Explosão (perfuração de poço) - Blowout (well drilling)

O Lucas Gusher em Spindletop , Texas (1901)

Um blowout é a liberação descontrolada de petróleo bruto e / ou gás natural de um poço de petróleo ou gás após a falha dos sistemas de controle de pressão. Poços modernos têm preventores de explosão destinados a prevenir tal ocorrência. Uma faísca acidental durante uma explosão pode levar a um incêndio catastrófico de óleo ou gás .

Antes do advento do equipamento de controle de pressão na década de 1920, a liberação descontrolada de óleo e gás de um poço durante a perfuração era comum e era conhecida como jorro de petróleo , jorro ou poço selvagem .

História

Gushers foram um ícone da exploração de petróleo durante o final do século 19 e início do século 20. Durante aquela época, as técnicas de perfuração simples, como a perfuração de ferramenta de cabo e a falta de preventores de explosão significavam que os perfuradores não podiam controlar os reservatórios de alta pressão. Quando essas zonas de alta pressão eram rompidas, o petróleo ou gás natural subia pelo poço em alta taxa, forçando a coluna de perfuração para fora e criando um jorro. Diz-se que um poço que começou como um jorro "explodiu": por exemplo, o Lakeview Gusher explodiu em 1910. Esses poços sem tampa podiam produzir grandes quantidades de petróleo, muitas vezes atirando 200 pés (60 m) ou mais no ar . Uma explosão composta principalmente de gás natural era conhecida como jorro de gás .

Apesar de serem símbolos de riqueza recém-descoberta, os gushers eram perigosos e desperdiçavam. Eles mataram operários envolvidos na perfuração, destruíram equipamentos e cobriram a paisagem com milhares de barris de petróleo; além disso, a concussão explosiva liberada pelo poço ao perfurar um reservatório de óleo / gás foi responsável por vários petroleiros perderem totalmente a audição; ficar muito perto da plataforma de perfuração no momento em que ela perfura o reservatório de óleo é extremamente perigoso. O impacto sobre a vida selvagem é muito difícil de quantificar, mas só pode ser estimado como moderado nos modelos mais otimistas - realisticamente, o impacto ecológico é estimado por cientistas em todo o espectro ideológico como severo, profundo e duradouro.

Para complicar ainda mais, o óleo de fluxo livre estava - e está - em perigo de inflamar. Um relato dramático de uma explosão e incêndio lê,

Com o rugido de uma centena de trens expressos cruzando o campo, o poço explodiu, espalhando óleo em todas as direções. A torre simplesmente evaporou. Os invólucros murcharam como alface fora d'água, enquanto a maquinaria pesada se contorcia e se retorcia em formas grotescas no inferno escaldante.

O desenvolvimento de técnicas de perfuração rotativa em que a densidade do fluido de perfuração é suficiente para superar a pressão de fundo de poço de uma zona recém-penetrada significa que jatos se tornaram evitáveis. Se, no entanto, a densidade do fluido não era adequada ou fluidos foram perdidos para a formação, então ainda havia um risco significativo de explosão do poço.

Em 1924, o primeiro preventor de explosão bem-sucedido foi lançado no mercado. A válvula BOP afixada à cabeça do poço pode ser fechada no caso de perfuração em uma zona de alta pressão e os fluidos do poço contidos. Técnicas de controle de poço podem ser usadas para recuperar o controle do poço. Com o desenvolvimento da tecnologia, os preventores de explosão tornaram-se equipamentos padrão e os jatos de água tornaram-se uma coisa do passado.

Na moderna indústria do petróleo, os poços incontroláveis ​​tornaram-se conhecidos como blowouts e são comparativamente raros. Houve uma melhoria significativa na tecnologia, nas técnicas de controle de poço e no treinamento de pessoal, o que ajudou a prevenir sua ocorrência. De 1976 a 1981, 21 relatórios de explosão estão disponíveis.

