Co se stane, když vyfoukne ropný vrt? Blowout Effects

Když fouká ropný vrt to znamená, že vysokotlaká ropa, zemní plyn a formační tekutiny unikli z vrtu v nekontrolované, prudké erupci, která může zničit vrtnou soupravu, vznítit do pekla viditelného na míle daleko a rozprášit toxické uhlovodíky po okolní zemi nebo moři. Studna, která fouká, není jednoduše prosakující; uvolňuje nesmírnou energii uloženou v hluboké podzemní nádrži, často při překračování tlaku 10 000 až 15 000 liber na čtvereční palec (psi) , s dostatečnou silou, aby vypustil vrtnou trubku z díry jako oštěp a proměnil celé ústí vrtu v proudový motor spalující palivo. Pochopení přesně co se stane, když vyfoukne ropný vrt vyžaduje prozkoumání fyzických sil, které událost spouštějí, kaskádové ničení, které následuje během několika sekund a hodin, a trvalé ekologické a ekonomické jizvy, které mohou přetrvávat po celá desetiletí.

Fyzika výbuchu: Proč vybuchne ropný vrt

K výbuchu dochází, protože formovací tlak podzemní nádrže převýší hydrostatický protitlak sloupce vrtného kalu a zamezovač vyfouknutí (BOP) zásobník na mořském dně nebo na hladině nedokáže utěsnit vrt. Při stabilním vrtání je vrt naplněn pečlivě zváženou vrtnou kapalinou – směsí jílu, vody a barytu – která vyvíjí tlak na dně vrtu o něco vyšší, než je tlak horninové formace obsahující ropu a plyn. Tato nadváha brání tekutinám ze zásobníku vstoupit do studny. Podle standardu API RP 59 American Petroleum Institute musí hydrostatický tlak převyšovat formovací tlak o minimálně 200 až 500 psi při běžném provozu. Když se tato rovnováha ztratí, možná proto, že hmotnost bahna je příliš nízká, formace je neočekávaně přetlakována nebo je sloupec bahna odstraněn během výletu z vrtu, začne do vrtu vstupovat zásobní plyn. Tomuto přílivu se říká kop. Pokud není kopnutí detekováno a BOP není aktivován včas, expandující plyn tlačí sloupec bahna nahoru, dále snižuje tlak ve spodní díře a přítok se zrychluje do nekontrolovatelného výbuchu.

Energie pohánějící výbuch je ohromující. Hluboký zásobník plynu u 10 000 psi a teplotu 250 °F (121 °C) uchovává množství potenciální energie ekvivalentní velké bombě. Jak plyn ve vrtu stoupá, rychle expanduje díky klesající hydrostatické výšce a stonásobně znásobuje svůj objem. Než se tento plyn dostane na povrch, může se pohybovat nadzvukovou rychlostí a jediná jiskra – z nárazu kovu, elektrického oblouku nebo horkého povrchu motoru – jej může zapálit do proudového plamene, který hoří při teplotách nad 2 000 °F (1 093 °C) . Toto je okamžik, kdy se vrtná operace stává katastrofou a první sekundy definují bezprostřední nebezpečí pro personál a zařízení.

Bezprostřední následky: Požár, exploze a mraky toxických plynů

Jakmile ropný vrt vybuchne a vzplane, vrtná plošina a její okolí se během několika sekund stanou nepřeživitelným peklem, které vytvoří ohnivou kouli, kterou lze vidět na desítky kilometrů, a uvolní smrtící oblak sirovodíkového plynu, pokud je nádrž kyselá. Počáteční výbuch je často výbuchem mraku páry: uniklý plyn se smísí se vzduchem, a když poměr paliva a vzduchu dosáhne výbušného rozsahu, vybuchne s takovou silou, že odhodí těžké vybavení stovky stop. Vyšetřování nehody Deepwater Horizon, které provedla americká Rada pro chemickou bezpečnost, zjistilo, že první výbuch na palubě vrtné plošiny byl poháněn metanem, který stoupal přes námořní stoupačku a vnikl do odlučovače bahenního plynu a ventilačních otvorů. Výbuch zabil 11 členů posádky okamžitě a za 36 hodin poslal vrtnou soupravu v hodnotě mnoha miliard dolarů na mořské dno.

