美國墨西哥灣原油泄漏事故回顧

孟偉 王偉

2010年4月20日，美國墨西哥灣西西比海底峽谷252區(qū)塊Macondo探區(qū)，在相隔10 s的兩次大爆炸后，“深水地平線”鉆井平臺升起一團(tuán)熊熊燃燒的大火，并于2010年4月22日沉入墨西哥灣。事故造成了人類歷史上最大的海洋石油泄漏污染，并導(dǎo)致11人死亡，17人受傷。

英國石油（BP）擁有該區(qū)塊的租賃權(quán)并擔(dān)任作業(yè)者，“深水地平線”鉆井平臺也被稱為世界上最先進(jìn)的第五代半潛式鉆井平臺。一流的公司、頂級的裝備，卻為何發(fā)生如此慘重的事故呢？漏油之后BP采取了哪些應(yīng)急處理措施？

“深水地平線”鉆井平臺爆炸

原油泄漏

墨西哥灣位于北美洲東南部邊緣，因瀕臨墨西哥而得名。它是全球著名的海洋油氣富集區(qū)，也是美國三大油氣產(chǎn)區(qū)之一，為美國的油氣產(chǎn)量以及經(jīng)濟(jì)增長做出了突出貢獻(xiàn)。

2010年4月20日 在墨西哥灣密西西比河峽谷252區(qū)塊Macondo探區(qū)

作業(yè)人員已將生產(chǎn)套管下至鉆井深度5 579.1 m處并固井，由于已完成壓力測試，工作人員正在做臨時棄井的準(zhǔn)備工作。

21時01分，作為臨時棄井的常規(guī)作業(yè)一部分，在海水替代泥漿的過程中，當(dāng)較重的泥漿為較輕的海水置換時，壓力本應(yīng)下降。相反，鉆桿壓力上升了689.5 kPa。說明油井出現(xiàn)了問題。

21時14分，鉆井工人采取了一系列的井控措施試圖降低鉆桿壓力以調(diào)查壓差。

21時40分，泥漿和油氣已經(jīng)到處擴(kuò)散并流到海里……

21時47分，第一聲可燃?xì)鈭缶懫稹?/p>

21時48分，電力被中斷，發(fā)生了第一次爆炸。約10 s后，發(fā)生第二次爆炸。

22時，由于深水地平線無法與油井脫開，管理者發(fā)出放棄平臺的指令。人員開始撤離。

4月22日上午10時，平臺再次發(fā)生爆炸?！吧钏仄骄€”鉆井平臺沉入深?！m然平臺上126人員大部分撤離，但仍有11人死亡，17人受傷。

原油泄漏 形勢升級

2010年4月24日，海底探測器顯示，隔水導(dǎo)管和套管開始漏油，預(yù)計漏油量每天超過1 000桶。

當(dāng)局者起初以為這僅僅是一場普通的漏油事故，只出動飛機(jī)和船只清理海面浮油。然而，這只是巨大災(zāi)難的開始。

4月28日，美國國家海洋和大氣管理局估計，每天漏油高達(dá)5 000桶，竟然5倍于先前的預(yù)估，并且連續(xù)發(fā)現(xiàn)了3處漏油點。根據(jù)海岸警衛(wèi)隊和救災(zāi)部門提供的圖表顯示，浮油覆蓋面積長160 km，最寬處72 km。

6月23日，事故再次惡化：原本用來控制漏油點的水下裝置因發(fā)生故障而被拆下修理，滾滾原油在被壓制了數(shù)周后，重新噴涌而出。

封堵成功

2010年7月15日， BP宣布，新的控油裝置已成功罩住水下漏油點。

永久封閉

2010年9月19日，伴隨著減壓井的完工，美國原油泄漏事故救災(zāi)小組宣布，墨西哥灣漏油井已被永久封堵。井雖成功封堵，但是泄露的400萬桶原油，只收回了81萬桶，仍有約319萬桶原油漂浮在墨西哥灣。

