏地点,给救援工作带来了新的麻烦。英国石油公司不得不停止了挖掘两口减压井的工作,撤回工作船只和工人。

正当世界的目光集中在墨西哥湾时,7月16日,我国大连新港附近中石油一条输油管道起火爆炸,约有1500吨原油流入海中,溢油导致超过50平方公里海面被原油污染

人类是否已经拥有深海石油开采的成熟技术?面临类似事故时,我国是否有能力应对?带着这些问题,中国青年报记者采访了中国石油大学的李相方教授和高德利教授。李相方教授担任油气田开发工程博士生导师,兼安全工程与技术博士生导师,高德利教授是中国石油大学油气井工程学科负责人、长江学者、国家能源专家咨询委员会委员。

“井喷不是事故,井喷失控才是事故”

李相方教授分析了“深水地平线”钻井平台井喷失控的原因。他认为,这一事故的发生有很多疑点,众多“不应该”发生的事情,不可思议地同时发生了。

对于油井而言,初探井由于地层资料不清楚,相对于开发井,井喷风险要大。而本井尽管在区块边缘钻探,但由于已经钻过一些井,并且投产,油田流体及压力特征较熟悉,已经具备了安全钻井的基础,不应该出现如此严重的井喷。

对于一个较新的区块,全部的井眼已钻完后,钻井再发生井喷的可能性较小。钻井期间,由于对地层不太熟悉,容易出现一些复杂情况,相对发生溢流井喷的概率较高。在发生事故时,这个阶段已经完成,对地层重要参数认识已经非常清楚了,事故油井不应该在井眼钻完后发生井喷。

事发油井已经完成全部下套管的过程,按常理来说,工程人员对地层特征认识又进一步增加,在这种情况下发生井喷不应该。

“不应该在固井水泥浆已全部注完十几个小时后发生井喷。”李相方教授指出,这是因为水泥浆密度一般比钻井液密度高,在注水泥过程可能容易产生井漏,进而可以诱发溢流井喷。

此外,对于固井质量的评价而言,固井后利用测井方法评价固井质量至关重要,在我国国内普遍进行这项测试。“忽略进行固井质量测井,而进行负压测试评价固井质量,此过程某种程度上诱发了井喷,明显不应该。”

在地层流体侵入井眼后,大多数井在较早时间是有显示的。事后科学家们研究爆炸前几个小时施工数据曲线的趋势时,已经可以看出一些明显的先兆。遗憾的是,英国石油公司的工程师未能及时识别和采取措施,这是不应该的。

据目击者称,井喷报警不到5分钟,就发生了突然爆炸。深水平台应该有较好的防爆措施,在井喷不到5分钟就发生爆炸,也不应该。

爆炸发生几小时后,水下机器人到达海底,试图关闭海底防喷器,但是防喷器失效。深水水下防喷器有多组防喷单元,其中只要有一道阀门起作用,即可控制住井喷。防喷器安全有效是深水钻井的第一要务,而防喷器失效是最最不应该的。

于是,最后一道屏障也被突破,大量原油涌入海洋。

李相方介绍说:“随着海洋石油的不断开发,钻井井控技术得到了很大提高。针对深海钻井井喷控制难度特别大,各个钻井公司对井喷制定了多种预防措施,可以有效地防止井喷。海上作业人员也都通过严格的培训,持证上岗。英国石油公司是海上钻井很有资质的钻井公司,其设备质量、水平技术、人员培训,都是世界一流的。”

“但是,纵观陆上和海上钻井,井喷的发生,很多是由于作业人员麻痹大意或者没按规范操作,设备失灵没有检测出来,或者检测出来没有及时地更换。管理人员为求经济效益,省略很多步骤,从而导致了井喷的发生。”李相方指出,事故油井节流阀失灵后没有更换,井涌之后操作人员没有及时发现并关井,防喷器和防爆器失效,种种失误的发生,再一次敲响了能源生产安全的警钟。

“所以我一贯主张,井喷不是事故,井喷失控才是事故。”李相方说。

收油治标,堵漏治本

李相方评价道,英国石油公司采取的漏油收油方法,总体是可行的。

“因为,在深海,漏油量如此之大,很难有更好的收油办法。”李相方说。

最初,英国石油公司使用一个大罩子放在海底3个泄漏点中的1个泄漏点之上,收取漏油。但几天后,因天然气水合物的生成堵塞了大罩子,从而宣告失败。重型的大罩子收取漏油,产生了一定效果。大罩子结构简单,在海底稳定,能够抵抗一定的冲击。“作为一个应急措施,不失为一个有创意的想法。”但是,在深水条件下,还有很多潜在的影响因素难以预测,如油的吸附、结蜡、水合物的生成等,都有可能堵塞管道。较长时间在深水压力温度环境下,大罩子有效流道的减小,是一个重要的制约因素。

