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海洋石油开采
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原创论文 2010年07月20日 深海石油开采中的问题与有效开采由墨西哥原油泄漏所想到的 4月20号墨西哥石油钻井平台爆炸起火接着在36小时之内石油平台沉没并造成石油平台上11名开采工人失踪。
然而这并没有结束更严重的后果是海底原油泄漏目前正以每天5000桶实际漏油量或许远超于此的速度向外泄漏并且这一说法遭受许多科学家的挑战而英国方面则推脱说没有确切方法探测受污面积。
如果你对5000桶没有形象概念的话那么我想说5000桶也就相当于80万升 原油泄漏的危害想必大家也都早有听说原油中成千上万种的化学物质会对生物链造成破坏并且大面积原油漂浮在海面上造成下层海水含氧不足一些海洋生物也将因此死亡而目前墨西哥湾泄漏出的原油已在17日登陆美国的路易斯安那州海滩上出现大面积油块原油泄漏的危害已经从海上蔓延到了陆地上。
另一方面海洋科学家发现由于大面积喷洒墨西哥湾泄漏的原油正在海下不断的聚集形成大量的油团这些原油位于水下1200米深处研究人员认为这些油团与喷洒的化学分散剂有关而这必将给当地生态环境带来长远的灾难。
如今治理也陷入进退两难的境地治理带来的负面效应也都是看似不可避免的。
清理原油上现在英石油公司已经是分身乏术燃油即采取可控的方式将油点燃而在4月28日美国也批准采用这种方式但考虑到燃油对大气的所造成的污染及以及原油燃烧后所造成的沉积物也是不可忽视的。
喷洒化学分散剂原油会分解成小的油团沉到海下造成的油团必将对环境带来更加长久的影响。
而原油的源头治理方面从最初的钢筋水泥罩和“大礼帽”失败到如今的虹吸管再度受挫英国石油公司总裁也无奈宣布短期内完全阻止原油泄露很有难度。
现在让我们暂且从原油泄漏所造成的巨大灾难的悲伤与愤怒中走出先不管到底是“封堵油井的水泥或钢套发生灾难性故障”或是“防喷阀没有起到作用”造成了爆炸看一看深海石油开采中所遇到的种种问题此次墨西哥湾漏油点是在海下1200米深处即所谓的深海开采。
而如今我国的开采水平只能局限在300米海深我们可以庆幸此类事故不会发生在中国 这里先不介绍勘探石油的困难我们从建造石油钻井平台开始看一下海洋石油开采中所遇到的种种问题。
由于长期设置在无遮掩的深海域相对于近岸工程而言海洋平台遭受着更为恶劣和复杂的海洋环境台风、热带风暴、咫风等特殊的海洋环境并由极端海况引发的巨浪、流等对海洋平台造成巨大的破坏作用因此海洋石油工程的安全问题一直是人们关注的焦点 探明海底石油的位置及储量后接下来海底石油开采的每一步都可谓困难重重。
首先我们要有一个开发石油的基地来承载我们的钻进设备各种设施。
我们要先建立一个石油钻井平台即要建立一个“海上基地”。
然而这个基地是要建立在海上的怎样将如此巨大的钻井平台建立在深达千米的海洋上作为一名海洋科学专业的学生我明白海水流动所造成的巨大拉力是超乎我们想象的各种涡流、湍流所造成的影响也是不可忽视的 大海千变万化漂浮在海上的海冰可能不会引起我们的注意但是这却是建造石油钻井平台所必须要考虑的。
海冰的破坏力惊人不仅对石油平台的支柱有着及其严重的磨损作用大型海冰甚至可以将石油钻井平台整个推到1969年我国渤海2号石油钻井平台被海冰推到直接经济损失达2000多万元因此整个石油钻井平台也需要采用抗冰结构体。
建造石油钻井平台之前需要进行一系列的海冰评估。