人為的責(zé)任事故

2009年10月6日，Transocean公司的半潛式鉆井平臺“馬里亞納”完成Macondo探區(qū)的初次鉆井作業(yè)。隨后受颶風(fēng)艾達(dá)的影響，馬里亞納斷錨、漂移，需要塢修。塢修后，平臺合同到期。

2010年2月6日，由“深水地平線”鉆井平臺繼續(xù)為Macondo井提供鉆井服務(wù)。Macondo井為一口勘探井，一旦發(fā)現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)價值的油氣資源，探井將轉(zhuǎn)為生產(chǎn)井。

“深水地平線”鉆井平臺是世界上最先進(jìn)的第五代半潛式鉆井平臺，可在水深2 438 m的海域作業(yè)，最大鉆井深度約為8 850 m，造價3.5億美元，作業(yè)日均費用達(dá)到49.68萬美元/天，于2001年交付下水。世界一流的公司、頂級的設(shè)備，怎么會釀成如此重大事故？

事故調(diào)查發(fā)現(xiàn)，墨西哥灣漏油事件是一起人為的責(zé)任事故。

套管選擇

套管是用于支撐油氣井井壁的鋼管，需要根據(jù)井況和井深來選擇相應(yīng)的套管。

2010年3月8日，“深水地平線”鉆井平臺開工。經(jīng)過一個月的鉆探工作，2010年4月9日，鉆井深度達(dá)到5 596.13 m（方案設(shè)計鉆井深度為5 989.3 m，因在鉆井作業(yè)過程中遭遇了與設(shè)計基礎(chǔ)不同的孔隙壓力和壓力梯度，因而泥漿比重和套管下入深度與原設(shè)計不同）。

2010年4月9日，作業(yè)者對先下尾管還是直接下長串生產(chǎn)套管問題展開激烈討論：下尾管可以防止井噴，但會減慢施工進(jìn)度，而下入長串生產(chǎn)套管是一種較快的作業(yè)方式，工期可以減少3天；直接下套管還可節(jié)約700萬～1 000萬美元。

在利益面前，BP忽視安全因素，決定在4月15日直接下長串生產(chǎn)套管完井。

違規(guī)減少15個扶正器

在下套管過程中，扶正器非常重要。扶正器安裝在套管外側(cè)，用來支撐套管，使套管順利下到預(yù)定井深，并使套管在井眼內(nèi)居中。

負(fù)責(zé)固井作業(yè)的美國哈利伯頓公司固井工程師按照API RP 65規(guī)范，并通過計算機(jī)模擬計算出應(yīng)使用21個套管扶正器，才能基本保證固井質(zhì)量，而實際上Macondo井隊下套管時只安放了6個扶正器，大大增加了上部躥槽的風(fēng)險。

水泥漿封堵缺陷把控不嚴(yán)

下完套管后，為防止油氣從產(chǎn)層中進(jìn)入井眼，開始注入水泥。BP使用的是一種輕質(zhì)的氮化泡沫水泥漿，雖然封堵效果好，但是穩(wěn)定性差。

這歸結(jié)于前期哈里伯頓公司室內(nèi)水泥漿試驗不全面，加之BP把關(guān)不嚴(yán)，沒有發(fā)現(xiàn)水泥漿設(shè)計的潛在缺陷；再加上固井方案設(shè)計的水泥漿用量太少；固井前，鉆井泥漿循環(huán)不夠等因素降低了固井質(zhì)量，最后出了問題。

縮短候凝時間

注入的水泥需要一段時間來凝固，即候凝。由于此鉆井進(jìn)度比計劃推遲了大約42天，BP公司為了趕進(jìn)度，僅候凝16.5 h，水泥并未完全凝固，就令井隊用海水替換鉆井液。由此導(dǎo)致壓力失衡，井內(nèi)液壓柱壓力不足以平衡地層壓力，從而引發(fā)地層液體涌入井筒。

