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專家解析川東北井噴事故真相

http://www.enorth.com.cn  2004-01-05 16:07
 

 

  中國石油系統幾十年形成的安全操作規程,就像一層層的圍牆,保衛着一線工人、周圍羣衆和國家財產的安全。即使一層圍牆被破壞,安全依然存在。但當多層圍牆被破壞時,噩夢就隨之而來了。

  2003年12月31日深夜,中石油川東北氣礦井噴失控事故第8天,重慶市開縣天鵝湖賓館。

  來自不同省市的七位老人在各自的房間裏忙着寫一份材料。他們是國家安全生產管理局事故調查組專家組的成員,專家組組長是中國工程院院士、中國石油大學(華東分校)沈忠厚,副組長是中國工程院院士、中國石油勘探開發研究院蘇義腦高級工程師(中石油)。

  當天,國務院總理溫家寶主持召開國務院常務會議,會議指出,對重慶開縣川東北氣礦“12·23”特大井噴事故要抓緊調查,追究責任,嚴肅處理,認真吸取教訓。

  幾天來,專家們分組詢問了鑽井隊工人,查看了現場設備,覈對、計算了大量的氣井設計和操作技術數據,並進行了多次討論。現在,他們要每個人完成一份報告,然後在專家組統一意見後提交給國務院的調查小組。

  一位專家組的成員告訴《瞭望東方》,他們感到壓力很大,如果結論出來,就得有人負責任。

  “我們既要對得起死去的羣衆和他們的家屬,也要對得起關心事故的全國人民,還得對得起風餐露宿待遇也不怎麼好的石油同行。”這位專家說。

  2004年1月1日晚10點,《瞭望東方》發稿前向專家組組長沈忠厚院士諮詢調查進度,沈院士說,專家組的報告可能在1月3日左右完成,至於公佈時間,則由事故調查組決定。

  1月1日下午3點,記者在天鵝湖賓館看到中石油四川局的工作人員在複印一份事故調查報告,當記者試圖翻閱時,被該工作人員以保密爲由阻止。專家組副組長蘇義腦院士說,這個報告只是石油系統的,不代表調查組的意見。

  《瞭望東方》在採訪多位現場一線工人、四川石油管理局技術和管理人員、國家安全生產監督局專家組專家後,將所採集的數據和資料請兩位資深鑽井專家和多位技術人員進行分析,終於像剝洋蔥一樣,剝出了事實真相,卻也給我們帶來滿眼的淚水。

  井噴或可避免

  多位資深鑽井專家表示,中國的井控技術在世界範圍內屬於一流,而發生事故的四川石油管理局則是中國井控技術的領先者,這一說法得到專家組成員的認可:發生事故的川東鑽井公司無論技術還是設備,都是一流的。

  但正是這樣一支隊伍,卻給附近的百姓帶來了滅頂之災。

  一位專家說,井涌不是事故,在鑽井中是很常見的;井涌失控纔是事故,但井涌失控事故也很常見。只有造成如此大規模的人員傷亡和羣衆轉移,這纔是真正的特大生產事故,而這一切似乎可以避免。

  在事故現場,中石油四川局一位管理人員告訴《瞭望東方》,石油天然氣鑽井時要從中空的鑽桿中利用壓力泵注入泥漿到達鑽頭,噴出的泥漿能夠減少鑽頭與岩石的摩擦,並沖刷掉鑽出的岩屑。泥漿由專業的泥漿公司負責配製。

  鑽井時,鑽桿內外的泥漿形成一個液柱,把地下氣體封堵在地層裏,而所謂井涌就是地層壓力大於井內液柱壓力,井涌失控導致天然氣或石油從井口噴出。

  根據液柱壓力和地層壓力的大小關係,鑽井被分爲3種:當液柱壓力大於地層壓力時,天然的氣體被死死壓在地層裏,被稱爲“過平衡鑽井”;當地層壓力與液柱壓力相等,被稱爲“平衡鑽井”;而當液柱壓力比地層壓力小時,稱爲“欠平衡鑽井”。“過平衡鑽井”是一種安全的鑽井方法。

