Day: May 7, 2010

我这下怎么跟石油开采这回事干上了？ 一直说自己是学高分子的，应该就要知道石油是怎么回事。说实在我确实知道点，尤其是由于研究课题的深入大量接触聚合物溶液、胶体界面和流变学之后，逃不开驱油和三次采油等应用的信息。记得某届高分子表征全国学术会议在我校举行，会上有个女听众，好像是来自石油大学的，借院士讲座提问时间抢到mic，向座无虚席的会场激昂地呼吁大家关心、关注“我们石油战线”，虽然行为属于作秀，但本人语气非常真诚，感觉是那种干一行爱一行很有事业心的人，所以我至今记忆犹新，同时也第一次知道，原来高聚物除了是石油化工的产品，原来还“反哺”石油开采。 石油勘探和开采工程，本身就是属于那种让我心潮澎湃、浮想连翩的国家行为：国家所有制，“三面红旗”，大面积的建筑工地，工程师人才队伍，工人生活社区，那种工人阶级要专政整个大自然的沙文主义，愚公移山精神，石油会战，铁人精神……我承认我有很浓厚的红色情结。我懂钢琴和手风琴，而我更喜欢手风琴。有一首歌叫什么《石油工人xxx》（好像是就是“之歌”吧），最原始的版本就是手风琴伴奏的。我读小学的时候（长征小学）学校广播天天不播这首歌就是播“红星闪闪，放光芒……”。唱歌的是男低音，歌词经典： 锦绣河山美如画祖国建设跨骏马我当个石油工人多荣耀头戴铝盔走天涯头顶天山鹅毛雪面对戈壁大风沙嘉陵江边迎朝阳昆仑山下送晚霞天不怕 地不怕风雪雷电任随它我为祖国献石油哪里有石油哪里就是我的家红旗飘飘映彩霞英雄扬鞭催战马我当个石油工人多荣耀头戴铝盔走天涯莽莽草原立井架云雾深处把井打地下原油见青天祖国盛开石油花天不怕 地不怕放眼世界雄心大我为祖国献石油石油滚滚流我的心里乐开了花 不过很惭愧，我对石油工业的技术性了解只停留在碎片式，我了解的部分（一点点石油化学）跟我所心驰的部分（石油开采）也不相重合。 这次墨西哥湾的漏油事件是史上最大的生态灾害，很可能永久性地改变一个地域的生态状况，不是开玩笑的。同时发现国内媒体反应滞后，以为这事情有点写头，因此前两天向《新知客》请缨供稿。但是初步了解了事件之后发现，我对石油开采，尤其是涉及近海工程的海洋石油开采了解太少，基本上是在学习。而且国外媒体的报道已经事无巨细cover完毕了，我如果给《新知客》供稿，基本上就等于在翻译外国文献。我一向鄙视这种低级的行为（包括译言那堆人）——难道我看不懂英语要你来译么？看译言的东西等于侮辱我的智商。我一向认为，英语已经有的资料，别问我——自己去看！反过来如果轮到我来传达信息，我也不屑于从英语资料中找点什么转换成中文的“独家”这种低级行为。我本来希望基于我本人的专业基础，能够道出一些高于哪怕是最聪明的旁观者所能了解到的行内的程度的信息来，这样才能最大程度地利用人的IQ。因为人人IQ都高，你的价值不在于你比别人聪明多少，而在于你的职业，你的生存环境和阅历的个人性、独家性。想要“独家”，就“独家”在此。如果人人都最大程度地利用自己的IQ，就能在最少的时间里把事情推进到最前沿的程度，任何发展都会因此加速；放在有IQ不用，做那种看译文的懒事，很可耻，跟听信谣言的不明真相群众无异。现在的事实是，对于石油开采这方面，我的专业水平没办法做到上述要求，所以我就不想供稿了。 但是我毕竟还是不甘心落后，今天去我校的垃圾图书馆淘了点宝书，同时网上也搜索了一下，对这次墨西可湾油外泄事石进行了基本的了解。其实对于事件本身，仅仅看一个网页就够了（真配服该网站）。但是网页中涉及到的所有跟石油开采有关的术语，我可能可以进一步给出其他资料的互联网链接或者直接背书。 注意，我下文中凡给出链接的，一定要都是马上要先看了原网页，才能继续读我的下文的，因为原资料有的内容，就算我文中要用到，我也略去不讲了——因为原资料已经有了。我打的文字，主要是补充这些资料所没有的内容，同时把这些零碎的资料连接成一起。哪怕是这项工作，我价值也是为零的，因为刚才给出的那个网页已经做了这件事，我没有为世人添加什么原创的贡献。