未進(jìn)行水泥膠結(jié)測井

水泥膠結(jié)測井，指用一個聲波儀器來檢測水泥是否與套管外壁和井洞壁膠合結(jié)實。水泥膠結(jié)測井是檢驗固井質(zhì)量重要的一步，若發(fā)現(xiàn)水泥中有通道，可以在套管上鉆個孔再注入一些水泥。

平臺爆炸兩天前，BP曾派相關(guān)服務(wù)公司進(jìn)行水泥膠結(jié)測井。但奇怪的是，BP后來又決定不測井。據(jù)稱，一次測井需要花費9～12 h，并支付12.8萬美元。

負(fù)試壓誤認(rèn)為成功

固井施工按照預(yù)定計劃完成后，需要根據(jù)設(shè)計測固井質(zhì)量。2010年4月20日上午，對油井進(jìn)行第一次完整性測試——正試壓，試壓成功。下午做負(fù)試壓，先使用隔離液，然后利用海水置換井中的一些泥漿，以確認(rèn)環(huán)空水泥、套管鞋、套管和井口密封的完整性。

經(jīng)過調(diào)查，調(diào)查組認(rèn)為此次負(fù)試壓存在多個問題。首先，在試驗開始時，防噴器充入了約50桶的隔離液，這將可能抑制壓井管線上的壓力讀數(shù)；其次，排量超過了預(yù)期，表明屏障封隔油層失??；再次，鉆井人員發(fā)現(xiàn)壓井管線無流體流出，但鉆桿壓力上升至9 653 kPa，這一壓力表明油井的完整性存在問題，鉆井人員卻錯誤地認(rèn)為壓力是由于“氣囊效應(yīng)”的現(xiàn)象造成。因此，鉆井作業(yè)人員錯誤地認(rèn)為負(fù)試壓成功。

溢流未及時關(guān)閉防噴器

2010年4月19日20時20分，發(fā)現(xiàn)溢流，但整整一個小時后，才意識到需要關(guān)閉防噴器，但為時已晚，油氣已經(jīng)上涌。

21時49分，發(fā)生井噴，隨后泥漿泵房機(jī)房爆炸，井控系統(tǒng)失效等，造成11人死亡，17人受傷。

防噴器失效

安裝在井口的防噴器是防止漏油的最后一道屏障。但深水地平線平臺的防噴器在發(fā)生漏油后并未正常啟動，此外平臺上裝備的一套自動備用系統(tǒng)，也未能被激活，因此防噴器當(dāng)時并沒有發(fā)揮作用。

高大威猛的防噴器為什么會失效呢？據(jù)了解，為節(jié)省時間和經(jīng)費，“深水地平線”防噴閥中沒有使用永久性“變徑閘板”，取而代之的是一個測試閥門，這增加了閥門失效的風(fēng)險。

BP公司主觀原因

管理原因。2009年美國政府向BP頒布了“安全獎”，事發(fā)當(dāng)天BP的7名高級官員正在現(xiàn)場慶祝，未能第一時間參與救援

趕工原因。該井設(shè)計鉆井周期51天，但實際作業(yè)時間超設(shè)計周期43天，另外，平臺租賃費多花了2 100多萬美金。

監(jiān)管不力。按照規(guī)定，每個月要求做一次安全檢查，但BP的檢查率只有41%～75%，而且安全檢查不認(rèn)真。

應(yīng)急救援和補(bǔ)救措施

正常情況下，井噴后通過采取注入重泥漿或者關(guān)閉油井，并疏導(dǎo)上噴的高壓油氣，可以在一周內(nèi)控制井噴，為何深水地平線事故持續(xù)了近三個月時間才被控制住呢？BP在這三個月內(nèi)采取了哪些補(bǔ)救措施？

