噴出（掘削）

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テキサス州スピンドルトップのルーカス・ガッシャー（ 1901）

ブローアウトとは、圧力制御システムが故障した後の油井またはガス井からの原油および/または天然ガスの制御されていない放出です。[1]現代の井戸には、そのような事態を防ぐことを目的とした噴出防止装置があります。爆発中の偶発的な火花は、壊滅的な石油またはガスの火災につながる可能性があります。

1920年代に圧力制御装置が登場する前は、掘削中の井戸からの石油とガスの制御されない放出が一般的であり、オイルガッシャー、ガッシャー、またはワイルドウェルとして知られていました。

歴史

噴出物は、 19世紀後半から20世紀初頭にかけての石油探査の象徴でした。その時代には、ケーブルツールの掘削などの単純な掘削技術と噴出防止装置の欠如により、掘削者は高圧貯留層を制御できませんでした。これらの高圧ゾーンが破られたとき、石油または天然ガスは高速で井戸を上って移動し、ドリルストリングを押し出し、噴出を引き起こしました。噴出として始まった井戸は「吹き込まれた」と言われていました。たとえば、レイクビュー石油噴出は1910年に 吹き込みました。これらのキャップのない井戸は大量の石油を生産する可能性があり、多くの場合200フィート（61 m）以上を空中に発射します。 。[2]主に天然ガスで構成される噴出は、ガスガッシャーとして知られていました。

新たに発見された富の象徴であるにもかかわらず、噴出物は危険で無駄でした。彼らは掘削に携わった労働者を殺し、設備を破壊し、数千バレルの石油で景観を覆った。さらに、石油/ガス貯留層を貫通するときに井戸から放出される爆発的な脳震盪は、多くの石油労働者が完全に聴力を失う原因となっています。石油貯留層に掘削する瞬間に掘削リグの近くに立っていると、非常に危険です。野生生物への影響を定量化することは非常に困難ですが、最も楽観的なモデルでは軽度であると推定することしかできません。現実的には、生態学的影響は、イデオロギーの範囲全体で科学者によって深刻で、深遠で、持続すると推定されます。[3]

さらに厄介なことに、自由流動性のオイルは発火の危険にさらされていました。[4] 爆発と火災の劇的な説明の1つは、次のように述べています。

田園地帯を走る100両の急行列車のような轟音とともに、井戸が吹き飛ばされ、あらゆる方向に油が噴き出しました。デリックは単に蒸発した。重機が燃えるような地獄でグロテスクな形にねじれてねじれたとき、ケーシングは水からレタスのようにしおれました。[5]

掘削流体の密度が新たに浸透したゾーンのダウンホール圧力を克服するのに十分である回転掘削技術の開発は、噴出が回避可能になることを意味しました。ただし、流体密度が十分でない場合、または流体が地層に失われた場合でも、十分な噴出の重大なリスクがありました。

1924年に、最初に成功した防噴装置が市場に投入されました。[6]坑口に取り付けられたBOPバルブは、高圧ゾーンに掘削した場合に閉じることができ、坑井の流体が含まれていました。ウェル制御技術を使用して、ウェルの制御を取り戻すことができます。技術が発展するにつれて、防噴装置が標準装備になり、噴出防止装置は過去のものになりました。

現代の石油産業では、制御不能な井戸はブローアウトとして知られるようになり、比較的まれです。技術、適切な管理技術、および人事訓練が大幅に改善され、それらの発生を防ぐのに役立っています。[1] 1976年から1981年まで、21のブローアウトレポートが利用可能です。[1]

注目すべき噴出

ブローアウトの原因

貯留層圧力

石油トラップ。不浸透性の岩（シール）の層の不規則性（トラップ）は、上向きに流れる石油を保持し、貯留層を形成します。

石油または原油は、さまざまな分子量の炭化水素と他の有機化合物の複雑な混合物からなる天然に存在する可燃性の液体であり、地表下の地質層に見られます。ほとんどの炭化水素は岩や水よりも軽いため、表面に到達するか、上の不浸透性の岩によって多孔質の岩（貯留層として知られる）に閉じ込められるまで、隣接する岩層を通って上方に移動し、場合によっては横方向に移動することがよくあります。炭化水素がトラップに濃縮されると、油田が形成され、そこから掘削とポンプで液体を抽出することができます。岩石構造のダウンホール圧力は、根源岩の深さと特性に応じて変化します。[要出典] 天然ガス（主にメタン）も存在する可能性があり、通常は貯留層内の石油の上にありますが、貯留層の圧力と温度で石油に溶解することもあります。溶存ガスは通常、制御された生産操作またはキック、または制御されていないブローアウトのいずれかで圧力が低下するにつれて、遊離ガスとして溶液から出てきます。一部の貯留層の炭化水素は、本質的にすべて天然ガスである可能性があります。

