美开发出深海漏油快速测定技术

2011-9-08 22:32 来源: 中国科学院
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  据美国物理学家组织网9月5日报道,在去年的墨西哥湾马康多油井泄漏事件中,为了精确检测漏油情况,美国伍兹霍尔海洋研究所(WHOI)科学家开发了多种先进检测技术和测算方法,集中在忙乱和压力的情况下获取准确且高质量的数据,对评估漏油的环境影响起了关键作用。该报告发表在9月5日的《美国国家科学院院刊》上。

  其中最重要的一种技术是测量液体流速的声学检测技术,置信度达到83%。研究人员在一种叫做Maxx3的遥感操作车上安装了两种声学仪,一种是声学多普勒流速剖面仪(ADCP),可测量多普勒声波频率的变化;另一种是多波速声呐成像仪,能在油气交叉部分形成黑白图像,从而分辨海水中涌出来的是油还是气。

  “用声学多普勒流速剖面仪瞄准喷出来的油气,根据来自喷射的回声频率变化,就能知道它们的喷射速度。”论文主要作者、伍兹霍尔海洋研究所科学家理查德·凯米利介绍说,“这些声学技术就像X光,能看到流体内部并检测流动的速度,在很短时间内收集大量数据。”这一方法可直接检测油井泄漏源头,能在石油分散之前掌握整个原油流量,几分钟内就获得了8.5万多个测量结果。

  凯米利还在漏油地点通过卫星连接,和研究小组其他成员共同分析数据,用计算机模型模拟石油喷出的涡流,估算出石油从管道中流出的速度。利用收集的2500多份原油喷射流出的声呐图像,计算出漏油喷发覆盖的区域面积,用平均面积乘以平均流速计算出泄漏的油气量。

  此外,他们还用伍兹霍尔海洋研究所开发的等压气密取样仪(IGT)采集井内原油样本,计算井内油气比例,结果显示油井喷流中包含了77%的油、22%的天然气和不到1%的其他气体。这些数据让研究人员对流出的原油有一个预估,然后计算出精确流量。

  据流量技术小组(FRTG)报告,自去年4月20日起到7月15日安全封堵,总共泄露原油近500万桶,平均每天泄漏5.7万桶原油和1亿标准立方英尺的天然气。通过精确计算,工程人员能更清楚海面以下的情况,从而设计封堵方案,计算需要多少分散剂,制定重新控制油井、收集漏油和减少环境污染的策略。

  “过去10年来,超深海石油平台从无到有,产油量已占到墨西哥湾的1/3,而且这种需求还在增加。”凯米利说,这些新工具是我们超深海监控能力的证明,代表了流速研究方面的新发现和一种综合性的数据分析方法,提供了一种分析整个系统早期不确定性情况的硬性统计评估方法。

  论文合著者克里斯·雷迪表示,这些新技术设备有望用于将来的深海地平线钻井平台,帮助监控油井设施中可能发生的问题。