美国墨西哥湾原油泄漏事故回顾

　　孟伟王伟
　　2010年4月20日，美国墨西哥湾西西比海底峡谷252区块Macondo探区，在相隔10s的两次大爆炸后，深水地平线钻井平台升起一团熊熊燃烧的大火，并于2010年4月22日沉入墨西哥湾。事故造成了人类历史上最大的海洋石油泄漏污染，并导致11人死亡，17人受伤。
　　英国石油（BP）拥有该区块的租赁权并担任作业者，深水地平线钻井平台也被称为世界上最先进的第五代半潜式钻井平台。一流的公司、顶级的装备，却为何发生如此惨重的事故呢？漏油之后BP采取了哪些应急处理措施？
　　深水地平线钻井平台爆炸
　　原油泄漏
　　墨西哥湾位于北美洲东南部边缘，因濒临墨西哥而得名。它是全球著名的海洋油气富集区，也是美国三大油气产区之一，为美国的油气产量以及经济增长做出了突出贡献。
　　2010年4月20日在墨西哥湾密西西比河峡谷252区块Macondo探区
　　作业人员已将生产套管下至钻井深度5579。1m处并固井，由于已完成压力测试，工作人员正在做临时弃井的准备工作。
　　21时01分，作为临时弃井的常规作业一部分，在海水替代泥浆的过程中，当较重的泥浆为较轻的海水置换时，压力本应下降。相反，钻杆压力上升了689。5kPa。说明油井出现了问题。
　　21时14分，钻井工人采取了一系列的井控措施试图降低钻杆压力以调查压差。
　　21时40分，泥浆和油气已经到处扩散并流到海里
　　21时47分，第一声可燃气报警响起。
　　21时48分，电力被中断，发生了第一次爆炸。约10s后，发生第二次爆炸。
　　22时，由于深水地平线无法与油井脱开，管理者发出放弃平台的指令。人员开始撤离。
　　4月22日上午10时，平台再次发生爆炸。深水地平线钻井平台沉入深海虽然平台上126人员大部分撤离，但仍有11人死亡，17人受伤。
　　原油泄漏形势升级
　　2010年4月24日，海底探测器显示，隔水导管和套管开始漏油，预计漏油量每天超过1000桶。
　　当局者起初以为这仅仅是一场普通的漏油事故，只出动飞机和船只清理海面浮油。然而，这只是巨大灾难的开始。
　　4月28日，美国国家海洋和大气管理局估计，每天漏油高达5000桶，竟然5倍于先前的预估，并且连续发现了3处漏油点。根据海岸警卫队和救灾部门提供的图表显示，浮油覆盖面积长160km，最宽处72km。
　　6月23日，事故再次恶化：原本用来控制漏油点的水下装置因发生故障而被拆下修理，滚滚原油在被压制了数周后，重新喷涌而出。
　　封堵成功
　　2010年7月15日，BP宣布，新的控油装置已成功罩住水下漏油点。
　　永久封闭
　　2010年9月19日，伴随着减压井的完工，美国原油泄漏事故救灾小组宣布，墨西哥湾漏油井已被永久封堵。井虽成功封堵，但是泄露的400万桶原油，只收回了81万桶，仍有约319万桶原油漂浮在墨西哥湾。
　　人为的责任事故
　　2009年10月6日，Transocean公司的半潜式钻井平台马里亚纳完成Macondo探区的初次钻井作业。随后受飓风艾达的影响，马里亚纳断锚、漂移，需要坞修。坞修后，平台合同到期。
　　2010年2月6日，由深水地平线钻井平台继续为Macondo井提供钻井服务。Macondo井为一口勘探井，一旦发现有经济价值的油气资源，探井将转为生产井。
　　深水地平线钻井平台是世界上最先进的第五代半潜式钻井平台，可在水深2438m的海域作业，最大钻井深度约为8850m，造价3。5亿美元，作业日均费用达到49。68万美元天，于2001年交付下水。世界一流的公司、顶级的设备，怎么会酿成如此重大事故？
　　事故调查发现，墨西哥湾漏油事件是一起人为的责任事故。
　　套管选择
　　套管是用于支撑油气井井壁的钢管，需要根据井况和井深来选择相应的套管。