Gushers notáveis

• Uma explosão em 1815 resultou de uma tentativa de perfurar em busca de sal em vez de petróleo. Joseph Eichar e sua equipe estavam cavando a oeste da cidade de Wooster, Ohio , EUA, ao longo de Killbuck Creek, quando encontraram petróleo. Em uma versão escrita pela filha de Eichar, Eleanor, o ataque produziu "uma explosão espontânea, que atingiu o topo das árvores mais altas!"
• Os perfuradores de petróleo atingiram vários jatos perto de Oil City, Pensilvânia , EUA em 1861. O mais famoso foi o poço Little & Merrick , que começou a jorrar petróleo em 17 de abril de 1861. O espetáculo da fonte de petróleo fluindo a cerca de 3.000 barris ( 480 m ³ ) por dia atraíam cerca de 150 espectadores até o momento, uma hora depois, quando o jorro de óleo explodiu em chamas, lançando fogo sobre os espectadores encharcados de óleo. Morreram trinta pessoas. Outros primeiros jatos no noroeste da Pensilvânia foram o Phillips # 2 (4.000 barris (640 m ³ ) por dia) em setembro de 1861, e o poço Woodford (3.000 barris (480 m ³ ) por dia) em dezembro de 1861.
• O Shaw Gusher em Oil Springs, Ontário , foi o primeiro jorro de petróleo do Canadá. Em 16 de janeiro de 1862, ele disparou óleo de mais de 60 metros (200 pés) abaixo do solo para acima das copas das árvores a uma taxa de 3.000 barris (480 m ³ ) por dia, desencadeando o boom do petróleo no Condado de Lambton.
• Lucas Gusher em Spindletop em Beaumont, Texas , EUA em 1901 fluía a 100.000 barris (16.000 m ³ ) por dia em seu pico, mas logo diminuiu a velocidade e atingiu o limite em nove dias. O poço triplicou a produção de petróleo dos EUA durante a noite e marcou o início da indústria de petróleo do Texas.
• Masjed Soleiman , no Irã , em 1908 marcou a primeira grande descoberta de petróleo registrada no Oriente Médio .
• Dos Bocas, no estado de Veracruz, México, foi uma famosa erupção mexicana de 1908 que formou uma grande cratera. Ele vazou óleo do reservatório principal por muitos anos, continuando mesmo depois de 1938 (quando a Pemex nacionalizou a indústria de petróleo mexicana).
• Lakeview Gusher no Campo Petrolífero Midway-Sunset em Kern County, Califórnia , EUA de 1910 é considerado o maior jorro de todos os tempos. Em seu pico, mais de 100.000 barris (16.000 m ³ ) de óleo por dia fluíram, chegando a 200 pés (60 m) de altitude. Permaneceu sem limite por 18 meses, derramando mais de 9 milhões de barris (1.400.000 m ³ ) de óleo, menos da metade dos quais recuperados.
• Um jorro de curta duração em Alamitos # 1 em Signal Hill, Califórnia , EUA, em 1921, marcou a descoberta do Campo de Petróleo de Long Beach , um dos campos de petróleo mais produtivos do mundo.
• O poço Barroso 2 em Cabimas , Venezuela , em dezembro de 1922 escoou a cerca de 100.000 barris (16.000 m ³ ) por dia durante nove dias, mais uma grande quantidade de gás natural.
• Baba Gurgur perto de Kirkuk , Iraque , um campo petrolífero conhecido desde a antiguidade , entrou em erupção a uma taxa de 95.000 barris (15.100 m ³ ) por dia em 1927.
• O Yates # 30-A no condado de Pecos, Texas, EUA, jorrando 24 metros através do invólucro de 15 polegadas, produziu um recorde mundial de 204.682 barris de petróleo por dia a partir de uma profundidade de 1.070 pés em 23 de setembro de 1929.
• O jorro Wild Mary Sudik em Oklahoma City, Oklahoma , EUA, em 1930, fluía a uma taxa de 72.000 barris (11.400 m ³ ) por dia.
• O jorro Daisy Bradford em 1930 marcou a descoberta do East Texas Oil Field , o maior campo petrolífero dos Estados Unidos contíguos .
• O maior jorro de óleo ' selvagem ' conhecido explodiu perto de Qom , Irã, em 26 de agosto de 1956. O óleo não controlado jorrou a uma altura de 52 m (170 pés), a uma taxa de 120.000 barris (19.000 m ³ ) por dia. O jorro foi fechado após 90 dias de trabalho de Bagher Mostofi e Myron Kinley (EUA).
• Um dos jatos mais problemáticos aconteceu em 23 de junho de 1985, no poço # 37 no campo de Tengiz em Atyrau , Cazaquistão SSR , União Soviética , onde o poço de 4.209 metros de profundidade explodiu e o jorro de 200 metros de altura se auto-acendeu por dois dias mais tarde. A pressão do óleo de até 800 atm e o alto conteúdo de sulfeto de hidrogênio levaram ao limite do jorro apenas em 27 de julho de 1986. O volume total do material erupcionado mediu 4,3 milhões de toneladas métricas de petróleo e 1,7 bilhões de m³ de gás natural , e o jorro ardente resultou em 890 toneladas de vários mercaptanos e mais de 900.000 toneladas de fuligem lançadas na atmosfera.
• Explosão da Deepwater Horizon : A maiorexplosão subaquática da história dos Estados Unidos ocorreu em 20 de abril de 2010, no Golfo do México, nocampo de petróleo do Prospecto Macondo . A explosão causou a explosão da Deepwater Horizon , uma plataforma móvel de perfuração offshore de propriedade da Transocean e arrendada à BP no momento da explosão. Embora o volume exato de óleo derramado seja desconhecido, em 3 de junho de 2010, oGrupo Técnico da Taxa de Fluxo do Serviço Geológico dos Estados Unidos estimou entre 35.000 a 60.000 barris (5.600 a 9.500 m ³ ) de óleo cru por dia.