フォーメーションキック

ダウンホールの流体圧力は、泥柱によって提供される静水圧のバランスをとることによって、現代の井戸で制御されます。掘削泥水圧力のバランスが正しくない場合（つまり、泥水圧力勾配が地層細孔圧力勾配よりも小さい場合）、地層流体（石油、天然ガス、および/または水）が坑井に流入し始め、上昇する可能性があります環状部（ドリルストリングの外側と開いた穴の壁またはケーシングの内側との間のスペース）、および/またはドリルパイプの内側。これは一般的にキックと呼ばれます。理想的には、防噴装置などの機械的障壁（BOP）を閉じてウェルを隔離し、ウェル内の流体の循環によって静水圧平衡を取り戻すことができます。しかし、坑井が閉鎖されていない場合（噴出防止装置を閉じるための一般的な用語）、特に流入にガスが含まれている場合、地層流体が地表に到達すると、キックは急速に噴出にエスカレートする可能性があります。それが坑井を上って流れるときの圧力は、流体の有効重量をさらに減少させます。

掘削中の差し迫った井戸キックの早期警告サインは次のとおりです。

  • 掘削速度の突然の変化;
  • ドリルパイプの重量の削減;
  • ポンプ圧力の変化;
  • 掘削液の戻り率の変化。

掘削作業中のその他の警告サインは次のとおりです。

  • ガス、石油、または水によって「カット」された（つまり汚染された）泥を戻す。
  • 泥だらけユニットで検出された接続ガス、高バックグラウンドガスユニット、および高ボトムアップガスユニット。[22]

掘削中にキックを検出する主な手段は、地表から泥ピットに戻る循環速度の相対的な変化です。掘削作業員またはマッドエンジニアは、マッドピットのレベルを追跡し、マッドリターンの速度とドリルパイプにポンプで送られる速度を綿密に監視します。掘削泥の静水頭（循環中の小さな追加の摩擦水頭を含む）によって加えられているよりも高い圧力のゾーンにビットで遭遇すると、地層流体の流入が循環する掘削泥。逆に、収益率が予想よりも遅い場合は、最後のケーシングシューの下のどこかで泥棒ゾーンに一定量の泥が失われていることを意味します。これは必ずしもキックをもたらすわけではありません（そして決してキックになることはありません）。ただし、静水頭が泥の完全なカラムのそれよりも少なくなると、泥のレベルが下がると、他のゾーンから地層流体が流入する可能性があります。[要出典]

よくコントロール

キックの検出に対する最初の対応は、噴出防止装置を作動させて坑井を閉じることにより、坑井を地表から隔離することです。次に、掘削作業員は、静水圧を上げるために、より重いキル流体を循環させようとします（場合によっては、井戸管理会社の支援を受けて）。その過程で、流入流体は制御された方法でゆっくりと循環され、所定のスケジュールでチョークでケーシング圧力を制御することにより、ガスが坑井を急速に加速させないように注意します。

流入液が主に塩水である場合、この影響はわずかです。また、石油ベースの掘削泥水を使用すると、キックを制御する初期段階でマスクすることができます。これは、ガスの流入が深部の圧力で油に溶解し、溶液から出て、流入が表面に近づくにつれてかなり急速に膨張するためです。すべての汚染物質が循環したら、シャットインケーシングの圧力はゼロになっているはずです。[要出典]

キャッピングスタックは、ブローアウトを制御するために使用されます。キャップは開いたバルブで、ボルトで固定すると閉じます。[23]

ブローアウトの種類

IxtocI油井噴出

坑井の噴出は、掘削段階、坑井試験中、坑井完成中、生産中、または改修作業中に発生する可能性があります。[1]

表面のパンク

ブローアウトはドリルストリングを井戸から排出する可能性があり、逃げる流体の力は掘削リグを損傷するのに十分な強さになる可能性があります。石油に加えて、井戸の噴出の出力には、天然ガス、水、掘削液、泥、砂、岩、およびその他の物質が含まれる場合があります。

噴出は、多くの場合、放出された岩石からの火花、または単に摩擦によって発生した熱から発火します。次に、井戸管理会社は、井戸の火を消すか、井戸に蓋をして、ケーシングヘッドやその他の表面設備を交換する必要があります。流れるガスに有毒な硫化水素が含まれている場合、石油事業者はこれを危険性の低い物質に変換するためにストリームに点火することを決定する可能性があります。[要出典]

