对大河边煤矿瓦斯爆炸气,开采时,怎样会发生爆炸?

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&&&&&&&&&&&&从“夺命杀手”到战略资源——煤层气产业大解密 - 知乎专栏
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△煤层气流向井筒 二、煤层气开采方式井下抽采和地面钻采是煤层气开采的两种方式。1.井下抽采井下抽采就是借助煤炭开采工作巷道,井下钻孔,在地面建立瓦斯泵站进行抽采的方式。2.地面钻采地面钻采就是从地面开始钻井,使用螺杆泵、磕头机等设备进行排水采气的方式。具体布井方案有地面垂直井、地面采动区井、丛式井、水平井、羽状水平井和U型井等。(1)地面垂直井(1)地面垂直井适用于地形平坦,厚度较大、构造简单,含气量与渗透率高的煤层,但单井产气气量低,采收率较低。(2)地面采动区井(2)地面采动区井地面采动区井是在采煤之前由地面打垂直井进入主采煤层顶板,用来抽放采动影响范围内的不可采煤层及其中的煤层气。工艺技术简单,无需压裂等增产措施,产气量较高,但受煤炭采掘部署影响显著,适应范围小。(3)羽状水平井(3)羽状水平井适用于低渗透煤储层开发,但开发成本较高。(4)U型井(4)U型井又称对接井,可以最大限度沟通割理,实现水平井排水和直井采气同时进行。适用于中高煤阶、割理较发育、含水较高、具有一定倾角的厚煤层。(5)丛式井(5)丛式井源自油气田开发,产量与地面垂直井差不多,目前应用较少。总而言之,地面钻采煤层气具有单井控制面积大,产能高,采收率高,地形适应性强,管理与集输成本低等优点。缺点是工艺复杂,钻井费用高,对地质条件要求高。适用于煤层稳定、原生结构发育的地区。总而言之,地面钻采煤层气具有单井控制面积大,产能高,采收率高,地形适应性强,管理与集输成本低等优点。缺点是工艺复杂,钻井费用高,对地质条件要求高。适用于煤层稳定、原生结构发育的地区。三、增产措施为了能够进一步提高煤层气产能,获得工业气流,在煤层气开采作业中会采取一些改善煤层气天然裂隙系统、疏通煤层裂隙与井筒联系等增产措施。 1.压裂直井、水平井水力压裂是煤层气增产的首选方法。压裂就是利用高压泵将混合着支撑剂的液体加压注入井底,支撑剂填充裂缝,不让裂缝自然闭合,源源不断地产出甲烷气体。2.注二氧化碳2.注二氧化碳二氧化碳对煤的吸附能力是甲烷的4倍,注入后可将甲烷置换出来。3.微生物法3.微生物法利用微生物与活性菌的结合提高对煤的降解能力,具体步骤为:(1)采集目标煤层气田资料,培养微生物菌群;(2)超临界二氧化碳预处理;(3)微生物降解增产煤层气。超临界二氧化碳预处理方法可以有效增加煤与微生物的相互作用,促进煤的生物降解,提高甲烷的生成量,且成本低,可实现能源循环利用。超临界二氧化碳预处理方法可以有效增加煤与微生物的相互作用,促进煤的生物降解,提高甲烷的生成量,且成本低,可实现能源循环利用。&煤层气资源分布及开采情况 &人们最早认识煤层气是源于煤矿瓦斯事故的频繁出现,直到后来才发现,该资源储量惊为天人,全球煤层气储量达268万亿立方米,是常规天然气储量的一半。随后各国开始大力发展煤层气产业,目前全球煤层气产业发展一般分为三个阶段:1.开发前期准备及小规模勘探试验,如波兰、智利、巴西等;2.快速发展,部分区块已初具商业开发条件,如加拿大、澳大利亚、中国等;3.规模化开发,实现成熟商业化运作,目前仅美国能做到。各国之所以大力发展煤层气产业,原因归纳起来可谓八个字:变废为宝,转危为安。为什么这么说呢?各国之所以大力发展煤层气产业,原因归纳起来可谓八个字:变废为宝,转危为安。为什么这么说呢?一 、煤矿厂的撒旦开采煤矿时,吸附在基质上和游离在孔隙中的煤层气将释放出来,空气中的瓦斯浓度在5%-16%之间都有可能发生爆炸。△骇人听闻的瓦斯爆炸△骇人听闻的瓦斯爆炸△年中国煤矿较大及以上瓦斯爆炸事故情况表△年中国煤矿较大及以上瓦斯爆炸事故情况表如果在采煤之前先采出煤层气,煤矿生产中的瓦斯将降低70-80%,进而降低发生瓦斯爆炸的几率。二、环境的潘多拉大家都知道二氧化碳是造成温室效应的主要气体,但甲烷对温室效应的影响远远超出想象,甲烷的温室效应是二氧化碳的25倍。△煤矿巷道图△煤矿巷道图许多煤矿在开采时,将释放出来的煤层气直接通过巷道排出,白白浪费资源。每年排放的煤层气约200亿立方米,折合标准煤2600万吨,相当于三峡水电站一年的发电量,产生的二氧化碳相当于20多万辆汽车一年的尾气排放。三、国家能源安全的定心丸随着全球能源需求的不断增加,能源结构的调整,天然气在一次能源消费中占比越来越大。据推测,2020年国内天然气的产量大约能够达到1200亿立方米,届时的缺口将会达到亿立方米/年。巨大储量的煤层气将会承担起填补气源缺口的担子。下面让我们一起来看看各国煤层气开采的具体情况:俄罗斯世界第一储量大国是俄罗斯,保守估计84万亿立方米,占到俄罗斯天然气总资源的三分之一。虽然是煤层气第一大国,但俄罗斯对煤层气的开采却一直不重视。直到2010年,在美国加快开采页岩气后,俄罗斯也不甘示弱,展开了大规模煤层气的开发。