Causa de erupções

Pressão do reservatório

Uma armadilha de petróleo. Uma irregularidade (a armadilha ) em uma camada de rochas impermeáveis ​​(o selo ) retém o petróleo que flui para cima, formando um reservatório.

Petróleo ou óleo cru é um líquido inflamável de ocorrência natural, que consiste em uma mistura complexa de hidrocarbonetos de vários pesos moleculares e outros compostos orgânicos, encontrados em formações geológicas abaixo da superfície da Terra. Como a maioria dos hidrocarbonetos é mais leve do que a rocha ou a água, eles frequentemente migram para cima e ocasionalmente lateralmente através das camadas de rocha adjacentes até atingir a superfície ou ficar presos em rochas porosas (conhecidas como reservatórios) por rochas impermeáveis ​​acima. Quando os hidrocarbonetos são concentrados em uma armadilha, forma-se um campo de petróleo, do qual o líquido pode ser extraído por perfuração e bombeamento. A pressão de fundo de poço nas estruturas rochosas muda dependendo da profundidade e das características da rocha geradora . O gás natural (principalmente metano ) também pode estar presente, geralmente acima do óleo dentro do reservatório, mas às vezes dissolvido no óleo na pressão e temperatura do reservatório. O gás dissolvido normalmente sai da solução como gás livre, pois a pressão é reduzida em operações de produção controladas ou em um kick, ou em um blowout não controlado. O hidrocarboneto em alguns reservatórios pode ser essencialmente todo gás natural.

Chute de formação

As pressões de fluido de fundo de poço são controladas em poços modernos por meio do equilíbrio da pressão hidrostática fornecida pela coluna de lama . Caso o equilíbrio da pressão da lama de perfuração esteja incorreto (ou seja, o gradiente de pressão da lama é menor do que o gradiente de pressão dos poros da formação), então os fluidos da formação (óleo, gás natural e / ou água) podem começar a fluir para o furo do poço e para cima o anular (o espaço entre o exterior da coluna de perfuração e a parede do orifício aberto ou o interior do revestimento ) e / ou dentro do tubo de perfuração . Isso é comumente chamado de chute . Idealmente, as barreiras mecânicas, como preventores de explosão (BOPs), podem ser fechadas para isolar o poço enquanto o equilíbrio hidrostático é recuperado através da circulação de fluidos no poço. Mas se o poço não estiver fechado (termo comum para o fechamento do preventor de explosão), um chute pode rapidamente se transformar em um blowout quando os fluidos de formação atingem a superfície, especialmente quando o influxo contém gás que se expande rapidamente com o pressão à medida que flui pelo furo de poço, diminuindo ainda mais o peso efetivo do fluido.

