Sådan fungerer Relief Wells

Har du nogensinde spekuleret på, hvor gammeldags oliebrønde, du ser i fjernsynet, havde nok pres til at bryde ud i gejser-stil, udspyd "sort guld" her og yon? Det viser sig, at denne store skærm kan undre sig i det virkelige liv. Olieforekomster forsegles under tungt lag af jord og sten, men når en boremaskine bryder forseglingen, alt det trykbærende væske har brug for et sted at gå. Som regel, den flyder kontrolleret op og ud af en brønd. Det er fordi moderne brønde har blæserforebyggere-en række afspærringsventiler og en master kill-switch-der normalt begrænser sådanne overløbsudbrud [kilde:American Petroleum Institute]. Men når noget går katastrofalt galt - som Transocean -olieriggen til havs, Deepwater Horizon, der eksploderede den 20. april, 2010, dræbe 11 arbejdere og sende olie, der strømmer ukontrolleret ind i Den Mexicanske Golf - en nødbrønd kan være den bedste løsning for at bringe den under kontrol.

En lettelsesbrønd kommer i spil, når en brønd går vildt, kanaliserer mere olie eller naturgas, end brønden eller dens operatører kan klare. For at tæmme strømmen, en sekundær brønd graves i sikker afstand fra det originale borested, tappe ind i det problemfyldte rør og omdirigere væsken under tryk [kilde:SWPLA]. Imidlertid, i tilfælde af Deepwater Horizon -hændelsen, lettelsen startede godt den 2. maj, 2010, var beregnet til at tilslutte oliesprøjten ved at pumpe saltvand, mudder og beton ind i det langt underjordiske rør, hvorfra blæsebrønden spytter olie. Indsatsen forventes at tilstoppe brønden uden for kontrol, men bare hvis den første lettelse godt savner sit mærke, BP (virksomheden, der havde hyret Deepwater Horizon til at bore hovedbrønden) begyndte at bore en anden nødbrønd 16. maj, 2010 [kilde:O'Hanlon]. Desværre, oddsene for at bore ind på det helt rigtige sted er små; det er som at sigte efter en tallerken 3 miles (5 kilometer) under havets overflade [kilde:Brown].

Bortset fra det faktum, at aflastningsboringer generelt bores for at ramme et præcist mål, der er ikke meget forskel på dem og almindelige brønde. Begge bores lodret nedad, men reliefbrønden vinkler også til at krydse med den oprindelige brønd; dette kaldes retningsboring [kilde:Springvand].

Hjælpebrønde er ikke bare en "plan B" til olie- eller naturgasboring. I områder med høje vandborde, aflastningsboringer graves ligesom normale vandboringer, derefter bruges til periodisk at dræne overskydende vand. For eksempel, et system med aflastningsboringer, der omgiver en dæmning, kan hjælpe med at stabilisere strukturen på lang sigt ved at indeholde vandet [kilde:Cashman].

Men præventiv boring til oliebrønde sker normalt ikke, samtidig med at hovedbrønde bliver bygget, selvom det er den eneste metode, der har vist sig at stoppe en udblæsning, hvis indeslutningsmetoder ikke virker [kilde:Drash]. Faktisk, i USA, nødhjælpsboringer er ikke påbudt [kilde:Bluestein og Drearen]. Desværre, som vi vil se på den næste side, at bore en lettelse godt efter faktum er som at ringe til 911 for at rapportere en brand i huset og lære at brandmotoren skal konstrueres, før den kan køre over for at slukke flammerne.

1. Hvilken lettelse:Relief Wells historie
2. Formålsdrevet boring:Opbygning af en aflastningsbrønd
3. Dele af et backup-system:Relief Wells i detaljer

Hvilken lettelse:Relief Wells historie

Hjælpebrønde har været brugt siden begyndelsen af ​​1900'erne, næsten lige så længe maskiner har tappet fossile brændstoffer under jorden. I første omgang, aflastningsboringer blev boret lodret nær en blæsende brønd og kun brugt til at aflede tryk fra brønden. Boreteknikker forblev stort set uændrede indtil 1933, da en vinklet - eller retningsbestemt - reliefbrønd blev brugt i Texas. Ikke alene slog denne reliefbrønd ind i oliereservoiret under en tudbrønd, men den blev også brugt til at dræbe brønden ved at pumpe vand ind i den oprindelige kilde [kilde:Wright og Flak].

Flere forbedringer skete i 1970'erne og 1980'erne, da en reliefbrønd for første gang krydsede det underjordiske rør i en blæsende brønd, takket være forbedrede detektionsmetoder. Tiden introducerede også styrbart, retningsbestemt boreudstyr og brug af væsker, der er tungere end olie - såsom syntetiske materialer eller naturlige materialer, herunder guargummi eller mudder - for at dræbe brusende brønde [kilde:Wright og Flak]. I dag, grundlæggende reliefbrøndteknikker er stadig ikke meget forskellige fra dem, der blev brugt i 1933, selvom sofistikeret bore- og detektionsudstyr øger chancerne for, at en aflastningsbrønd vil ramme sit mål-uanset om det er et rør på 6 tommer (15 centimeter) eller et underjordisk reservoir [kilde:Spyd]. Reliefbrønden enten opfanger den originale brønds rør eller tapper ind i reservoiret, hvorfra den originale brønd trækker. Det hele afhænger af en ret kompliceret rubrik, der spiller ind, blandt andet, sandsynligheden for en brøndedrab [kilde:Wright og Flak].

