美国墨西哥湾原油泄漏事故回顾

来源:用户上传      作者: 孟伟 王伟

　　2010年4月20日，美国墨西哥湾西西比海底峡谷252区块Macondo探区，在相隔10 s的两次大爆炸后，“深水地平线”钻井平台升起一团熊熊燃烧的大火，并于2010年4月22日沉入墨西哥湾。事故造成了人类历史上最大的海洋石油泄漏污染，并导致11人死亡，17人受伤。
　　英国石油（BP）拥有该区块的租赁权并担任作业者，“深水地平线”钻井平台也被称为世界上最先进的第五代半潜式钻井平台。一流的公司、顶级的装备，却为何发生如此惨重的事故呢？漏油之后BP采取了哪些应急处理措施？
　　“深水地平线”钻井平台爆炸
　　原油泄漏
　　墨西哥湾位于北美洲东南部边缘，因濒临墨西哥而得名。它是全球著名的海洋油气富集区，也是美国三大油气产区之一，为美国的油气产量以及经济增长做出了突出贡献。
　　2010年4月20日 在墨西哥湾密西西比河峡谷252区块Macondo探区
　　作业人员已将生产套管下至钻井深度5 579.1 m处并固井，由于已完成压力测试，工作人员正在做临时弃井的准备工作。
　　21时01分，作为临时弃井的常规作业一部分，在海水替代泥浆的过程中，当较重的泥浆为较轻的海水置换时，压力本应下降。相反，钻杆压力上升了689.5 kPa。说明油井出现了问题。
　　21时14分，钻井工人采取了一系列的井控措施试图降低钻杆压力以调查压差。
　　21时40分，泥浆和油气已经到处扩散并流到海里……
　　21时47分，第一声可燃气报警响起。
　　21时48分，电力被中断，发生了第一次爆炸。约10 s后，发生第二次爆炸。
　　22时，由于深水地平线无法与油井脱开，管理者发出放弃平台的指令。人员开始撤离。
　　4月22日上午10时，平台再次发生爆炸。“深水地平线”钻井平台沉入深海……虽然平台上126人员大部分撤离，但仍有11人死亡，17人受伤。
　　原油泄漏 形势升级
　　2010年4月24日，海底探测器显示，隔水导管和套管开始漏油，预计漏油量每天超过1 000桶。
　　当局者起初以为这仅仅是一场普通的漏油事故，只出动飞机和船只清理海面浮油。然而，这只是巨大灾难的开始。
　　4月28日，美国国家海洋和大气管理局估计，每天漏油高达5 000桶，竟然5倍于先前的预估，并且连续发现了3处漏油点。根据海岸警卫队和救灾部门提供的图表显示，浮油覆盖面积长160 km，最宽处72 km。
　　6月23日，事故再次恶化：原本用来控制漏油点的水下装置因发生故障而被拆下修理，滚滚原油在被压制了数周后，重新喷涌而出。
　　封堵成功
　　2010年7月15日， BP宣布，新的控油装置已成功罩住水下漏油点。
　　永久封闭
　　2010年9月19日，伴随着减压井的完工，美国原油泄漏事故救灾小组宣布，墨西哥湾漏油井已被永久封堵。井虽成功封堵，但是泄露的400万桶原油，只收回了81万桶，仍有约319万桶原油漂浮在墨西哥湾。
　　人为的责任事故
　　2009年10月6日，Transocean公司的半潜式钻井平台“马里亚纳”完成Macondo探区的初次钻井作业。随后受飓风艾达的影响，马里亚纳断锚、漂移，需要坞修。坞修后，平台合同到期。
　　2010年2月6日，由“深水地平线”钻井平台继续为Macondo井提供钻井服务。Macondo井为一口勘探井，一旦发现有经济价值的油气资源，探井将转为生产井。
　　“深水地平线”钻井平台是世界上最先进的第五代半潜式钻井平台，可在水深2 438 m的海域作业，最大钻井深度约为8 850 m，造价3.5亿美元，作业日均费用达到49.68万美元/天，于2001年交付下水。世界一流的公司、顶级的设备，怎么会酿成如此重大事故？
　　事故调查发现，墨西哥湾漏油事件是一起人为的责任事故。
　　套管选择
　　套管是用于支撑油气井井壁的钢管，需要根据井况和井深来选择相应的套管。
