рішення (без ядерної бомби) проблеми витоку вуглеводнів після аварії на морській платформі Deep Water Horizon компанії BP (Мексиканська затока)
Шукаємо рішення
30 червня — 5 липня 2010 року
Причина катастрофи, що сталася на відстані 60 км від берегів Луїзіани на морській платформі Deep Water Horizon, була пов’язана з вибухом (blow out), раптовим виходом вуглеводнів під час буріння свердловини на дні океану. Просте оглядання вікіпедії показує, що багато платформ, як наземних, так і підводних, стикалися з цим явищем під час буріння.
Усі свердловинні головки, як правило, оснащені пристроєм BOP (blow out preventer), який дозволяє миттєво закрити буровий трубопровід, просто стиснувши його, що дозволяє утримувати тиск, що може досягати 300–1000 барів.
Італійський пристрій BOP, встановлений на свердловинних головках.
Наступне фото дає уявлення про розміри цього пристрою:
Проти вибуху
У мережі існує анімація, що демонструє роботу батареї з двох одиниць, що працюють шляхом перерізу бурового трубопроводу.
Батарея з двох пристроїв BOP, стискаючи буровий трубопровід
Те саме, після перерізу труби в двох місцях.
Ці пристрої можуть бути запущені або з платформи персоналом, або автоматично, за допомогою акустичних датчиків, розташованих поруч зі свердловинною головкою, які виявляють раптове зростання тиску, пов’язане з тим, що буровий інструмент раптово виходить на порожнину, заповнену вуглеводнями під високим тиском, незалежно від причини цього тиску. На глибині 10 км цей тиск може бути тектонічним, пов’язаним із рухом плит. Я читав у матеріалах, опублікованих у мережі, що глибина буріння на Deep Water Horizon становила 5000 метрів.
Чому це сталося, залишається невідомим, можливо, тільки якщо персонал не відкриє правду, BP вирішила залишитися на ручному керуванні, з платформи. Виник вибух, що викинув на поверхню велику бульбашку метану, яка вибухнула на поверхні, миттєво впала на платформу, вбивши одинадцять робітників і поранивши ще 17. У цьому океані вогню було неможливо активувати BOP. Вогонь поширився по всій платформі, яка продовжувала горіти, була евакуйована в паніці і затонула дві доби потому.
Роберт Кеннеді-молодший, юрист, спеціалізуючийся на екологічних питаннях, опублікував статтю від 10 травня 2010 року у Huffington Post, де висловив серйозні звинувачення проти компанії, яка керувала цим бурінням. За його словами, цей пристрій запуску за акустичним сигналом обов’язково встановлюється на платформах багатьох країн. Але коли адміністрація Буша взяла керування США, за інтервенцією Діка Чейні, підприємства, що займаються бурінням на морі, були звільнені від обов’язку встановлювати цей пристрій, вартість якого становить близько 500 тис. доларів (вартість половини робочого дня на морській платформі). За словами Роберта Кеннеді-молодшого, адміністрація США є центром системної корупції, надаючи дозволи та звільнення найбільшим пропонентам.
Зробимо відступ про основи буріння нафти.
Нижче показано, як працює наземна бурова вежа.
Бурова вежа працює з буровим інструментом, часто з трьома обертовими шліфами.
Буровий інструмент (трохи зношений). У центрі отвір для впуску бурової суміші
Стрічки бурового інструменту мають стандартну довжину (30 футів, більше 9 метрів). Запасні труби, як правило, розташовані біля вежі. Їх встановлюють поступово, закручуємо одна на одну, використовуючи стандартну різьбу. Остання труба, встановлена, з’єднується з твердим «квадратним трубом», який встановлюється в «обертову плиту», що обертається двигуном. Коли n-та труба була встановлена, рух припиняється. Від’єднується від квадратного трубу, який піднімається. Встановлюється нова труба, встановлюється і з’єднується з верхнім кінцем з квадратним трубом. Потім квадратний труб встановлюється в обертову плиту, і двигун знову запускається. Буріння продовжується.
Ви бачите, що буріння на глибині тисячі метрів в гірських породах використовує сто бурових труб. Якщо буріння Deep Water Horizon тривало 78 днів і досягло глибини 5000 метрів, це 7 труб на день.
Діаметр буріння, визначений діаметром різання бурового інструменту, більший за діаметр бурової труби, що залишає простір між нею і каналом, вирізаним у породах або осадах, порожнини, що дозволяють підняття відходів різання та встановлення «кільцевого обмеження», «труби», в контакту з породою за допомогою бетону.
Буровий інструмент потребує охолодження. Це охолодження здійснюється за допомогою рідини, яка впливає під тиском через бурову трубу і піднімається по її периферії, виносячи з собою відходи породи. У нафтових буріннях використовують спеціальну бурову суміш на основі глини та полімерів, що має властивості одночасно змащування та тіксотропії. Ця суміш зберігає свою рідкість, якщо її тримати в русі, і набуває властивостей твердого тіла, якщо рух припиняється. Таким чином, коли буріння припиняється, ця речовина залишається на місці. Без цієї ключової властивості було б неможливо виконувати буріння. Коли робота відновлюється, бурова суміш знову стає рідкою.
