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截至本刊發(fā)稿前，美國墨西哥灣漏油事件已經(jīng)歷時(shí)百余日。事件尚在調(diào)查之中，不管最終的官方解釋是什么，可以肯定的是，這起災(zāi)難是人類海洋油氣開發(fā)史上一次相當(dāng)嚴(yán)重的“井噴”事故。
是誰開啟了井噴“魔瓶”？
何為“井噴”？在鉆、修井過程中，當(dāng)井內(nèi)的液柱壓力小于地層壓力時(shí)，地層流體就會(huì)進(jìn)入井筒向井口流動(dòng)，如果地層流體中存在天然氣，天然氣就會(huì)帶壓滑脫快速上升，體積迅速膨脹。如果不采取有效措施進(jìn)行控制，地層流體就會(huì)沖出井口造成井噴。在井口附近存在引火源的情況下，極有可能失火釀成慘劇，破壞油藏、浪費(fèi)資源和污染環(huán)境。4月20日22:00左右，墨西哥灣平臺(tái)就上演了此情此景。
在《一千零一夜》的故事中，漁夫偶然撈到了一只魔瓶，不小心放出了魔鬼。對(duì)于油田作業(yè)者來說，“井噴”就好比是無意打開了“魔瓶”。盡管概率很小，但一旦打開，后果很嚴(yán)重。然而，墨西哥灣出事油井這一“魔瓶”是如何被打開的呢？
墨西哥灣平臺(tái)爆炸以來，該事件引起國內(nèi)，包括石油公司、油田技術(shù)服務(wù)公司、高校及科研院所在內(nèi)相關(guān)單位的高度關(guān)注。一些技術(shù)專家、學(xué)者及技術(shù)人員搜集了大量國外信息，進(jìn)行了多次技術(shù)研討，一直關(guān)注著事件的最新進(jìn)展。目前事故分析主要集中在井噴當(dāng)天的工藝操作上。按照正常的作業(yè)流程，打水泥塞是棄井作業(yè)中的一道工序。但此前，海水替換泥漿后壓力下降，就在這個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)生了可怕的災(zāi)難。
“海洋石油開采工藝技術(shù)復(fù)雜，任何一個(gè)小的失誤都可能帶來災(zāi)難性后果，”中國石油海洋工程公司分析后認(rèn)為，“發(fā)生爆炸事故的墨西哥灣鉆井平臺(tái)只要操作得當(dāng)，事故完全可以避免”。此前，中國海洋石油總公司副總經(jīng)理、中國工程院院士周守為認(rèn)為，“如果嚴(yán)格遵循技術(shù)和設(shè)計(jì)操作，發(fā)生這么大事故的概率原本非常小”。
“墨西哥灣事故是井控問題導(dǎo)致的爆炸，”一名技術(shù)專家指出，除了工藝流程操作有重大嫌疑之外，作為‘三級(jí)井控’、防止漏油的有效措施之一，防噴器系統(tǒng)、分流系統(tǒng)等井控裝備是防止井噴的第二道重要防線。但此次事故中，防噴器卻未能湊效。
據(jù)此推測，4月20日當(dāng)天，墨西哥灣深水鉆井平臺(tái)因?yàn)榍皟傻婪谰€失防，“魔瓶”剎那間被開啟……。
深水井控設(shè)備的“罪與罰”？
漏油事件發(fā)生后，根據(jù)外媒報(bào)道，一些專家、人士對(duì)水泥“外殼”設(shè)計(jì)有缺陷、使用高風(fēng)險(xiǎn)套管、防噴器失靈及自動(dòng)備用系統(tǒng)失效這三個(gè)方面，提出了嚴(yán)重質(zhì)疑。5月11日，BP公司、越洋鉆探公司、哈里伯頓三方首次出席美國國會(huì)聽證會(huì)，在接受質(zhì)詢時(shí)，BP公司當(dāng)庭指責(zé)越洋鉆探公司的防噴器失效，另外兩家公司也矛頭直指。
真相總會(huì)水落石出。專家指出，深水油氣開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)巨大、挑戰(zhàn)重重，即使作為正常事件下的反思，業(yè)界也應(yīng)該自查自省，對(duì)石油裝備制造業(yè)來說，更應(yīng)當(dāng)體味別人“刮骨”之痛。
作為“安全設(shè)備”，深水防噴器系統(tǒng)是核心的井控裝備，其功能和可靠性關(guān)系到深水石油鉆探中人員和財(cái)產(chǎn)的安全，也關(guān)系到海洋環(huán)境的保護(hù)。業(yè)內(nèi)人士介紹，除防噴器系統(tǒng)系統(tǒng)外，深水井控裝備還包括分流系統(tǒng)、壓井/節(jié)流系統(tǒng)和井流處理系統(tǒng)，以及與井控操作相關(guān)的高壓泥漿系統(tǒng)和固井系統(tǒng)。如果操作合理，完全可以預(yù)防和處理井噴事故。
據(jù)介紹，平臺(tái)爆炸事故發(fā)生在棄井作業(yè)注最后一個(gè)水泥塞之前，當(dāng)時(shí)所用的深水防噴器組其海底井口裝置組合為：井口頭連接器+測試閘板+下可變徑閘板+上可變徑閘板防噴器+套管剪切防噴器+全封剪切閘板防噴器+下環(huán)形防噴器+隔水管連接器+上環(huán)形防噴器+撓性接頭+隔水管適配器（圖1）。閘板防噴器的額定壓力是103.42MPa，上環(huán)形防噴器的額定壓力是68.95MPa，下環(huán)形防噴器的額定壓力是34.47MPa。該防噴器控制系統(tǒng)由CAMERON公司生產(chǎn)，除了沒有聲控備份系統(tǒng)，它具有應(yīng)急解脫功能、自動(dòng)剪切功能、自動(dòng)關(guān)閉功能（Deadman System）和遙控潛水器（ROV）操作功能（圖2）。