  經兩名專家小組成員確定,川東鑽井公司羅家16號井採用的是“過平衡鑽井”,專家們一致認爲這個設計是合理的。

  專家說,如果是“過平衡鑽井”,即使井口敞開也不會發生井噴。

  根據中石油公佈的資料,發生事故時,鑽井隊正在起鑽,即將鑽桿從井裏提出。專家們說,如果起鑽速度過快,鑽頭就變成了一個井筒裏的活塞,一般會產生抽吸壓力,使地層中高壓氣體進入井眼(這種現象被稱爲氣侵),並且導致井內液柱密度下降,不能對井內的天然氣體產生足夠的壓力,嚴重時會引起井噴。

  事故發生時在現場的一位工人告訴《瞭望東方》,當時起鑽時速度比較慢,專家分析說,如果此時按照操作規則起鑽,則不會出現氣侵現象。

  至於有些專家懷疑說可能地層出現溶洞等異常情況,中石油四川局的一位員工說,16號井屬於開發生產井,不是探井,鑽探單位應該對地層狀況有所瞭解的,而且按照設計,鑽井隊已經下了技術套管。

  因此,專家們分析說,發生事故的原因只有兩種情況,要麼是起鑽時沒有注入足夠的泥漿,或者是泥漿的密度不夠,二者的結果會使井內液柱壓力減小,導致地底有毒氣體涌出。

  按照正常的操作規程,起鑽時一般一次性吊起3根鑽桿,被稱爲一個立柱,每卸下一個立柱,就需要向井內注入泥漿,以填補抽出的鑽桿的空間。

  正常工作時,頂驅裝置驅動鑽柱帶動鑽頭轉進,這是一種先進的鑽進設備。但是這樣每起一個立柱操作一次,會讓起鑽的速度慢很多,一些做法是多起幾個立柱,然後灌泥漿一次。

  一位專家說:“鑽桿就像一根筷子,如果從大水盆裏拿出來,液麪就不會有多少下降,但是如果你從一根細試管裏取出,試管的液麪就會降低很多。”液麪下降的直接結果就是壓力減小。

  現場的一位工人說,事故發生時起鑽已經剩下6柱18根鑽鋌,根據中石油方面公佈的數據,當時剩下208米的鑽柱。

  沒有數據說明,被吊出的3841米的鑽桿在井內的空間得到了多少立方泥漿的填充,專家組的兩位專家拒絕回答這個問題。

  互聯網上有自稱中國四川石油局的員工發表文章說,泥漿公司爲了節約成本,泥漿的比重不夠。但一位專家組成員說,1.43的設計比重是符合規範的。但是,無法證明泥漿公司是否按照比例配製泥漿。

  無論是沒有及時向井內補充泥漿,或者是泥漿的比重不夠,或者兩種原因兼有之,只要沒有按照規範操作,當井內液柱形成的井底壓力小於地層中的氣壓時,井底的魔鬼已經準備從地獄竄出了。

  即使井噴了,也是可以控制的

  根據四川石油管理局局長兼黨委書記陳應權在國務院調查組第一次會議上提供的數據,當時井內的壓力高達40兆帕,即正常大氣壓的400倍。

  專家們說,當地層壓力大於井內液柱壓力時,地層中的液體就像搖晃的香檳酒衝開瓶塞一樣,把泥漿頂出來。其過程爲泥漿溢流──井涌──井噴。

  井噴是石油鑽探中經常出現的問題,因此,各國的石油工業都有一套完善的防噴操作規程。

  陳應權說,從發現溢流1.1立方到關井需要6分鐘,但是有專家問:“關閉防噴器6分鐘時間還不夠嗎?”

  川東北公司的一位鑽井工人告訴記者,天然氣井的防噴裝置一般有3種,一種是手動的,一種是油壓的,還有是氣壓的。

  國務院事故調查組的一位專家說,中國一般採用的都是油壓防噴器,正常情況下很快會關閉。這位專家拒絕告訴爲什麼羅家16號井在6分鐘內沒有封井。多位專家提示,這裏是調查井噴失控的核心問題。