專家總動員

BP公司在休斯敦快速設(shè)立了一個大型事故指揮中心，從160家石油公司調(diào)集了500人。隨后又專門聘請道達(dá)爾、?？松葘＜疑逃懢仍胧?。

及時清污

4月25日，BP通過鋪設(shè)圍油欄、稻草墻和防護(hù)堤壩等措施設(shè)置隔離帶，并每天投放大量分散劑（Corexit 9500和Corexit EC9527A）。同時使用吸油棒吸油，但在每天泄漏的上萬桶原油面前遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

機(jī)器人水下關(guān)井

4月26日，BP出動了多臺水下機(jī)器人嘗試關(guān)閉水下防噴器來實現(xiàn)關(guān)井，但未能奏效。

“金鐘罩”

隨后BP打造了一個頂部開孔的鐘形控油罩，希望用它罩住漏油點，將原油從頂部通過油管疏導(dǎo)到海面上的油輪。

但是這個重約125 t的控油罩在即將抵達(dá)漏油點時，卻停止了下沉。經(jīng)過研究才發(fā)現(xiàn)：在控油罩下降過程中，深海中的洋流裹挾著原油和天然氣進(jìn)入了控油罩內(nèi)，天然氣在深海的低溫高壓環(huán)境下形成了甲烷水合物，堵塞了控油罩頂部的輸油口。

“大禮帽”

為了解決甲烷水合物的問題，BP又設(shè)計了一個“大禮帽”，它比之前的“金鐘罩”體積要小得多。為了抑制甲烷水合物的形成，在下放“大禮帽”的過程中，向其緩緩注入甲醇，不過該方法治標(biāo)不治本、效果不佳，未能控制漏油。

安裝吸油管吸油

5月14日，BP開始在海底漏油口安裝吸油管。同時，BP意識到僅靠收集原油不能從根本上解決問題，決定封堵油井。

滅頂法

5月26日啟用“Top Kill”封堵（滅頂法），即從井眼頂部向破損油井注入封堵材料進(jìn)行封堵。但井底壓力過大，注入的封堵材料被井內(nèi)的高壓流體沖出油井，滅頂法失敗。

切管蓋帽法

切管蓋帽法，即用深海機(jī)器人切斷防噴閥門上方的漏油管道，下放防噴閥門以控制漏油，并在閥門上方安裝控油管道，將泄露的原油抽出。

采用此方法后，BP公司8月4日成功用一個漏斗狀裝置“蓋住”墨西哥灣海底的漏油油井，并開始將泄漏的原油和天然氣輸送到海面上。24 h內(nèi)，共收集6 000桶原油。8月16日，美國官方估測每天能收集3 500～6 000 t。

鉆井救援

雖然切管蓋帽法控制住了大部分漏油，但為了保證安全，BP繼續(xù)在漏油油井東西兩個方向各鉆一口減壓井，從減壓井中向漏油油井注入重泥漿，以實現(xiàn)徹底封堵。

5月2日，第一口減壓井開鉆，5月16日，第二口減壓井開鉆，兩口救援井在4個月內(nèi)完工。2010年9月19日，伴隨著減壓井的完工，美國原油泄漏事故救災(zāi)小組宣布，墨西哥灣漏油井已被永久封堵。

事故影響

大量泄漏的原油，加之后期海風(fēng)和暖流加速了海面油污的擴(kuò)散，事故造成了近1 500 km海灘受到污染，至少2 500 km2的海水被石油覆蓋，多種物種滅絕，嚴(yán)重破壞了墨西哥灣生態(tài)平衡。

事故后，美國政府簽發(fā)了新版墨西哥灣“禁采令”， 宣布在2010年11月30日之前，沒有達(dá)到作業(yè)要求的公司將失去在墨西哥灣開采油氣的資格。

另外，該事故不僅使美國放緩海上油氣勘探的腳步，世界各國也更加謹(jǐn)慎地對待海上油氣勘探開發(fā)業(yè)務(wù)，進(jìn)入海洋勘探開發(fā)的門檻變高，預(yù)計HSE（健康、安全和環(huán)境）管理費用將占企業(yè)總支出10%以上。

編輯 秦運巧