　　2010年3月8日，“深水地平线”钻井平台开工。经过一个月的钻探工作，2010年4月9日，钻井深度达到5 596.13 m（方案设计钻井深度为5 989.3 m，因在钻井作业过程中遭遇了与设计基础不同的孔隙压力和压力梯度，因而泥浆比重和套管下入深度与原设计不同）。
　　2010年4月9日，作业者对先下尾管还是直接下长串生产套管问题展开激烈讨论：下尾管可以防止井喷，但会减慢施工进度，而下入长串生产套管是一种较快的作业方式，工期可以减少3天；直接下套管还可节约700万～1 000万美元。
　　在利益面前，BP忽视安全因素，决定在4月15日直接下长串生产套管完井。
　　违规减少15个扶正器
　　在下套管过程中，扶正器非常重要。扶正器安装在套管外侧，用来支撑套管，使套管顺利下到预定井深，并使套管在井眼内居中。
　　负责固井作业的美国哈利伯顿公司固井工程师按照API RP 65规范，并通过计算机模拟计算出应使用21个套管扶正器，才能基本保证固井质量，而实际上Macondo井队下套管时只安放了6个扶正器，大大增加了上部蹿槽的风险。
　　水泥浆封堵缺陷把控不严
　　下完套管后，为防止油气从产层中进入井眼，开始注入水泥。BP使用的是一种轻质的氮化泡沫水泥浆，虽然封堵效果好，但是稳定性差。
　　这归结于前期哈里伯顿公司室内水泥浆试验不全面，加之BP把关不严，没有发现水泥浆设计的潜在缺陷；再加上固井方案设计的水泥浆用量太少；固井前，钻井泥浆循环不够等因素降低了固井质量，最后出了问题。
　　缩短候凝时间
　　注入的水泥需要一段时间来凝固，即候凝。由于此钻井进度比计划推迟了大约42天，BP公司为了赶进度，仅候凝16.5 h，水泥并未完全凝固，就令井队用海水替换钻井液。由此导致压力失衡，井内液压柱压力不足以平衡地层压力，从而引发地层液体涌入井筒。 　　未进行水泥胶结测井
　　水泥胶结测井，指用一个声波仪器来检测水泥是否与套管外壁和井洞壁胶合结实。水泥胶结测井是检验固井质量重要的一步，若发现水泥中有通道，可以在套管上钻个孔再注入一些水泥。
　　平台爆炸两天前，BP曾派相关服务公司进行水泥胶结测井。但奇怪的是，BP后来又决定不测井。据称，一次测井需要花费9～12 h，并支付12.8万美元。
　　负试压误认为成功
　　固井施工按照预定计划完成后，需要根据设计测固井质量。2010年4月20日上午，对油井进行第一次完整性测试――正试压，试压成功。下午做负试压，先使用隔离液，然后利用海水置换井中的一些泥浆，以确认环空水泥、套管鞋、套管和井口密封的完整性。
　　经过调查，调查组认为此次负试压存在多个问题。首先，在试验开始时，防喷器充入了约50桶的隔离液，这将可能抑制压井管线上的压力读数；其次，排量超过了预期，表明屏障封隔油层失败；再次，钻井人员发现压井管线无流体流出，但钻杆压力上升至9 653 kPa，这一压力表明油井的完整性存在问题，钻井人员却错误地认为压力是由于“气囊效应”的现象造成。因此，钻井作业人员错误地认为负试压成功。
　　溢流未及时关闭防喷器
　　2010年4月19日20时20分，发现溢流，但整整一个小时后，才意识到需要关闭防喷器，但为时已晚，油气已经上涌。
　　21时49分，发生井喷，随后泥浆泵房机房爆炸，井控系统失效等，造成11人死亡，17人受伤。
　　防喷器失效
　　安装在井口的防喷器是防止漏油的最后一道屏障。但深水地平线平台的防喷器在发生漏油后并未正常启动，此外平台上装备的一套自动备用系统，也未能被激活，因此防喷器当时并没有发挥作用。
　　高大威猛的防喷器为什么会失效呢？据了解，为节省时间和经费，“深水地平线”防喷阀中没有使用永久性“变径闸板”，取而代之的是一个测试阀门，这增加了阀门失效的风险。
　　BP公司主观原因