  根據當時值班司鑽陳益平的回憶,當時陳和隊長吳斌立即開動防噴器,關掉了鑽柱與井眼之間的環形空間,但是泥漿很快從鑽桿中間的泥漿孔衝了出來。

  根據當班組一位工人的回憶,泥漿開始溢流時,隊長吳斌立即組織全體班組進行封井工作,但很快黑色的泥漿就衝出了20多米高的泥柱。

  正常的情況下,鑽桿頂上連着頂驅,就像一根管子上面有一個封閉塞一樣,井噴就可以制止,並且只要開動高壓泥漿泵將重泥漿從頂驅打入井內,使壓力重新恢復平衡,井噴就可以被控制了。

  一位國務院專家組的專家說:“當時吳斌召集所有隊員,分成兩部分,一部分搶險,一部分去通知周圍的村民,這些措施都是合乎規範的。”

  目前沒有證據說明,吳斌當時是否在剛剛出現井涌、衝擊力尚小時就開始搶接頂驅,專家分析說,這將成爲確定責任的核心問題之一。

  但是因爲當時正好起鑽,頂驅被移開,吳斌和陳益平連續三次試圖把頂驅搶接在鑽桿上,都被強大的壓力衝開。現場人士描述隊長吳斌曾經跪在地上大喊,但是終究迴天無力。在聞到硫化氫的臭雞蛋味道後,吳開始組織在場的員工撤退,因此,鑽井隊員除了兩位通知羣衆的隊員犧牲外,其他並無傷亡。但吳的眼睛因受硫化氫刺激,造成重傷。

  還有消息說,頂驅當時發生了機械故障。但專家拒絕對此作出評論。

  但專家認爲,即便如此,依然有辦法控制井噴。

  一位資深的鑽井專家告訴《瞭望東方》,這個時候如果切斷鑽桿,讓剩下的鑽桿掉進井裏,讓防噴器自動封住井口,同樣也可以控制井噴。專家指出,這是一種積極的控制手段,但不是安全規則裏必需的,鑽井設備中沒有切斷鑽桿的設備。

  類似的辦法,還包括鬆開防噴器的卡瓦(防噴器卡住環形空間的設備),讓鑽桿全部掉入井中,同樣可以封閉井口。

  但是,遺憾的是,鑽井隊並沒有採取上述措施,即使後來有了防化設備後,也沒有采取。

  國家安全生產監督局的一位專家分析指出,井噴之所以被控制,是因爲硫化氫有強大的腐蝕性,從鑽桿衝出時使鑽桿金屬脆化。脆化後的鑽桿在防噴器強大的壓力下被自動壓扁,隨後切斷掉入井中。這時候井噴就可以被控制住了。

  但是,鑽方擔心強大的壓力破壞井口設備,在12月24日下午16點決定打開了兩根放噴管,點燃硫化氫氣體以降低井口的壓力。

  12月27日壓井時,從上午9點正式開始,到9點26分熄火,36分開始灌漿,10分鐘後就獲得初步成功。一些外圍專家擔心的種種危險後果都沒有出現。最重要的原因是因爲防噴器是完好的,而防噴器設計時就保留了用高壓壓井車打入泥漿的管道和點火放噴的管道。

  一點火星或許就能挽救200多條性命

  據中國石油天然氣集團公司負責人介紹,2003年12月24日下午16時,技術人員對井口原有兩條硫化氫放噴管線實施點火成功,對地下噴出的硫化氫氣體進行了燃燒。

  放噴管線是鑽井時安裝的,當壓力過大時,爲了減少壓力,將氣體從放噴管點燃,同時也做測量壓力和含量等用處。羅家寨16號井的兩條放噴管線分別位距井架50米附近。

  但是,這個時候劇毒的硫化氫已經在40兆帕的壓力下噴射了整整18個小時,這些氣體在空氣中散逸,最終導致了234人死亡的重大事故。

  陳應權12月27日說,該井的硫化氫含量達151克/立方米。而正常情況下,人吸入760毫克/立方米—1000毫克/立方米數秒鐘後就會出現急性中毒,呼吸加快直至呼吸麻痹而死亡。

  據專家介紹,點火放噴後羅家寨附近的毒氣含量開始降低。

  一位鑽井專家說,硫化氫噴出來導致死人是很正常的,但是死這麼多人,值得人們反省。在媒體討論種種預警機制、研究是否疏散及時的時候,一位在重慶工作的開縣人王先生致電《瞭望東方》問:既然點燃硫化氫能使噴出的氣體變爲無毒,爲什麼不在井噴後立即點燃?

