Development Driller III borrar en avlastningsbrunn utanför Louisianas kust i Mexikanska golfen i maj 2010 för att bekämpa oljeläckage. Se fler oljefältbilder. Getty Images News/Getty Images Har du någonsin undrat hur gammaldags oljebrunnar du ser på tv hade tillräckligt med tryck för att bryta ut geyserstil, Spy "svart guld" hit och yon? Det visar sig att denna stora skärm kan undra i verkligheten. Oljefyndigheter förseglas under tunga lager av jord och sten, men när en borr bryter tätningen, all vätska under tryck behöver någonstans att gå. Vanligtvis, den rinner upp och ut ur en brunn på ett kontrollerat sätt. Det beror på att moderna brunnar har utblåsningsförhindrare-en serie avstängningsventiler och en huvudbrytare-som vanligtvis begränsar sådana överflödesutbrott [källa:American Petroleum Institute]. Men när något går katastrofalt fel - som Transocean offshore oljerigg, Deepwater Horizon, som exploderade den 20 april, 2010, döda 11 arbetare och skicka olja som flyter okontrollerat till Mexikanska golfen - en lättnadshål kan vara det bästa alternativet för att få det under kontroll.
En lättnadsbrunn spelar in när en brunn går vilt, kanalisera mer olja eller naturgas än brunnen eller dess operatörer kan hantera. För att tämja flödet, en sekundär brunn grävs på ett säkert avstånd från den ursprungliga borrplatsen, knacka in i den oroliga rörledningen och avleda vätskan under tryck [källa:SWPLA]. Dock, i händelsen av Deepwater Horizon -incidenten, lättnaden väl började 2 maj, 2010, var avsedd att täppa till oljepumpen genom att pumpa saltvatten, lera och betong in i det långt underjordiska röret från vilket blåserbrunnen spolar olja. Ansträngningen förväntas täppa till brunnen utan kontroll, men bara om den första lättnaden väl missar sitt märke, BP (företaget som hade anlitat Deepwater Horizon för att borra huvudbrunnen) började borra en andra avlastningsbrunn den 16 maj, 2010 [källa:O'Hanlon]. Tyvärr, oddsen för att borra på exakt rätt plats är små; det är som att sikta på en tallrik 3 miles (5 kilometer) under havets yta [källa:Brown].
Förutom att borrningsbrunnar i allmänhet borras för att träffa ett exakt mål, det är inte så stor skillnad mellan dem och vanliga brunnar. Båda borras vertikalt nedåt, men avlastningsbrunnen vinklar också att korsa den ursprungliga brunnen; detta kallas riktningsborrning [källa:fontän].
Hjälpbrunnar är inte bara en "plan B" för borrning av olja eller naturgas. I områden med höga vattenbord, avlastningsbrunnar grävs precis som vanliga vattenbrunnar, används sedan för att periodiskt tömma överflödigt vatten. Till exempel, ett system med avlastningsbrunnar som omger en däck kan hjälpa till att stabilisera strukturen på lång sikt genom att innehålla vattnet [källa:Cashman].
Men förebyggande borrning för lättnadsoljebrunnar sker vanligtvis inte samtidigt som huvudbrunnar byggs, även om det är den enda metoden som har visat sig stoppa en utblåsning om inneslutningsmetoder inte fungerar [källa:Drash]. Faktiskt, i USA, avlastningsbrunnar är inte obligatoriska [källa:Bluestein och Drearen]. Tyvärr, som vi får se på nästa sida, att borra en lättnad efteråt är som att ringa 911 för att rapportera en husbrand och lära sig att brandbilen måste byggas innan den kan springa över för att släcka lågorna.
Innehåll
Hjälpbrunnar har använts sedan början av 1900 -talet, nästan lika länge som maskiner har tappat underjordiska fossila bränslen. Initialt, avlastningsbrunnar borrades vertikalt nära en blåserbrunn och användes endast för att avleda trycket från brunnen. Borrteknikerna förblev i stort sett oförändrade fram till 1933, när en vinklad - eller riktad - avlastningsbrunn användes i Texas. Inte bara hamnade denna avlastningsbrunn in i oljereservoaren under en tappbrunn, men den användes också för att döda brunnen genom att pumpa vatten i den ursprungliga källan [källa:Wright och Flak].