從技術(shù)上來看，該深水防噴器系統(tǒng)功能強(qiáng)大。應(yīng)急解脫系統(tǒng)可以在緊急情況下實(shí)現(xiàn)鉆井平臺(tái)與井口迅速脫離。自動(dòng)剪切系統(tǒng)設(shè)定為啟動(dòng)狀態(tài)之后，能夠在隔水管下部組合（LMRP）與防噴器組非正常解脫的時(shí)候自動(dòng)關(guān)閉井口。而自動(dòng)關(guān)閉系統(tǒng)能夠在水下防噴器失去控制信號(hào)傳輸和液壓供給時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)防噴器關(guān)閉井口。ROV操作系統(tǒng)則可以通過位于水下防噴器本體上的控制面板對(duì)防噴器進(jìn)行操作。
但是實(shí)際情況恰恰相反，井噴發(fā)生時(shí)，失效的防噴器卻未能將井口關(guān)閉；由于上、下失去聯(lián)系，應(yīng)急解脫系統(tǒng)未能啟動(dòng)；在平臺(tái)沉沒后，ROV操作系統(tǒng)也繼而失控。緊急請況下，一組450噸重的高科技防噴器瞬間被“冰凍”。
“亡羊補(bǔ)牢” 為時(shí)不晚？
事故發(fā)生后，各方圍繞防噴器的失效進(jìn)行調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)事故井所用的防噴器存在多個(gè)問題。比如，此次事故中，應(yīng)急解脫系統(tǒng)啟動(dòng)失敗，說明平臺(tái)和水下防噴器之間的控制線路已損壞，操作指令無法傳至執(zhí)行機(jī)構(gòu)。在功能設(shè)置方面，該防噴器未設(shè)有聲控備份系統(tǒng)（用聲波傳輸控制防噴器裝置），而與挪威等一些國家的法規(guī)不同，事故發(fā)生前美國沒有強(qiáng)制要求設(shè)置這一系統(tǒng)。
另外，據(jù)事故相關(guān)方的階段性調(diào)查報(bào)告顯示，防噴器本身存在許多問題。首先，防噴器液壓系統(tǒng)經(jīng)過改裝后，本該與可變徑閘板相連的液壓管路與測試閘板相連，而此次改裝的內(nèi)容未有書面文檔記錄。其次，防噴器的液壓系統(tǒng)多處出現(xiàn)泄漏，兩個(gè)水下控制箱中的一個(gè)失去了部分功能。最后，防噴器的橡膠部件在鉆井施工的過程中被嚴(yán)重?fù)p壞，在返上的泥漿中發(fā)現(xiàn)大塊的橡膠碎片。
針對(duì)事故暴露出來的防噴器失效問題，美國內(nèi)政部礦產(chǎn)管理對(duì)深水防噴器做出了多項(xiàng)嚴(yán)格規(guī)定。主要內(nèi)容包括：要求從事海上鉆探的作業(yè)者對(duì)以往的作業(yè)進(jìn)行回顧，保證其井控設(shè)備符合聯(lián)邦政府法規(guī)的規(guī)定；要求在開始鉆新井和恢復(fù)鉆井時(shí)，有獨(dú)立第三方證明防噴器組的功能符合最初的設(shè)計(jì)；要求有獨(dú)立第三方證明防噴器系統(tǒng)與平臺(tái)上的其他設(shè)備要兼容和與施工井相適應(yīng)；要求深水防噴器設(shè)有ROV操作系統(tǒng)、自動(dòng)剪切系統(tǒng)、自動(dòng)停機(jī)系統(tǒng)和聲控備份系統(tǒng)，并對(duì)ROV操作系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)；并且要求有獨(dú)立第三方證明全封剪切閘板能夠剪斷井眼內(nèi)所有尺寸的管柱。
水下防噴器的主要供應(yīng)商有Cameron、Hydril和Shaffer。目前新一代的深水防噴器產(chǎn)品，在水下蓄能器壓力補(bǔ)償、閘板閉合力增強(qiáng)和控制線路故障監(jiān)控等方面又有新的突破。此次事故將得以重新審視相關(guān)性能的可靠性，對(duì)今后的技術(shù)發(fā)展將提供重要借鑒。
我國深水石油鉆探處于起步階段，國內(nèi)對(duì)深水防噴器的研究也剛剛開展，此次事故對(duì)我國深水防噴器的使用和研究具有重要的啟示：在防噴器系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)和選用方面，應(yīng)全面考慮深水海洋環(huán)境對(duì)井控操作的要求，設(shè)置滿足施工安全要求的應(yīng)急控制系統(tǒng)，增強(qiáng)防噴器系統(tǒng)的可靠性；更加重視深水防噴器系統(tǒng)的試驗(yàn)和維護(hù)保養(yǎng)工作，研究更加優(yōu)化合理的防噴器試驗(yàn)技術(shù)；汲取此次事故經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，完善深水井控相關(guān)的法規(guī)、技術(shù)規(guī)范和監(jiān)管機(jī)制。
墨西哥灣漏油事件的教訓(xùn)，或?qū)⒏膶懞吞岣呔匮b備的市場準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)。“亡羊補(bǔ)牢，為時(shí)不晚。”對(duì)制造企業(yè)來說，或許會(huì)迎來下一個(gè)發(fā)展機(jī)遇。
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