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从最严重的石油灾难到脑洞大开的灭火方法

2016-05-23 07:41 大数据实验室
1991年11月6日,人们在科威特城以南的巴尔甘油田第118号油井旁举行盛大集会,热烈庆祝扑灭最后一口油井大火(伊拉克部队在撤军时将科威特境内732口油井破坏并点燃)。


△科威特油田大火


一、引言

732口油井昼夜喷涌着火舌、黑烟遮天蔽日,大批炼油厂和化工厂被贫铀弹炸毁。人类历史上迄今为止最严重的一次环境灾难似乎还在眼前,但这场灾难竟是人类蓄意而为!


二、背景知识

About 海湾战争

海湾战争是以 美国为首的多国部队于1991年1月17日至2月28日为恢复科威特领土完整而对伊拉克进行的局部战争,这也是人类战争史上现代化程度最高、使用新式武器最多、投入军费最多的一场战争。
△海湾战争

Q
伊拉克为什么侵略科威特?

1.债务危机引发的矛盾

伊拉克认为他在两伊战争中为阿拉伯世界抵抗了波斯入侵,而为此欠下的债务不应该由伊拉克一方承担。此外面对巨额债务,伊拉克希望OPEC降低石油产量,使石油价格上涨,以便更快的偿还债务。但科威特此时却提高了石油产量,造成油价下降,希望以此来迫使伊拉克在它们之间的边境问题上妥协(萨达姆怒了)。
△萨达姆

2.试图解决领土历史遗留问题

第一次世界大战前,科威特是伊拉克的一个自治省份。在一战中,英国占领科威特并促使其独立,但是伊拉克始终没有承认科威特的独立地位。

3.资源分布及地理位置

伊拉克、科威特边界的鲁迈拉油田大部分位于伊拉克,但油田的储层倾向科威特一边,得天独厚的构造优势使得石油皆向科威特一边涌流。不论如何开采,科威特拉夫赫油田总是满盈盈的,长年储量不减,伊拉克对此耿耿于怀。此外,科威特是波斯湾重要的石油出口港口,地理位置优越、是兵家必争之地。
△波斯湾军事力量及石油终端分布

4.错估形势,认为美国默许其行径

当时伊拉克是地区强国,两伊战争期间,美国一直站在伊拉克一方。萨达姆在入侵科威特前,也通报了美国,但美国的回复非常模糊,因此萨达姆误判了形势。

彼时科威特的石油储量居世界第四位,占世界石油储量的10%。1990年8月1日,伊拉克与科威特围绕石油问题谈判宣告破裂,第二日凌晨,萨达姆指挥伊军直接武装侵入科威特,六日后宣布吞并科威特,举世震惊。老布什二话不说立即出兵,1991年1月17日,以美国为首的多国部队轰炸巴格达,海湾战争全面爆发。
△海湾战争线路

这是一场历时42天的空袭、经历100小时的陆战。多国部队以较小的代价取得决定性胜利,重创伊拉克军队。伊拉克最终接受联合国660号决议,并从科威特撤军。但从科威特撤退过程中,萨达姆为了泄愤,下令破坏并点燃了科威特境内700多口油井!



三、科威特大火

700多口油井同时燃烧,其中300多口井还发生了爆炸。井喷形成了“油湖”,沙漠变成火海。科威特上空黑色浓烟遮天蔽日,昼夜不清。专家预计,如果放任不管,这些油井需要整整70年才能燃烧殆尽。面对环境的灾难、资源的浩劫,尽快灭火已经成为全人类的共同使命!
△从空中俯瞰,黑色能源滋养的土地遍布着火光

Q
灭掉油井大火有多难?

