Ce se întâmplă când un puț de petrol explodă? Efecte de explozie

Când an suflă puțul de petrol , înseamnă că petrolul de înaltă presiune, gazele naturale și fluidele de formare au scăpat din sondă într-o erupție violentă, necontrolată, care poate distruge instalația de foraj, poate aprinde într-un infern vizibil de kilometri și poate pulveriza hidrocarburi toxice pe uscat sau pe mare. O fântână care suflă nu se scurge pur și simplu; eliberează imensa energie stocată într-un rezervor subteran adânc, adesea la presiuni care depășesc 10.000 până la 15.000 de lire sterline pe inch pătrat (psi) , cu suficientă forță pentru a lansa țeava de foraj din gaură ca o suliță și a transforma întregul cap de sondă într-un motor cu reacție de combustibil care arde. Înțelegând exact ce se întâmplă când exploda o sondă de petrol necesită examinarea forțelor fizice care declanșează evenimentul, distrugerea în cascadă care urmează în câteva secunde și ore și cicatricile de mediu și economice de durată care pot persista decenii.

Fizica unei explozii: de ce erupe un puț de petrol

O explozie are loc deoarece presiunea de formare a rezervorului subteran copleșește contrapresiunea hidrostatică a coloanei de noroi de foraj, iar dispozitiv de prevenire a exploziilor Stiva (BOP) pe fundul mării sau la suprafață nu reușește să sigileze puțul. Într-o operațiune de foraj stabilă, forajul este umplut cu un fluid de foraj atent ponderat - un amestec de argilă, apă și barită - care exercită o presiune la fundul găurii puțin mai mare decât presiunea formațiunii de rocă purtătoare de petrol și gaze. Această supraechilibrare împiedică pătrunderea fluidelor din rezervor în puț. Conform standardului API RP 59 al Institutului American de Petrol, presiunea hidrostatică trebuie să depășească presiunea de formare cu o marjă de cel puțin 200 până la 500 psi în timpul operațiunilor normale. Când acest echilibru este pierdut, poate din cauza faptului că greutatea noroiului este prea mică, formațiunea este suprapresionată în mod neașteptat sau coloana de noroi este îndepărtată în timpul unei ieșiri din gaură, gazul rezervorului începe să intre în sondă. Acest aflux se numește o lovitură. Dacă lovitura nu este detectată și BOP-ul nu este activat la timp, gazul în expansiune împinge coloana de noroi în sus, reducând și mai mult presiunea din fundul găurii, iar afluxul se accelerează într-o explozie fugitivă.

Energia care provoacă explozia este uluitoare. Un rezervor de gaz adânc la 10.000 psi si o temperatura de 250°F (121°C) stochează o cantitate de energie potenţială echivalentă cu o bombă mare. Pe măsură ce gazul se ridică în puț, acesta se extinde rapid datorită scăderii înălțimii hidrostatice, multiplicându-și volumul de sute de ori. În momentul în care acest gaz ajunge la suprafață, poate călătorește cu viteze supersonice, iar o singură scânteie - de la un impact metalic, un arc electric sau o suprafață fierbinte a motorului - îl poate aprinde într-o flacără de jet care arde la temperaturi mai mari. 2.000°F (1.093°C) . Acesta este momentul în care o operațiune de foraj devine un dezastru, iar primele secunde definesc pericolul imediat pentru personal și echipament.

Consecințele imediate: incendiu, explozie și nori de gaze toxice

Odată ce un puț de petrol exploda și se aprinde, platforma și zona înconjurătoare devin un infern de nesupraviețuit în câteva secunde, generând o minge de foc care poate fi văzută de la zeci de kilometri distanță și eliberând un val mortal de hidrogen sulfurat, dacă rezervorul este acru. Explozia inițială este adesea o explozie de nor de vapori: gazul scăpat se amestecă cu aerul, iar atunci când raportul combustibil-aer atinge intervalul exploziv, detonează cu suficientă forță pentru a arunca echipamente grele la sute de metri. Investigația accidentului Deepwater Horizon condusă de Consiliul pentru Siguranța Chimică din SUA a stabilit că prima explozie de la bordul platformei a fost alimentată cu gaz metan care se ridicase prin canalul marin și pătrunsese în separatorul de gaz noroi și în prizele de ventilație. Explozia a ucis 11 membri ai echipajului instantaneu și a trimis platforma de mai multe miliarde de dolari pe fundul mării în 36 de ore.