我要强调，不是原创的事，做可以，但你要心里觉得羞耻，这是基本是非观。为了宣传这种是非观，我以身作则地，羞耻地完成这篇文章。 我所了解的墨西哥湾油外泄事件 近海工程 大陆钻井怎么搞，上HowStuffWorks.com就能了解清楚了，图文并茂。海底的石油天然气资源也是通过类似的钻井技术来开采，但是这种情况下井口位于上千米以下的海床，承受着极大的水压。人要海面上建平台，平台还要基本固定在井口上方，抵抗潮汐和风力的冲击，寒冷地区还要抵抗冰情。这就先轮不到钻不钻井的问题了，而是首先如何在海洋上搞个基地进行各种作业的问题。关于在海上搞个基地的工程，叫做“近海工程”。 人类在大陆上玩得差不多了，就算2012大难不死，将来主要靠开发海洋资源来生存。海洋资源包括潮汐能风能等能源，生物资源（吃鱼吃贝壳）等等，但是现在能搞得起近海工程的也就只有钱不是问题的石油开采业了。在wikipedia了解近海工程，基本上都要从石油开采相关的词条如：offshore drilling、oil platform。而subsea词条则介绍了海洋工程的其他重要性，包括使用远程机器人的必要性等。 这里需要强调的是，近海工程是个超级难的工程，烧的钱不是少数，所以刚才才说只有海岸线可观的大国和石油巨头才玩得起。石油以往都是大陆上找，什么盆地啊之类的。敢想往海上找，是美国首创，因此可以说近海工程就是美国首创。我国有着全长约18000公里的海岸线。随着我国经济的发展，现在沿岸建设有越来越多海岸和近海工程。在渤海和南海都深明了大量的油气资源，建设有大量的海洋平台。 移动式的海洋平台（就是不是固定在海床上，能像船那样跑的），有一个发展历程。上图是来自由美国工程技术协会海洋培训公司编写，我国翻译出版的《海洋钻井和采油工艺》一书（83年的书了）。可见，发展的方向是往越来越深的海——也就是离海岸越来越远的地方——推进。这次墨西哥湾出事的Deepwater Horizon号，就是最后一型的“半潜式平台”，最初壳牌公司发明的（Wikipedia词条）。 半潜式平台是浮在海面上的，要想固定在油井上方附件，不允许飘太远。最初靠的是抛锚，而且不是随随便便地抛，而建设成为“伸张式系泊系统”（图），关心你在哪几个点抛锚，才能把船定住。这种定位可跟临时停船不一样，而是希望长期半永久地定位，要抵抗无规律的海浪和风暴，所以这种技术成本不是盖的。后来，大功率推进器造出来了，同时传感器、数字信号处理、卫星定位等技术配套发展，传统的抛锚技术就被“动态定位”技术所取代，也就是不抛锚，仅靠船体本身的大功率推进器，根据实时的潮汐和风向等信息智能定位（Wikipedia）。 防喷器 回到这次墨西哥湾的事故上，必须再次建议大家阅读上文给出的HowStuffWorks.com介绍。尤其是油田建设的几个基本步骤，这里重复一下，就是包括：钻井、固井、完井和测井等多种工程技术（见HowStuffWorks.com文章的第5页附图）。墨西哥湾的Deepwater Horizon号，当时就是正在钻基本油井，过程中进行casing的水泥灌浆作业，也就是说，正在处于固井步骤，还没有完井。 我在这里要补充的是一次采油和二、三次采油的区别。油藏上面的地壳随着年代的增加，沉积得越来越厚。所以在油藏位置，是处于高温高压的状态。你如果打个孔直接通到那里，油就会自动喷出来，直接采就行了，这叫一次采油。正是因为一次采油是在面对着高压状态的对象，“鼓了满肚子的气”，所以要防止灾难性的井喷事故。其中最重要的防止方法就是配置防喷器（Wikipedia）。这东西是装在井口的，相当于一个套住钻头口塞。 这次墨西哥湾的事故，最初是海面的平台失火沉没，定位就失灵了，油井的整个井口以上部分应该就脱离变成“浮云”了（至少在最坏的情况下），这时，在井口防止喷油，“一夫当关万夫莫开的”，就是位于海床上井口处防喷器。这次墨西哥湾的Deepwater Horizon号之所以仍然发生油外泄事故，原因查明为位于海床上的防喷器失灵。