在深海中開(kāi)采石油

從古羅馬時(shí)代開(kāi)始，人類就開(kāi)始關(guān)注海洋這片蔚藍(lán)色的水域。為了生存，各帝國(guó)的“藍(lán)色圈地”運(yùn)動(dòng)幾乎從未停止，那里是人類最后的資源寶庫(kù)，人類也在逐步邁向深海。

油氣開(kāi)采新戰(zhàn)場(chǎng)

近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，石油時(shí)代即將終結(jié)的預(yù)言始終催促著勘探者前進(jìn)。1956年，美國(guó)著名石油地質(zhì)學(xué)家哈伯特預(yù)言，美國(guó)石油產(chǎn)量將在10～15年之內(nèi)達(dá)到峰頂，此后將不斷下降。1974年，哈伯特更進(jìn)一步將預(yù)言擴(kuò)大到全球范圍，認(rèn)為世界石油產(chǎn)量在1995年達(dá)到峰頂。持“石油峰值論”的學(xué)者保羅·羅伯茨在《石油的終結(jié)》一書中，將歐佩克國(guó)家峰頂出現(xiàn)的時(shí)間設(shè)在了2025年前，而非歐佩克國(guó)家很可能在2015年前就會(huì)達(dá)到這個(gè)拐點(diǎn)。應(yīng)該說(shuō)，深海石油的開(kāi)發(fā)和飛速發(fā)展，使得一個(gè)又一個(gè)預(yù)言被推遲。

深海這個(gè)概念是隨著時(shí)代的發(fā)展不斷變化的。100年前，可能50米就是深海；50年前，100米才算是深海。而且，這個(gè)概念在各個(gè)國(guó)家也不盡相同：巴西是以300米為深水，1500米為極深水；其他一些國(guó)家，包括美國(guó)，是以500米為限，極深水都是1500米。按國(guó)際石油界的定義，一般將水深500米以內(nèi)的海域視為淺海，超過(guò)這一水深標(biāo)準(zhǔn)則為深海，超過(guò)1500米則為超深海。

事實(shí)證明，深海石油開(kāi)發(fā)到底能達(dá)到多深，誰(shuí)也不知道。時(shí)至今日，國(guó)外的作業(yè)水深突破了3000米，生產(chǎn)水深達(dá)到2500米。預(yù)計(jì)不久的將來(lái)，作業(yè)水深將達(dá)到3500米以上。

從最近十幾年來(lái)全球大型油氣田的發(fā)現(xiàn)情況看，60％～70％的新增石油儲(chǔ)量均源自海洋，其中深海中發(fā)現(xiàn)的儲(chǔ)量大概占45％～50％。因此，深海已成為全世界油氣田儲(chǔ)量接替的主要區(qū)域。

深海采油，技術(shù)說(shuō)了算

1887年，美國(guó)人在加州淺海用木樁打基礎(chǔ)，建成了世界第一個(gè)海上鉆井平臺(tái)。10年后，又以棧橋方式在加州海岸200多米處打出了第一口海上油井。1947年，他們?cè)谀鞲鐬辰ㄔ炝说谝蛔撝剖推脚_(tái)，水深6米。1965年，埃克森石油公司在南加州海域打出了第一口深水油井，水深193米。從此，世界石油工業(yè)踏入深海。

歸根結(jié)底，深海石油競(jìng)爭(zhēng)，比拼的是資金和技術(shù)。其中，最關(guān)鍵的是深海探測(cè)和深海鉆井。

目前，用于深海探測(cè)的主要有無(wú)人和載人深潛器、深潛機(jī)器人、深海鉆探船和深海觀測(cè)光纜。1960年，美國(guó)的“迪里雅斯特”號(hào)無(wú)人深潛器首次潛入馬里亞納海溝，最大潛水深度超過(guò)1萬(wàn)米。迄今，世上的載人深潛器共有5臺(tái)：美、日、法各1臺(tái)，俄羅斯兩臺(tái)。2007年，俄羅斯利用“和平1號(hào)”載人深潛器，將國(guó)旗插在了北極海底。

美國(guó)的“杰遜”號(hào)機(jī)器人曾下潛到6000米深處，日本的“浦島”號(hào)機(jī)器人可根據(jù)計(jì)算機(jī)程序自主航行。其正常工作深度為3500米，能夠獲得高清晰的海底地形和地層構(gòu)造數(shù)據(jù)。

1968年下水的美國(guó)“格羅瑪·挑戰(zhàn)者”號(hào)深海鉆探船長(zhǎng)121米，中部鉆塔高出海面61米，最大鉆探深度7615米。它不用拋錨，以計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制推進(jìn)器調(diào)整定位。它先后收集了百萬(wàn)卷的資料，證實(shí)了海底擴(kuò)張，功勛卓著。當(dāng)今最大的深海鉆探船當(dāng)屬日本的“地球”號(hào)，排水量5.75萬(wàn)噸，在水深2500米的深海也能鉆探到7000米深處的地幔。深海觀測(cè)光纜為美國(guó)獨(dú)家所有，全長(zhǎng)52千米，能自動(dòng)監(jiān)測(cè)記錄海底風(fēng)暴、地震、火山噴發(fā)、生物情況等數(shù)據(jù)。

如影隨形的高風(fēng)險(xiǎn)

如同切爾諾貝利核電站的大爆炸和哥倫比亞號(hào)航天飛機(jī)的失事一樣，與高技術(shù)相伴的常常是高風(fēng)險(xiǎn)。面對(duì)著深海惡劣的自然條件、人類有限的認(rèn)知和深海勘探及開(kāi)采采用的復(fù)雜工藝等因素，開(kāi)采深海油田的高風(fēng)險(xiǎn)可謂與生俱來(lái)。