Pentru sondele care conțin hidrogen sulfurat (gaz acru), explozia eliberează un gaz toxic invizibil, mai greu decât aerul, care poate ucide un om cu o singură respirație la concentrații mai mari. 500 părți per milion (ppm) . Zonele de evacuare pentru exploziile de gaz acru se extind pe kilometri în jurul locației sondei, iar echipajele care răspund trebuie să poarte aparate de respirat autonome. Chiar dacă puțul nu se aprinde, țițeiul ejectat poate ploua pe o suprafață largă, acoperind pământul, vegetația și căile navigabile cu hidrocarburi groase și lipicioase. Înțelegerea ce se întâmplă când exploda o sondă de petrol înseamnă recunoașterea faptului că amenințarea nu se limitează la locul imediat de foraj; cascadă spre exterior pe o rază determinată de vânt, teren și violența erupției.

Devastarea mediului de la o explozie a puțului de petrol

O explozie de petrol din larg eliberează țiței direct în mediul marin într-un ritm care copleșește atenuarea naturală, creând o pată de petrol plutitoare care ucide păsările marine, mamiferele marine, larvele de pești și întregi ecosisteme de corali. Explozia Macondo din Golful Mexic din 2010 a descarcat o estimare 4,9 milioane de barili de țiței cu peste 87 de zile înainte ca puțul să fie acoperit, conform grupului tehnic pentru debitul adunat de guvernul SUA. Imaginile din satelit au urmărit pata de suprafață pe măsură ce creștea pentru a se acoperi 40.000 de mile pătrate , iar studiile pe țărm au documentat contaminarea cu petrol de-a lungul 1.300 de mile de coastă din Texas până în Florida. Administrația Națională Oceanică și Atmosferică (NOAA) a estimat că scurgerea a ucis sau rănit direct peste 100.000 de păsări marine, 6.000 de țestoase marine și miliarde de pești larvali , cu efecte pe termen lung la nivel de populație încă studiate ani mai târziu.

Pe uscat, o explozie dintr-un puț de producție sau în timpul forajului poate contamina solul și apele subterane timp de zeci de ani. Țițeiul conține benzen, hidrocarburi aromatice policiclice și metale grele care sunt toxice pentru microbii din sol și pot migra în acvifere. Costul de remediere pentru o singură explozie mare pe uscat poate depăși 100 de milioane de dolari , iar ecosistemul natural s-ar putea să nu se recupereze complet timp de 30 până la 50 de ani. Aceste consecințe de mediu durabile sunt o parte centrală a răspunsului la ce se întâmplă când exploda o sondă de petrol , deoarece scurgerea nu dispare atunci când puțul este în sfârșit controlat; rămâne în ecosistem, mișcându-se prin rețeaua trofică și modificând peisajul pentru comunitățile umane și faunei sălbatice.

Costurile umane și economice ale unei explozii

Erupțiile sunt cel mai mortal tip de accident din industria de extracție a petrolului și gazelor, responsabil pentru majoritatea incidentelor cu decese multiple, iar consecințele financiare pot falimenta companiile prin datorii de curățare, amenzi și plăți de compensare. U.S. Bureau of Safety and Environmental Enforcement (BSEE) urmărește incidentele de explozie și a raportat că între 2007 și 2019, exploziile au reprezentat peste 70% din decese în accidentele de foraj în larg în apele federale. Cauza imediată a morții este, de obicei, traumatismele cu forță contondente din explozie, arsuri sau înec. Pentru lucrătorii care supraviețuiesc, trauma psihologică este de durată și mulți suferă de tulburare de stres posttraumatic (PTSD) mult timp după eveniment.

Costul economic este la fel de uluitor. Dezastrul Deepwater Horizon a făcut ca BP să plătească 65 de miliarde de dolari în costuri totale, inclusiv curățenie, sancțiuni federale în temeiul Legii privind apa curată, evaluări ale daunelor resurselor naturale și cereri economice din partea întreprinderilor afectate. O singură explozie pe uscat care contaminează o sursă de apă municipală sau obligă la evacuarea unui oraș poate ajunge cu ușurință la sute de milioane de dolari. Aceste costuri fac parte din ce se întâmplă când exploda o sondă de petrol deoarece acestea se răspândesc pe piețele de asigurări, cadrele de reglementare și abordarea industriei energetice cu privire la managementul riscurilor, ceea ce duce la protocoale de siguranță mai stricte și la o proiectare mai robustă a puțurilor.