Os primeiros sinais de alerta de um pontapé iminente de poço durante a perfuração são:

• Mudança repentina na taxa de perfuração;
• Redução do peso do tubo de perfuração;
• Mudança na pressão da bomba;
• Mudança na taxa de retorno do fluido de perfuração.

Outros sinais de alerta durante a operação de perfuração são:

• Retorno de lama "cortada" por (ou seja, contaminada por) gás, óleo ou água;
• Gases de conexão, unidades de gás de fundo alto e unidades de gás de alto fundo detectadas na unidade de registro de lama.

O principal meio de detectar um chute durante a perfuração é uma mudança relativa na taxa de circulação de volta à superfície nos poços de lama. A equipe de perfuração ou engenheiro de lama mantém o controle do nível nos poços de lama e monitora de perto a taxa de retorno da lama versus a taxa que está sendo bombeada pelo tubo de perfuração. Ao encontrar uma zona de pressão mais alta do que a que está sendo exercida pela cabeça hidrostática da lama de perfuração (incluindo a pequena cabeça de fricção adicional durante a circulação) na broca, um aumento na taxa de retorno de lama seria notado conforme o influxo de fluido de formação se mistura com a lama de perfuração em circulação. Por outro lado, se a taxa de retorno for mais lenta do que o esperado, significa que uma certa quantidade de lama está sendo perdida para uma zona de ladrão em algum lugar abaixo da última sapata de revestimento . Isso não resulta necessariamente em um chute (e pode nunca se tornar um); no entanto, uma queda no nível de lama pode permitir o influxo de fluidos de formação de outras zonas se a carga hidrostática for reduzida a menos do que uma coluna completa de lama.

Controle de poço

A primeira resposta para detectar um kick seria isolar o furo de poço da superfície ativando os preventores de explosão e fechando o poço. Em seguida, a equipe de perfuração tentaria circular em um fluido de controle mais pesado para aumentar a pressão hidrostática (às vezes com a ajuda de uma empresa de controle de poço ). No processo, os fluidos de influxo serão circulados lentamente para fora de uma maneira controlada, tomando cuidado para não permitir que qualquer gás acelere até o furo de poço muito rapidamente, controlando a pressão do revestimento com estrangulamentos em um cronograma predeterminado.

Este efeito será mínimo se o fluido de influxo for principalmente água salgada. E com um fluido de perfuração à base de óleo, ele pode ser mascarado nos estágios iniciais de controle de um kick porque o influxo de gás pode se dissolver no óleo sob pressão em profundidade, apenas para sair da solução e se expandir rapidamente conforme o influxo se aproxima da superfície. Uma vez que todo o contaminante foi circulado para fora, a pressão do invólucro fechado deve ter atingido zero.

Pilhas de cobertura são usadas para controlar blowouts. A tampa é uma válvula aberta que é fechada após aparafusada.

Tipos de blowouts

Explosão de poço de petróleo Ixtoc I

A erupção do poço pode ocorrer durante a fase de perfuração, durante o teste do poço , durante a conclusão do poço , durante a produção ou durante as atividades de workover .

Explosões de superfície

Explosões podem ejetar a coluna de perfuração para fora do poço e a força do fluido que escapa pode ser forte o suficiente para danificar a plataforma de perfuração . Além do petróleo, a saída de uma explosão de poço pode incluir gás natural, água, fluido de perfuração, lama, areia, rochas e outras substâncias.

Freqüentemente, as explosões são provocadas por faíscas de rochas sendo ejetadas ou simplesmente pelo calor gerado pelo atrito. Uma empresa de controle de poço então precisará extinguir o incêndio do poço ou tampar o poço e substituir a cabeça do revestimento e outros equipamentos de superfície. Se o gás que flui contém sulfeto de hidrogênio venenoso , o operador de óleo pode decidir acender o fluxo para convertê-lo em substâncias menos perigosas.

Às vezes, os blowouts podem ser tão fortes que não podem ser controlados diretamente da superfície, principalmente se houver tanta energia na zona de fluxo que ela não se esgote significativamente com o tempo. Em tais casos, outros poços (chamados poços de alívio ) podem ser perfurados para interceptar o poço ou bolsão, a fim de permitir que os fluidos de peso morto sejam introduzidos em profundidade. Quando perfurado pela primeira vez na década de 1930, os poços de alívio foram perfurados para injetar água no poço de perfuração principal. Ao contrário do que pode ser inferido do termo, tais poços geralmente não são usados ​​para ajudar a aliviar a pressão usando várias saídas da zona de blowout.