在鉆井工程上，海上鉆井工程設(shè)備的結(jié)構(gòu)要復(fù)雜得多，海上鉆井必須使用鉆井平臺(tái)。由于受海洋自然地理環(huán)境的影響，海上鉆井工程要考慮風(fēng)浪、潮汐、海流、風(fēng)暴潮、海岸泥沙運(yùn)動(dòng)的影響，要考慮水深、海上搬遷拖航等因素的影響，陸地鉆井工程則無(wú)須考慮這些。因此，海上鉆井裝備從技術(shù)上說(shuō)與陸上類似，但在系統(tǒng)配制、可靠性、自動(dòng)化程度等方面都比陸上鉆井要求更苛刻。除此之外，還有其他一些風(fēng)險(xiǎn)：

首當(dāng)其沖的就是項(xiàng)目失敗的風(fēng)險(xiǎn)。在深海油田探測(cè)過(guò)程中，存在著極大的不可預(yù)知性，對(duì)尖端科技的要求也最具挑戰(zhàn)性。以墨西哥灣為例，其海床上覆蓋著厚厚的鹽層，這些鹽層厚度并不均勻，很容易將探測(cè)波反射回來(lái)，使得地質(zhì)學(xué)家難以繞過(guò)鹽層發(fā)現(xiàn)下面是否含有油氣構(gòu)造。但近幾年來(lái)，隨著3D地質(zhì)成像技術(shù)的發(fā)展以及計(jì)算機(jī)處理速度的提升，石油公司已經(jīng)能夠清楚地了解墨西哥灣和巴西近海海底鹽層之下的情況。不過(guò)，迄今為止，地震成像、聲波感應(yīng)等技術(shù)尚在研究中，人類還不能對(duì)海底作個(gè)全面的CT檢查或者拍個(gè)斷層掃描照片。雪佛龍公司曾不無(wú)驕傲地宣稱，它近年來(lái)勘探的成功率為45％。言外之意，至少有55％的項(xiàng)目沒(méi)有成功。雪佛龍公司尚且如此，其他公司的項(xiàng)目失敗率就不言而喻了。

在深海，時(shí)間就是金錢。如果說(shuō)55％的項(xiàng)目白忙了，那么至少數(shù)十億美元的勘探費(fèi)和幾年的時(shí)間也就打了水漂。這還只能算小巫見(jiàn)大巫。因?yàn)槌跗跍\嘗輒止，投入的只是零頭。后期投入才是真正的無(wú)底洞。一般來(lái)說(shuō)，深海油田的開(kāi)采成本是陸地的3～10倍。

當(dāng)然，整體來(lái)說(shuō)高投入會(huì)有高回報(bào)。但財(cái)神并非處處光臨家家惠顧也是事實(shí)。

鑒于油輪與船舶抑或油輪與海上設(shè)施撞擊的偶然因素、鉆塔或者油井因故爆炸倒塌的人為或設(shè)施因素、海上颶風(fēng)或海底地震等自然因素以及戰(zhàn)爭(zhēng)因素等的不可預(yù)見(jiàn)性，在海洋石油工業(yè)中，泄漏事故如影隨形不可避免。事實(shí)上，僅在石油工業(yè)剛剛踏入深海的1967～1991年的25年問(wèn)，重大海上漏油事故至少就有11起。

科學(xué)客觀地說(shuō)，高風(fēng)險(xiǎn)的概率永遠(yuǎn)不會(huì)為零，人類只能盡量提高技術(shù)可靠性，卻永遠(yuǎn)不能杜絕缺陷甚至災(zāi)難的發(fā)生。

從技術(shù)的角度來(lái)看，高效率高可靠的預(yù)防、應(yīng)急和堵漏機(jī)制及設(shè)施的缺失就是一大缺陷。有專家認(rèn)為，“在1500米這么深的鉆井平臺(tái)投入使用時(shí)，對(duì)油井的遏制技術(shù)卻比鉆井技術(shù)落后”，這令人失望。而這方面，恰恰需要足夠先進(jìn)的高新技術(shù)來(lái)應(yīng)對(duì)。

海上鉆井平臺(tái)等大型設(shè)施的設(shè)計(jì)、鋼鐵構(gòu)件的焊接加工等等永遠(yuǎn)不會(huì)十全十美，缺陷也就防不勝防。在海上惡劣的鹽霧鹽水環(huán)境中，各種設(shè)備和構(gòu)件的老化腐蝕速度必然加快。這就既要有先進(jìn)的高性能防腐徐裝材料，也要有相應(yīng)的高新技術(shù)手段和儀器來(lái)檢驗(yàn)維護(hù)設(shè)施，以保證它們完好運(yùn)行。

在潮濕、多碳氧化合物的海洋中，易產(chǎn)生多氫環(huán)境。氫分子分解成原子或離子后吸附在鋼材表面，隨后擴(kuò)散至其內(nèi)部，并逐漸聚集在鋼材的各種微觀缺陷處，從而產(chǎn)生不均勻的應(yīng)力應(yīng)變，使應(yīng)力集中，進(jìn)而又富集氫。氫在陷阱位置的聚集使材料的斷裂應(yīng)力下降，以致在材料中出現(xiàn)裂紋，裂紋擴(kuò)展后導(dǎo)致材料脆斷，是為“氫脆”。

“氫脆”常使大型工程架構(gòu)強(qiáng)度大大降低，從而倒塌。因?yàn)闆](méi)有前兆，防不勝防。除了其他更直接的原因，“氫脆”也往往是鉆井平臺(tái)倒塌、沉沒(méi)的原因之一。

責(zé)任編輯 趙 菲