場合によっては、ブローアウトが非常に強力であるため、表面から直接制御することができない場合があります。特に、流動ゾーンに非常に多くのエネルギーがあり、時間の経過とともに大幅に枯渇しない場合はそうです。このような場合、キルウェイト流体を深部に導入できるようにするために、他のウェル（リリーフウェルと呼ばれる）をドリルしてウェルまたはポケットと交差させることができます。1930年代に最初に掘削されたとき、メインの掘削井戸の穴に水を注入するために救援井戸が掘削されました。[24]この用語から推測されるかもしれないこととは反対に、そのような井戸は一般に、ブローアウトゾーンからの複数の出口を使用して圧力を解放するのを助けるために使用されません。

海底爆発

2010年4月21日、ディープウォーターホライズンリグでのマコンド-1井戸の爆発

海底爆発の2つの主な原因は、機器の故障と、遭遇した地下貯留層の圧力との不均衡です。[25] 海底井戸には、海底またはライザーパイプと掘削プラットフォームの間に圧力制御装置があります。噴出防止装置（BOP）は、地質学的に駆動される井戸の圧力の制御を維持するために設計された主要な安全装置です。それらは、井戸の制御が失われた場合に炭化水素の流れを止めるための油圧駆動の遮断機構を備えています。[26]

噴出防止装置とプロセスが整っていても、オペレーターは噴出が発生した場合に対応できるように準備する必要があります。井戸を掘削する前に、詳細な井戸建設設計計画、油流出対応計画、および井戸封じ込め計画を提出し、BSEEがレビューおよび承認する必要があり、NTL2010-N10に準拠した適切な井戸封じ込めリソースへのアクセスが条件となります。 。[27]

2010年4月のメキシコ湾でのディープウォーターホライズンの井戸の爆発は、5,000フィート（1,500 m）の水深で発生しました。[28]米国メキシコ湾の現在の噴出対応能力は、1日あたり13万バレルの流体の捕獲および処理速度と、1万フィートまでの深さで1日あたり2億2000万立方フィートのガス処理能力を満たしています。[29]

地下のパンク

地下の噴出は、高圧ゾーンからの流体が制御されずに坑井内の低圧ゾーンに流れる特別な状況です。通常、これはより深い高圧ゾーンからより浅い低圧層までです。坑口に逃げる流体の流れがない場合があります。ただし、流入を受ける地層は過圧になる可能性があり、近隣での将来の掘削計画を検討する必要がある可能性があります。[要出典]

ブローアウト管理会社

Myron M. Kinleyは、油井の火災と爆発との戦いのパイオニアでした。彼は石油消防の道具と技術のために多くの特許とデザインを開発しました。彼の父、カールT.キンリーは、大規模な爆発の助けを借りて油井の火を消そうとしました。これは、石油火災と戦うために今でも一般的に使用されている方法です。マイロンとカールキンリーは1913年に最初に爆発物を使用して油井火災を消火することに成功しました。[30]キンリーは後に1923年にMMキンリーカンパニーを設立しました。[30]アスガー"ブーツ"ハンセンとエドワードオーウェン"オオバン"マシューズもキャリアを開始しますキンリーの下で。

Paul N."Red"Adairは1946年にMMKinleyCompanyに入社し、Myron Kinleyで14年間働いた後、1959年に自身の会社であるRed Adair Co.、Inc.を設立しました。

Red Adair Co.は、以下を含むオフショアの爆発の制御を支援してきました。

ジョン・ウェイン主演の1968年のアメリカ映画、ヘルファイターは、アデアの人生に大まかに基づいた油井消防士のグループに関するものです。Adair、Hansen、およびMatthewsは、この映画の技術顧問を務めました。

1994年、アデアは引退し、会社をグローバルインダストリーズに売却しました。アデアの会社の経営陣は去り、インターナショナルウェルコントロール（IWC）を設立しました。1997年に、彼らは1978年にHansenとMatthewsによって設立された Boots＆Coots International Well Control、Inc.を買収しました。

ブローアウトを急冷する方法

海底井戸の封じ込め

海底井戸封じ込め作業を示す政府説明責任局の図

ディープウォーターホライズンでのMacondo-1の爆発の後、オフショア業界は政府の規制当局と協力して、将来の海中事故に対応するためのフレームワークを開発しました。その結果、米国メキシコ湾の深海で操業しているすべてのエネルギー会社は、掘削活動の前に、地域封じ込め実証計画を追加したOPA90に必要な油流出対応計画を提出する必要があります。[32]海中爆発が発生した場合、これらの計画は即座に有効になり、ディープウォーターホライズンを封じ込めるために効果的に使用された機器とプロセスの一部と、その後に開発された他の計画を利用します。