U vrtů, které obsahují sirovodík (kyselý plyn), vyfukování uvolňuje neviditelný toxický plyn těžší než vzduch, který může zabít člověka jediným nádechem při koncentracích nad 500 dílů na milion (ppm) . Evakuační zóny pro výbuchy kyselého plynu se rozprostírají na míle kolem místa vrtu a zasahující posádky musí používat samostatné dýchací přístroje. I když se vrt nezapálí, vyvržená ropa může pršet do široké oblasti a pokrýt zemi, vegetaci a vodní toky hustými, lepkavými uhlovodíky. Porozumění co se stane, když vyfoukne ropný vrt znamená uznání, že hrozba není omezena na bezprostřední místo cvičení; kaskáduje směrem ven v okruhu určeném větrem, terénem a silou erupce.

Devastace životního prostředí v důsledku vyfouknutí ropného vrtu

Výfuk ropného vrtu na moři uvolňuje ropu přímo do mořského prostředí rychlostí, která překonává přirozený útlum a vytváří plovoucí ropnou skvrnu, která zabíjí mořské ptáky, mořské savce, larvy ryb a celé korálové ekosystémy. Odhaduje se, že výbuch Maconda v Mexickém zálivu v roce 2010 vypustil 4,9 milionu barelů ropy více než 87 dní před uzavřením vrtu, podle skupiny Flow Rate Technical Group sestavené vládou USA. Satelitní snímky sledovaly povrch kluzký, jak se překrýval 40 000 čtverečních mil a průzkumy pobřeží prokázaly kontaminaci ropou 1300 mil pobřeží z Texasu na Floridu. Národní úřad pro oceán a atmosféru (NOAA) odhadl, že únik přímo zabil nebo zranil 100 000 mořských ptáků, 6 000 mořských želv a miliardy larválních ryb , přičemž dlouhodobé účinky na populaci jsou stále studovány po letech.

Na souši může výbuch z těžebního vrtu nebo během vrtání kontaminovat půdu a podzemní vody po celá desetiletí. Surová ropa obsahuje benzen, polycyklické aromatické uhlovodíky a těžké kovy, které jsou toxické pro půdní mikroby a mohou migrovat do vodonosných vrstev. Náklady na sanaci jednoho velkého výbuchu na pevnině mohou přesáhnout 100 milionů dolarů a přirozený ekosystém se nemusí plně zotavit po dobu 30 až 50 let. Tyto trvalé důsledky pro životní prostředí jsou ústřední součástí odpovědi co se stane, když vyfoukne ropný vrt , protože únik nezmizí, když je studna konečně kontrolována; zůstává v ekosystému, pohybuje se potravní sítí a mění krajinu pro lidská a volně žijící zvířata.

Lidské a ekonomické náklady výbuchu

Výbuchy jsou nejsmrtelnějším typem nehody v průmyslu těžby ropy a zemního plynu, jsou zodpovědné za většinu incidentů s mnoha úmrtnostmi a finanční následky mohou společnosti zkrachovat prostřednictvím závazků, pokut a kompenzací. Americký úřad pro bezpečnost a ochranu životního prostředí (BSEE) sleduje incidenty s výbuchy a oznámil, že mezi lety 2007 a 2019 byly výbuchy způsobeny více než 70 % úmrtí při nehodách při vrtání na moři ve federálních vodách. Bezprostřední příčinou smrti je obvykle tupé trauma z výbuchu, popálenin nebo utonutí. Pro pracovníky, kteří přežijí, je psychické trauma trvalé a mnozí zažijí posttraumatickou stresovou poruchu (PTSD) dlouho po události.

Ekonomické náklady jsou podobně závratné. Katastrofa Deepwater Horizon vedla k tomu, že BP přeplatila 65 miliard dolarů v celkových nákladech, včetně čištění, federálních sankcí podle zákona o čisté vodě, hodnocení škod na přírodních zdrojích a ekonomických nároků dotčených podniků. Jediný výbuch na pevnině, který kontaminuje obecní vodovod nebo vynutí evakuaci města, se může snadno vyšplhat na stovky milionů dolarů. Tyto náklady jsou součástí co se stane, když vyfoukne ropný vrt protože se prolínají pojistnými trhy, regulačními rámci a přístupem energetického průmyslu k řízení rizik, což vede k přísnějším bezpečnostním protokolům a robustnějšímu návrhu studní.