Controlul și oprirea unei explozii de puț de petrol

Oprirea unei explozii necesită o abordare pe mai multe direcții: desfășurarea unei stive de acoperire pe capul sondei deteriorat folosind vehicule operate de la distanță în apă adâncă, forarea uneia sau mai multor puțuri de evacuare pentru a intersecta forajul original și pomparea în noroi greu de ucidere sau, în cazuri extreme, utilizarea explozibililor pentru a stinge incendiul și a redirecționa fluxul. Stiva de acoperire este un ansamblu masiv de supape, activat hidraulic, care poate fi coborât peste capul puțului care țâșnește pe fundul mării. Odată blocate la locul lor, supapele sunt închise încet, iar debitul sondei este captat și deviat către vasele de suprafață. În timpul răspunsului Macondo, o stivă de plafonare a fost instalată cu succes în ziua respectivă 87 , oprind temporar curgerea, dar a fost puțul de relief, finalizat în zi 107 , care a ucis permanent puțul prin pomparea cimentului în rezervor la mii de metri sub fundul mării.

Forarea puțului de relief este soluția definitivă deoarece interceptează puțul de suflare mult sub suprafață și stabilește o comunicare hidraulică directă cu formațiunea. Inginerii pompează noroi dens de foraj în rezervor, depășind presiunea de formare și oprind afluxul de petrol și gaze. Apoi se injectează ciment pentru a etanșa permanent puțul. Întregul proces poate dura luni de zile, deoarece puțul de relief trebuie să fie forat până la o țintă precisă, cu o precizie de câțiva metri la adâncimi de câțiva mile. Această lucrare de inginerie atentă este cel mai de încredere răspuns la oprirea spectacolului violent al ce se întâmplă când exploda o sondă de petrol , dar este îngrozitor de lent pentru comunități și ecosisteme care absorb daunele în curs.

Întrebări frecvente despre exploziile puțurilor de petrol

Care este diferența dintre o lovitură și o explozie?

O lovitură este intrarea inițială a fluidelor de formare în puțul de foraj, care, dacă sunt detectate prin monitorizarea volumului și debitului gropii, pot fi circulate în siguranță folosind BOP. O explozie este escaladarea necontrolată a acelei lovituri după ce barierele de presiune primare eșuează, rezultând un flux nestingherit la suprafață. Fiecare explozie începe ca o lovitură, iar răspunsul rapid și corect la o lovitură previne progresia catastrofală.

Poate fi prezisă o explozie înainte de a avea loc?

Erupțiile nu pot fi prezise cu certitudine, dar condițiile care duc la acestea – presiunea anormal de mare de formare, greutatea inadecvată a noroiului și componentele BOP defectuoase – pot fi identificate prin practici de foraj atent și monitorizare în timp real. Instalațiile moderne folosesc senzori avansați de presiune în timpul forării și sisteme automate de detectare a loviturii care alertează forătorul cu privire la un aflux în câteva secunde, oferind posibilitatea de a închide puțul înainte de a se dezvolta o explozie.

Cât timp durează curățarea după o explozie majoră a puțului de petrol?

Curățarea fizică a petrolului vizibil de pe plaje și mlaștini poate dura unul până la cinci ani , dar recuperarea ecologică poate dura zeci de ani. Covoarele de ulei scufundate și bilele de gudron pot reapărea ani de zile după ce scurgerea vizibilă dispare. Restaurarea pescuitului și a populațiilor de păsări se întinde adesea pe o perioadă de 10 până la 30 de ani, iar unele habitate sensibile, cum ar fi comunitățile de corali de adâncime, s-ar putea să nu se întoarcă niciodată complet la starea de dinainte de scurgere.

Ce sisteme de siguranță ar trebui să împiedice explodarea unei fântâni?

Barierele de siguranță principale sunt coloana de fluid de foraj și stiva de prevenire a erupțiilor. BOP constă din mai multe seturi de berbeci puternici care pot tăia prin țeava de foraj și pot etanșa complet forajul sondei, dispozitive de prevenire inelare care se închid în jurul oricărei forme și poduri de control care activează berbecii hidraulic. Atunci când sunt întreținute și testate conform standardului API 53, stivele BOP sunt foarte fiabile, dar investigația Deepwater Horizon a dezvăluit că o baterie defectă, un solenoid conectat greșit și un program de testare ocolit, toate au contribuit la eșecul închiderii BOP atunci când este activat.

Prinderea ce se întâmplă când exploda o sondă de petrol dezvăluie un lanț de evenimente care începe cu un dezechilibru de presiune la mii de metri sub pământ și se termină cu un infern la suprafață, o pată de petrol care se răspândește peste ocean și o campanie lungă și dificilă pentru a recâștiga controlul. Este o reamintire a faptului că extragerea combustibililor fosili din rezervoare adânci și de înaltă presiune implică un risc inerent care necesită vigilență constantă, inginerie riguroasă și disponibilitatea de a răspunde la cel mai rău caz ori de câte ori o burghie se întoarce.