新的研究發(fā)現(xiàn) 復(fù)雜的地質(zhì)導(dǎo)致深水地平線災(zāi)難

德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的一項(xiàng)研究首次在科學(xué)期刊上發(fā)表，它深入探討了Deepwater Horizo??n鉆機(jī)工作人員面臨的嚴(yán)峻地質(zhì)條件以及這些條件在2010年災(zāi)難中所起的作用。

井噴炸死11人，并噴出了三個(gè)月的石油，在船員成功封堵該井之前，向墨西哥灣泄漏了約400萬(wàn)桶石油。此后，研究人員和研究人員一直將重點(diǎn)放在導(dǎo)致油井噴出的工程決策和失誤以及漏油對(duì)生態(tài)造成的影響上，這些事故已成為該國(guó)最嚴(yán)重的環(huán)境災(zāi)難之一。但是，UT杰克遜地球科學(xué)學(xué)院的研究人員在訴訟和法律訴訟期間公開發(fā)布的數(shù)千頁(yè)文件的幫助下，拼湊出海灣底下2英里以上的地質(zhì)條件如何使鉆探變得困難并推動(dòng)了工程決策，從而促成了井的故障和隨之而來(lái)的井噴。

該研究于5月7日發(fā)表在《科學(xué)報(bào)告》上，該研究除其他事項(xiàng)外，記錄了井底附近巖石內(nèi)部孔隙壓力的急劇下降，從而影響了井噴決策。

威爾·平克斯頓(Will Pinkston)在杰克遜學(xué)院(Jackson School)獲得碩士學(xué)位的同時(shí)撰寫了該論文，他說(shuō)：“該論文講述了這場(chǎng)災(zāi)難背后的地質(zhì)故事。” “這是一門高影響力的科學(xué)，我很高興能接觸到更多每天都不考慮這些問(wèn)題的人們。”

在地下埋藏?cái)?shù)英里的井所造成的工程和地球科學(xué)挑戰(zhàn)極為復(fù)雜。最關(guān)鍵的一項(xiàng)是保持井內(nèi)的壓力，使其高于巖石內(nèi)部流體的壓力，但低于巖石破裂時(shí)的應(yīng)力。如果井內(nèi)壓力過(guò)高，它將使井壁破裂，并將鉆井液驅(qū)入巖石中。如果井壓低于巖石的流體壓力，則來(lái)自圍巖內(nèi)部的流體將流入井中，并可能引起井噴。

為了成功進(jìn)行鉆探，工作人員使用了鉆探“泥漿”，可以將其混合成不同的重量和稠度，并在整個(gè)井中循環(huán)以幫助穩(wěn)定孔并控制壓力。然后，工作人員用水泥和鋼制套管襯砌裸露的井，以密封裸露的巖石。

以事故發(fā)生時(shí)由BP能源公司運(yùn)營(yíng)的Transocean Deepwater Horizo??n鉆機(jī)為例，整個(gè)井的孔隙壓力都很高，但隨后在底部附近突然下降約每平方英寸1200磅。大部分孔隙壓力下降發(fā)生在海平面以下18,000英尺的水庫(kù)目標(biāo)上方100英尺處。

BP計(jì)劃暫時(shí)放棄該油井，這是Macondo勘探區(qū)的第一口井，直到以后可以通過(guò)用鋼和水泥塞滿基礎(chǔ)來(lái)生產(chǎn)為止。但是，孔隙壓力的急劇下降以及隨之而來(lái)的應(yīng)力下降，極大地縮小了封閉井的選擇范圍。這導(dǎo)致決定使用有爭(zhēng)議的低密度泡沫水泥，但未能正確固化。這是Macondo油井井噴的主要原因。

杰克遜學(xué)院教授兼研究作者彼得·弗萊明斯(Peter Flemings)說(shuō)：“最重要的是，地質(zhì)條件導(dǎo)致決定使用一種失敗的專用水泥。” “這一決定是最終井噴的根本原因。”

弗萊明斯是當(dāng)時(shí)的美國(guó)能源部長(zhǎng)史蒂文·朱(Steven Chu)組建的“深水地平線”井完整性團(tuán)隊(duì)的成員，以幫助應(yīng)對(duì)這場(chǎng)災(zāi)難。

除了描述井中的壓力和應(yīng)力條件外，本文還繪制了整個(gè)地下盆地的地質(zhì)條件，以表明壓降并不是該地區(qū)的唯一事件。

平克斯頓說(shuō)：“馬孔多不是一個(gè)一維的問(wèn)題。” “我們發(fā)現(xiàn)了整個(gè)盆地內(nèi)大規(guī)模流體連通性的證據(jù)，而這將很難預(yù)測(cè)。”

盡管該文件沒有指出災(zāi)難的任何單一原因，但弗萊明斯說(shuō)，它為廣大鉆探界提供了重要信息。

“一個(gè)關(guān)于本文的顯著的事情是讓表上的所有數(shù)據(jù)，讓廣大社區(qū)可以理解所做的決定，”佛蘭芒說(shuō)。

“我普遍認(rèn)為，如果工程師和地球科學(xué)家更加了解壓力和壓力以及工程決策之間的耦合，那么將會(huì)做出更好的決策。”

該研究由弗萊明斯大學(xué)和UT GeoFluids財(cái)團(tuán)資助。本研究使用了財(cái)團(tuán)和德克薩斯大學(xué)地球物理研究所墨西哥灣盆地沉積綜合項(xiàng)目的數(shù)據(jù)。BP是支持該財(cái)團(tuán)的公司之一。