防喷器自身有闸门，自动发现井喷险情并触发阀门开关。如果井喷器自身失灵，工程上还会有好几层的备用开关。Deepwater Horizon号死就死在没装备用开关。媒体挖出来十年前BP的评估报告发现，当初就没考虑到会发生大面积油外泄的风险，而且井喷器厂商也拍胸口保证产品可靠，加上配置远程备用开关造价昂贵，因此就没有装备用开关。这就等于工厂里的危险车床不装急停按钮，一旦工人头发或者手卷进机器里，就一发不可收拾。 关于井喷器的远程备用开关原理，可以参考华尔街日报报道的附图。 其实，有一个很多媒体没有揭示的、导致事故潜在原因（我估计），是在于Deepwater Horizon号的钻井深度已经逼进最深的纪录。近海工程是人类对大自然进行控制的前沿，冒险成份较大，没有什么经验可借鉴。就海底石油开采工程而言，随着海深的增加，难度会大大增加，同时不可知因素也大大增加。以防喷器为例，最初使用在海底井的，是直接延用陆地的设计。这个时期（大概是上世纪五、六十年代美国），钻井水深相对还是浅的，采用在现场已证明是好用的陆地钻机用防喷系统是很自然的。当水深增加时，这种形式的系统就会出现严重问题，最主要的就是经不起海流和其他海力的作用。防喷器的动力控制如果是采用传统的液压控制的话，受制于液压软管内径的限制，在深海巨大的流体静压力环境下，关闭防喷器所需时间至少要延长，情况差的话会失灵。当然，这种历史问题现在想必早已解决了，但是它的历史教训是，新的海深，会带来新的难度，新的不可知因素。据LATimes介绍，这次的Deepwater Horizon号深度超过1.5公里，是不是有史以来最深，我没有确证，但其他有这么深的海井，就算还有也没几个了。到现在BP还没搞清楚为什么防喷器会失灵，我看到时如果搞清楚了，也就只有学习的份，多半是以往所没有的知识，事先所预计不了的。 海洋井喷事故处理办法 海洋井喷事故的负面影响非常大。海面井喷可能伴随火灾、爆炸、污染、损及第三者和使钻机及平台遭受财产损失，同时也会使该公司面临社会舆论的谴责。如果井喷失去控制，很可能使一个很有价值的油藏被不必要地枯竭掉，经济上的负面影响很深远。井喷发生在海面以上的部分还好办，发生在海底，任何事情的难度都要翻N翻。现在可怜的BP已经动真格全面对此事件负责了，美国海军也主动过来帮忙。 如果是在钻井工程基本完好的情况下发生井喷或者其先兆——井涌，还可以利用钻井工程的设备的控制系统直接对事件进行控制。现在墨西哥湾的钻井平台本身先垮掉了，能做的就很有限了。解决办法从原理上讲其实没什么新意。一开始BP以为是小漏，派过深海机器人（这东西也是烧钱的玩意儿）下去想要堵住。后来发现不行啊——据众多媒体报道，这次油外泄的速度高达每天25000桶（接近20万3400吨——感谢复旦大学丁滪老师指出本文错误）！关心国际原油价格的朋友可以把这东西换成美刀想象一下了。所以口太大，派俩小机器人根本堵不住。因此现在只有两个办法：一是马上建一个收集器，工程上叫做containment dome，把还在喷着的油全部收纳，让油不再任意扩散污染。这种dome（堡？）每个重量是125吨，经验上估计能收集喷出来的油的85%。但在这次的前所未有的深度，效果是否还能这么好，现在还是未知的。BP派出的这些dome好像昨天还是今天刚刚运到了事故地点。第二个办法，就是另外在事故井的附近再打一些井，泄掉一部份压力，减缓事故井喷油的压力，以便更好地控制井喷。但是无论是哪种方法，要等到效果出来，至少都要在几个月之后，也就是接下来油要经现在的速度喷几个月。白花花的银子啊…… 对于已经扩散到海面上的污染油，清理的办法一船是飞机在上空撒化学品，这些化学品包括表面活性剂、絮凝剂、以油为食的微生物等等，作用是把油从液体变成凝胶态，使然不再扩散漂浮，然后被微生物消化掉。当然也包括人工抽吸掉，或者简单一把火烧掉，但是这些要在海面上工作的作业一律又要建设近海工程，俗话说见过鬼都怕黑。