海底井戸の制御を取り戻すために、責任者はまずリグに搭乗しているすべての人員の安全を確保し、次に事故現場の詳細な評価を開始します。遠隔操作の水中ビークル（ROV）が派遣され、坑口、噴出防止装置（BOP）、およびその他の海底井戸設備の状態を検査します。破片除去プロセスは、キャッピングスタックへの明確なアクセスを提供するためにすぐに開始されます。

キャッピングスタックは、下降して坑口にラッチされると、蓄積された油圧を使用して油圧ラムを閉じ、炭化水素の流れを停止します。[33]坑井を閉鎖すると坑井に不安定な地質条件が生じる可能性がある場合は、キャップアンドフロー手順を使用して炭化水素を封じ込め、それらを水上船に安全に輸送します。[34]

責任者は、 BSEEおよび米国沿岸警備隊と協力して、発生源管理、排出された油の回収、環境への影響の軽減などの対応努力を監督します。[35]

いくつかの非営利組織は、海中の爆発を効果的に封じ込めるためのソリューションを提供しています。HWCGLLCとMarineWellContainment Companyは、米国メキシコ湾[36]の海域で事業を行っており、Oil SpillResponseLimitedなどの協同組合は国際事業を支援しています。

核爆発の使用

1966年9月30日、ソビエト連邦は、ウズベキスタンのブハラから約80kmの地域であるUrta-Bulakの5つの天然ガス井で爆発を経験しました。Komsomoloskaya Pravdaで、何年にもわたって手に負えないほど燃えた後、彼らは彼らを完全に止めることができたと主張されました。[37]ソビエトは特別に作られた30キロトンの核物理学パッケージ を下げた元の（急速に漏れている）井戸から25〜50メートル（82〜164フィート）離れて掘削された6キロメートル（20,000フィート）のボアホールに。従来の爆薬は必要な力を欠いており、地下にかなり多くのスペースを必要とするため、核爆薬が必要であると見なされました。装置が爆発したとき、それは深い貯水池から地表にガスを運んでいた元のパイプを押しつぶし、周囲の岩をガラス化しました。これにより、爆発から約1分以内に表面での漏れと火災が止まり、恒久的な解決策であることが証明されました。同様の井戸での試みはそれほど成功しませんでした。他のテストは、石油抽出の強化（Stavropol、1969）やガス貯蔵貯留層の作成（Orenburg、1970）などの実験に対するものでした。[38]

注目すべき海洋掘削

業界情報からのデータ。[1] [39]