接着,英国石油公司使用“切管盖帽法”有效遏制了原油不断泄漏入海的状况。这种方法是将防喷器上部的隔水管和钻杆切断,在漏油油井切断口盖上一个“盖子”,透过盖子顶端的漏管,把漏油输送到海面上的输油船上。它利用虹吸原理将漏油抽吸到海面上的输油船。这种方法能够把大部分原油收到输油船,但无法做到全部收回,仍有很多的油气通过“盖子”上部的通气孔,流入海洋。

在墨西哥湾随后到来的飓风季节,这种方法面临巨大的挑战。英国石油公司随后又使用一个软管和节流管汇系统,抽吸出更多油气。这个系统和“切管盖帽法”共同收油,取得了很好的效果。但7月18日,工程师测出墨西哥湾的油井有渗漏迹象,对井喷油井的堵漏工作仍在不断探索中。

“值得注意的是,英国石油公司尽管采取了一系列卓有成效的收油措施,但这起事故明显不同于海上油轮漏油事故。油轮的容量是一定的,且是有限的。但这起海上漏油事故是一口油井”,李相方强调,“油井连着油田,而油田的储量是油轮无法比拟的。因此,对此次事故而言,大家的直觉是要多收油,减少对环境的污染。但更重要的,是如何将井喷的井压住,不让其再喷,才是关键所在。”

据了解,英国石油公司采用了两种堵漏措施。首先是用来最终解决问题的救援井计划,还有一个就是已经失败的“灭顶法”。英国石油公司计划在两口新井中泵入高密度钻井液,从而将地层流体压回地层,并注水泥将井眼封死,从而彻底堵住漏油。5月2日,英国石油公司开始救援井的施工,5月16日,开始打第二口救援井。据介绍,早年在科威特压井灭火时,我国救援队伍也采用过同样的手法。

但是,救援井要采用一系列的高新技术和专门工艺及工具,在深水状态下,其进度自然不会太快。据说,最快要到8月才能完工。

基于英国石油公司采用一个大罩子收油的“治标”方法,日前,李相方教授率领博士生任美鹏、尹邦堂,硕士生张兴全、徐大融、雷林,与中海油研究总院钻井专家刘书杰、耿亚楠、朱磊等提出,将收罩子改为“治本”的压井控制器。要点是大罩子顶部改为常用防喷器,下部与原井口通过注水泥固结,之后进行压井控制,如果顺利,可以代替救援井。6月18日,该方案通过电子邮件发往英国石油公司的征集救援网站。6月22日,英国石油公司工作人员在电话中表示,方案已经收到。尽管后来没有进一步消息,但是7月15日再下入的罩子,就已经是防喷器了,只是该装置与原井口之间用螺栓连接。

“安全问题上绝不能一味省钱”

深水是未来全球获得重大油气发现的重要领域之一。为避免井喷失控,我国各大石油公司都出台有相应的《海洋石油井控细则》等操作规范,明确指出了海洋石油钻采所必须具备的安全设备、正确的操作步骤以及危险意识。

首先,海洋石油钻采必须具备完整的井控设备。在《中石油海洋石油井控细则》的规定中,这些设备包括防喷器、控制系统、内防喷工具、节流管汇、压井管汇、井下安全阀、分离器流程、可燃气体及有毒有害气体监测系统等。

墨西哥湾漏油事故的主要事故原因,正是最关键的部分——水下防喷器失效,导致无法正常关井,从而酿成灾难。

李相方教授强调,相比井控设备的完善和更新,人员的培训更加重要。一家负责任的石油公司应该培养每一个员工的危机意识,一定要认识到海上事故的严重性,严格按照规章进行操作。同时,系统地指导每一个员工在紧急事件中应该做什么、怎么做。

《井喷与井控手册》一书中提出:虽然大家并不希望事故的发生,但是现场经验超过一切。这样就要求员工发扬团队精神,分享珍贵的实际操作经验,提高对事故的应对能力。

同时,井控监督管理也是油水井作业施工中一项十分重要的工作,它不单直接影响着油水井作业质量,还关乎施工员工人身和企业财产的安全。为了对油水井作业施工实行卓有成效的井控质量监督,要对每个阶段的质量重点及安全要点进行安全监督评价,以保证整个施工过程的安全工作受到严格控制。