1.着火点数量之多,火势大,史无前例

科威特油田大都是高压自喷井,井口阀门被炸毁,原油伴随气体喷涌而出。大量原油还会在低洼处汇聚成油湖,湖面之上一片火海(有些油湖面积甚至达到12万平方米,相当于17个足球场大小)。

2.井场环境复杂

战争破坏了当地的基础设施、公路、运输、供电和供水系统。灭火设备无法及时运送至井场,除此之外伊拉克军队撤退时,在油井周围布置了大量地雷,灭火工作十分危险。
△供电系统被大火烧毁
△专业排雷

3.井况复杂

大部分油井都是被人为炸毁的,井口装置情况复杂,一般形成多向燃烧(多方向喷溅原油),难以施救。此外大部分井史资料在战争中被销毁,也大大增加了灭火及复产难度。
△多向喷溅

4.干旱缺水的沙漠,水资源匮乏

科威特是沙漠国家,境内缺水。起火的油井大都远离波斯湾,必须铺设长距离输水管道将海水引至火场,为了灭火当时甚至利用了输油管线来输送水源,此外还需要就地挖掘大型蓄水坑存水,灭火工程量不可谓不浩大

5.高含硫原油和沙漠环境带来困难

科威特原油含硫量高且油井有伴生气,原油燃烧和油井自喷形成了大量有毒气体,现场CO、H2S、,氮化物均严重超标,黑烟遮天蔽日……这些都严重影响了救援行动的进行。此外沙漠炎热干燥的环境中充满了静电,扑灭的大火也很容易死灰复燃。


四、如何扑灭井场大火?

灭火方式

燃烧需要具有三个条件:可燃物、介质和温度。破坏其中的任何一个即可灭火。

1.喷水灭火

最简单的方法就是直接向着火油井喷浇大量的水,降低温度阻隔氧气灭火。但对于火势凶猛的科威特高产油井来说,常规喷水难以灭火。

针对科威特油井大火专家们发明了Big Wind,它是目前世界上最强大的消防车。

将两台米格21战斗机的喷气引擎并排安装在大名鼎鼎的T-34型坦克上,为了平衡喷气引擎的强大后坐力,坦克被加重到46吨!

Big Wind每秒可以喷射出220加仑的水量(即832升、0.8吨/秒),水的速度最高达到770公里/小时(国内民航客机巡航速度一般在700-1000公里/小时)。大块头当然拥有着超能力,一口口油井大火逐一被它驯服。
△Big Wind灭火

当然不是每个地方都有足够的水源来支撑Big Wind,面对这种情况,还发明了一种较为节水的方式实施灭火,具体就是在井口上安装套筒将燃烧点聚集并引向上空,随后使用高压水枪来喷灭火舌。

2.注入液氮

另外一种灭火方式是向油井中打入液氮。首先液氮气化会吸热降温,同时氮气是惰性气体可以阻隔燃烧实现灭火目的。在实施过程中由于燃烧的油井周边温度很高,人员不能靠近,所以专门启用了长臂桅杆式起重车吊起耐火管,然后插入井口、注入液氮。这种灭火方式也起到了很好的灭火效果。
△长臂桅杆起重车

3.爆炸法

另外还有一种“简单粗暴”的方式:在油井附近引爆炸药,爆炸形成的冲击波会向四面八方扩散、中心形成局部真空,失去氧气后油井大火也会熄灭。
△爆炸法

灭火之后的处理方式

1.直接关闭阀门

对于完好无损的井口采油装置,直接关闭阀门就可以完任务。

2.切断油管、安装防喷器

有一些井口装置被炸得面目全非,这时必须切断油管后再安装防喷器。传统机械切割和热切割都存在引起油井复燃的风险,所以当时采用了一种冷切割方式——水力磨料射流切割技术。具体操作就是在水中加入磨料颗粒以增加混合物的切割能力,在高压状态下通过特殊材质的喷头持续喷射,这样可以较快的切断井口。
△水力磨料射流切割

