راه حل (بدون بمب هستهای) برای نشت هیدروکربن ناشی از حادثه در پلتفرم دریایی دیپ واتر هورایزن شرکت BP (خليجه مکزیک)
در جستجوی راه حل
۳۰ ژوئن ۲۰۱۰ - ۵ ژوئیه ۲۰۱۰
علت فاجعهای که در فاصله شصت کیلومتری سواحل لوئیزیانا رخ داد، روی پلتفرم دریایی دیپ واتر هورایزن، ناشی از یک «بلاوآوت» (انفجار ناگهانی) بود که در حین حفر یک چاه، به دلیل بالا آمدن ناگهانی هیدروکربن در کف اقیانوس اتفاق افتاد. یک نگاه سریع به ویکیپدیا نشان میدهد که بسیاری از پلتفرمهای زمینی و زیردریایی در طول فرآیند حفر با این پدیده ناگهانی مواجه شدهاند.
به طور کلی، هر سر چاه با یک دستگاه BOP (کنترلکننده انفجار) مجهز میشود که به سادگی لوله حفر را فشار میدهد تا فوراً بسته شود و به این ترتیب فشارهای بالا تا ۳۰۰ تا ۱۰۰۰ بار را به طور موقت کنترل میکند.
دستگاه BOP ایتالیایی که روی سر چاه نصب میشود
تصویر زیر ابعاد این دستگاه را نشان میدهد:
یک دستگاه BOP
در اینترنت، یک انیمیشن عملکرد یک باتری دو واحدی را نشان میدهد که با قطع لوله حفر عمل میکند.
یک باتری دو واحدی BOP که لوله حفر را فشرده میکند
همان دستگاه، پس از قطع لوله در دو نقطه
این دستگاهها میتوانند از روی پلتفرم توسط کارکنان فعال شوند یا به صورت خودکار از طریق سنسورهای صوتی نصب شده در نزدیکی سر چاه که فشار ناگهانی را تشخیص میدهند، فعال شوند. این فشار ناگهانی به دلیل این است که تراش (تریپان) به طور ناگهانی به یک حفره پر از هیدروکربن تحت فشار بالا برخورد میکند، هرچند منشأ این فشار چیست. در عمق ده کیلومتری، این فشار ممکن است از منشأ تکتونیکی ناشی شود، مرتبط با حرکت صفحات زمین. در مقالاتی که در اینترنت منتشر شده، اشاره شده که عمق حفر در دیپ واتر هورایزن حدود ۵۰۰۰ متر بوده است.
به دلیل دلیلی که ممکن است هرگز روشن نشود، مگر اینکه کارکنان مطلع شوند، شرکت BP تصمیم گرفت تنها از سیستم کنترل دستی از روی پلتفرم استفاده کند. یک بلاوآوت رخ داد که یک حباب عظیم متان را به سطح فرود آورد که در سطح به آتش کشید و فوراً پلتفرم را آتش زد، یازده کارگر را کشت و هفده نفر دیگر را زخمی کرد. در میان این اقیانوس آتش، فعال کردن دستگاههای BOP غیرممکن بود. آتش به سراسر پلتفرم گسترش یافت و پلتفرم به طور کامل سوخت و پس از دو روز، از بین رفت.
روبرت کنی دیگر، وکیل متخصص در مسائل زیستمحیطی، در مقالهای در تاریخ ۱۰ می ۲۰۱۰ در هافینگتون پست اتهامات جدی علیه شرکتی که این حفاری را انجام میداد، مطرح کرد. طبق گفته او، این سیستم فعالسازی از طریق سیگنال صوتی در بسیاری از کشورها الزامی است. اما وقتی اداره بوش به قدرت رسید، به درخواست دیک چینی، شرکتهای حفاری دریایی از نصب این دستگاه معاف شدند که هزینه آن نسبتاً کم (حدود ۵۰۰٫۰۰۰ دلار، معادل نیم روز کار روی یک پلتفرم دریایی) بود. طبق گفته روبرت کنی دیگر، دولت آمریکا مکانیسم فساد سیستماتیکی است که مجوزها و معافیتها را به بالاترین پیشنهاددهنده میدهد.
یک توقف برای ارائه اصول اولیه حفاری نفت
در زیر نحوه عملکرد یک دِریک زمینی نشان داده شده است.