俄罗斯天然气工业公司于日宣布将扩产煤层气,计划在每年从Kuzbass盆地生产40亿立方米的煤层气。虽然是煤层气第一大国,但俄罗斯对煤层气的开采却一直不重视。直到2010年,在美国加快开采页岩气后,俄罗斯也不甘示弱,展开了大规模煤层气的开发。俄罗斯天然气工业公司于日宣布将扩产煤层气,计划在每年从Kuzbass盆地生产40亿立方米的煤层气。加拿大加拿大加拿大的煤层气资源主要集中阿尔伯塔省,达到15.57万亿立方米,占全国总量的78.6%,少量位于不列颠哥伦比亚省和东部的新斯科舍省。在加拿大,煤层气开发是没有特别补贴的,开采主体为油气公司,管理与天然气相同,油气管道非常发达,煤层气通过管道与天然气混输利用。△加拿大煤层气年产量图△加拿大煤层气年产量图美国(老美不光页岩气搞得响,煤层气也是一顶一的厉害!)美国煤层气地面开发1976年就已获得工业气流,至2012年,黑勇士、圣胡安、粉河、中阿巴拉契亚、尤因塔、拉顿等10个主要盆地均已进行商业化生产。美国煤层气产业发展的关键在于针对不同盆地、不同地区,形成了与地质特征相适应的开发技术,例如黑勇士、拉顿盆地等,煤层常压或欠压、低渗透,采用套管完井、压裂工艺技术;粉河盆地,煤层厚、高渗透,采用钻井-洗井技术;山地地形区采用羽状水平井等等。澳大利亚澳大利亚是继美国之后煤层气勘探发展较快的国家,煤层气开发主要分布于5个盆地:鲍温、加利利、苏拉特、悉尼、佩斯盆地,2009年生产井达5200口,探明可采储量4934亿立方米。 ● ● ●补充 | 知识2014年中国海外首个世界级LNG生产基地柯蒂斯项目建成投产,项目位于澳大利亚昆士兰州,项目煤层气源探明和控制开采储量合计达3500亿立方米。△中海油是该项目第二大项目权益和投资方△中海油是该项目第二大项目权益和投资方中国中国的煤层气资源排名世界第三,埋深2000米以内的浅煤层气地质资源量约为36.8万亿立方米(高于我国页岩气36.1万亿立方米的储量)。△全国64%的分布在中部地区,以鄂尔多斯盆地和沁水盆地为主,资源总量超过10万亿立方米△全国64%的分布在中部地区,以鄂尔多斯盆地和沁水盆地为主,资源总量超过10万亿立方米我国煤层气勘探开发经历了20多年的探索和发展,已初步建成沁水盆地和鄂尔多斯东缘两大产业发展基地,形成2个千亿方大气田。&我国煤层气产业的未来&作为非常规能源的重要一员,煤层气的储量要远超页岩气,但为什么在全球并没有掀起一场类似页岩革命那样爆发式的增长呢?我国煤层气的抽采活动可以追溯到1952年,多年的实践经验已经形成了成熟的配套技术,但为什么煤层气的产量和利用量仍然与预期目标相差甚远呢?△2015年煤层气实际年产量为171亿立方米,仅完成规划目标的57%△2015年煤层气实际年产量为171亿立方米,仅完成规划目标的57%盈利性差是制约我国煤层气产业快速发展的最关键因素。2元/立方米的生产成本,1.6-1.7元/立方米的销售价格,加之目前全国销售气价大幅下调,即使煤层气补贴标准提升至0.3元/立方米,对于企业来说也并不能起到太大作用。若想大力发展煤层气产业,除了提高补贴标准,更重要的是解决制度性障碍。一、矿权重叠煤层气与煤炭的开采审批隶属不同部门导致产权重叠问题。举个栗子:晋煤拥有采煤权,想要开采煤层气,奈何不拥有气权,气权已经被国土资源部授予中联煤,此时晋煤则无法开采煤层气。针对这种割肉不能流血的窘况,矿权重叠最严重的三交地区首创了“三交模式”:让煤层气公司和煤炭公司合作,联合勘探、联合开发、联合利用等方式各取其利,实现采气采煤协调发展。二、管网建设滞后大规模的商业开发必然要依托管道运输,而煤层气长输管网建设滞后,管道短、管径细、分布碎,开发与输送衔接不畅,且多是局部联网,难以形成规模。△中国输气管道主干线仅有1.2万公里,含支线3.8万公里(美国47.8万公里)△中国输气管道主干线仅有1.2万公里,含支线3.8万公里(美国47.8万公里)2011年煤层气抽采量为115亿立方米,利用量为53亿立方米,利用率为46.09%;2012年抽采量达到125亿立方米,利用量为52亿立方米,利用率为41.53%。煤层气产量提升,但是利用率却明显下降,关键因素在于配套管网缺失。因此,在规划天然气常规管线建设时应充分考虑和煤层气的可混输性及煤层气资源分布的地域特点,尽可能让常规天然气管线靠近煤层气生产基地。三、缺乏社会资本目前,国内煤层气的采矿权主要集中在中石油、中石化和中联煤(中海油控股),但由于盈利性差的问题,绝大多数都处于未抽采状态。加之,国家尚未出台煤层气融资政策,企业只能利用自身资金进行开发,建设1亿立方米煤层气产能需要4.5亿元,这使煤层气开发项目雪上加霜。针对这一问题,只有开放更多的煤层气区块,让更多的社会资本涌入,真正发挥市场调节的力量。只有这样才能形成良性竞争,进一步促进技术创新,降低开采成本,形成规模化效应,提升煤层气的市场竞争力。针对这一问题,只有开放更多的煤层气区块,让更多的社会资本涌入,真正发挥市场调节的力量。只有这样才能形成良性竞争,进一步促进技术创新,降低开采成本,形成规模化效应,提升煤层气的市场竞争力。