解决深水地平线钻井平台事故导致的碳氢化合物泄漏问题(无核方案)(墨西哥湾)

En résumé (grâce à un LLM libre auto-hébergé)

  • 文章讨论了英国石油公司(BP)在墨西哥湾的“深水地平线”平台事故后发生的碳氢化合物泄漏问题。
  • 它解释了安全装置(如防喷器)的工作原理及其在预防事故中的作用。
  • 文章还探讨了事故的原因,包括缺乏声控启动装置以及可能与许可相关的腐败问题。

深水地平线海上钻井平台事故后碳氢化合物泄漏的非核解决方案(墨西哥湾)

寻找解决方案

2010年6月30日 - 2010年7月5日

在路易斯安那州海岸60公里外的深水地平线海上钻井平台发生的灾难,其原因是“井喷”,即在钻井过程中,碳氢化合物突然喷出。只需在维基百科上查看一下,就会发现许多陆地或海底钻井平台在钻井过程中都曾发生过这种突然喷发的现象。

BOP(井喷预防器)原则上安装在所有井口上,通过简单地挤压钻杆来立即封闭钻杆,从而原则上可以控制高达300至1000巴的压力。


一种意大利制造的“井喷预防器”,用于钻井头。

下图展示了该装置的尺寸:

一个井喷预防器

在网络上,有一个动画演示了两台设备同时工作的过程,它们通过切断钻杆来运作。

两台井喷预防器组成的系统,通过夹紧钻杆来运作

同样的装置,钻杆在两个位置被切断后的情况。

这些装置可以由平台上的工作人员手动操作,也可以通过安装在井口附近的声学传感器自动触发,这些传感器检测到压力突然上升,这通常是因为钻头突然钻入一个充满高压碳氢化合物的空腔,无论压力的来源是什么。在10公里深的海底,这种压力可能是构造性的,与板块运动有关。我在网上看到的一些文章中提到,深水地平线的钻井深度为5000米。

由于某种原因,可能永远无法查明,除非有人泄露了秘密,BP决定只使用平台上的手动控制系统。结果发生了井喷,将大量甲烷气体喷到地表,甲烷在地表燃烧,立即点燃了平台,导致11名工人死亡,17人受伤。在这一片火海中,无法激活BOP。火势蔓延到整个平台,平台被迫紧急疏散,并在两天后沉没。

环保律师罗伯特·肯尼迪二世于2010年5月10日在《赫芬顿邮报》上发表了一篇文章[http://www.legrandsoir.info/Sexe-mensonges-et-pollution-petroliere-HUFFINGTON-POST.html],对负责这次钻井的公司提出了严重指控。据他所说,这种通过声学信号触发的装置在许多国家的石油平台上是强制安装的。但当布什政府上台后,在迪克·切尼的干预下,美国的海上石油钻井公司被免除安装这种相对便宜(相当于海上平台半天的工作成本,约50万美元)的装置。据罗伯特·肯尼迪二世所说,美国政府存在系统性的腐败,将许可证和豁免权授予出价最高的公司。

让我们暂时谈谈石油钻井的基本原理。

以下是陆地钻塔的工作方式。

钻塔驱动一个钻头,通常带有三个旋转的研磨盘。


一个钻头(有些磨损)。中心是钻井泥浆的注入孔

钻杆的长度是标准化的(30英尺,约9.1米)。备用管通常放置在钻塔旁边。它们被依次连接,采用标准的螺纹。最后一个连接的管子在其上部与一个坚固的“方钻杆”连接,该方钻杆被夹在“转盘”中,转盘由发动机驱动旋转。当一根钻杆深入后,停止运动。将钻杆与方钻杆分离,然后将方钻杆提起。安装一根新的钻杆,将其旋紧,并在上部连接到方钻杆。然后方钻杆再次被夹在转盘中,发动机重新启动,钻井继续。

可以看出,钻探1000米深的岩石需要100根钻杆。如果深水地平线的钻井深度为5000米,且该操作持续了78天,那么每天大约需要7根钻杆。

钻孔的直径由钻头的切割直径决定,大于钻杆的直径,因此在钻杆和岩石或沉积物中钻出的孔之间留有空间,这些间隙允许岩屑上升,并安装“套管”或“管柱”,与岩石通过水泥接触。

钻头需要冷却。通过钻杆以高压注入液体,液体沿着钻杆的外侧上升,同时携带岩屑。在石油钻井中使用的是特殊的钻井泥浆,以粘土和聚合物为基础,具有润滑和[触变性]的特性。这种泥浆在运动时保持流动性,静止时则变成固体。因此,当停止钻井时,这种物质会保持在原位。如果没有这种关键特性,就无法进行钻井。当钻井重新开始时,钻井泥浆会恢复流动性。

这正是在河口,比如布列塔尼的贝诺德特河口,可以遇到的“流沙”的特性。我这么说是因为当我11岁时,参加了一个露营活动,差点陷入这种地方,如果我没有带着一根松枝,可能就无法向你们讲述这件事了。

在潮汐退去时,我走在黑色的泥地上,看起来很坚硬,但突然我一下子陷入到腰部。我的脚步震动导致了相变的瞬间发生。但由于我静止不动,这种触变性泥浆立即恢复了固体状态,牢牢地固定住了我身体的一半。我思考了一下,用树枝作为支撑,才从陷阱中脱身。但这件事并不容易,我向你们保证。

石油钻井泥浆的典型成分是[膨润土],以粘土为基础,密度约为1.8。这种密度在防止碳氢化合物上升方面起着关键作用,仅通过静水压力效应

10米水深 = 1个大气压,或1巴

10米膨润土 = 1.8个大气压,即1.8公斤每平方厘米。

以深水地平线海上钻井平台为例,它位于1500或1600米深的海底。如果将这个深度和所谓的钻井深度相加,得到6600米,那么在钻头处的泥浆压力为1188巴。这种压力防止了碳氢化合物上升到地表的钻井平台。这种压力……