دِریک یک تراش را فعال میکند که معمولاً دارای سه چرخ چرخان است.
یک تراش (کمی فرسوده). در مرکز، سوراخ تزریق مایع حفاری
لولههای حفاری دارای طول استاندارد (۳۰ فوت، یعنی کمی بیش از نه متر) هستند. لولههای ذخیره معمولاً در کنار دِریک قرار داده میشوند. به تدریج با اتصال به هم به صورت مهرهای (با پیچ استاندارد) نصب میشوند. آخرین لوله نصب شده به بخش بالایی یک لوله مربعی محکم متصل میشود که در یک جدول چرخان قرار دارد که توسط موتور در حال چرخش است. وقتی یک لوله حفاری به اندازه مورد نیاز وارد شد، حرکت متوقف میشود. این لوله از لوله مربعی جدا میشود و بالا برده میشود. یک لوله جدید قرار داده میشود، مهره میشود و به بخش بالایی لوله مربعی متصل میشود. سپس این لوله مربعی دوباره در جدول چرخان قرار میگیرد و موتور دوباره فعال میشود. حفاری ادامه مییابد.
مشاهده میشود که حفاری به عمق یک هزار متری سنگ، ۱۰۰ لوله حفاری را درگیر میکند. اگر حفاری دیپ واتر هورایزن به عمق ۵۰۰۰ متر برسد و این فرآیند ۷۸ روز طول کشیده باشد، این بدان معناست که به طور متوسط روزانه ۷ لوله حفاری نصب شده است.
قطر حفاری که با قطر برش تراش تعیین میشود، از قطر لوله حفاری بیشتر است، که فضایی بین لوله و کانال حفاری در سنگ یا رسوبات باقی میماند. این فضای بینی به بازگشت برشهای سنگی و نصب یک «کاسینگ» یا «توبیج» که با سنگ در تماس است و با بتن اتصال برقرار میشود، کمک میکند.
تراش به خنککردن نیاز دارد. این خنککردن با مایعی انجام میشود که از طریق لوله حفاری تحت فشار تزریق میشود و در اطراف لوله به سطح بالا میرود و برشهای سنگی را با خود میبرد. در حفاری نفت از یک مایع حفاری خاص استفاده میشود که بر پایه رس و پلیمر است و خواصی هم چربی و هم تکسیتروپیک دارد. این مایع خاصیتی دارد که اگر در حال حرکت باشد، جریان دارد، اما اگر حرکت متوقف شود، به حالت جامد تبدیل میشود. بنابراین، وقتی حفاری متوقف میشود، این مایع در جای خود باقی میماند. بدون این خاصیت ضروری، حفاری امکانپذیر نبوده و وقتی کار دوباره شروع میشود، مایع حفاری دوباره جریان مییابد.
این خاصیت دقیقاً مشابه خاصیت «ماسههای متحرک» است که در بخشهای خلیجی مانند بِنودِت در برتانی میتواند دیده شود. من این را میگویم چون وقتی دوازده ساله بودم و در کمپ اسکات بودم، یک بار تقریباً در این نوع ماسه گم شدم و اگر شاخهای از نارون را همراه خود نداشتم، امروز اینجا نبودم تا این را بگویم.
در زمان جزر، روی این ماسه سیاه و به نظر فشرده میرفتم، اما ناگهان به طور ناگهانی تا کمر در آن فرو رفتم. لرزش قدمم کافی بود تا تغییر فاز فوری رخ دهد. اما به دلیل بیحرکتی من، این ماسه تکسیتروپیک به سرعت دوباره حالت جامد خود را پیدا کرد و بخشی از بدن من را محکم گرفت. من فکر کردم و از شاخه درخت به عنوان پایه استفاده کردم تا از این چاه بیرون بیایم. اما این کار آسانی نبود، امیدوارم به من ایمان داشته باشید.
مواد اصلی مایع حفاری نفتی به نام بنتونیت نامیده میشود که بر پایه رس است و چگالی آن حدود ۱٫۸ است. این چگالی نقش کلیدی در جلوگیری از بالا آمدن هیدروکربن به دلیل فشار هیدرواستاتیک دارد.
