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石油深埋于海底岩层之下,怎么提取出来?海上钻井平台如何工作?

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石油是当今世界最重要的化石能源之一,而要将石油从地下提取出来并不是一件轻松的事情,特别是很多石油并非贮存在陆地上,而是深埋于海底岩层之下。

如何将深埋于海底的石油提取出来呢?这就要用到海上钻井平台了。从表面上来看,海上钻井平台样子都差不多,但实际上却可以大致分为三类。第一类是固定平台,此类平台一般位于海岸线附近,水深不超过500米的水域内。固定平台顾名思义,就是利用巨大的钢铁或混凝土桩牢牢固定在海底,好处自然就是非常稳固,即便所处海域的气候环境比较恶劣,也没有问题。



第二类是顺应塔平台,通常建设于水深在450米到1500米的海域。

表面上看起来顺应塔平台似乎与固定平台一样,都是固定在海底的,但顺应塔平台的建设材料与固定平台完全不同,它使用的是柔性腿或轴向管等柔性元件搭建,可以在深海区域减弱波浪的影响,避免发生共振。第三类是浮动平台,如果石油位于更深的海域,那就要用到这类平台了。这并不是因为顺应塔平台没有办法建到更深的海域,而是随着深度的增加,成本会迅速提升,相比之下,浮动平台就要经济得多了。



浮动平台的下方是巨型浮筒,可以为整个平台提供浮力。

当浮动平台到达指定位置后,会使用锚或定位装置将平台固定在海底,然后会向浮筒内部注水,以调整平台的浮力。之所以这样做是因为海上波涛汹涌,平台下沉之后,大部分的重量都在海面之下,所以无论海上风浪多大,平台都能保持相对稳定。一些浮动平台还配备有螺旋桨,可以对平台的方向位置进行微调。



无论是哪一种平台,钻井的方式都是基本相同的。

首先会将一根钻柱下降到海床上,这是为了保证钻头能够精确到达指定位置。钻头会被放置在一个名为“套管”的大管子之中,当钻头接触到海底之后,就会开始向下钻进,此时钻井液会被注入其中,这种粘稠液体的主要作用有三个,一是冷却和润滑钻头,二是防止井壁塌陷,三是可以辅助推动挖出来的泥土和岩石离开套管。钻井液并不是一次性的,它在通过钻头喷嘴喷出后,会携带着泥浆岩屑沿钻柱与井壁之间的环形空间返回平台,在经过过滤之后重新使用。



当到达一定深度后,套管就不会继续向下,只留钻头继续向下钻探,之后钻头会被取出,然后顺着钻出的通道安装更小的套管,并不断重复这一过程。

钻出的通道虽然有套管连接,但仍然可能出现井液渗漏和井壁塌陷的问题,所以还要进行一道工序,名为“固井”。简单来讲,就是将水泥顺着套管注入,在到达底部后,水泥会溢出并注满套管与井壁之间的环形空间,凝固之后就会成为一根水泥柱,这个水泥柱名为“套管柱”,可以将套管牢牢固定在井壁上,杜绝了井液渗漏和井壁塌陷的问题。



当钻头接近石油贮存区域后,最危险的一步就来了。

因为海底石油可能存在着巨大压力,而高压油突然从平台井口喷出,很可能导致井喷的发生,这是非常危险的。为了预防这种情况的发生,会预先在平台井口安装防喷器,它由两个环形密封件和多个管柱剪切装置组成,环形密封件收紧时就可以密封井口,而管柱剪切装置则可以切断钻柱,永久密封井口。有了这个装置就可以将危险彻底杜绝,最后通过输油管道将开采的石油运送回去就可以了。

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