深水防喷器组是海洋钻井最关键的安全设备。目前只有美国等少数几家公司生产,在技术和市场上都占绝对垄断地位,我国深水油气田勘探开发尚处于起步阶段。
渤海湾漏油两个多月后,在人工紧急消油打捞、风吹日晒浪打沙埋等综合作用下,超过1500桶的泄漏油基泥浆和原油似乎已在人们视野中消失。然而,造成1200平方公里海水污染的蓬莱19- 3油田的B、C钻井平台,当初究竟发生了什么?为何会发生?
与墨西哥漏油事件类似,这些疑问的最终答案还将面临相对漫长的调查分析,而南都记者通过采访多位国内一流海上石油开采专家,力图还原作为蓬莱19-3油田钻井平台的身世及我国海上石油开采的技术现状。
7月中旬,一艘由北京环保组织雇用的快艇在近两小时的行驶后,渐渐靠近已因漏油事件熄火停产的蓬莱193油田B、C两个平台。
这一天海面基本没风浪,已是渤海湾最好的天气之一。但快艇一旦停驶,已受原油污染的汹涌浊浪仍将小艇抛上抛下。不远处,一座座金黄高耸的钻井平台庞然大物一样悬浮于海面之上。作为我国油气资源丰富区域之一的渤海湾,面积1.59万平方公里,其浅海大陆架平均水深只有12.5米。
这12 .5米的重重海水以及海底以下上千米的地层中,又埋藏着怎样的原油泄漏秘密呢?
“眼下C平台泄漏基本清楚,B平台渗漏尚有存疑”,8月初,中国石油大学(北京)校学术委员会主任、博导高德利教授就蓬莱19-3油田钻井平台原油泄漏原因进行分析。
在渤海湾原油泄漏事故发生之初,高德利作为专家委员会主要成员之一,曾第一时间参加了康菲公司的漏油事件汇报,并与其他专家一道提供了油井紧急防堵建议。
6月4日、6月17日,蓬莱19-3油田的B平台、C平台两次发生原油泄漏。如今,近两个月后,发生漏油的C平台井口已被7个密封水泥塞彻底封死,漏油已堵住;而B平台周边出现的海床渗油现象仍末解决,黑色原油依旧从海床以下1000多米处的油层中神秘渗出,进入海水。
“C平台漏油是由钻井事故引起井涌造成的”,高德利解释,在以往的石油开采中,初采阶段,由于地层压力较高,原油可以自喷出井;但等油层出油到一定阶段后,地层压力减小,常常要通过专门的注水井往油层注水,增加地层压力,以维持油井的出油量。
“钻井产生的岩屑是废弃物,常规是将之运往陆上处理,但这次康菲为节省成本,首次在中国采用了岩屑回注技术,即将钻井岩屑就地回填,这会造成地层破裂和增压,由于地层裂缝(或断裂带)与井眼不完整井段连通,原油便与油基泥浆一起外渗,造成C平台的漏油事故”,高认为,应对注采后的地层压力进行再评估,以防钻井压力失控。
但B平台出现的大面积原油渗漏,目前看起来更难解。“因为海上石油开采中,在油井附近出现海床渗漏的情形,在整个世界也是极为罕见的,在我国尚属第一次。”相关专家告诉记者。
“油井表层有裂缝,肯定与开采有关系,表明地下油气已经与海床表面有了通道,但究竟是哪口井出了问题,隔着数十米的海水和上千米的地层,人眼看不出,这需要对每口井进行仔细的检测”,高德利认为,可以首先利用声纳对B平台周边海床进行仔细的检测,“就像检测泉眼一样,查出渗漏点”,然后对渗漏点周边已深深进入海底的几十口井一一检测,才可能找到最终发生泄漏的通道究竟在哪。
