Решение (без ядерной бомбы) утечки углеводородов, последовавшей за аварией на нефтяной платформе Deep Water Horizon компании BP (Мексиканский залив)
В поисках решения
30 июня 2010 - 5 июля 2010
Причина катастрофы, произошедшей в 60 километрах от берегов Луизианы, на нефтяной платформе Deep Water Horizon, была вызвана blow out (взрыв), внезапным подъемом углеводородов во время бурения скважины на океаническом дне. Простой взгляд в Википедию показывает, что многие наземные и подводные платформы сталкивались с таким явлением в процессе бурения.
Устройство BOP ( blow out preventer ) обычно устанавливается на всех устьях скважин и позволяет немедленно перекрыть буровую трубу, просто сжимая ее, что, в принципе, позволяет контролировать повышение давления от 300 до 1000 бар.
**Итальянская система "Blow out Preventer", установленная на устьях буровых скважин. **
Следующее фото дает представление о размерах устройства:
Blow out preventer
В интернете есть анимация, показывающая работу батареи из двух устройств, работающих путем перерезания буровой трубы.
Батарея из двух blow out preventer, зажимающая буровую трубу
**Та же, после перерезания трубы в двух местах. **
Эти устройства могут быть активированы как с платформы, персоналом, так и автоматически, с помощью акустических датчиков, расположенных рядом с устьем скважины и обнаруживающих резкое повышение давления, связанное с тем, что долото внезапно попадает в полость, заполненную углеводородами под высоким давлением, независимо от источника этого давления. На глубине в 10 километров это может быть тектоническое давление, связанное с моментом плит. Я читал в статьях, опубликованных в интернете, что для Deep Water Horizon глубина бурения составляла 5000 метров.
По какой-то причине, которая, возможно, никогда не будет раскрыта, если только кто-то не сдастся, BP решила придерживаться ручной системы управления с платформы. Произошел взрыв, который вытолкнул на поверхность огромный пузырь метана, который загорелся на поверхности, мгновенно подожгший платформу, убив 11 рабочих и травмировав 17 других. В середине этого океана огня было невозможно активировать BOP. Огонь распространился на всю платформу, которая продолжала гореть, была эвакуирована в панике и затонула через два дня.
Роберт Кеннеди-младший, юрист, специализирующийся на экологических вопросах, опубликовал статью от 10 мая 2010 года в Huffington Post, где выдвинул серьезные обвинения против компании, управлявшей этим бурением. По его словам, устройство запуска, срабатывание по акустическому сигналу, обязательно устанавливается на нефтяных платформах многих стран. Но когда администрация Буша пришла к власти, под вмешательством Дика Чейни, компании, занимающиеся бурением на морских платформах, были освобождены от необходимости устанавливать это устройство, стоимость которого относительно невелика — 500 000 долларов (стоимость половины дня работы на морской платформе). По утверждению Роберта Кеннеди-младшего, американская администрация является местом систематической коррупции, предоставляющей разрешения и освобождения самым высоким бidders.
Давайте сделаем отступление по основам нефтяного бурения.
Ниже показано, как работает наземный кран.
Кран приводит в действие долото, часто оснащенное тремя вращающимися камнями.
Долото (немного изношенное). В центре отверстие для подачи бурового раствора
Буровые трубы имеют стандартную длину (30 футов, чуть больше девяти метров). Резервные трубы, как правило, устанавливаются рядом с краном. Их устанавливают по мере необходимости, ввинчивая друг в друга по стандартному шагу. Последняя установленная труба соединяется с твердым "квадратным трубой", который зафиксирован в вращающейся плите, которая вращается двигателем. Когда очередная труба погружается, движение останавливается. Труба отсоединяется от квадратной трубы, которая поднимается. Устанавливается новая труба, ввинчивается и подсоединяется к верхней части квадратной трубы. Затем квадратная труба снова фиксируется в вращающейся плите, и двигатель запускается снова. Бурение продолжается.
Видно, что бурение на глубине 1000 метров в породе вовлекает 100 буровых труб. Если бурение Deep Water Horizon составляет 5000 метров, и операция длилась 78 дней, это 7 труб в день.
Диаметр скважины, определяемый диаметром долота, больше диаметра буровой трубы, что оставляет пространство между ней и каналом, пробуренным в породе или осадочных породах, промежутки, которые позволяют подниматься обломкам и установке "casing", "tubage", в контакте с породой с помощью бетона.
Долото требует охлаждения. Это охлаждение осуществляется с помощью жидкости, которая подается под давлением через буровую трубу и поднимается по ее периферии, унося с собой обломки породы. В нефтяных бурениях используется специальный буровой раствор, основанный на глине и полимерах, который обладает как смазывающими, так и тиксотропными свойствами. Этот раствор обладает свойством сохранять текучесть, если он находится в движении, и принимать форму твердого тела, если движение прекращается. Таким образом, когда бурение останавливается, это вещество остается на месте. Без этого важного свойства было бы невозможно проводить бурение. Когда работа бурения возобновляется, буровой раствор вновь становится текучим.
Это точно свойство подвижных песков, которое можно встретить в устьях, например, в Бенодете, в Бретани. Я говорю об этом, потому что когда мне было 11 лет и я был на скаутском лагере, я почти исчез в таком месте, и если бы я не носил с собой ветку сосны, я бы не был здесь, чтобы рассказать вам об этом.
На отливе я шел по этой черной глине, которая казалась плотной, когда вдруг внезапно я ушел в нее до пояса. Вибрация моего шага оказалась достаточной для мгновенного изменения фазы. Но из-за моего бездействия эта тиксотропная глина мгновенно вернулась к своему твердому виду, надежно удерживая половину моего тела. Я подумал и использовал ветку дерева как опору, чтобы вытащить себя из этого ловушки. Но это было не так просто, поверьте мне.
Классический компонент нефтяного бурового раствора называется бентонитом, который основан на глине, плотность которого около 1,8. Эта плотность играет ключевую роль в предотвращении подъема углеводородов, *просто за счет гидростатического давления. *
Десять метров воды = 1 атмосфера, или 1 бар
*Десять метров бентонита: 1,8 атмосферы, 1,8 кг на квадратный сантиметр. *
Рассмотрим случай бурения на морской платформе Deep Water. Она находится над дном на 1500 или 1600 метров. Если сложить эту глубину и глубину (утверждаемую) бурения, получится 6600 метров, то есть давление бурового раствора на долоте составляет 1188 бар. Это давление предотвращает подъем углеводородов до платформы на поверхности. Это давление падает до 660...