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有读书笔记Science Applications in the Deepwater Horizon Oil Spill Special Feature: Acoustic measurement of the Deepwater Horizon Macondo well flow rate

唐唐 添加于 2011-9-15 01:08 | 2872 次阅读 | 0 个评论

  •  作 者

    Camilli R, Di Iorio D, Bowen A, Reddy CM, Techet AH, Yoerger DR, Whitcomb LL, Seewald JS, Sylva SP, Fenwick J

  •  摘 要

    On May 31, 2010, a direct acoustic measurement method was used to quantify fluid leakage rate from the Deepwater Horizon Macondo well prior to removal of its broken riser. This method utilized an acoustic imaging sonar and acoustic Doppler sonar operating onboard a remotely operated vehicle for noncontact measurement of flow cross-section and velocity from the well’s two leak sites. Over 2,500 sonar cross-sections and over 85,000 Doppler velocity measurements were recorded during the acquisition process. These data were then applied to turbulent jet and plume flow models to account for entrained water and calculate a combined hydrocarbon flow rate from the two leak sites at seafloor conditions. Based on the chemical composition of end-member samples collected from within the well, this bulk volumetric rate was then normalized to account for contributions from gases and condensates at initial leak source conditions. Results from this investigation indicate that on May 31, 2010, the well’s oil flow rate was approximately 0.10 ± 0.017 m3 s-1 at seafloor conditions, or approximately 85 ± 15 kg s-1 (7.4 ± 1.3 Gg d-1), equivalent to approximately 57,000 ± 9,800 barrels of oil per day at surface conditions. End-member chemical composition indicates that this oil release rate was accompanied by approximately an additional 24 ± 4.2 kg s-1 (2.1 ± 0.37 Gg d-1) of natural gas (methane through pentanes), yielding a total hydrocarbon release rate of 110 ± 19 kg s-1 (9.5 ± 1.6 Gg d-1).

  •  详细资料

    • 文献种类:期刊
    • 期刊名称: Proceedings of the National Academy of Sciences
    • 期刊缩写: Proceedings of the National Academy of Sciences
    • ISBN: 0027-8424

  •  所属群组

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    深海漏油快速测定技术问世
    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。（来源：科技日报 常丽君）
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