对海上石油开采泄漏最终原因的调查分析,显然是一个相对漫长的过程。2010年4月20日,堪称美国历史上最严重人为环境灾难之一的墨西哥湾漏油事件,曾造成490万桶原油外漏、11名海上作业人员丧生,BP公司花了87天才堵住不断喷涌的油井。然而真正的事故原因,大约几个月后才水落石出。
“渤海湾漏油后,康菲公司提供的信息有些不足,这对大家探索事情真相与帮助寻找泄漏原因造成了困难”,中国石油大学石油工程学院教授、油气田开发工程兼安全技术及工程博导李相方认为,“B平台附近海底平面溢油的根本原因,还是在于经过长期生产后,地下深层地层流体的压力与岩石应力二者的失衡,应该能通过改变生产方式解决,至于围拦挡油解决污染,仅是治标而已”。
“在浅海石油开采方面,无论技术、装备还是管理,我们与国外领先水平都相差无几,完全能自主开发所需技术与装备”,李相方教授的观点,代表了国内绝大多数一线石油开采专家的意见。
然而,即使与陆地石油开采相比,开采难度比较小的近海石油开采,我国也已摸索了三四十年。1960年,中国在莺歌海开钻了中国海上第一井水深15米的“英冲一井”,此时,距离美国加利福尼亚海岸世界第一口海上油井的诞生(1896),晚了130多年。
“石油作为一种液态化石能源,深藏于数百至数千米的地壳岩层之中,它既分布于陆地,也分布于海洋,地球的地壳半径达6300多公里,目前全世界对地壳的钻探深度仅为12公里多一点,中国只有8公里多,再加上海、浪、流等阻隔,使得海上石油开采更加困难”,高德利说,正因为海洋石油开采的困难,直到80年代中期,国内第一座半潜式钻井平台“勘探三号”建成,我国海上石油开采才有了真正发展。
1982年初,国务院颁布《中华人民共和国对外合作开采海洋石油资源条例》,以立法形式授予中国海洋石油总公司(简称中海油)在中国对外合作海区内进行石油勘探、开发、生产和销售的专营权。第二年,美国菲利浦斯石油公司(康菲公司的前身)进入中国海上石油开采领域。
“一般都是先引进、合作、再自主研发,中国浅海石油开采,多半是以与国外公司合作的模式进行,美国康菲公司与中海油的合作也不例外。”国内一海上石油开采专家称。
上世纪90年代,美国康菲公司与中方合作,先后在中国南海东部(香港附近海域),开发建设了西江23-3、24-1等油田。合作中,因为当时中方缺乏相应的海上石油开采技术,康菲公司都是以独立作业方身份出现。“作为合作方的中海油,受制于技术落后,一开始就将石油勘探开发作业者的权利赋予外方合作公司了,看似大股东,实际获利甚少”,一石油专家形容,在康菲与中海油合作的渤海湾石油开采中,康菲算是拣了块大肥肉:渤海湾石油已探明的地质储量达10亿吨,可采储量为6亿吨,油层厚度达到500米厚,“相当于一个整装大油田”。
来自中海油的一份资料显示,截至2008年底,中海油共与21个国家的77家公司合作过,利用外资超过100亿美元。
而此时,在三面环陆的渤海湾内,包括蓬莱19-3油田在内,大大小小与他国合作开发或少量独立开发的浅海油井,已达到200多口,渤海湾石油年产量也达到上千万吨。到2010年,包括南海、东海、渤海在内的我国海上年开采的石油当量,则已达到5000万吨,于是有了“海上石油(生产)超大庆(油田)”的说法。
渤海湾漏油事故发生后,一国内知名石油专家反问:“通过这么多年合作,康菲公司已经捞饱喝足,现在又造成如此严重的海洋污染事件,为何不取消康菲作业方资格?”