年 リグ名 リグの所有者 タイプ ダメージ/詳細
1955年 S-44 シェブロン株式会社 サブ凹型ポンツーン ブローアウトと火災。サービスに戻りました。
1959年 CTソーントン 読書とベイツ ジャッキアップ 爆発と火災による損傷。
1964年 CPベイカー 読書とベイツ ドリルバージ メキシコ湾での爆発、転覆、22人が死亡。
1965年 トリオン ロイヤルダッチシェル ジャッキアップ ブローアウトにより破壊されました。
1965年 パグロ SNAM ジャッキアップ 爆発と火災により破壊されました。
1968年 リトルボブ コーラル ジャッキアップ 爆発と火災、7人が死亡。
1969年 ウォデコIII 床掘削 掘削はしけ 吹き消す
1969年 セドコ135G Sedco Inc 半潜水艇 ブローアウトダメージ
1969年 リムリックタイドランド ODECO 潜水艇 メキシコ湾でのパンク
1970年 ストームドリルIII ストームドリリング ジャッキアップ 爆発と火災による損傷。
1970年 ディスカバリーIII オフショア株式会社 掘削船 ブローアウト（南シナ海）
1971年 ビッグジョン アトウッドオセアニックス ドリルバージ ブローアウトと火災。
1971年 ウォデコII 床掘削 ドリルバージ ペルーを爆破して発砲し、7人が死亡。[要出典]
1972年 J.ストームII マリンドリリング株式会社 ジャッキアップ メキシコ湾でのパンク
1972年 MG Hulme 読書とベイツ ジャッキアップ ジャワ海での爆発と転覆。
1972年 リグ20 トランスワールド掘削 ジャッキアップ マルタバン湾での爆発。
1973年 マリナー1号 サンタフェ掘削 セミサブ トリニダードを吹き飛ばし、3人が死亡。
1975 マリナー2号 サンタフェ掘削 半潜水艇 ブローアウト中にBOPが失われました。
1975 J.ストームII マリンドリリング株式会社 ジャッキアップ メキシコ湾でのパンク。[要出典]
1976年 ペトロブラスIII ペトロブラス ジャッキアップ 情報なし。
1976年 WDケント 読書とベイツ ジャッキアップ リリーフをよく掘削する際の損傷。[要出典]
1977 Maersk Explorer マースク掘削 ジャッキアップ 北海での爆発と火災[要出典]
1977 エコーフィスクブラボー フィリップス石油 プラットホーム 井戸の改修中のパンク。[40]
1978年 スキャンベイ スキャンドリル ジャッキアップ パーション湾での爆発と火災。[要出典]
1979年 サルエナジーII サレンオフショア ジャッキアップ メキシコ湾でのパンク
1979年 セドコ135 セドコ掘削 半潜水艇 カンペチェ湾のIxtocIでの爆発と火災。[41]
1980年 セドコ135C セドコ掘削 半潜水艇 ナイジェリアの爆発と火災。
1980年 Discoverer 534 オフショア株式会社 掘削船 ガス漏れが発火した。[要出典]
1980年 ロン・タップマイヤー 読書とベイツ ジャッキアップ ペルシャ湾での爆発、5人が死亡。[要出典]
1980年 南海II 中華人民共和国 ジャッキアップ 海南島の爆発。[要出典]
1980年 Maersk Endurer マースク掘削 ジャッキアップ 紅海での爆発、2人が死亡。[要出典]
1980年 オーシャンキング ODECO ジャッキアップ メキシコ湾での爆発と火災、5人が死亡。[42]
1980年 マーリン14 マーリン掘削 ジャッキアップ メキシコ湾での爆発[要出典]
1981年 ペンロッド50 ペンロッドドリル 潜水艇 メキシコ湾での爆発と火災。[要出典]
1984年 Plataforma Central de Enchova ペトロブラス 固定プラットフォーム ブラジル、リオデジャネイロのカンポス盆地での爆発と火災、37人の死者。
1985年 ウェストヴァンガード Smedvig 半潜水艇 ノルウェー海での浅いガスの噴出と火災、1人が死亡。
1981年 ペトロマーV ペトロマー 掘削船 中国南部の海でのガス噴出と転覆。[要出典]
1983年 ブルラン アトウッドオセアニックス 入札 ドバイの石油とガスの噴出、3人の死者。
1988年 オーシャンオデッセイ ダイヤモンドオフショア掘削 半潜水艇 BOPでのガス噴出と英国北海での火災、1人が死亡。
1988年 Plataforma Central de Enchova ペトロブラス 固定プラットフォーム ブラジル、リオデジャネイロのカンポス盆地での爆発と火災、死亡者なし、プラットフォームは完全に破壊されました。
1989年 アルバズ サンタフェ ジャッキアップ ナイジェリアでの浅いガスの噴出と火災、5人が死亡。[43]
1993年 M.ナキブハリド ナキブ株式会社 ナキブ掘削 火と爆発。サービスに戻りました。
1993年 アクティニア トランスオーシャン 半潜水艇 ベトナムの海底爆発。[44]
2001年 Ensco 51 Ensco ジャッキアップ ガスの噴出と火災、メキシコ湾、死傷者なし[45]
2002年 アラブドリル19 アラビアンドリリング株式会社 ジャッキアップ 構造崩壊、爆発、火災、沈没。[46]
2004年 アドリアティックIV グローバルサンタフェ ジャッキアップ 地中海のテムサプラットフォームでの爆発と火災[47]
2007年 ウスマシンタ PEMEX ジャッキアップ 暴風雨によりリグが移動し、Kab 101プラットフォームで爆発が発生し、22人が死亡した。[48]
2009年 ウェストアトラス/モンタラ シードリル ジャッキアップ/プラットフォーム オーストラリアのリグとプラットフォームでの爆発と火災。[49]
2010年 ディープウォーターホライズン トランスオーシャン 半潜水艇 リグの噴出と火災、海底の井戸の噴出、爆発で11人が死亡した。
2010年 朱色のブロック380 マリナーエナジー プラットホーム 爆発と火災、13人の生存者、1人の負傷者。[50] [51]
2012年 KSエンデバー KSエナジーサービス ジャッキアップ リグの爆発と発砲、崩壊、爆発で2人が死亡。
2012年 エルギンプラットフォーム 合計 プラットホーム ブローアウトと長期のサワーガス放出、怪我なし。

も参照してください

参照

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外部リンク

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