ده متر آب = ۱ اتمسفر یا ۱ بار
ده متر بنتونیت: ۱٫۸ اتمسفر، ۱٫۸ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع
در مورد حفاری دریایی پلتفرم دیپ واتر، این پلتفرم ۱۵۰۰ یا ۱۶۰۰ متر از کف دریا بالا است. اگر این عمق را با عمق (گزارش شده) حفاری جمع کنیم، میشود ۶۶۰۰ متر، که معادل فشار مایع حفاری ۱۱۸۸ بار در سطح تراش است. این فشار باعث میشود هیدروکربن به سطح پلتفرم بالا نیاید. این فشار در سطح به ۶۶۰ بار کاهش مییابد، که این مایع حفاری با آب دریا جایگزین شده است.
اولین پلتفرمهای نفتی در چند ده متر آب کار میکردند و روی پایههای محکم قرار داشتند. چرا حفاری دریایی؟ چون هیچ دلیلی وجود نداشت که نفت در مناطقی از پوسته زمین که پوشیده شده با اقیانوس باشد، یافت نشود. حفاریهای دریایی در مقابل تگزاس به سادگی ادامهای از میدانهای نفتی ایالت است. اولین حفاریهای دریایی در خلیج مکزیک انجام شد. در اوایل دهه ۱۹۷۰، در زمان شوک نفتی، انگلیسیها و نروژیها به توسعه استخراج منابع گازی و نفتی در دریای شمال، روی کفهای کمعمق پرداختند.
یک نکته: در این حفاریهای انگلیسی و نروژی، تمام سیستمهای فعالسازی BOP به صورت خودکار و با سنسور صوتی فعال میشوند. این در آن مناطق یک اقدام ایمنی ضروری محسوب میشود.
برای مقاومت در برابر طوفانها، پلتفرمها باید از ابتدا اندازههای بزرگی داشته باشند.
وقتی تصمیم گرفتند پلتفرمها را روی کفهایی که بیش از سهصد متر عمق داشتند نصب کنند، نمیتوانستند آنها را روی کف قرار دهند. بنابراین به سمت ساختارهای شناور روی آوردند. در ابتدا این پلتفرمها به کف متصل شده بودند. اما وقتی عمق افزایش یافت، مشخص شد که میتوان آنها را با موتورها موقعیتدهی کرد، به طوری که ساختار به طور خودکار روی سر چاه که در سطح کف قرار دارد، متمرکز شود. پلتفرمهای جدیدتر که برای حفاریهای بسیار عمیق طراحی شدهاند، «نیمه فروپاشی» هستند. آنها میتوانند روی کیسههای بزرگی شناور باشند که برای ذخیره یک مایع با چگالی متوسط ۰٫۹ نسبت به آب استفاده میشوند. این جرم عظیم به آنها اصلیت میدهد که به طور عملی نسبت به بزرگترین موجها و طوفانها حساس نباشند. این مورد در پلتفرم دیپ واتر هورایزن نیز صدق میکند. یک مشکل فنی که باید حل شد، مقاومت مکانیکی بخش بیرونی لوله حفاری، که به عنوان «ریزر» (که بیرون میآید) شناخته میشود، تحت اثر وزن خود بود.
این تکنیک به سرعت پیشرفت کرد و امروزه میتوان حفاری را در عمق ۲۰۰۰ متری انجام داد (رکورد فعلی: عمق ۲۵۰۰ متر در آلاسکا). نفتکاران به سمت عمقهای بیشتر نگاه میکنند: «افق سه هزار متر». در سالهای آینده، رقابت به سمت عمق افزایش خواهد یافت، چون ذخایر بسیار بزرگ دریایی در عمق ۳ تا ۵ هزار متر و حتی ۷ هزار متر، در صدها کیلومتری سواحل برزیل کشف شدهاند.
یک نکته عابر. رئیس جمهور برزیل، لولا، نمیخواهد مانند قبل، این میدانهای نفتی را به شرکتهای خارجی از طریق مجوزها واگذار کند. او میخواهد نفت برزیلی توسط برزیلیها خودشان استخراج شود. همچنین میخواهد درآمدهای این استخراج به جامعه برزیلی به طور کلی تعلق بگیرد، نه فقط به ایالتهای نزدیک ساحل، مانند ریو دو ژانیرو.
آیا یک «حادثه هواپیمایی آینده» در افق است؟
AGIP (Azienda Generale Italiana Petrol) در سال ۱۹۲۶ در ایتال