四、先天性夭折作为全球最大的煤炭生产国,我国的煤炭开采已经有了悠久的历史,并且目前在我国一次能源消费结构中煤炭资源仍占有70%。在大量开采煤炭的过程中,究竟“废弃”了多少煤层气,这一数据将无从考证。若能提早将煤层气的开采作为一种新能源、新产业来对待,又怎会让煤层气“先天夭折”,被扼杀在“襁褓”之中了?!&结束语&任何事物的发展都是举步维艰、曲折回环的,成功的花儿必然浸透着奋斗的泪泉与牺牲的血雨。我们的头顶是亟待改善的雾霾天气,降低煤炭消费比重,提高天然气消费比重迫在眉睫,幸运的是,我们的脚下蕴藏着丰沛的页岩气、煤层气资源,但其大力发展仍需要政府、企业、各方从业者痛下决心,克服困难以壮士断腕的勇气去推动行业转型发展,技术不断创新,只有这样才能激发行业的潜在活力,迎接更为广阔的明天。道德常常能弥补智慧的缺陷智慧却永远填补不了道德的空白做一个有原则的人做一个有态度的人做一个有爱的人石油课堂 | 原则当今是一个信息爆炸的时代,我们努力为用户提供有价值的精品内容,但由于石油工程知识学科广、专业性强,我们不能保证所有信息百分之百的准确。但我们相信高手在民间,如果对文章中的内容存有疑异,请与我们联系,欢迎批评、指正。转发 | 态度欢迎广大用户转发到朋友圈,和更多朋友分享知识的价值。我们也愿意与价值理念一致的媒体合作、分享信息。但媒体转载必须先取得我方授权。为了提供更优质的内容,编辑部的同事夜以继日,相对“制造”而言,创造是一段非常艰辛的过程。希望大家尊重我们的劳动付出,相互帮助、共同监督,任何媒体未经授权转载,我们会追究其相应责任。好文章 | 分享如果你对油气行业的某一个领域有所研究,并且愿意与更多的人分享。随时可以联系我们,相信我们可以一起努力将文章做到极致(做动画、编辑视频、配示意图、润色文字),如果顺利发布,我们会著明作者、共享知识产权并奉上稿酬以示谢意!","updated":"T01:40:01.000Z","canComment":false,"commentPermission":"anyone","commentCount":13,"collapsedCount":0,"likeCount":53,"state":"published","isLiked":false,"slug":"","isTitleImageFullScreen":false,"rating":"none","titleImage":"/882f9b379faaff785738_r.jpg","links":{"comments":"/api/posts//comments"},"reviewers":[],"topics":[{"url":"/topic/","id":"","name":"煤层气"},{"url":"/topic/","id":"","name":"煤炭能源"}],"adminClosedComment":false,"titleImageSize":{"width":900,"height":500},"href":"/api/posts/","excerptTitle":"","column":{"slug":"oilmooc","name":"石油课堂"},"tipjarState":"inactivated","annotationAction":[],"sourceUrl":"","pageCommentsCount":13,"snapshotUrl":"","publishedTime":"T09:40:01+08:00","url":"/p/","lastestLikers":[{"bio":null,"isFollowing":false,"hash":"e930be3d5b7b72c7ee4d0","uid":200500,"isOrg":false,"slug":"joe-zhan-11","isFollowed":false,"description":"","name":"Joe 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随着海底管道铺设数量的增加和使用年限的增长,海底管道发生事故的概率也不断增加。根据统计显示,每1000km的海底管道每年出现损伤和泄漏的概率为2%,其中,47%的海管事故来自于腐蚀。1997年7月,墨西哥湾Eugene岛附近立管因腐蚀发生穿孔破坏,泄漏原油引发大火。2006年8月,Alaska的普拉德霍湾(Prudhoe Bay)的原油管道锈蚀导致原油泄漏,原油日减产40万桶,导致国际油价一度上升。2007年,中国南海涠洲12-1至11-4原油管道腐蚀发生泄漏,油田停产近200天。日,阿塞拜疆里海海底管道腐蚀泄漏,形成了几公里的污染带,损失惨重。海底管道一旦发生腐蚀破坏造成油气泄漏,不仅会造成海上油田停产,而且会造成严重的海洋环境污染,并且这种污染难以清除,污染影响甚至会持续几十年,对海洋生态造成难以估量的破坏。因此,有效地控制海底管道腐蚀,定期检查海底管道的运行状况,成为海上油气生产的重要保障措施。