薛偉傑:「地獄之門」長命火 顯油氣井滅火難

文章日期:2022年1月11日

【明報專訊】土庫曼總統日前發表電視講話,要求該國官員和專家必須拿出解決方案,撲滅已經持續超過50年、有「地獄之門」之稱的天然氣坑洞大火,令公眾警覺,原來油氣井大火至今仍是一個相當棘手的問題。不說不知,前蘇聯甚至曾經動用核爆來封堵天然氣井滅火!

1963年12月,在當時屬前蘇聯的烏茲別克斯坦加盟共和國城市布哈拉約80公里外的Urta-Bulak油氣田,工人為了準備增產,在11號天然氣井打鑽,但鑽到地下2450米深時,無意中鑽穿一個壓力高達270至300bar(大氣壓力的270至300倍)的天然氣層,發生嚴重的井噴事故。由於噴出的天然氣壓力太大,不能直接採集,所以只好先將噴出的天然氣點燃,以減少污染,於是大火直衝天際。由於井內的氣壓太高,之後兩年,前蘇聯嘗試過多個方法,都未能封閉井口滅火。

前蘇聯氣井燒近3年 最終靠核爆封井滅火

消防人員曾試圖用高壓水炮滅火,但效果卻如用玩具水槍救火。工程人員也曾試圖將洩漏的天然氣分流導入附近的天然氣井,同告失敗,試圖導流的阻力反而令高壓天然氣向附近的地質層滲透。結果,天然氣從11號井口周圍的地表滲透出來。

工程人員也曾埋下炸藥,試圖炸碎土塊封堵井口,但由於炸藥威力不夠,天然氣火焰很快就衝出洞口。工程人員還曾向天然氣井注入大量水泥和各種化學物質,但高溫很快將水泥熔化,效果甚微。

正當油氣田負責人無計可施時,前蘇聯核能部提出用核爆來封堵井口滅火。核能部科學家認為,他們之前已經有多次地下核試的經驗,只要當量和爆炸位置合適,一枚核彈就足以將那個天然氣井封堵。其實,核能部的研究人員亦深知這次任務的難度。他們反覆計算,要用多大威力的核彈和用哪個角度來引爆,爆炸範圍要多大,才足以將井口封死,而又不會泄漏輻射,還先後在莫斯科郊外的實驗室進行了兩次核爆封堵井噴的模擬試驗。之後,他們在11號井附近鑽了兩個闊34厘米的斜井。其中一個井深達1532米,距離11號井的管道約35米。

1966年9月30日,他們將一枚3萬噸TNT當量、形狀細長的特製核彈預冷後,放到1532米深的斜井下的預定位置,之後再灌滿水泥,以防止輻射物衝出地表,其後引爆核彈,強大衝擊力令岩層擠壓變形,11號氣井的鑽井通道被擠壓變形封死。再加上融化後又再凝結的岩石封住了井口,天然氣不再噴射出來。

23秒後,燒了1064日的大火就完全熄滅,而地表的天然氣洩漏亦慢慢停止。前蘇聯聲稱,工作人員事後檢測未發現礦區沾染放射性物質。1966年12月,該油氣田的開採工作就回復正常。蘇聯人還將這次事故拍成教學片,給西方國家「開眼界」,以宣揚其科學成就。幾個月後,另一口天然氣井同樣出現井噴,蘇聯人又用另一枚核彈成功封閉了該氣井,而且更將核爆應用到某些大型基建工程和粉碎礦石。

2010年,英國石油公司在墨西哥灣的海上油井不停漏油。美國能源部借鑑前蘇聯用核爆封井的經驗,亦一度考慮用核爆的高溫融化岩層來封堵油井。但由於前蘇聯當年的陸地天然氣井結構和海上油井有分別,不能照跟其引爆方式,美國人模擬試驗幾次都失敗,只好放棄。

說回土庫曼的天然氣坑洞「地獄之門」的大火,既然在1971年已起火,為何前蘇聯不同樣使用核爆封井來滅火呢?

這可能有兩個原因。第一,是因為「地獄之門」深處沙漠腹地,其地質結構鬆散,和烏茲別克斯坦天然氣井的地質結構有很大分別。

第二,是因為前蘇聯的核爆封井方法並非一定成功。據報道,在1960至70年代,蘇聯一共5次嘗試用核彈封堵油氣井滅火,其中3次成功,2次失敗。

用無人機投擲滅火彈 成本低

說回「地獄之門」的大火,之所以不易撲滅,有好些原因。首先,那裏本來就是一個地面塌陷形成的大坑,再經過半個世紀的燃燒,其地下和邊緣的結構已十分脆弱,很容易塌陷。人類稍為靠近都有危險,更別說在旁邊架設滅火設備。其次,當地只有300多名居民,人力、設備和資源全部都欠缺,亦只能靠其他地區山長水遠地調來人手和設備。至於滅火方案,若用核爆封堵,相信很難獲公眾接受。用工程車運沙填坑,以隔絕氧氣滅火,理論上可行。但由於這個坑的直徑超過70米,深幾十米,估計需要20萬至40萬噸沙石,工程量浩大。

再者,工程車在鬆軟的沙漠上行駛,也不太容易。如果間隔時間長,有可能空氣沒有完全隔絕,火苗又從沙石的縫隙躥出來。

個人認為,倒不如考慮一下近年研發出來、可以用無人機投擲的滅火彈(內藏大量滅火乾粉),一個就可以覆蓋以百平方米計的面積。這些滅火彈甚至用上衛星制導,以確保落點準確。只要動用一批無人機同時投擲滅火彈,將「地獄之門」覆蓋上一層滅火乾粉,就算未必一次過就將大火撲滅,也可令火勢大為減弱。最重要的是,這方案的成本低得多。

明報記者 薛偉傑

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