技术市场的供求失衡及大国石油利益博弈,客观上限制了中国深海石油开采能力提升
统计表明,眼下我国年产石油2亿多吨,超过3/4的产量来自陆地,其余来自海洋。
然而,占地球表层70%以上的蔚蓝色海洋国土,蕴藏着丰富的石油和天然气资源,让海洋(特别是深海)成为全世界石油开采越来越强烈的致命诱惑。
1975年,SH E LL公司在位于密西西比峡谷水深约313米处,发现了C ognac油田,第一次在美国墨西哥湾开始了深水油气勘探的试水。上世纪80年代之前,世界深水油气勘探的深度,一直在水深500米之内进行。而到2000年前后,占世界石油产量1/3的美国墨西哥湾,已有一半勘探井水深超过1200米。到目前,分布4000多个钻井平台的墨西哥湾,已有20多个钻井平台位于水下3200米处。
“深水油气开发,代表一个国家油气开采水平,也反映了一个国家在该领域的实力,甚至是国力”,李相方坦言,而中国目前还不能说可以完全靠自已力量安全高效地自主开发深水油气田,现分布于我国南海的少数深水油气井,也都还需要与外国公司合作完成。
“海上石油开采,通常将小于500米的海域,叫浅海;大于500米、小于1500米的海域,叫做深水;大于1500米的海域,叫做超深水”,相关专家举例,比如去年美国墨西哥湾发生原油泄漏的马孔多油井,水深1524米(水下5000英尺),属于超深水油井,而我国超过1000米水深的海洋油气钻采事业才刚刚起步。
首先在勘探阶段,要通过一系列探测、钻井,以弄清地下几千米处的岩层性质,然后据此判断是否与石油形成应具备的旧石器时代岩层信息相符。一旦判断失误,那么一口深水勘探井的成本损失将高达数千万甚至上亿美元。
即使地质情况判断正确,采油时机也很难把握:能够供人类利用的石油,其形成时间只可能是几百万年前。1983年,地质学家曾预言阿拉斯加附近波弗特海石油储量至少有1800多亿升。但当索亥俄(Sohio)石油公司耗资16亿元在此勘探后,却发现那些不透水的岩层下藏着的液体竟都是盐水。“我们钻对了地方,只是时机不对,晚了3000万年”,这家损失惨重的石油公司总裁理查德布雷曾沮丧地公开对媒体抱怨。
“海底浅部地层强度很低,上覆岩层压力与陆地上相比偏低。地层在这种低的上覆岩层压力下压实,一般呈现出较低的破裂压力,加上海水密度比淡水密度大,深水地层中的静液压力比同深度陆上地层的静液压力大,导致破裂压力与地层压力窗口非常窄,使得钻井开采的窗口也非常有限,”中国石油大学一研究人员比喻,深海钻采油井,就如将近十辆大众汽车压在一张邮票大小的面积上进行勘探,“远比外太空作业更具挑战性”。
“深海石油开采从装备上讲,最重要的包含深海钻井平台(船)、隔水管、防喷器及水下井口等,这些核心装备的生产技术我们尚不成熟,多半依靠进口”,高德利介绍,不要说建造整个深水钻井平台,堪比建造一艘“航母”,就是井眼内层层叠叠的钢管(也称“套管”),都要非常完美,不能有些微瑕疵,以确保密封性和安全可靠性。
目前,全球掌握深水石油开采技术的公司,多集中于西方的油公司和技术公司,深海开采海域则主要分布于墨西哥湾、巴西、英国、挪威及西非海域等地。
“如果是租用深海钻井平台,一天租金高达60多万美元,租不起,甚至也租不到”,高德利表示,由于深海石油开采技术市场的供求失衡以及大国石油利益博弈,客观上也限制了中国深海石油开采能力的提升。
然而,在新能源目前仍属杯水车薪的前提下,国内多位石油勘探专家均认为:深海石油开采仍是未来必然趋势。
“虽然目前我国深海石油开采,无论装备、技术还是实践方面,都与发达国家存在比较大差距,但不能因为渤海湾漏油事件,就改变深海开发的大方向”,李相方认为今后更应该从这一事件中吸取这次的教训,更充分做好海上石油开采风险防范。
“中国要发展,仅依靠自己的资源发展来支撑已远远不足,2009年中国石油进口已超过一半,去年中国大陆石油消费的对外依存度已超过53%,出于国家利益,深海采油也必须走出去”,相关专家透露,我国第一座自主研发的半潜式钻井平台981钻井船已经完工建成,最大作业水深3050米,但其核心设计部分仍来自外国公司,目前也还没有正式下水试用。