Це саме властивість «піску, що рухається», яку можна зустріти в естуаріях, наприклад, в Беноде, на Бреції. Я кажу це, бо коли мені було 11 років, і я був на скаутському таборі, я майже зник у такому місці, і якби не мав при собі гілку сосни, я б не міг розповісти про це.
На відливі я йшов по цьому чорному болоті, що здавалося щільним, коли раптом я раптово занурився до таза. Ступінь моєї ходи був достатнім, щоб викликати миттєву зміну стану. Але через моє нерухомість це тіксотропне болото миттєво повернулося до твердого стану, твердо утримуючи напів тіла. Я подумав і використав гілку дерева як опору, щоб вийти з цього ловчого місця. Але це було не просто завдання, я прошу вас вірити мені.
Класичний компонент бурової суміші називається бентоніт, що є на основі глини, густина якої становить близько 1,8. Ця густина відіграє ключову роль у запобіганні підйому вуглеводнів за рахунок просто гідростатичного тиску.
Десять метрів води = 1 атмосфера, або 1 бар
Десять метрів бентоніту: 1,8 атмосфери, 1,8 кг на квадратний сантиметр.
Розглянемо випадок морського буріння на платформі Deep Water. Вона височить над дном на 1500 або 1600 метрів. Якщо додати цю глибину до припущеної глибини буріння, отримаємо 6600 метрів, що відповідає тиску бурової суміші в 1188 барів на рівні бурового інструменту. Цей тиск запобігає підйому вуглеводнів до платформи на поверхні. Цей тиск зменшується до 660 барів, коли бурову суміш замінюють морською водою.
Перші нафтові платформи працювали на кількох десятках метрів глибини, спираючись на тверді опори. Чому морські буріння? Тому що не було жодної причини, чому не можна було знайти нафту в регіонах земної кори, покритих океанами. Морські буріння біля Техасу просто розташовані на продовженні підводних нафтових родовищ штату. Перші морські буріння були виконані в Мексиканській затоці. На початку 70-х років, під час нафтової кризи, англійці та норвежці розробили експлуатацію газових та нафтових ресурсів Північного моря на малих глибинах.
Уточнення: у цих англійських і норвезьких буріннях системи запуску BOP є автоматичними, запускаються за допомогою акустичного датчика. Там це вважається обов’язковою захисною заходом.
Щоб витримати шторми, платформи повинні мати відразу великі розміри.
Коли почали розглядати встановлення платформ на глибинах, що перевищують 300 метрів, було неможливо їх опирати на дно. Тоді було вирішено перейти до плавучих конструкцій. Спочатку ці платформи були закріплені на дні. Але коли глибини збільшилися, виявилося можливим позиціонувати їх за допомогою двигунів, при цьому конструкція автоматично центрувалася над свердловиною, що розташована на дні. Найновіші платформи, розроблені для надглибоких буріння, є «півзанурюваними». Вони можуть плавати на великих балонах, що служать для зберігання рідини, що має середню густину 0,9 порівняно з водою. Ця велика маса надає їм інерцію, що робить їх практично незалежними від найсильніших хвиль і штормів. Це платформа Deep Water Horizon. Технічна проблема, яку потрібно було вирішити, полягала в міцності надводної частини бурового трубопроводу, яка називається «ризер» (яка виходить), під дією власної ваги.
Ця техніка швидко розвивалася, і зараз можна виконувати буріння на глибинах до 2000 метрів (поточний рекорд: глибина 2500 метрів у Алясі). Нафтові компанії розглядають ще більші глибини — «горизонт тисячі метрів». У майбутньому відбудеться гонка за глибину, оскільки були виявлені дуже великі морські родовища на глибинах від трьох до п’яти тисяч метрів, а навіть сім тисяч метрів, на сотні кілометрів від бразильського узбережжя.
Одна деталь. Президент Бразилії Лула не хоче, як раніше, віддавати ці нафтові родовища іноземним компаніям через концесії. Він хоче, щоб бразильська нафта використовувалася самими бразильцями. Він також хоче, щоб доходи від цих видобутків надходили до всього бразильського населення, а не лише до регіонів біля узбережжя, навколо міст, як Ріо-де-Жанейро.
Майбутній «авіаційний інцидент» на горизонті?
AGIP (Azienda Generale Italiana Petrol) була заснована в Італії в 1926 році. Після війни, у 1950 році, Енріко Матеї, який боровся проти німців під час Другої світової війни з 1943 року, був навіть звільнений від розбирання цієї структури, що походить від фашистської Італії. Але в цей час було виявлено родовище природного газу в долині По. Матеї відмовився від цього проекту і, навпаки, запропонував урядові Італії того часу націоналізувати енергетичний сектор країни, що було здійснено з створенням ENI (Ente Nazionale idrocarburi), якого він став першим президентом.
**Енр