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经过数月的听证会和互相指责，奥巴马总统组建的深水地平线调查委员会已经开始揭示导致4月20日爆炸的原因，该爆炸造成11人死亡，并引发了深海海底喷发，向墨西哥湾喷射了超过7.5亿升原油。然而，最大的谜团之一仍然是——尽管有警告称这种混合物无法承受，但钻井人员为何要使用旨在加固油井的水泥？
BP深水地平线漏油事件和海上钻井国家委员会 本周早些时候在其报告 (pdf) 中得出结论，爆炸发生前，水泥混合物存在明显问题的迹象。该由七名成员组成的、两党合作的委员会表示，特别地，旨在确定井套管是否可以阻挡油气负压测试失败，这意味着碳氢化合物有可能逃逸到钻井平台并起火，奥巴马总统于五月任命了该委员会。
从科学的角度来看，委员会的报告与其说是对井的所有者英国石油公司或水泥承包商哈里伯顿公司的谴责，不如说是表明，即使这种粘合剂自罗马时代以来就被广泛使用，但该材料本身的化学性质在很大程度上仍然是一个谜。
加州大学圣巴巴拉分校的化学工程教授 布拉德·切梅尔卡 说：“令人惊讶的是，考虑到水泥的重要性，却对水泥没有进行大量的科学研究。”“我们要求它在极端条件下做一些它原本没有设计和优化的事情。”
水泥 最初是一种粉末状混合物，由石灰石与少量其他材料（如粘土）研磨和加热而成。向粉末中加水会引发化学反应，使颗粒相互粘附并形成牢固稳定的结合。因此，水泥被用作混凝土的主要粘合剂，混凝土是一种也包含沙子、砾石和其他颗粒状物质的建筑材料。某些配方的水泥，例如用于深海钻井的水泥，即使在水下也具有硬化和凝固的能力。
切梅尔卡说，目前水泥在不同行业的应用是大量经验积累的结果。他是一个团队的成员，该团队多年来一直在研究水泥的分子特性。该团队包括来自加州大学圣巴巴拉分校、普林斯顿大学、伦敦帝国学院、马萨诸塞州阿克顿的罗伯茨咨询集团、北卡罗来纳州研究三角园的 RTI 国际和哈里伯顿公司的研究人员，哈里伯顿公司为该项目提供了大部分资金。切梅尔卡补充说，哈里伯顿公司在该研究中持续发挥作用，是为了向研究人员提供在配制和使用水泥时重要的条件信息，例如实际温度和水泥成分。
水泥的性质在很大程度上取决于混合物的分子级成分及其与水反应形成的 hydrated solid。切梅尔卡说，水泥的强度随着促进分子交联的水化反应而发展。“考虑到混合物的复杂性，我们认为它将是无法解决的组分分布，我们无法识别，但事实并非如此，”他补充道。研究小组在他们发表在五月份的 美国化学学会杂志 (JACS) 上的第一项研究中报告了他们使用固态核磁共振 (NMR) 光谱 来区分水泥水合和凝固过程中发生的不同分子重排。
切梅尔卡说，然而，分子组成、结构以及水合作用发生的变化仍然知之甚少，因为水泥的成分是部分结晶、部分无序的，并且包含随时间变化的多种组分。
切梅尔卡和他的同事们正试图在分子水平上了解水泥，以确定诸如钙和镁离子如何受到水合过程的影响并参与水合过程，以及如何减缓或更好地控制水泥凝固等特性。切梅尔卡说，在他们的下一篇论文中，研究人员正在专门研究缓凝剂——它们如何抑制凝固以及糖如何结合并影响用于制造水泥的不同组分。
这项研究的结果可以得到很好的利用，帮助像英国石油公司和哈里伯顿公司这样的公司更好地设计可靠的水泥，用于密封海底深处的油井，并有望避免今年墨西哥湾发生的灾难。用于水下钻井点的水泥被设计成流下 井眼 的中心，这样它就不会在流下时凝固。在深水地平线号的案例中，哈里伯顿公司在混合物中添加了 氮气，以提高水泥的流动性。一旦到达底部，水泥就需要克服来自井眼的压力，并向上流入 环空（套管和井孔壁之间的空间），在那里它应该凝固并阻止任何石油或天然气逸出。
委员会从哈里伯顿公司获得了在失效井上使用的水泥配方样本，包括用作膨胀剂的相同比例的氮气，以及用于稳定混合物的多种化学品，根据弗雷德·巴特利特委员会首席调查员 10 月 28 日的信函 (pdf)。泡沫水泥混合物被送到英国石油公司竞争对手雪佛龙公司拥有的实验室进行独立测试。雪佛龙公司进行了一系列事后测试，并报告说无法使用哈里伯顿公司指定的材料以及关于马孔多油井使用的水泥的可用设计信息，在实验室中生成稳定的泡沫水泥（一种在环空中会正常凝固的水泥），根据委员会的说法。雪佛龙公司进行了九次独立的稳定性测试，旨在重现英国石油公司油井的条件，但水泥全部失败。
哈里伯顿公司为自己辩护说，该公司网站上发布的 声明 称，其内部水泥测试与委员会的测试结果之间的“显着差异”可能是由于测试的水泥材料不同造成的。该公司声称，委员会的测试并非完全相同的比较，因为他们使用了现成的水泥和添加剂，而哈里伯顿公司测试的是后者的测试进行时钻井平台上存在的独特的水泥和添加剂混合物。