　　管理原因。2009年美国政府向BP颁布了“安全奖”，事发当天BP的7名高级官员正在现场庆祝，未能第一时间参与救援
　　赶工原因。该井设计钻井周期51天，但实际作业时间超设计周期43天，另外，平台租赁费多花了2 100多万美金。
　　监管不力。按照规定，每个月要求做一次安全检查，但BP的检查率只有41%～75%，而且安全检查不认真。
　　应急救援和补救措施
　　正常情况下，井喷后通过采取注入重泥浆或者关闭油井，并疏导上喷的高压油气，可以在一周内控制井喷，为何深水地平线事故持续了近三个月时间才被控制住呢？BP在这三个月内采取了哪些补救措施？
　　专家总动员
　　BP公司在休斯敦快速设立了一个大型事故指挥中心，从160家石油公司调集了500人。随后又专门聘请道达尔、埃克森等专家商讨救援措施。
　　及时清污
　　4月25日，BP通过铺设围油栏、稻草墙和防护堤坝等措施设置隔离带，并每天投放大量分散剂（Corexit 9500和Corexit EC9527A）。同时使用吸油棒吸油，但在每天泄漏的上万桶原油面前远远不够。
　　机器人水下关井
　　4月26日，BP出动了多台水下机器人尝试关闭水下防喷器来实现关井，但未能奏效。
　　“金钟罩”
　　随后BP打造了一个顶部开孔的钟形控油罩，希望用它罩住漏油点，将原油从顶部通过油管疏导到海面上的油轮。
　　但是这个重约125 t的控油罩在即将抵达漏油点时，却停止了下沉。经过研究才发现：在控油罩下降过程中，深海中的洋流裹挟着原油和天然气进入了控油罩内，天然气在深海的低温高压环境下形成了甲烷水合物，堵塞了控油罩顶部的输油口。
　　“大礼帽”
　　为了解决甲烷水合物的问题，BP又设计了一个“大礼帽”，它比之前的“金钟罩”体积要小得多。为了抑制甲烷水合物的形成，在下放“大礼帽”的过程中，向其缓缓注入甲醇，不过该方法治标不治本、效果不佳，未能控制漏油。
　　安装吸油管吸油
　　5月14日，BP开始在海底漏油口安装吸油管。同时，BP意识到仅靠收集原油不能从根本上解决问题，决定封堵油井。
　　灭顶法
　　5月26日启用“Top Kill”封堵（灭顶法），即从井眼顶部向破损油井注入封堵材料进行封堵。但井底压力过大，注入的封堵材料被井内的高压流体冲出油井，灭顶法失败。
　　切管盖帽法
　　切管盖帽法，即用深海机器人切断防喷阀门上方的漏油管道，下放防喷阀门以控制漏油，并在阀门上方安装控油管道，将泄露的原油抽出。
　　采用此方法后，BP公司8月4日成功用一个漏斗状装置“盖住”墨西哥湾海底的漏油油井，并开始将泄漏的原油和天然气输送到海面上。24 h内，共收集6 000桶原油。8月16日，美国官方估测每天能收集3 500～6 000 t。
　　钻井救援
　　虽然切管盖帽法控制住了大部分漏油，但为了保证安全，BP继续在漏油油井东西两个方向各钻一口减压井，从减压井中向漏油油井注入重泥浆，以实现彻底封堵。
　　5月2日，第一口减压井开钻，5月16日，第二口减压井开钻，两口救援井在4个月内完工。2010年9月19日，伴随着减压井的完工，美国原油泄漏事故救灾小组宣布，墨西哥湾漏油井已被永久封堵。
　　事故影响
　　大量泄漏的原油，加之后期海风和暖流加速了海面油污的扩散，事故造成了近1 500 km海滩受到污染，至少2 500 km2的海水被石油覆盖，多种物种灭绝，严重破坏了墨西哥湾生态平衡。
　　事故后，美国政府签发了新版墨西哥湾“禁采令”， 宣布在2010年11月30日之前，没有达到作业要求的公司将失去在墨西哥湾开采油气的资格。
　　另外，该事故不仅使美国放缓海上油气勘探的脚步，世界各国也更加谨慎地对待海上油气勘探开发业务，进入海洋勘探开发的门槛变高，预计HSE（健康、安全和环境）管理费用将占企业总支出10%以上。
　　编辑 秦运巧
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