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人类何时才能停止用生命换石油

发布时间:2020-07-21 10:20:08 阅读: 来源:金属缓蚀剂厂家

在国人的印象里,每当电视上播放黝黑的双手、安全帽射出的灯柱、急促的口号、家属的泪水时,不用说,山西或黑龙江的哪个煤矿又爆炸了。在国人的印象里,“国家安全生产监督管理总局”这样的部门,就是为矿山——更严格来说是为煤矿而生的。没错,安监局的前身,正是国家煤矿安全监察局,而在这个部门成立后的第三年,中国因矿难死亡了7000人。

但少人知晓的是,不止是穷山僻壤、土法开采、安全意识淡泊的黑煤窑是在用人命换资源,那些看起来技术精尖、正规军作战甚至举国之力的能源开采行业——比如深海石油开采,同样是一个玩俄罗斯轮盘赌、用鲜血博黑金的生意。而且,当海上钻井平台出现事故时,其对自然环境的危害远比山洞里的爆炸更甚。

“复杂的系统几乎总是会以复杂的方式失效”

由于技术的不断更迭,最近几十年间,人们已经可以在更深和更远的海洋中开采石油。比如下文将要提到的“深水地平线”号钻井平台,其最大作业水深2438米,最大钻探深度9100米。用美国海洋钻井国家调查委员会的话说,“这是个复杂的甚至让人眼花缭乱的工程。深水钻井的进步几乎可以和探索外太空相提并论。委员会对于这一行业的技术能力深表敬佩。”

然而,石油钻探一直伴随着艰苦、肮脏和危险,借助重型机械开采高压挥发性碳氢化合物可能是世界上最具挑战的工作。而深海环境的特点则更是冷、黑、遥远和高压,发现油气储层的地方会承受更大的压力,并且一旦当事故在这个深度发生时,重新获得井的控制权是一项艰难的工程挑战,失败的代价很可能是灾难性的。可以说,海洋钻探设备自身就是充满潜在威胁的机械。

所以这就很好理解,为何海上钻井平台的事故率仍然是无法接受地高:井喷、直升机坠毁,潜水事故以及平台日常伤害事故都非常普遍。在过往100余年海洋油气钻井的历史上,全球大大小小各类安全事故不计其数,事故类型包括油气泄漏、爆炸起火、倾覆沉没等。全世界因事故沉没的钻井平台已达60余座。从2001年到2007年仅6年的时间中,美国一共发生1443起严重的近海油田钻井事故,导致41人死亡,302人受伤,356起原油泄漏。即便在2010年“深水地平线”号重大事故后,调查委员会也无法详尽描述“何处钻井安全,哪里可能出错以及出错如何响应。”

正如调查哥伦比亚航天飞机失事的委员会所说的那句话:“复杂的系统几乎总是会以复杂的方式失效”。

死神名叫防喷器

2010年4月20日,英国石油公司(下文简称“BP”)所属的名为“深水地平线”的外海钻油平台在墨西哥湾发生故障并爆炸。爆炸同时导致了11名工作人员死亡及17人受伤。据估计每天平均有1.2万到10万桶原油漏到墨西哥湾,导致至少2500平方公里的海水被石油覆盖。

美国路易斯安那州深水地平线钻井平台失火

虽然造成事故的原因复杂多源,但少人知晓的是,一个名为防喷器的关键部件,成为了这起让BP至少损失200亿美元之事故的直接缔造者。

什么是防喷器呢?这个东西大如一辆双层公交车,重近400吨。作为防止漏油的最后一道屏障,防喷器安装在井口处,在发生漏油后立刻关闭油管,阻止不可控的烃类流体到达钻台。但“深水地平线”的防喷器在这次事故发生后并未正常启动。

以下是事故当晚的实录——

当发现井涌后,钻井队首先开启了一次防喷器,但由于井涌流速太高,环形防喷器无法关闭。接下来,工作人员试图启动钻台的紧急切断系统,以切断钻台和防喷器的连接,但由于爆炸损坏了连接防喷器的电缆,阻止了分离顺序的启动。