　　2010年3月8日，深水地平线钻井平台开工。经过一个月的钻探工作，2010年4月9日，钻井深度达到5596。13m（方案设计钻井深度为5989。3m，因在钻井作业过程中遭遇了与设计基础不同的孔隙压力和压力梯度，因而泥浆比重和套管下入深度与原设计不同）。
　　2010年4月9日，作业者对先下尾管还是直接下长串生产套管问题展开激烈讨论：下尾管可以防止井喷，但会减慢施工进度，而下入长串生产套管是一种较快的作业方式，工期可以减少3天；直接下套管还可节约700万～1000万美元。
　　在利益面前，BP忽视安全因素，决定在4月15日直接下长串生产套管完井。
　　违规减少15个扶正器
　　在下套管过程中，扶正器非常重要。扶正器安装在套管外侧，用来支撑套管，使套管顺利下到预定井深，并使套管在井眼内居中。
　　负责固井作业的美国哈利伯顿公司固井工程师按照APIRP65规范，并通过计算机模拟计算出应使用21个套管扶正器，才能基本保证固井质量，而实际上Macondo井队下套管时只安放了6个扶正器，大大增加了上部蹿槽的风险。
　　水泥浆封堵缺陷把控不严
　　下完套管后，为防止油气从产层中进入井眼，开始注入水泥。BP使用的是一种轻质的氮化泡沫水泥浆，虽然封堵效果好，但是稳定性差。
　　這归结于前期哈里伯顿公司室内水泥浆试验不全面，加之BP把关不严，没有发现水泥浆设计的潜在缺陷；再加上固井方案设计的水泥浆用量太少；固井前，钻井泥浆循环不够等因素降低了固井质量，最后出了问题。
　　缩短候凝时间
　　注入的水泥需要一段时间来凝固，即候凝。由于此钻井进度比计划推迟了大约42天，BP公司为了赶进度，仅候凝16。5h，水泥并未完全凝固，就令井队用海水替换钻井液。由此导致压力失衡，井内液压柱压力不足以平衡地层压力，从而引发地层液体涌入井筒。
　　未进行水泥胶结测井
　　水泥胶结测井，指用一个声波仪器来检测水泥是否与套管外壁和井洞壁胶合结实。水泥胶结测井是检验固井质量重要的一步，若发现水泥中有通道，可以在套管上钻个孔再注入一些水泥。
　　平台爆炸两天前，BP曾派相关服务公司进行水泥胶结测井。但奇怪的是，BP后来又决定不测井。据称，一次测井需要花费9～12h，并支付12。8万美元。
　　负试压误认为成功
　　固井施工按照预定计划完成后，需要根据设计测固井质量。2010年4月20日上午，对油井进行第一次完整性测试正试压，试压成功。下午做负试压，先使用隔离液，然后利用海水置换井中的一些泥浆，以确认环空水泥、套管鞋、套管和井口密封的完整性。
　　经过调查，调查组认为此次负试压存在多个问题。首先，在试验开始时，防喷器充入了约50桶的隔离液，这将可能抑制压井管线上的压力读数；其次，排量超过了预期，表明屏障封隔油层失败；再次，钻井人员发现压井管线无流体流出，但钻杆压力上升至9653kPa，这一压力表明油井的完整性存在问题，钻井人员却错误地认为压力是由于气囊效应的现象造成。因此，钻井作业人员错误地认为负试压成功。
　　溢流未及时关闭防喷器
　　2010年4月19日20时20分，发现溢流，但整整一个小时后，才意识到需要关闭防喷器，但为时已晚，油气已经上涌。
　　21时49分，发生井喷，随后泥浆泵房机房爆炸，井控系统失效等，造成11人死亡，17人受伤。
　　防喷器失效
　　安装在井口的防喷器是防止漏油的最后一道屏障。但深水地平线平台的防喷器在发生漏油后并未正常启动，此外平台上装备的一套自动备用系统，也未能被激活，因此防喷器当时并没有发挥作用。
　　高大威猛的防喷器为什么会失效呢？据了解，为节省时间和经费，深水地平线防喷阀中没有使用永久性变径闸板，取而代之的是一个测试阀门，这增加了阀门失效的风险。