  王向他學鑽井專業的大學同學諮詢,該同學說,要不要點燃井口或者在放噴管點燃,不是基層的工人能決定的,而是要由領導層決定。

  《瞭望東方》就此分別向兩位資深的鑽井專家諮詢,一位專家說,如果井口立即點燃,必然導致整個鑽井設備被燒燬,這位專家判斷說,16號井使用的是電動鑽井設備,屬於比較先進的設備,價格也不菲,川石油的工作人員講,整個設備總價超過數千萬元。

  另一位專家也說,如果在井口點燃,可能導致井口破壞,以後封井就非常困難。而且,大量的硫化氫燃燒會給周圍環境帶來很大破壞。此前新疆的迪那2井井噴時井口被破壞,處理事故整整用了2個月時間,造成一死三傷。

  同時,如果從兩個放噴管點燃,中石油的專家也可能擔心放噴的火星會點燃井口噴出的天然氣,結果依然一樣。

  川東鑽井隊公司的一位工作人員說,就像父母愛孩子一樣,讓石油人把自己辛辛苦苦鑽出的井點燃,是很難的。

  中國石油大學一位資深鑽井專家說,在一些發達國家,首先考慮的肯定是現場人員的生命安全,即便是上億元的設備,也無法和人的生命作比較。

  發達國家通行的慣例是,在鑽井前,地方政府和開發商簽訂開發合同時要加入環境保護條款,確定當發生什麼意外時就應該採取什麼措施,如果規定開發商必須點燃,那麼開發商就必須遵守合同。

  王先生對《瞭望東方》說:“你們應該把這個問題提出來,究竟是開縣老百姓的性命重要,還是石油公司的鑽井設備重要?”

  難以抹去的記憶

  截至記者2004年1月1日發稿前,一位和國務院調查組關係相近的開縣人士告訴記者,調查組已經有了初步的結論,專家們對於四川石油管理局的責任調查結果基本一致,調查組認爲包括三個原因:

  1、泥漿液的密度不夠(造成壓力失衡);

  2、頂驅沒有及時搶接或搶接失敗(導致井噴無法控制);

  3、沒有及時點火(致使硫化氫飄逸,大量人員傷亡)。

  消息人士說,對於地方政府組織救災工作,調查組存在兩種意見,一種認爲開縣疏散羣衆是及時的,而另一種則認爲,開縣的疏散依然存在問題。

  開縣縣政府的吳先生告訴《瞭望東方》,開縣除了上個世紀80年代遭遇過一次洪水外,很少有大型的自然災害,抗災經驗難免不足。

  曉陽村村民陽義華告訴《瞭望東方》,他家距離氣井不過300米,井噴時當地政府或者鑽井隊並沒有派人來喊醒他,直到次日早上7點半,也就是井噴發生9個半小時後,陽起來感到味道不對,才拉着老伴抱着孫子,一口氣跑到30多裏外的正壩鎮,總算撿回一家三口性命。

  但是陽義華對當地政府的安置工作表示滿意,當地疏散轉移的10萬人口沒有出現受凍、缺少衣物食品或者缺少醫療救助的情況。一些當地媒體同行也指出,在短時間內能組織如此大規模的疏散已屬不易。

  記者在開縣醫院遇到高橋鎮的居民唐純培,唐和丈夫一起去福建打工時,將14歲的兒子和11歲的女兒寄養在高橋鎮曉陽村四組的姐姐家,事故發生時,包括唐的姐姐和姐夫,自己的兩個孩子以及姐姐的兩個孩子,6個人全部遇難。

  唐的丈夫正在殯儀館認領4個孩子的屍體,唐的姐姐的16歲的女兒的屍體當時還未找到。正在談話時,負責照顧唐家的開縣電力系統一位幹部進來,告訴唐侄女的屍體已經找到併火化。女人已經沒有淚水,卻再也說不出一句話來。

  同樣的故事發生在高橋鎮的許多人家,噴出毒氣的井已經封住,234個鮮活的生命卻已經離開這個世界,失去親人的記憶,遭受災難的驚惶,目睹死亡的恐懼,卻永遠難以抹去。

稿源 《瞭望東方週刊》 編輯 樑宏峯
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