Fler förbättringar kom under 1970- och 1980 -talen, när för första gången en avlastningsbrunn korsades med det underjordiska röret i en blåsande brunn, tack vare förbättrade detektionsmetoder. Tiden introducerade också styrbar riktningsborrutrustning och användning av vätskor som är tyngre än olja - såsom syntetiska material eller naturmaterial inklusive guargummi eller lera - för att döda brusande brunnar [källa:Wright och Flak]. I dag, grundläggande lättnadstekniker skiljer sig fortfarande inte mycket från dem som användes 1933, även om sofistikerad borrnings- och detektionsutrustning ökar oddsen för att en avlastningsbrunn kommer att nå sitt mål-oavsett om det är ett rör på 15 cm (15 cm) eller en underjordisk reservoar [källa:Spear]. Avlastningsbrunnen avlyssnar antingen den ursprungliga brunnens rör eller tappar in i behållaren från vilken den ursprungliga brunnen drar. Allt beror på en ganska komplicerad rubrik som spelar in, bland annat, sannolikheten för brunndöd [källa:Wright och Flak].
Användningen av lättnadsbrunnar för att stabilisera vattenindränkt jord blev populär på 1940-talet, när US Army Corps of Engineers använde dem för att kontrollera överflödigt vattentryck nära Fort Peck -dammen i Montana [källa:U.S. Army Corps of Engineers]. Detta gjordes genom att borra en brunn i landsidan av en vall som användes för att förhindra att vattnet flödar över [källa:Lucas]. Samma år, lättnadsbrunnar blev lika bra för kursen när det gällde att designa och bygga dammar [källa:US Army Corps of Engineers]. Strax efter, vattenavlastningsbrunnar användes också under bostads- och kommersiella konstruktioner för att avleda vatten eller för att hjälpa till att sänka höga vattentabeller som kan påverka markstabiliteten - vilket fortfarande görs idag [källa:Cashman].
För det mesta, vattenavlastningsbrunnar borras som en försiktighetsåtgärd. När det gäller olja, vissa förespråkare rekommenderar att man tar samma tillvägagångssätt genom att borra oljeborttagningsbrunnar och vanliga brunnar samtidigt [källa:Drash]. Det är en idé som många experter säger verkar vara värt att överväga eftersom hjälpbrunnar ofta tar två eller tre månader att borra, beroende på djupet av deras plats [källa:Rubin]. Faktiskt, en avlastningsbrunn kan slutföras långt efter att skadan från en blåsbrunn har skett.
Så, hur sätter ett team av arbetare en lättnad väl på plats? Vi ska förklara det, steg för steg, på nästa sida.
Kostnad för en avlastningsbrunnDet kan vara dyrt att borra en avlastningsbrunn för att avleda en oljekälla utan kontroll. men inte lika dyrt som omfattande saneringsinsatser-för miljön eller företagets image. Faktiskt, tidiga förutsägelser uppskattade saneringskostnaderna och relaterade kostnader för Mexikanska golfens oljeläckage 2010 skulle kosta minst 12,5 miljarder dollar [källa:Haq]. Från och med den 10 juni, 2010, den totala borrningskostnaden för dubbla avlastningsbrunnar enbart uppskattades till 200 miljoner dollar [källa:fontän].
En arbetare vrider en ventil för att överföra bränsle till utrustningen som borrar en avlastningsbrunn i Mexikanska golfen i maj 2010. Getty Images News/Getty Images En avlastningsbrunn är nästan identisk med en vanlig brunn. Faktiskt, en avlastning borras med samma utrustning som används för att borra en vanlig brunn. Den största skillnaden är att för olje- eller naturgasavlastningsbrunnar, den vertikala axeln borras så småningom i en vinkel för att korsa den ursprungliga brunnens rör. Men, om du föreställer dig en lättnadsbrunn som går in bredvid en utblåsningsbrunn, det är dags att skriva om. I verkligheten, en avlastningsbrunn måste placeras på ett säkert avstånd från den ursprungliga brunnen. Till exempel, vid oljeläckage i Mexikanska golfen 2010, arbetare började borra den första avlastningsbrunnen cirka 800 meter från brunnen som rann ut olja [källa:BP]. Sedan finns det utmaningen att använda ett 30 fot (30 centimeter) brunnhål för att borra i jorden som övervakas av fjärrkartningsutrustning, i hopp om att träffa ett rör med liknande diameter [källa:Mowbry].