Explosões submarinas

Explosão do poço Macondo-1 na plataforma Deepwater Horizon , 21 de abril de 2010

As duas principais causas de um blowout submarino são falhas de equipamento e desequilíbrios com a pressão do reservatório subterrâneo encontrada. Os poços submarinos têm equipamentos de controle de pressão localizados no fundo do mar ou entre o tubo riser e a plataforma de perfuração. Os preventores de explosão (BOPs) são os principais dispositivos de segurança projetados para manter o controle das pressões de poços acionadas geologicamente. Eles contêm mecanismos de corte movidos a energia hidráulica para interromper o fluxo de hidrocarbonetos em caso de perda de controle do poço.

Mesmo com equipamentos e processos de prevenção de explosão em vigor, os operadores devem estar preparados para responder a uma explosão, caso ela ocorra. Antes de perfurar um poço, um plano de projeto de construção de poço detalhado, um Plano de Resposta a Derramamento de Óleo, bem como um Plano de Contenção de Poço devem ser submetidos, revisados ​​e aprovados pelo BSEE e depende do acesso a recursos adequados de contenção de poço de acordo com NTL 2010-N10 .

A explosão do poço Deepwater Horizon no Golfo do México em abril de 2010 ocorreu a uma profundidade de 5.000 pés (1.500 m). As atuais capacidades de resposta de blowout no Golfo do México dos EUA atendem a taxas de captura e processamento de 130.000 barris de fluido por dia e uma capacidade de manuseio de gás de 220 milhões de pés cúbicos por dia em profundidades de até 10.000 pés.

Explosões subterrâneas

Uma erupção subterrânea é uma situação especial onde os fluidos de zonas de alta pressão fluem descontroladamente para zonas de pressão mais baixa dentro do furo de poço. Normalmente, isso é de zonas de alta pressão mais profundas para formações de baixa pressão mais rasas. Pode não haver vazamento de fluxo de fluido na cabeça do poço. No entanto, a (s) formação (ões) que recebem o influxo podem ficar sob pressão, uma possibilidade que planos de perfuração futuros devem considerar.

Empresas de controle de explosão

Myron M. Kinley foi um pioneiro no combate a incêndios e explosões em poços de petróleo. Ele desenvolveu muitas patentes e projetos para as ferramentas e técnicas de combate a incêndios de petróleo. Seu pai, Karl T. Kinley, tentou extinguir o incêndio de um poço de petróleo com a ajuda de uma grande explosão - um método ainda muito usado para combater incêndios de petróleo. Myron e Karl Kinley primeiro usaram explosivos com sucesso para extinguir um incêndio em um poço de petróleo em 1913. Kinley mais tarde formaria a MM Kinley Company em 1923. Asger "Boots" Hansen e Edward Owen "Coots" Matthews também começaram suas carreiras sob Kinley.

Paul N. "Red" Adair ingressou na MM Kinley Company em 1946 e trabalhou 14 anos com Myron Kinley antes de abrir sua própria empresa, Red Adair Co., Inc., em 1959.

A Red Adair Co. ajudou no controle de erupções offshore, incluindo:

• Incêndio CATCO no Golfo do México em 1959
• "O Isqueiro do Diabo " em 1962 em Gassi Touil , Argélia, no Deserto do Saara
• O derramamento de óleo Ixtoc I na Baía de Campeche, no México, em 1979
• O desastre de Piper Alpha no Mar do Norte em 1988
• O petróleo do Kuwait dispara após a Guerra do Golfo em 1991.

O filme americano de 1968, Hellfighters , estrelado por John Wayne, é sobre um grupo de bombeiros de poços de petróleo, baseado vagamente na vida de Adair; Adair, Hansen e Matthews atuaram como consultores técnicos no filme.

Em 1994, Adair se aposentou e vendeu sua empresa para a Global Industries. A gerência da empresa de Adair saiu e criou a International Well Control (IWC). Em 1997, eles comprariam a empresa Boots & Coots International Well Control, Inc. , fundada por Hansen e Matthews em 1978.

