1984年末,北海埃科菲斯克油田的测量人员发现,平台没有坏,海床却在持续下沉。到1987年初,中央区域已比最初低了约3.8米,工程师只能用大批液压千斤顶,把多座平台整体抬高约6米。
真正压低海床的力量来自地下近三公里处。多年采油降低了岩层孔隙压力,松软白垩岩被上方巨重慢慢压实。那一刻,人们才看清一桶原油离开地层后,地下究竟发生了什么。
很多人把油田想成埋在地下的黑色湖泊,钻井只是插入一根吸管。真实情况完全不同。储油层通常是砂岩、石灰岩或白垩岩,肉眼看起来坚硬完整,内部却遍布细小孔隙。原油和天然气就待在这些孔隙里,像油渗进海绵。
钻头打通储层后,地层压力找到出口。溶在原油里的天然气也会膨胀,推动油气沿井筒上升,这属于早期自然采油的一种动力。但这种力量会逐渐衰减。油井不是抽干一只油罐,而是在跟孔隙、压力和流动阻力长期较劲。
自然能量不足后,抽油机只能解决一部分问题。工程师通常会从附近注入水或气,补充地层压力,并把原油推向生产井。可水会优先穿过阻力较小的通道,到了油田后期,一口井产出的往往大部分是水。
剩下的油黏在更细的孔隙中,只能用聚合物、蒸汽或二氧化碳等办法继续驱赶。聚合物能让注入水走得更均匀,蒸汽可以降低重油黏度,二氧化碳则能改善部分原油的流动性。成本和难度随之上升,即使用尽办法,许多油藏仍会留下大量无法经济开采的原油。
埃科菲斯克的储层是容易压实的白垩岩。持续采油使孔隙压力下降,上覆岩层的重量便更多地落到岩石骨架上,孔隙被压小,储层变薄,变形一路传到海床。
1987年,工程团队动用约120套专用千斤顶,将多座平台和连接设施整体升高6.4米。这不是突然出现的地下空洞,而是一片岩层被缓慢压扁。
陆地油区还可能面对另一种风险。油气生产伴生的大量废水若被高压注入深层岩层,可能升高断层附近的孔隙压力,让原本锁住的断层发生滑动。
美国地质调查局认为,俄克拉何马州地震活动的大幅增加,主要与这类废水处置有关,而不能简单归因于抽油本身。
现代油田已经能用地震波成像、水平井和井下传感器观察地下,却仍无法让岩石交出全部原油。石油开采从来不是把地下油湖抽空,而是在改变一套维持了千万年的压力平衡。
地面看到的是一口井,地下发生的却是一场持续数十年的岩石、流体与工程之间的拉锯。