海底管道腐蚀一、什么是海底管道腐蚀海底管道通常为钢质管道,海底管道腐蚀主要指金属腐蚀,也就是金属表面受到周围介质的物理、化学和电化学作用所引起的表面损伤、重量减轻等现象。△金属管道腐蚀穿孔 二、海底管道腐蚀分类根据海底管道所处的环境和管道输送介质的特性,海底管道存在着内腐蚀和外腐蚀两种情况。1.内腐蚀内腐蚀一般发生在输送含油污水、含硫油气或油水混合物的管道内壁。海底管道输送的介质主要有原油、天然气、地层水及其混合物,其中,二氧化碳和酸性气体是引起海底管道内腐蚀的主要原因。△有些管道还会输送缓蚀剂、乙二醇等物质 从我国海上油气田的生产特点来看,二氧化碳是引起海底管道内腐蚀的主要原因。二氧化碳不仅会造成大面积的全面腐蚀,还会导致点状、台地状、蜂窝状、烧瓶状等局部腐蚀,并且管道的腐蚀具有“传染性”,一旦管道的某个点出现腐蚀,腐蚀将“以点带面”,很快地蔓延开来。△CO2腐蚀 2.外腐蚀外腐蚀主要来源于海底管道所处的海水环境,主要有海水腐蚀和海底土壤腐蚀。外腐蚀的形式与管线所处海域海水中溶解的氧量、海水的深度和海底地形有关。△海水流速也会影响管线的腐蚀速率 此外,被掩埋的海底管线还面临着海底沉积物的腐蚀。海底沉积物的类型、PH值、硫酸盐还原菌含量、氧化还原点位等均会影响其腐蚀性。△硫酸盐还原菌的存在使沉积物的腐蚀性增强△回填海管海底管道如何防腐海底管线一旦铺设完工,开始投入生产,将长期处于低温高压的海底环境中,承受着海水不断的侵蚀。海底管道的铺设成本相对于陆地管道,是极其高昂的。如果发生腐蚀,不仅维修费用高昂,而且油田停产造成的损失也是巨大的。因此,预防海底管道的腐蚀工作意义重大。那么,该如何防止海底管道的腐蚀呢?一、内防腐技术内防腐主要用于防止或抑制海管内表面的腐蚀和破坏。1.使用防腐钢材和缓蚀剂采用不锈钢管、钢塑复合软管等耐腐蚀材料或碳钢加缓蚀剂等技术来控制内防腐。△海底管道常用316系列不锈钢对于已经运行的管线,则通过加注缓蚀剂来控制内部腐蚀。缓蚀剂是一种可以防止或减缓腐蚀的化学物质,需要根据管道内不同输送介质进行配置。添加缓蚀剂等化学防腐剂是目前最主要的海底管道内防腐技术。2.内防腐层技术内防腐涂层是一种物理防腐,是涂于管体内部的薄膜涂层。利用涂层将输送介质同管道内壁隔离,既可以防止管内腐蚀,又起到降低摩擦阻力、提高输送量。常用的内防腐涂层技术有: (1)环氧粉末内涂层喷涂技术环氧粉末涂料是一种完全不含溶剂、以粉末形态喷涂并熔融成膜的新型涂料。良好的环氧粉末喷涂可以延长管道的使用寿命,减少管线的日常维修和维护,降低运维费用。△环氧粉末耐腐蚀和耐化学品性能好,便于施工,涂膜硬度高,外观平整光滑(2)液体环氧涂料内喷涂技术液态环氧涂料以环氧树脂为主要成膜物质,环氧树脂含量不低于25%,涂料中环氧树脂含量高,防腐层粘结力大,机械强度高,涂敷时固化速度快,涂层密实,可以得到性能优良的防腐层。△液态环氧粉末附着力极强,有优异的耐腐蚀性和耐磨性,电绝缘性能和物理力学性能好(3)管道内防腐层补口技术管道补口处是管道焊缝的热影响区、管道内壁腐蚀的敏感区。目前常用的管道内防腐补扣技术有:内涂层补口机补口技术、内衬短管补口技术、机械压接内补口技术等。△管道内补口技术的成熟及施工质量直接关系到内防腐层保护的整体效果二、外防腐技术在选择海底管道外防腐层时,需要考虑防腐层的耐水、溶解气、盐的渗透性以及附着力等性能,此外,还应考虑管道服役时间。1.熔结环氧粉末外防腐层技术熔结环氧粉末涂料是一种以空气为载体进行输送和分散的固体涂料,将其施涂于经预热的钢铁制品表面,熔化、流平、固化后形成一道均匀的涂层。△该类防腐层目前主要用于单层保温管的外防腐2.3LPE (三层聚乙烯复合结构) 外防腐层技术三层聚乙烯复合结构的底层为环氧涂料,中间层为聚合物胶粘剂,表层为聚烯烃。△3LPE外防腐层是目前海底管道应用最广泛的防腐层,可用于单层管、单层配重管和双层保温管3.衬塑管道防腐衬塑管道是一种以普通碳素钢管作为基体,内衬具有稳定化学性能的防腐材料的复合管道。△衬塑管道可采用焊接钢管或无缝钢管以火焰喷涂工艺或自动喷枪喷涂制作4.外防腐补口防腐技术节点补口是油气管道防腐最薄弱的环节之一,补口涂层性能的优劣直接影响整条长输管道的使用寿命。△三层聚烯烃热缩节点涂层已经成为国内外普遍采用的节点补口涂层结构三、阴极保护阴极保护的基本原理是给金属补充大量的电子,使被保护金属整体处于电子过剩状态,使金属各点达到同一负电位,这样金属原子不容易失去电子而变成离子溶入溶液。有两种办法可以实现这一目的,即外加保护电流和牺牲阳极。1.外加保护电流根据管道涂层破损率来设计计算外加电流大小。△管道运行初期,涂层破损率小,所需保护电流密度也很小,随着时间的延长,涂层破损逐渐增大,所需保护电流密度也随之增大2.牺牲阳极牺牲阳极就是管道外侧连接一种更容易失去电子的金属或合金。当发生电化学腐蚀时,更容易被腐蚀的是管道外的金属,进而达到保护管道的目的。牺牲阳极法简单易行、性能可靠、不需外部电源、造价较低。目前,海底管道均采用牺牲阳极保护法。铝合金、锌合金和镁合金均可作为牺牲阳极材料,其中铝-锌-铟系合金最为常用。