△安装防喷器

3.封井

考虑综合原因,有些井灭火后选择直接废弃。具体操作较为简单,就是通过插入器(锥状单向阀门)向油井中注入水泥,水泥凝固封住井口。

1991年11月6日上午,最后一口油井118号井被扑灭,至此,700多口油井大火在短短8个月内被全部扑灭,而这一切离不开救援人员的机智勇敢和技术实力。值得一提的有利因素还有:科威特油井分布集中,一旦灭火方案在一口井取得成功,救火设备和灭火队可以比较容易的转移到相邻的着火油井,这也为未来相关事故的救援积累了宝贵经验。

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补充 | 内容

我国派出了一支62人组成的川军参与科威特灭火。在布尔甘油田奋战43天并扑灭了10口油井大火,胜利完成了任务。

△出征
△战斗中
△凯旋


五、科威特大火的影响 

对科威特经济上的影响

每天有600万桶原油被白白的烧掉(相当于北京市内机动车一年的消耗量),持续8个月的燃烧将近20亿桶原油化为灰烬,按照每桶40美元计算,直接经济损失可达上千亿美元。
△科威特燃烧前后的对比

对生态环境的影响

几百口油井昼夜不停的燃烧产生的黑烟,笼罩了科威特一大半国土。科威特原油硫含量高,燃烧产生了大量二氧化硫。二氧化硫和降水云团汇合形成酸雨,此后的酸雨对土壤和植被都造成了极大的影响。

在科威特沿岸的波斯湾海域,空袭造成大约600万桶原油流失,其中很大一部分流入海中,先后形成三片共约1200平方公里的油膜。约100万只水鸟丧失了它们沿岸滩涂上的栖息地,油污沾满了鸟儿的羽毛,使得它们无法飞行与觅食,约3万只海鸟死亡,52种鸟类灭绝,受到影响的还有其他迁徙于波斯湾的各类海龟和鱼类。

有报道称科威特战争期间,一支登山队在攀登珠穆朗玛峰的途中,天上竟飘下了黑色的雪花,并且空气中弥漫着刺鼻的味道……这很难让人不联想到科威特的油田大火。

对人民生活的影响

根据国际环境专家的测算,科威特油田大火向大气层释放的污染物质达到600万吨。里面饱含炭黑微粒、二氧化硫、硝酸、致癌的烃和剧毒的二恶英混合物。人们吸入后感到胸闷、气急、心脏病和呼吸系统疾病急剧增加。一些有毒物质将逐渐进入食物链,导致今后几十年里癌症病人和各种畸形人数量激增。


总结

老孟写这篇文章算是一次温故,虽然当时还小,但记得1991年的时候,全家人每天晚上必然会端坐在电视机前关注中东的战事情况。当时大街小巷、街坊邻里谈论的也无外呼于此。曾经饱受风雨的第三世界国家的民众是多么渴望萨达姆给予老布什的铁骑们致命还击,但是,伊拉克最终还是一败涂地。看到画面中熊熊的大火、漫天的浓烟、挣扎的海鸟、苦难的民众,当时并不能像现在这样对灾难感同身受,那时中国人更关注自由、民主、平等。

战争的结果是苦难愈加苦难,很多人认为美国大获全胜,不仅瓦解了前苏联,也逐渐雄霸世界、成为冷战后唯一的超级大国。但美国长期干涉中东局势、发动数次战争,使其成为阿拉伯世界的对立面……2001年9月11日美国世贸双塔轰然崩塌,这个国家的经济及政治安全感也同时坠落……总之,战争之下本没有赢家!

今天再回顾这些画面,心态已经有所不同,为中东受难民众感到悲伤的同时,也为过去的生态灾难感到心痛。从某种意义上说,那些打着自由民主旗号的强权政治的人是历史的罪人、为了满足贪婪、将个人信仰凌驾于人类文明的独裁统治者无疑也是历史的罪人!我相信能源存在的理由一定是唯一的——照亮人类文明!

保护生态环境、从点滴做起;
油田安全生产,责任重于天。
让我们时刻谨记,将理念传递和分享。
最后,祝大家周末愉快!

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延伸阅读



(来源:石油课堂





陆晨 博士


名师主讲金融建模课程——以MATLAB为工具


2016年5月27—29日    上海



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