Métodos de extinção de erupções

Contenção de Poço Submarino

Diagrama do Government Accountability Office mostrando as operações de contenção de poços submarinos

Após a explosão de Macondo-1 na Deepwater Horizon , a indústria offshore colaborou com os reguladores do governo para desenvolver uma estrutura para responder a futuros incidentes submarinos. Como resultado, todas as empresas de energia que operam em águas profundas do Golfo do México dos EUA devem apresentar um Plano de Resposta a Derramamento de Óleo exigido OPA 90 com a adição de um Plano de Demonstração de Contenção Regional antes de qualquer atividade de perfuração. No caso de uma explosão submarina, esses planos são ativados imediatamente, utilizando alguns dos equipamentos e processos efetivamente usados ​​para conter o Deepwater Horizon, bem como outros que foram desenvolvidos em suas conseqüências.

A fim de recuperar o controle de um poço submarino, a parte responsável primeiro garantiria a segurança de todo o pessoal a bordo da plataforma e, em seguida, iniciaria uma avaliação detalhada do local do incidente. Veículos subaquáticos operados remotamente (ROVs) seriam enviados para inspecionar a condição da cabeça do poço, Blowout Preventer (BOP) e outros equipamentos de poços submarinos. O processo de remoção de detritos começaria imediatamente para fornecer acesso claro para uma pilha de cobertura.

Uma vez abaixada e travada na cabeça do poço, uma pilha de cobertura usa a pressão hidráulica armazenada para fechar um cilindro hidráulico e interromper o fluxo de hidrocarbonetos. Se o fechamento do poço pudesse introduzir condições geológicas instáveis ​​no poço, um procedimento de limite e fluxo seria usado para conter hidrocarbonetos e transportá-los com segurança para um navio de superfície.

A Parte Responsável trabalha em colaboração com o BSEE e a Guarda Costeira dos Estados Unidos para supervisionar os esforços de resposta, incluindo controle da fonte, recuperação do óleo descarregado e mitigação do impacto ambiental.

Várias organizações sem fins lucrativos fornecem uma solução para conter com eficácia uma explosão submarina. A HWCG LLC e a Marine Well Containment Company operam nas águas do Golfo do México nos Estados Unidos, enquanto cooperativas como a Oil Spill Response Limited oferecem suporte para operações internacionais.

Uso de explosões nucleares

Em 30 de setembro de 1966, a União Soviética sofreu erupções em cinco poços de gás natural em Urta-Bulak , uma área a cerca de 80 quilômetros de Bukhara , no Uzbequistão . Foi afirmado no Komsomoloskaya Pravda que, após anos de queima incontrolável, eles foram capazes de detê-los totalmente. Os soviéticos baixaram uma bomba nuclear especial de 30 quilotons em um poço perfurado de 6 km (20.000 pés) de 25 a 50 metros (82 a 164 pés) de distância do poço original (com vazamento rápido). Um explosivo nuclear foi considerado necessário porque os explosivos convencionais não tinham a potência necessária e também exigiriam muito mais espaço no subsolo. Quando a bomba foi detonada, ela esmagou o tubo original que carregava o gás do reservatório profundo para a superfície e cristalizou todas as rochas ao redor. Isso fez com que o vazamento e o fogo na superfície cessassem aproximadamente um minuto após a explosão e provou ter sido uma solução permanente ao longo dos anos. Uma segunda tentativa em um poço semelhante não foi tão bem-sucedida e outros testes foram para experimentos como o aprimoramento da extração de petróleo (Stavropol, 1969) e a criação de reservatórios de armazenamento de gás (Orenburg, 1970).

Explosões de poços offshore notáveis

Dados de informações do setor.

Veja também

• Fluido de perfuração
• Equipamento de perfuração
• Lista de derramamentos de óleo
• Plataforma de petróleo
• Poço de petróleo
• Controle de poço de petróleo
• Fogo de poço de petróleo
• Geologia do petróleo
• Perfuração subequilibrada

Referências

links externos

• Artigo da San Joaquin Geological Society sobre famosos gushers californianos
• "Blowout Control, Part 10 - Surface Intervention Methods" . Página visitada em 2010-06-19 .