△手镯式阳极通常卡箍或焊接在钢管上,要求阳极腐蚀产物容易脱落,表面腐蚀均匀防腐检测技术为了保证海洋油气顺利产出,需要定期检验海底管道,既可以防止管道腐蚀,又可以保证管道安全运行、延长管道使用寿命。一、根据检测的不同时间按照不同的检测时间可以分为:投产前检测、定期检测和特殊检测。1.投产前检测新建海底管道的投产前检测,可检测出可能存在的原始缺陷,保证管道工程建设质量。2.定期检测在海底管道运行期间,每隔2-4年对管道进行的检测,有的规范甚至要求每年一次。定期检测是海底管道完整性管理的主要方式。3.特殊检测 运行期间发生地震,大风暴或遭受严重的机械损伤后进行的检测。二、根据检测部位分类根据检测位置不同,可分为内部检测和外部检测两种。1.海底管道内部检测包含清管和检测两部分工作。 (1)海底管道清管 通常利用各类清管器按照先后顺序清理管道内壁。管道清理顺序为:泡沫清管球、带刷子的清管球、带刷子的钢质清管球和测量清管球等。△按顺序走清管器△带刷子的清管器△最后投入漏磁式测量清管器检测前清管,可将附着在管内壁上的污垢、蜡状沉积物和水合物等清扫干净,使得检测传感器探头可以与管壁紧贴,以便获得真实数据。(2)内腐蚀检测目前通过智能清管器无损测量管线厚度是应用最广泛的内腐蚀检测技术,但检测费用较高,国内检测技术尚不成熟,市场被美、德等国的两三家跨国公司高度垄断。常见的智能清管器包括:变形检测清管器、漏磁式检测器、超声波检测器等。变形检测清管器:用于检测管道几何变形、断面变形、屈曲和皱折变形等。漏磁式检测器:使用磁铁将磁通引入管壁或焊缝,传感器装在两磁极之间,探测因管壁减薄或腐蚀等引起的各种漏磁现象。△国际上90%的管道内检测均采用这一技术超声波检测器:利用超声波从管子内外表面之间反射波的时间差来测定管壁腐蚀和厚度的。2.海底管道外部检测海底管道外部检测内容包括海底管道地貌状况及海底管道埋深、有无裸露悬空、有无发生位移及外力破坏、外部防腐状况等等。外部检测主要包括两类方式,一类是工程物探方式,如使用浅剖面仪以及多波束水深测量系统,侧扫声呐系统、磁力探测等方法进行常规海底管线外部检测;另一类就是潜水检测方式,由潜水员、ROV进行水下作业。△工程师潜水检测△ROV的工作水深更深,能应付更为恶劣的海底环境 海管的外检测方法包括水下目视检测、水下磁粉探伤、水下常规超声纵波探伤、常规超声横波探伤、涡流探伤、超声衍射时差法、漏磁探伤、水下交流场检测、水下射线探伤和目视检测等技术。新型检测与防腐技术一、新型检测技术1.Magna水下检测系统是一个部署有远程操作潜水器(ROV)的自行检测工具,它利用电磁声换能器或EMATs,实现了在深度达1万英尺的水下从外部检测管道。△该系统能够对管道进行360°检查,提供金属结构管壁状况的实时数据2.DiscoveryTM海管监测工具该技术可以用于诊断管线壁厚变化,可以准确诊断管线内充填物是水合物、结蜡、沥青质还是结垢,该技术已经在墨西哥湾深水项目中成功应用。二、新型防腐技术1.新型不锈钢管材使用耐腐蚀材质的海底管道,提高管道抗腐蚀能力,能够有效地延长海底管道的使用寿命。目前海底管道使用的耐腐蚀材质主要有B10/B30、HDR双相不锈钢、304或316不锈钢等。2.补口防腐新技术(1)高密度开孔聚氨酯补口新技术高密度开孔聚氨酯泡沫层材料无污染、强度高、密度小、保温性好,在技术性能以及适用性、经济性等方面均比传统的沥青玛蹄脂补扣技术具有优势。△现场使用方便、操作简单、施工成本较低(2)FBE+改性/复合聚烯烃节点防腐涂层结构该结构是在FBE防腐层(0.30~0.64mm)上喷涂一层改性聚乙烯(CMP)保护层,CMP和FBE属化学和机械粘结,不会分离,传统的三层PE有所进步,其性能与FBE相似。△防腐性能优异、现场施工性良好、与主体涂层兼容性更佳(3)高性能复合涂层外防腐技术高性能复合涂层(HPCC)由FBE层、粘结层和聚乙烯层组成,结构与常用的3PE相同。△该涂层具有低温韧性,低渗透性,优良的抗冲击性和抗阴极剥离性结束语随着海洋油气开发规模的不断扩大,未来不仅会有越来越多的海底管道投入运行,而且正在服役的海底管道也面临着因腐蚀加剧而泄露或遭到外力破坏。海底管道的安全和稳定不仅直接关系到油田生产的稳定,一旦面临泄漏破坏,不仅维修的费用高昂,而且对海洋生态环境造成的危害巨大。 因此,研发海底管道防腐、检测、维修的新技术和新装备,保证海底管道安全稳定运行,已成为海洋石油行业的一项重要课题。本文特别感谢技术指导:蒋帅老师(海油发展管道公司)道德常常能弥补智慧的缺陷智慧却永远填补不了道德的空白做一个有原则的人做一个有态度的人做一个有爱的人石油课堂 | 原则当今是一个信息爆炸的时代,我们努力为用户提供有价值的精品内容,但由于石油工程知识学科广、专业性强,我们不能保证所有信息百分之百的准确。但我们相信高手在民间,如果对文章中的内容存有疑异,请与我们联系,欢迎批评、指正。转发 | 态度欢迎广大用户转发到朋友圈,和更多朋友分享知识的价值。我们也愿意与价值理念一致的媒体合作、分享信息。但媒体转载必须先取得我方授权。为了提供更优质的内容,编辑部的同事夜以继日,相对“制造”而言,创造是一段非常艰辛的过程。