Kontrola a zastavení úniku ropného vrtu

Zastavení výbuchu vyžaduje mnohostranný přístup: nasazení uzavíracího komínu na poškozené ústí vrtu pomocí dálkově ovládaných vozidel v hluboké vodě, vyvrtání jedné nebo více pomocných vrtů, které protnou původní vrt a načerpání těžkého bahna, nebo v extrémních případech použití výbušnin k uhašení požáru a přesměrování toku. Uzavírací komín je masivní, hydraulicky aktivovaná ventilová sestava, kterou lze spustit přes ústí tryskajícího vrtu na mořském dně. Jakmile jsou uzamčeny na místě, ventily se pomalu uzavřou a tok vrtu je zachycen a odkloněn do povrchových nádob. Během odezvy Macondo byl v den úspěšně nainstalován uzavírací zásobník 87 , která dočasně zastavila tok, ale byla to odlehčovací studna, dokončená dne 107 , která natrvalo zabila vrt čerpáním cementu do nádrže tisíce stop pod mořským dnem.

Vrtání odlehčovacích vrtů je definitivním řešením, protože zachycuje foukací vrt hluboko pod povrchem a vytváří přímé hydraulické spojení s formací. Inženýři pumpují do nádrže husté vrtné bahno, překonávají formační tlak a zastavují příliv ropy a plynu. Poté se vstříkne cement, aby se studna trvale utěsnila. Celý proces může trvat měsíce, protože reliéfní vrt musí být vyvrtán na přesný cíl s přesností několika stop v hloubce několika mil. Tato pečlivá inženýrská práce je nejspolehlivější odpovědí na zastavení násilné podívané co se stane, když vyfoukne ropný vrt , ale pro komunity a ekosystémy absorbující pokračující škody je to bolestně pomalé.

Často kladené otázky o výronech ropných vrtů

Jaký je rozdíl mezi kopnutím a úderem?

Kop je počáteční vstup formačních kapalin do vrtu, který, pokud je detekován monitorováním objemu jámy a průtoku, může být bezpečně cirkulován pomocí BOP. Výfuk je nekontrolovaná eskalace tohoto kopnutí poté, co selžou primární tlakové bariéry, což má za následek nerušený tok na povrch. Každý úder začíná jako kopnutí a rychlá a správná reakce na kop zabrání katastrofickému postupu.

Lze výbuch předpovědět dříve, než k němu dojde?

Výbuchy nelze s jistotou předvídat, ale podmínky, které k nim vedou – abnormálně vysoký formovací tlak, nepřiměřená hmotnost bahna a nefunkční komponenty BOP – lze identifikovat pečlivými postupy vrtání a monitorováním v reálném čase. Moderní vrtné soupravy používají pokročilé senzory tlaku při vrtání a automatizované systémy detekce kopnutí, které během několika sekund upozorní vrtače na příliv a poskytují příležitost uzavřít vrt dříve, než dojde k výbuchu.

Jak dlouho trvá vyčištění po rozsáhlém výbuchu ropného vrtu?

Fyzické čištění viditelné ropy z pláží a bažin může trvat jeden až pět let , ale ekologická obnova může trvat desetiletí. Ponořené ropné rohože a zvětralé dehtové koule se mohou znovu vynořit roky poté, co viditelný únik zmizí. Obnova rybářských a ptačích populací často trvá 10 až 30 let a některá citlivá stanoviště, jako jsou hlubinná korálová společenstva, se nemusí nikdy zcela vrátit do stavu před únikem.

Jaké bezpečnostní systémy mají zabránit vyfouknutí studny?

Primárními bezpečnostními bariérami jsou sloup vrtné kapaliny a komín zabraňující profouknutí. BOP se skládá z několika sad výkonných beranů, které mohou proříznout vrtnou trubku a zcela utěsnit vrt, prstencových zábran, které se uzavírají kolem libovolného tvaru, a ovládacích modulů, které hydraulicky aktivují berany. Při údržbě a testování podle standardu API 53 jsou zásobníky BOP vysoce spolehlivé, ale vyšetřování Deepwater Horizon odhalilo, že vadná baterie, špatně zapojený solenoid a vynechaný testovací plán přispěly k tomu, že se BOP při aktivaci nezavřel.

Uchopení co se stane, když vyfoukne ropný vrt odhaluje řetězec událostí, který začíná tlakovou nerovnováhou tisíce stop pod zemí a končí peklem na povrchu, ropnou skvrnou šířící se po oceánu a dlouhou a obtížnou kampaní za znovuzískání kontroly. Je to připomínka, že těžba fosilních paliv z hlubokých vysokotlakých nádrží s sebou nese přirozené riziko, které vyžaduje neustálou ostražitost, pečlivé inženýrství a připravenost reagovat na nejhorší scénář, kdykoli se vrták otočí.