Att börja, arbetare använder en stålborr som är fäst vid ett ihåligt stålrör för att fördjupa sig genom geografiska lager [källa:Bluestein och Drearen]. Borrkronan byts ut flera gånger under hela processen eftersom den tenderar att bli tråkig vid användning; stålröret hjälper till att hålla det borrade hålet från att kollapsa och ersätts senare av en permanent version. När det är dags för borrkronan att ändra riktning så att den kan korsa den ursprungliga brunnrörningen, en rörfog är fäst som får borren att vinkla - men bara till mjuka 5 grader. När borren når sitt måldjup, brunnen kommer att "ställas in, "vilket innebär att permanent slang kommer att sänkas ned i hålet och cementeras [källa:Earth Science Australia]. Sedan, när borrkronan närmar sig det ursprungliga röret, den kommer att ersättas med en diamantbit som kan skära igenom huvudbrunnens befintliga rör [källa:Tasker].
Tanken är att när rören skär varandra, avlastningsbrunnen kan användas för att göra en av två saker:avleda flödet från den ursprungliga brunnen eller blockera den genom att leverera syntetiska eller naturliga tillsatser, som lera, betong eller guargummi.
Medan oljeborttagningsbrunnar ibland skapas för att införa ämnen i brunnplatsen, en vattenavlastningsbrunn är utformad för att hålla främmande material ute. Skärmar och filter används för att förhindra att grova material kommer in i och täpper till vattenbrunnen. Och, till skillnad från oljeborttagningsbrunnar, som ofta är riktningsborrade för att korsa den ursprungliga brunnens rörledning, vattenavlastningsbrunnar borras alltid vertikalt [källa:U.S. Army Corps of Engineers]. När vattenavlastningsbrunnarna driver överskott av vatten från underjorden, de lindrar vattentrycket på befintliga brunnar och hjälper till att hålla vattennivån i schack.
När en borr träffar sitt mål - oavsett om det är vatten, olja eller naturgas - vad händer sedan? Om du undrar hur vatten eller fossila bränslen rörs upp ur marken, kolla in nästa sida.
Delarna i en avlastningsbrunn - stålrör, stål- eller diamantborrar och böjda rörfogar som används för att vinkla borrens riktning-gör allt bakom kulisserna under borrning. Ovan jord, det finns en annan uppsättning verktyg på jobbet.
En sensor ansluten till borrkronan styr biten och hanteras av en dator på plats som styrs av arbetare [källa:Tasker]. Medan en tillfällig gata rymmer arbetarnas verktyg för handeln, det erbjuder också ett sätt att pumpa vätska in i avlastningsbrunnen så att den kan blockera blåserbrunnen. Genom att pumpa havsvatten i avlastningsbrunnen, arbetare kan testa om havsvattnet överförs till blåsbrunnen. Om det är, det kommer att förskjuta en del av oljan som försvinner. Nästa, lera kommer att hällas i reliefbrunnen, följt av betong. Eftersom båda materialen är tätare och tyngre än olja, de bör blockera all tryckolja som rör sig upp i avlastningsbrunnen såväl som blåserbrunnen [källa:James].
När avlastningsbrunnen är klar, den kan användas för att fortsätta producera olja från webbplatsen [källa:Hargreaves]. Om detta är fallet, ett pumputtag installeras på marknivå. Pumpjacket flyttar olja eller gas ur marken genom det borrade hålet med hjälp av en serie vikter, ventiler och en sugstång [källa:National Science Foundation]. Du kan läsa mer om det i Hur oljeborrning fungerar. Liknande pumputrustning, fast i mindre skala, kan användas för att driva vattenavlastningsbrunnar. Oftare, dock, vattenbrunnar drivs av en modern version av pumpjacket:en jetpump.
De flesta vattenavlastningsbrunnspumpar innehåller några standardfunktioner, inklusive ett brunnhölje och filter; brunnhöljet leder pumphålet och filtret förhindrar att annat än vatten tränger in i pumpen. Vattnet pumpas enligt signaler från en tryckvakt monterad nära en motor ovan mark. Om trycket når en bestämd nivå, pumpen kommer att cirkulera vatten från brunnen upp genom rören och in i en lagringstank eller i en serie dräneringsrör.
Oavsett om hjälpbrunnar styr vatten eller olja, de har alla en sak gemensamt efter att en pump har satts på plats:Rutinunderhåll och naturkatastrof åt sidan, de flesta kräver inte så mycket uppmärksamhet. Faktiskt, många producerande brunnar drivs med fjärrkontroll. Instrument gör utmatningsmätningar på plats och överför data till en central plats utanför platsen där den behandlas och övervakas [källa:DeFlow]. Självklart, om avlastningsbrunnens enda jobb är att leverera tunga material, som lera eller betong, och "döda" en out-of-control katastrof, dess roll blir kortvarig och den, för, Kommer att vara stängd.
Läs vidare till nästa sida för att lära dig mer om oljeborrning och brunnar.