希望大家尊重我们的劳动付出,相互帮助、共同监督,任何媒体未经授权转载,我们会追究其相应责任。好文章 | 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Horizon》,该电影改编自日发生的墨西哥湾漏油事件。美国总统奥巴马曾经将此灾难比作环保界的“911事件”。在墨西哥漏油事件发生六周年之际(下周三),“石油课堂”对该事件做一次系统性的解密: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?如此重大事故对人类和生态都产生了哪些影响?现在就跟随老孟一起回到六年前吧。 & 事故背景&一、墨西哥湾在哪里?墨西哥湾位于北美洲东南部边缘,因濒临墨西哥湾而得名。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。△墨西哥湾地理位置
二、漏油油井——Macondo井漏油地点位于墨西哥湾密西西比河峡谷252区块Macondo探区,BP拥有该区块的租赁权并担任作业者,租期自日起,时间长达10年。△漏油点位置\n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。日,由“深水地平线”钻井平台继续为Macondo井提供钻井服务。 △深水地平线平台\nMacondo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。原方案设计钻井深度为19650英尺(5989.3米),而实际钻进总深是18360英尺(5596.1米)。△Macondo井三、“深水地平线”钻井平台\n“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2438米的海域作业,最大钻井深度约为8850米,造价3.5亿美元,作业日费达到49.68万美元/天,于2001年交付下水。△平台面积相当于一个标准足球场△\"深水地平线“由韩国现代重工建造,瑞士越洋(Transocean)钻探公司所有
&事故发展&一、爆炸\n日20点在海水替代泥浆的过程中,油气从井口突然喷出。虽然钻井工人采取一系列的井控措施,但21点40分,泥浆和油气已经到处扩散并流到海里……第一声可燃气报警响起,死神似乎开始走近。1分钟内电力被中断,然后爆炸几乎同时发生,约10秒后发生了第二次爆炸,随后钻井人员试图关井并将平台和油井脱开,然而未能成功,22点钟人员开始撤离,而这艘造价约3.5亿美元的平台最终未能幸免,化作了一团熊熊燃烧的大火。虽然平台上126人员大部分撤离,但仍有11人死亡,17人受伤。△冒着滚滚浓烟的“深水地平线” 二、沉没大约在爆炸36小时后,即4月22日上午10时,平台再次发生爆炸,救援船队绝望的看着“深水地平线”号钻井平台沉入深海……由于担心漏油BP立即派出两台水下机器人来尝试关闭一些可控制泄漏的按钮和阀门,很庆幸的是没有发现原油泄露。△深水地平线平台沉没三、漏油\n日,最不想看到的事情还是发生了。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。△漏油点四、应急处理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。然不知,这只是巨大灾难的开始。△英国石油公司出动飞机处理钻井平台附近的浮油△船只处理钻井平台附近的浮油 五、形势恶化\n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,并且连续发现了三处漏油点。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160公里,最宽处72公里。从空中看,浮油稠密区像一只只触手,伸向海岸线,沿岸生态危在旦夕。△已发现的三处漏油点△被原油覆盖的海面六、事故升级\n日,被认为能够控制住漏油的“灭顶法”宣告失败。墨西哥湾漏油事件进一步升级,人们对这场灾难的评估也愈加悲观。\n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,向人类和海洋生物袭来。△原油从漏油井口涌现了岸边 七、封堵成功\n日,BP公司卸除了失效的控漏装置,换上了新的控油罩。五天后(7月15日), BP公司宣布:新的控油装置已成功罩住水下漏油点,而距离事故发生已经过去整整3个月时间。△BP宣布封堵成功\nBP事故负责人表示,虽然目前控制住了漏油,但为了永久性封住漏油油井,BP公司将会继续打减压井。八、永久封闭\n日,伴随着减压井的完工,美国原油泄漏事故救灾总指挥萨德o艾伦宣布,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319万桶原油泄露至墨西哥湾。不仅如此,此次事故造成了近1500公里海滩受到污染,至少2500平方公里的海水被石油覆盖。△减压井永久封闭世界一流的公司、顶级的设备,怎么会酿成如此重大事故呢?这背后究竟又有哪些原因呢?