　　BP公司主观原因
　　管理原因。2009年美国政府向BP颁布了安全奖，事发当天BP的7名高级官员正在现场庆祝，未能第一时间参与救援
　　赶工原因。该井设计钻井周期51天，但实际作业时间超设计周期43天，另外，平台租赁费多花了2100多万美金。
　　监管不力。按照规定，每个月要求做一次安全检查，但BP的检查率只有41～75，而且安全检查不认真。
　　应急救援和补救措施
　　正常情况下，井喷后通过采取注入重泥浆或者关闭油井，并疏导上喷的高压油气，可以在一周内控制井喷，为何深水地平线事故持续了近三个月时间才被控制住呢？BP在这三个月内采取了哪些补救措施？
　　专家总动员
　　BP公司在休斯敦快速设立了一个大型事故指挥中心，从160家石油公司调集了500人。随后又专门聘请道达尔、埃克森等专家商讨救援措施。
　　及时清污
　　4月25日，BP通过铺设围油栏、稻草墙和防护堤坝等措施设置隔离带，并每天投放大量分散剂（Corexit9500和CorexitEC9527A）。同时使用吸油棒吸油，但在每天泄漏的上万桶原油面前远远不够。
　　机器人水下关井
　　4月26日，BP出动了多台水下机器人尝试关闭水下防喷器来实现关井，但未能奏效。
　　金鐘罩
　　随后BP打造了一个顶部开孔的钟形控油罩，希望用它罩住漏油点，将原油从顶部通过油管疏导到海面上的油轮。
　　但是这个重约125t的控油罩在即将抵达漏油点时，却停止了下沉。经过研究才发现：在控油罩下降过程中，深海中的洋流裹挟着原油和天然气进入了控油罩内，天然气在深海的低温高压环境下形成了甲烷水合物，堵塞了控油罩顶部的输油口。
　　大礼帽
　　为了解决甲烷水合物的问题，BP又设计了一个大礼帽，它比之前的金钟罩体积要小得多。为了抑制甲烷水合物的形成，在下放大礼帽的过程中，向其缓缓注入甲醇，不过该方法治标不治本、效果不佳，未能控制漏油。
　　安装吸油管吸油
　　5月14日，BP开始在海底漏油口安装吸油管。同时，BP意识到仅靠收集原油不能从根本上解决问题，决定封堵油井。
　　灭顶法
　　5月26日启用TopKill封堵（灭顶法），即从井眼顶部向破损油井注入封堵材料进行封堵。但井底压力过大，注入的封堵材料被井内的高压流体冲出油井，灭顶法失败。
　　切管盖帽法
　　切管盖帽法，即用深海机器人切断防喷阀门上方的漏油管道，下放防喷阀门以控制漏油，并在阀门上方安装控油管道，将泄露的原油抽出。
　　采用此方法后，BP公司8月4日成功用一个漏斗状装置盖住墨西哥湾海底的漏油油井，并开始将泄漏的原油和天然气输送到海面上。24h内，共收集6000桶原油。8月16日，美国官方估测每天能收集3500～6000t。
　　钻井救援
　　虽然切管盖帽法控制住了大部分漏油，但为了保证安全，BP继续在漏油油井东西两个方向各钻一口减压井，从减压井中向漏油油井注入重泥浆，以实现彻底封堵。
　　5月2日，第一口减压井开钻，5月16日，第二口减压井开钻，两口救援井在4个月内完工。2010年9月19日，伴随着减压井的完工，美国原油泄漏事故救灾小组宣布，墨西哥湾漏油井已被永久封堵。
　　事故影响
　　大量泄漏的原油，加之后期海风和暖流加速了海面油污的扩散，事故造成了近1500km海滩受到污染，至少2500km2的海水被石油覆盖，多种物种灭绝，严重破坏了墨西哥湾生态平衡。
　　事故后，美国政府签发了新版墨西哥湾禁采令，宣布在2010年11月30日之前，没有达到作业要求的公司将失去在墨西哥湾开采油气的资格。
　　另外，该事故不仅使美国放缓海上油气勘探的脚步，世界各国也更加谨慎地对待海上油气勘探开发业务，进入海洋勘探开发的门槛变高，预计HSE（健康、安全和环境）管理费用将占企业总支出10以上。
　　编辑秦运巧