所以还有一种办法，就是啥也不干简单地消极等待，尤其是对于生态敏感的区域，让自然界自己把人类的烂摊子消化掉，比人类持续在那里越描越黑要好。但是，现在把喷口控制住还成问题，等到将来控制住的那一天，喷出来的油总量达到多少，灾难程度是多大，现在根本预计不了，采取什么方法消化这些油现在谈还为时过早。 事后感想：如何进行科学新闻报道？ 以上就是我对这次事件的简单了解。经过这次学习我最深的感想不是在于事件本身，而是赞叹于美国新闻媒体水平之高——尤其是第一时间做出有科学含量的报道。虽然Wikipedia对于此次事件已经建立了专门的词条进行更进，现在该词条已其基本详细地道明了事情的缘由，但留意词条内引用的资料，暂时基本上来自媒体报道。也就是说，目前媒体所报道的内容，尤其是美国的几大平媒（WSJ、LATimes、NYTimes等），所cover的技术信息，已经能够支撑起事件的最完整技术描述。 这件事有两个主要的知识密集点，一是防喷器，关于这个网上还好找，起码wikipedia好歹有个不长不短的词条；二是containment dome，这个到底是什么玩意儿？网上极其难找，但辗转发现NYTimes专门为这东西搞了个Q&A（真是让人 感觉如获至宝），这个缺口就由NYT非常及时和独家地填补了！回到防喷器，这是事故的重点，很多野鸡媒体都能转述BP发言人的解释——防喷器部分失灵。但是为啥失灵会失灵？失灵就没辙了？短短一句发言根本没办法回答这些最直接的疑问。如前文所述，事情的事实要追溯到十年前BP对此油井计划的评估报告。而我发现不止一家媒体同时成功地从这个报告中发现了备用开关缺失的重要事实。这说明，油井一出事，这些媒体就马上去翻工程当初的计划文件挖料了，所以大家都找到这件事情。尤其做得出色的是WSJ，画了一个非常美观的图来解释备用开关是怎么一回事。而NYT者突出实证性，详述了从当初的评估文件内容中如何证实BP轻视风险，还给出这些文件原文的PDF以供读者下载，读者之中就很可能包括有律师什么的。 反观国内，如果我国发生一件重大的、具有丰富技术背景的事故，中国的记者们有能力在最短的时间内深入技术资料，摘选出出最相关的信息，按照事件的来龙去脉，以及公共疑问的逻辑理性，整理出清晰的来龙去脉吗？凭我对他们的感觉，我认为难。 我之所以不把以上的内容作为稿子供给《新知客》，是因为以上都是我从书上、网上了解到的信息，而不是我自身长年接受相关领域，独立提供的信息，我本人不对这些内容负责。我发现很多记者做不到这一点。又或者说记者恰恰不需要做到这一点？ 这涉及到如何进行科学新闻报道的问题。今天早些时候，袁端端给我发了邮件，解释了她做节能灯报道时的限制。我也为我在之前的文章里对她指名道姓乱加指责进行了道歉。但是我的观点还是不变的。记者不可能是所有专业都在行的专家，因此不能寄希望于“自己都懂”，追求自己为自己的报道能够拍胸口保证。这时，记者需要的素质应该是对各路信息的逻辑判断、筛选和组合成线的能力。你八旬教授说的话，当然不怪人家袁端端。八旬教授说的话自然是他老人家自己拍胸口保证。做记者的没理由为任何一个受访者的话拍胸口保证的。记者自己自觉不这么做，同时也不能让报道使读者误这么以为。所以一大半引述八旬教授的话，我的评价并不是说记者自己对节能灯一窍不通，我当初的评价只是“通篇废话”而已。其实，我后来写的节能灯问题的补充文章，也是后来自己找的资料。我为何在自己没找资料之前，就看出南方周末的报道（或者干脆说是那个八旬教授的话）存在问题？靠的不是我事先知道正确版本和说法的是如何如何，而是逻辑上判断出问题，具体上说，就是你声称一个观点，你提供的理由不能反过来驳倒你自己的观点，或者你提供的理由不能本身是一句逻辑病句，或者你提供的理由不能本身未加证明，比你要支持的观点听起来更加玄乎。 所以说，科学新闻报道不是不难; 难，但不在于专业知识要求。 未经许可，不许以任何形式直接或间接地使用本文的任何部分内容（除了眼睛看）！违者小孩上学被砍死！