&八宗罪&墨西哥湾漏油事件是一起人为的责任事故,虽然BP在事故调查结果中将大部分责任推给了平台的所有者——瑞士越洋钻探公司以及负责固井作业的美国哈利伯顿公司,但作为作业者的BP有着不可推卸的责任。下面石油课堂为大家解密事故背后的八宗罪。 日,“深水地平线”钻井平台开工。经过一个月的钻探工作,日,钻井深度达到18360英尺(5596.13m)。日下午,BP公司决定在套管最下端安装长串生产套管。一、套管罪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。但在日,作业者就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700-1000万美元,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。△Macondo井中使用的套管二、扶正器罪在下套管过程中,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。哈里伯顿固井工程师按照API RP65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。△井队错误地认为平台上剩余的扶正器型号不符三、水泥罪下完套管后,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。这要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;在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等因素降低了固井质量,最后出了问题。四、候凝罪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16.5小时,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。五、水泥胶结测井水泥胶结测井就是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。平台爆炸两天之前,BP派来斯伦贝谢的服务人员进行水泥胶结测井。但奇怪的是,BP后来又决定不测了。据称,一次测井需要花费9至12个小时并支付12.8万美元,而不测的话,你懂的!六、测试罪固井施工按照预定计划完成后,需要根据设计测固井质量。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,虽然此次试压有些异常,但被认为是成功的。七、溢流检测罪\n日20点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点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。八、防喷器罪安装在井口的防喷器(Blow-out preventer,BOP)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。△漏油油井所使用的防喷器组合,体量与双层巴士相当,重达290吨高大威猛的防喷器为什么会失效呢?《华盛顿邮报》23日援引一份信件报道,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。其实,海上油井作业都有一套完善的安全设备和严格的操作规范。如果认真地按照标准来操作,本可以避免灾难的发生。如果说以上的“八宗罪”算是客观原因,为事故的发生埋下了隐患,那么我们接下来分析下BP公司的主观原因。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,光平台租赁费就多花了2100多万美金。监管不力:每个月都要求做一次安全检查,但BP的检查率只有41%-75%,而且并不认真。一连串的问题最终导致灾难的发生。但是正常情况下,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?下面,石油课堂带大家一起研究:
&BP救援的九种武器&一、专家总动员\nBP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。二、及时清污\n4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(Corexit 9500和Corexit EC9527A),且投放数量之多,前所未有。同时使用吸油棒吸油,但一切的努力在每天泄露的上万桶原油面前还是略显苍白。△设置围油栏三、机器人水下关井\n4月26日,BP出动了多台水下机器人(ROV)尝试关闭水下防喷器来实现关井,但ROV显示有东西卡住,计划以失败告终。四、“金钟罩”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125吨的控油罩在即将抵达漏油点时,却停止了下沉。Why?\n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(也就是可燃冰),堵塞了控油罩顶部的输油口。补充\n| 知识可燃冰是天然气在0℃和30个大气压的作用下结晶形成的,外观似冰,但遇火可以燃烧。天然气在井底的温度可以达到149℃,不会发生结晶。随着原油上涌,温度慢慢降低,形成了可燃冰。△微信搜索石油课堂(ID:oilmooc)阅读更多相关内容五、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。六、安装吸油管吸油\nBP公司5月14日开始在海底漏油口安装吸油管。虽然经过多次艰难尝试后,最终在16日控制ROV,在水下约1600米处连接上一个泄漏点,但吸油效果并不理想。经历了几次失败,BP意识到仅靠收集原油不能从根本上解决问题,必须封堵油井才能彻底“根治”。七、灭顶法\nBP公司5月26日启用“Top Kill”封堵,从井眼顶部向破损油井注入封堵材料进行封堵。有意思的是,工程师们选用生活垃圾作为封堵材料!当然选垃圾也是有讲究的,一类是松软有弹性的材料,比如网球,起到填充缝隙,膨胀密封的效果;另一类则是坚硬的材料,主要起支撑作用,配合加重钻井液和水泥封堵油井。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,灭顶法最终以失败告终。八、切管盖帽法切管盖帽法就是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。24小时内,共收集6000桶原油。8月16日美国官方估测每天能收集吨。九、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救援井,从救援井中向漏油油井注入重泥浆,以实现彻底封堵。5月2日,第一口救援井开钻,5月16日,第二口救援井开钻,2口救援井在4个月内完工。
&事故影响&漏油井虽然永久封闭了,但是漏油事故对生态的影响却是一场持续的灾难。一、 生态环境损失不可估量大量泄漏的原油,加之后期海风和暖流加速了海面油污的扩散,使漏油事态进一步恶化,导致多种物种灭绝,破坏了墨西哥湾整体的生态平衡。其次,间接的影响有两方面。一方面是海面遭浮油覆盖,洋流循环缓慢,氧气补充缓慢,再加上后期化油作业本身消耗水溶氧,使该地海洋生物可能因缺氧危及生存;另一方面是BP处理漏油时喷洒的分散剂含有很多有害成分,对海洋生物造成了致命的伤害。二、对沿岸居民的影响此次事故对沿岸居民的影响也不容小觑。路易斯安那救援队的非营利环保机构在2010年的7月至10月间发布的报告指出,有46%的路易斯安那州受访居民称他们受到原油和分散剂的伤害,同时有75%的受访居民认为他们正受到一些副作用的影响,比如恶心、皮肤过敏等。同时2010年参与喷洒分散剂的工人也正饱受头痛、恶心等症状的困扰。三、BP公司经济损失惨重到2010年9月,BP为应对漏油事故的支出达80亿美元。在2012年年底,墨西哥湾沿岸的德克萨斯州、路易斯安那州、密西西比州、阿拉巴马州和佛罗里达州与BP达成协议,BP在18年内向这五个州政府和400家地方政府机构分期支付187亿美元,弥补漏油事件造成的人员伤亡和环境破坏。 