救援井——墨西哥湾泄油事件的终结者

郭永峰 纪少君 唐长全 (中海油田服务股份有限公司)

救援井
——墨西哥湾泄油事件的终结者

郭永峰 纪少君 唐长全 (中海油田服务股份有限公司)

2010年4月20日,随着墨西哥湾的Transocean公司的“Deepwater Horizontal(深水地平线)”深水钻井平台的一声轰响,引发了墨西哥湾长达数月的深海钻井的原油泄漏事件。这一海上泄油的恶性事故,被欧美媒体称为人类历史上最严重的海洋环境污染事件。负责这次深海石油勘探任务的英国BP石油公司,在经历了几次处理泄油事故措施失败之后,终于在7月15日,第2次更换海底防喷器 (BOP)组的作业获得初步进展。而获得处理泄油事故的最后胜利,则还要等待8月中旬,BP公司完成2口救援井 (relief well)的作业。

墨西哥湾 深海钻井 原油泄漏 救援井

1 什么是“救援井”

“救援井”是石油钻井行业的专门术语。在海上与陆地钻井中,发生油 (气)井着火或井喷事故时,经常采用的处理事故方法,即在事故井附近的安全区域,打一口定向井,或称为“救援井”。

救援井的基本原理:其井眼轨迹与事故井的轨迹在地层的某个层位汇合,将高密度的钻井液或水泥通过救援井输入事故井,以达到油 (气)井灭火或制服井喷的目的。

1992年美国与伊拉克战争期间,伊拉克在从科威特撤退的过程中,点燃了科威特油田的700多口油井。美伊战争结束后,中国政府也派出救援队伍,进行10口油井的灭火作业;在科威特灭火的过程中,打救援井是灭火的主要方法之一。

1994年4月,巴林 (Bahrain)国家石油公司所有的Awali油田的159号油井发生井喷;采用在原油井附近30 m处打1口救援井的方法,在地层以下500 m处,救援井与井喷井的井眼轨迹重合;从而注入高密度钻井液及重水泥,制服了井喷。

2 处理泄油事故的救援井

BP公司在美国墨西哥湾实施的救援井钻井的总体情况,见图1。

图1 墨西哥湾泄油事故中的2口救援井(BP公司内务部以及美国海岸警卫队发布)

请注意图1中的3个位置:1号位置、2号位置和3号位置。

◇1号位置:此处为泄油井防喷器 (BOP)的所在部位;BP公司的工程师认为,由于受到“Deepwater Horizontal(深水地平线)”深水钻井平台爆炸的影响,BOP的下部受到弯曲应力,导致原油泄漏;

◇2号位置:此处为海床下约1 500 m深度的地层;BP公司的工程师怀疑,此位置由于多层套管受到外力作用使得套管断裂,原油漏失到地层中,以至于形成泄油井海床周围方圆若干英里的“泄油孔”区域;

◇3号位置:此处为泄油井的套管最底部;当救援井钻进完成之后,通过救援井的井眼,将水泥注入此部位,以彻底封堵泄油事故井的出油通道。

3 墨西哥湾救援井计划

首先,关注于7月15日完成的第2次更换BOP组的作业是否成功。BP公司判断更换BOP作业是否成功的依据:根据工程师计算,如果新的BOP组安装后,关闭其3个阀门,BOP组内部的压力大于或等于544 atm(1 atm=101.325 kPa),即8 000 lb/in2(1 lb/in2=6.895 kPa),就说明油井不再泄漏,井内的原油全被控制住了;但是如果小于此值,则说明没有完全解决井的泄油问题。

其次,BP公司的相关人士说,无论7月15日更换BOP组的作业是否能够完全制止海底的原油泄漏,BP公司都将在2010年8月中旬完成救援井的钻进程序。

BP公司的救援井计划主要包括以下几点:

(1)根据英国BP公司公布的救援井的钻进计划,将在救援井底使用信号发射器与信号接收器,精确定位救援井的钻头方向,以使救援井的井眼轨迹与泄油事故井的井眼重合。

(2)在实施中,将信号发射器安装在下部钻具的后端,而信号接收器安装在钻头部位;由信号发射器发出电流信号,探测泄油事故井的套管磁场,探测结果由信号接收器接收,以指引钻头向泄油事故井的井眼方向钻进。

(3)最终从完成作业的救援井中向泄油事故井注入重泥浆,彻底封固泄油事故井的井下通道,从而根除泄油井的事故源头。

墨西哥湾深水钻井过程中的泄油事件给石油行业的公司敲响了警钟,即作业中应时时将安全放在第一位;否则为人类带来巨大利益的石油工业,也会成为制造灾难的祸手。

10.3969/j.issn.1002-641X.2010.9.018

2010-07-20)