就拿我们国家建在渤海的胜利五号钻井平台为例依据多年实测的渤海海冰数据确定了海冰的性能参数根据API公式确定了平台所受的冰载用ANSYS软件进行了平台应力和变形分析最后给出了结论胜利五号钻井平台可在冰厚小于0.4m的条件下安全工作。
而即使我们已经顺利将石油钻井平台建立若到达冰期则需要加强对海冰的观测和嘹望破冰船在冰区的石油平台周围24h值班若发现有威胁的海冰向石油生产平台漂移过来立即进行破冰作业防止浮冰在石油生产平台下形成堆积。
克服重重困难建设起石油平台接下来我们要将原油从千米深的海底提取到海面并且顺利的运到消费地。
深海底的巨大压强与原有的特殊性质就对我们的管道提出了特殊的要求。
我们假设海水的密度等于淡水这样在一千米的海洋深处单独由海水重力产生的压强达到了10000000帕另外我们知道通常情况下随着水深的增加接受的太阳能也更少水温将降到很低。
这对管道的耐高压与耐低温通常4摄氏度左右的性能有很大的需要同时对海上和水下结构物提出了苛刻的要求同时我们注意到海水中含有丰富的矿物质盐性的海水必然会对金属制的管道产生不可避免的腐蚀作用也对海底混输管道提出了更为严格的要求。
上面所说的是来自管道外部的威胁而管道内部流动的原油同样会带来各种各样的潜在威胁来自油气田现场的应用实践表明在深水油气混输管道中由多相流自身组成含水、含酸性物质等 、海底地势起伏、运行操作等带来的问题如段塞流、析蜡、水化物、腐蚀、固体颗粒冲蚀等已经严重威胁到生产的正常进行和海底集输系统的安全运行由此引起的险情频频。
即使管道符合标准管道的铺设同样难度很大目前的铺管技术由于受张力器和托管架的限制其可以作业的水深满足不了需要。
通过搜索资料我得到以下这份数据外径为61 厘米24英寸的管道在壁厚为3.8厘米1.5英寸时其水中重量为238公斤/米。
当在1220米水深处铺设这种管道时所需张力为 3500000牛顿 而目前的张力器最高只有1780000牛顿。
因此为了满足如今如火如荼的海洋石油开采需要国际工程公司也正在积极研制新的铺管技术。
若我们采用船舶来输运石油或者为石油平台运送物品那么有一个问题不可忽视那就是船舶与平台之间的碰撞问题。
通过搜查资料得知根据dnv分析从1965到1991年期间平台损伤中的22是由船只与平台碰撞造成的一旦发生碰撞平台和船舶都要受到损害严重时甚至会导致立管失效此时平台可能不坍塌但是立管会遭受严重损害危及到平台上工作人员与石油开采的安全。
另外大家也许会好奇为什么总是看到石油平台上有一团火在燃烧。
也许大家也会像我一样觉得这是一种资源的浪费可是后来通过查阅资料和课上听老师的讲解原来是那是燃烧的天然气。
可以说那是放错了位置的资源这些天然气量比较少不值得修建输气管道或使用输气船因此只能让其白白释放。
但是天然气释放到空中不仅会污染环境另外若天然气不尽快散开在井边聚集的话达到一定浓度后若遇到火花等很可能发生爆炸由此可知那一团火焰也是对一种潜在危险的解决方法。
上述的仅仅是深海石油开采中所遇到问题一部分像陆上石油开采所遇到的井喷、火灾、管道泄漏等都可能出现在深海石油开采中。
另外海洋的不确定性更增加了石油开采中的风险石油平台需要随时承受诸如台风、风暴潮、巨浪等等的威胁。
如今随着陆上资源的不断消耗人们正在像更深的大洋深处索要资源。
虽然现在海洋石油开采的技术日趋成熟但是海洋是千变万化的我们永远不可能完全了解它其中还蕴藏了太多我们所不了解的因素正在时时刻刻对石油开采造成威胁。
我们希望人类可以更加合理的利用与开发深海石油资源希望各种石油开采中的惨剧不要再发生。