日,BP公司与美国政府达成了解决方案,在未来5年内支付45.25亿美元赔偿从而换取美国取消对他们的刑事指控。\n日,美国政府裁定向BP公司2010年原油泄漏事故罚款208亿美元,创下美国历史上金额最大的环境污染罚单。除了巨额的赔偿费用,BP也为此出售了超过500亿美元的资产,市值缩水逾700亿美元,评级由AAA级降至BBB级,连降6级。随后,BP实施了重大的战略调整:通过剥离转让非核心资产,严格控制投资规模等等措施,使其在2013年取得了一定成效,但随着2014年油价大幅下跌,BP再次陷入困境。在重压下,曾经风光无限的石油巨头BP一步步走向暗淡。近期,BP已宣布冻结8万员工2015年的基本工资,大规模裁员,削减资本开支200亿美元,延迟或暂停部分上下游业务。四、对美国的影响石油、渔业、旅游和运输是墨西哥湾地区的四大主要产业。漏油事件对石油开采的影响最大,事故后,美国政府签发了新版墨西哥湾“禁采令”, 宣布在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。渔业是受漏油事故影响最直接的行业,超过30%的墨西哥湾水域目前已被禁渔。旅游业的损失同样巨大。五、对世界石油的影响此事故不仅造成了美国、加拿大将放缓了海上油气勘探的脚步;世界各国也将更加谨慎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费用将支出10%以上。
&结束语& 有一条著名的定律叫“墨菲定律”主要指出了四点:一、任何事都没有表面看起来那么简单;二、所有的事都会比你预计的时间长;三、会出错的事总会出错;四、如果你担心某种情况发生,那么它就更有可能发生。我们是否应该不断挑战人类极限以满足文明发展的需要,亦或恪守已欲安于现状以维持世界的安宁?我们是否可以制定将灾难发生的概率降低到小数点N多位以后的管理规定,并在执行中与人性懒惰、贪婪等欲望碰撞中绝对胜出?我想以上这些很难有一个确切的答案。文明需要传承、脚步永不停滞;灾难似在眼前、但愿不再发生。祝周末快乐!想获取BP完整事故调查报告(757页)及官方视频?请关注“石油课堂”微信公众号,并在后台留言,小编会将文件打包奉上。石油课堂 | 原则当今是一个信息爆炸的时代,我们努力为用户提供有价值的精品内容,但由于石油工程知识学科广、专业性强,我们不能保证所有信息百分之百的准确。但我们相信高手在民间,如果对文章中的内容存有疑异,请与我们联系,欢迎批评、指正。转发 | 态度欢迎广大用户转发到朋友圈,和更多朋友分享知识的价值。我们也愿意与价值理念一致的媒体合作、分享信息。但媒体转载必须先取得我方授权。为了提供更优质的内容,编辑部的同事夜以继日,相对“制造”而言,创造是一段非常艰辛的过程。希望大家尊重我们的劳动付出,相互帮助、共同监督,任何媒体未经授权转载,我们会追究其相应责任。好文章 | 分享如果你对油气行业的某一个领域有所研究,并且愿意与更多的人分享。随时可以联系我们,相信我们可以一起努力将文章做到极致(做动画、编辑视频、配示意图、润色文字),如果顺利发布,我们会著明作者、共享知识产权并奉上稿酬以示谢意!","state":"published","sourceUrl":"","pageCommentsCount":0,"canComment":false,"snapshotUrl":"","slug":,"publishedTime":"T11:22:01+08:00","url":"/p/","title":"不能忘却的纪念——石油工业历史上的“911事件”","summary":"2016年您最期待哪部电影呢?对老孟而言,那必须是9月30日即将在北美上映的《Deepwater Horizon》,该电影改编自日发生的墨西哥湾漏油事件。美国总统奥巴马曾经将此灾难比作环保界的“911事件”。在墨西哥漏油事件发生六周年之际(下周三),“石…","reviewingCommentsCount":0,"meta":{"previous":null,"next":null},"commentPermission":"anyone","commentsCount":0,"likesCount":0}},"annotationDetail":null,"commentsCount":13,"likesCount":53,"FULLINFO":true}},"User":{"oilmooc":{"isFollowed":false,"name":"george","headline":"我们不是信息的搬运工,只做终生学习者。","avatarUrl":"/d82c3ef88_s.jpg","isFollowing":false,"type":"people","slug":"oilmooc","bio":"石油工程师","hash":"7beec9f02c05ec82fbf678c","uid":844500,"isOrg":false,"description":"我们不是信息的搬运工,只做终生学习者。","profileUrl":"/people/oilmooc","avatar":{"id":"d82c3ef88","template":"/{id}_{size}.jpg"},"isOrgWhiteList":false,"badge":{"identity":null,"bestAnswerer":null}}},"Comment":{},"favlists":{}},"me":{},"global":{},"columns":{"oilmooc":{"following":false,"canManage":false,"href":"/api/columns/oilmooc","name":"石油课堂","creator":{"slug":"oilmooc"},"url":"/oilmooc","slug":"oilmooc","avatar":{"id":"ee6f19c7fa642f","template":"/{id}_{size}.jpg"}}},"columnPosts":{},"postComments":{},"postReviewComments":{"comments":[],"newComments":[],"hasMore":true},"favlistsByUser":{},"favlistRelations":{},"promotions":{},"switches":{"couldAddVideo":false},"draft":{"titleImage":"","titleImageSize":{},"isTitleImageFullScreen":false,"canTitleImageFullScreen":false,"title":"","titleImageUploading":false,"error":"","content":"","draftLoading":false,"globalLoading":false,"pendingVideo":{"resource":null,"error":null}},"drafts":{"draftsList":[]},"config":{"userNotBindPhoneTipString":{}},"recommendPosts":{"articleRecommendations":[],"columnRecommendations":[]},"env":{"isAppView":false,"appViewConfig":{"content_padding_top":128,"content_padding_bottom":56,"content_padding_left":16,"content_padding_right":16,"title_font_size":22,"body_font_size":16,"is_dark_theme":false,"can_auto_load_image":true,"app_info":"OS=iOS"},"isApp":false},"sys":{}}

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