“尽管目前深海钻井技术已经比较成熟,但是,在深海石油开发过程中,一旦发生类似这样复杂的井喷,在世界范围内,还没有很成熟的技术。”李相方指出。

高德利教授在分析事故原因时认为,包括此次事故在内的很多事故,不是技术上没有过关,而是安全生产监督管理的问题。事故原因有对钻井作业安全麻痹大意的因素,包括为了省钱,而牺牲作业安全。

高德利表示,从国际上看,石油钻井技术和设备已经发展到很高的水平了,关键是要严格遵守安全操作规程。

“在安全问题上,因为投入多、对短期效益影响不显著,常被轻视。而一旦发生恶性安全事故,其损失是巨大的,甚至是无法挽回的。在安全问题上决不能轻易省钱,这正是所谓的‘养兵千日,用兵一时’。”高德利教授强调,“能实现安全与经济双赢固然是最好的,但不顾作业安全、一味省钱的做法,是得不偿失的。”

“面临类似的事故,我国是否有能力应对?”中国青年报记者问。

“墨西哥湾漏油事故发生前,几乎没有人想象到会发生这样严重的灾难。这次的灾难是空前的,也给我国乃至全世界能源行业敲响了警钟。”

“我国的油气资源开发正在向海洋深水领域进军,我们应该从这场灾难中得到警示:海洋深水钻井风险极大,务必在加强技术装备与应急预案研发的同时,增强安全意识,严密组织,科学设计与施工。”高德利教授说。

我国油气开发监管职能部分由企业行使

高德利教授告诉记者,我国在近海浅水区域的石油天然气勘探开发活动,已经开展多年,目前我国的海洋石油产量,相当于一个大庆油田的产量,技术和安全情况也较好。

但是,在我国南海范围达150多万平方公里的深水海域中,我国企业几乎没有自主拥有的技术和装备。我国企业多采用中外合资的方式,例如由中方提供资源,外方提供技术与装备。“在南海荔湾深水区初步实施的天然气勘探开发钻井工程,主要是依靠外国的海洋钻井技术与装备完成的。”高德利教授举例说。

“无论从降低技术成本,还是保障能源安全的角度而言,开发和拥有自主知识产权的先进技术与装备,都是势在必行。”高德利教授强调,“目前,这些难题已经受到国家的重视,例如国家科技重大专项进行攻克。”

能源工业是推动国家综合实力发展的重要动力,能源工业发展水平是衡量国家综合实力的重要指标。高德利教授指出,与其他行业不同,能源工业的发展,需要强大的国家综合实力作后盾。“能源工业发展,关系到多种学科和行业,如机械、动力、环境等。能源工业的发展,任重而道远。”

高德利教授指出,世界强国几乎都是“海洋大国”,海洋为国家发展提供了更为充裕的资源和发展空间。但中国由于受到版图等众多因素影响,通往海洋的道路并不畅通,海洋事业并不发达,中国人迈向海洋的步伐需要进一步加快。

“此前有报道批评美国的海洋事业监管疏漏,我国这方面的情况如何?”中国青年报记者问。

“我国的海洋管理机制比较分散。海洋管理关系到海洋、渔业、环保、海关、边防等多个部门,这种体制在一定程度上弱化了海洋综合管理的能力。体制的不足,务必要引起人们的重视、研究和改革。”高德利教授坦陈。

“同时,我国的海洋能源开发机制与美国不同,因此其监管机制也不尽相同。”高德利教授说。

在美国,政府担任海洋能源开发的监管职责。我国由海洋局行使监管职能,但中国海洋石油公司作为国有企业,经营和管理海洋石油勘探开发,也担当了一部分监管职能。

“中海油引进了国际上比较先进的技术装备和管理模式,其海洋石油勘探开发经营和管理体系,基本上与国际接轨,也积累了比较丰富的经验。中海油的安全健康环保部(HSE)作为一个重要的部门,已参与到海洋石油开发的监管中来。”

高德利教授评价这样的监管体制时认为,大型国企不同于追求利益最大化的私营企业,它在实现利益的同时,也应承担社会责任。同时,作为直接掌握海洋石油勘探开发前沿技术的企业,在监管上更具技术优势。而海洋局等政府部门,虽然作为监管机构,却往往因专业技术不足,在实际操作中显得心有余而力不足。

“尽管基于企业性质而更富有责任感,也拥有技术优势,但单纯依靠自我监管,显然是不健全的。要通过科学统筹,进一步健全机制,使政府在海洋油气开发事业中发挥更加高效的监管职能。”高德利教授最后说。

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