尽管如此,在钻台和防喷器之间的电源、通讯和液动连接断开后,防喷器的自动模式功能本应触动全封剪断闸板进行切断工作的。但是这个事故自动制动装置也没有起作用。这次致命的失效可能是由于日常维护工作不到位造成的:事后对两个控制事故自动制动装置的冗余“控制块”的测试表明,一个的电量很少了,另外一个电磁阀有问题。

实际上,类似的小错误在此前就不断发生——BP曾经在另一座油井发现了管汇中的一个焊接点爆裂。在经历了漫长的调查和增加了数亿美元的项目成本之后,工程师们终于发现在管汇上隔热层出现了细裂缝,导致焊接表面变脆。为此,BP和其承包商研制开发新的焊接技术,创建了更多严格的检验和质量保证程序,才最终修复了所有受影响的水下设备。

如何让这些水下油井稳定高效地工作,对于能源企业来说是个不小的挑战。

BP请来了“葛”师傅

有数据表明,如果一个油井因故停产,经营企业每周至少要损失30亿美元——两个月的损失几乎相当于海湾六国总GDP的20%。在石油利润日渐薄弱的今天,这样的损失对于任何一家企业都是沉重的打击。

石油巨头BP在全球拥有数千座油井,它们从海洋深处开采石油和天然气,驱动着汽车、飞机以及其他工业设备。过去十多年,BP依靠自己的信息系统监控这些油井——显然,上文中那些或大或小的失误已经让BP头疼不已。现在,BP请来了号称“葛师傅”的GE。

BP此前的做法是在每座油井安装20-30个传感器,收集包括压力、温度等在内的数据。以此掌握开采石油及天然气的实时流量,来预测油井的寿命。而GE的意见很简单,把这些设备通过网络连接起来。

目前,BP已开始将其650座油井连入GE的系统。这一试点旨在对GE的数据收集及分析平台Predix进行测试。Predix是全球第一个,也是唯一一个专为收集与分析工业数据而开发设计的云解决方案。Predix云可以帮助企业更快速、更高效地使用机器数据。预计到今年年底,BP将完成全部650座油井的系统接入。每15秒钟,一座油井就会向Predix传输50万组数据。

Predix将收集、存储、分析关于油井温度、压力、传感器监控器震动等相关数据,最后通过视觉化的方式呈现出来,为BP员工提供实时反馈,帮助BP减少甚至杜绝意外故障,同时获取更多运行信息,改善油井性能。

BP在北海的钻井平台

实际上,GE开发钻井及水下生产系统已有几十年历史。墨西哥湾漏油事故阴霾渐消之后,GE在全球范围内的深海防喷器业务增速迅猛,目前GE在深海防喷器市场的占比已经超过了三分之一。

GE成都创新中心正研究在防喷器需要监测的关键节点安装传感器,监控其运行,并将历史数据通过大数据系统管理,提供给客户做数据分析“比方说可以检测防喷器使用程度,建议客户进行维修保养,而不是仅仅依靠经验值进行。”

至于BP曾经遇到过的管汇细裂缝问题,GE已经找到了利用医用X射线系统在深海中进行管道测试的方法。能够在300个大气压和4摄氏度的环境下,准确反馈管道的使用年限。

“在机器发生故障以后解决问题相对容易。” GE油气产品管理总监Bob Judge说,“但是,我们要做的是在故障发生前提供预警、避免损失,这要复杂得多。”

正如事故调查委员会所说,深水地平线的灾难“呈现了自满文化的代价”,而专为抓取和分析机器数据开发的云将让一些不可预见的问题不再发生。工业互联网所提供的工业级安全,或许能够逐步降低此前“人命换石油”悲剧的发生频率。

本文头图由海洛创意授权,未经允许,不得转载。

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