Anvendelsen af ​​aflastningsboringer til stabilisering af vandvåd jord blev populær i 1940'erne, da US Army Corps of Engineers brugte dem til at kontrollere overskydende vandtryk nær Fort Peck Dam i Montana [kilde:U.S. Army Corps of Engineers]. Dette blev gjort ved at bore en brønd i landside af en dæmning, der blev brugt til at forhindre vand i at flyde over [kilde:Lucas]. Samme år, aflastningsboringer blev lige store for kurset, når det kom til at designe og konstruere dæmninger [kilde:U.S. Army Corps of Engineers]. Kort efter, vandreliefbrønde blev også brugt under bolig- og erhvervsbyggeri til at aflede vand eller til at hjælpe med at sænke høje vandborde, der kunne påvirke stabilitet i jorden - som det stadig gøres i dag [kilde:Cashman].

Det meste af tiden, aflastningsboringer bores som en sikkerhedsforanstaltning. Når det kommer til olie, nogle advokater anbefaler, at man tager den samme tilgang ved at bore oliehjælpebrønde og regelmæssige brønde samtidigt [kilde:Drash]. Det er en idé, som mange eksperter siger synes at være værd at overveje, da nødbrønde ofte tager to eller tre måneder at bore, afhængigt af dybden af ​​deres placering [kilde:Rubin]. Faktisk, en aflastningsbrønd kan være færdig længe efter, at skaden fra en blæsende brønd er udført.

Så, hvordan sætter et team af arbejdere en lettelse godt på plads? Vi forklarer det, trin for trin, på den næste side.

Det kan være dyrt at bore en nødbrønd for at aflede en oliebrønd, der er ude af kontrol, men ikke så dyrt som en udbredt oprydningsindsats-for miljøet eller en virksomheds image. Faktisk, tidlige forudsigelser skønnede, at oprydningsomkostningerne og de dermed forbundne udgifter til Mexicogolfens olielækage i 2010 ville koste mindst 12,5 mia. dollars [kilde:Haq]. Fra den 10. juni, 2010, de samlede boreomkostninger ved dobbelte nødbrønde alene blev anslået til 200 millioner dollars [kilde:Springvand].

Formålsdrevet boring:Opbygning af en aflastningsbrønd

En aflastningsbrønd er næsten identisk med en almindelig brønd. Faktisk, en aflastning bores ved hjælp af det samme udstyr, der bruges til at bore en almindelig brønd. Hovedforskellen er, at i tilfælde af olie- eller naturgasreliefbrønde den lodrette aksel bores til sidst i en vinkel for at krydse den originale brønds rør. Men, hvis du forestiller dig en lettelse, der går ind lige ved siden af ​​en udblæsningsbrønd, det er tid til at omformulere. I virkeligheden, en aflastningsbrønd skal placeres i sikker afstand fra den oprindelige brønd. For eksempel, i olielækagen i Den Mexicanske Golf i 2010, arbejdere begyndte at bore den første nødbrønd cirka 800 kilometer fra brønden, der skyllede olie [kilde:BP]. Så er der udfordringen med at bruge et 1 fod (30 centimeter) brøndboring til at bore i jorden overvåget af fjernkortlægningsudstyr, i håb om at ramme et rør med lignende diameter [kilde:Mowbry].

At begynde, arbejdere bruger et stålbor, der er fastgjort til et hul stålrør, til at dykke gennem geografiske lag [kilde:Bluestein og Drearen]. Borekronen udskiftes flere gange under hele processen, fordi den har en tendens til at blive kedelig ved brug; stålrøret hjælper med at forhindre det borede hul i at falde sammen og erstattes senere med en permanent version. Når det er tid for borekronen at ændre retning, så den kan krydse med den originale brøndrør, der er fastgjort et rørled, der får boret til at vinkel - men kun til blide 5 grader. Når boremaskinen når sin måldybde, brønden vil blive "sat, "hvilket betyder, at permanent slange sænkes ned i hullet og cementeres [kilde:Earth Science Australia]. Derefter, da borekronen nærmer sig det originale rør, det vil blive erstattet med en diamantbit, der kan skære igennem hovedbrøndens eksisterende rør [kilde:Tasker].

Ideen er, at når rørene krydser hinanden, reliefbrønden kan bruges til at gøre en af ​​to ting:aflede strømmen fra den originale brønd eller blokere den ved at levere syntetiske eller naturlige tilsætningsstoffer, såsom mudder, beton eller guargummi fyldstof.

Mens olieaflastningsboringer undertiden oprettes for at indføre stoffer i brøndstedet, en vandaflastningsbrønd er designet til at holde fremmede materialer ude. Skærme og filtre bruges til at forhindre, at grove materialer kommer ind i og tilstopper vandbrønden. Og, i modsætning til olieaflastningsboringer, som ofte bores retningsbestemt for at krydse den oprindelige brønds rørledning, vandaflastningsboringer bores altid lodret [kilde:U.S. Army Corps of Engineers]. Da vandreliefbrøndene fjerner overskydende vand fra undergrunden, de aflaster vandtrykket på eksisterende brønde og hjælper med at holde vandspejlet i skak.

Når en boremaskine rammer sit mål - uanset om det er vand, olie eller naturgas - hvad sker der så? Hvis du undrer dig over, hvordan vand eller fossile brændstoffer ledes ud af jorden, tjek den næste side.

Dele af et backup-system:Relief Wells i detaljer

Dele af en aflastningsbrønd - stålrør, stål- eller diamantbor og bøjede rørled, der bruges til at vinkle borets retning-udfør alt bagkulissearbejde under boring. Over jorden, der er et andet sæt værktøjer på arbejde.

En sensor, der er knyttet til borekronen, styrer boret og styres af en computer på stedet, der styres af arbejdere [kilde:Tasker]. Mens en midlertidig bakke huser arbejdernes værktøjer til handel, det giver også en måde at pumpe væske ind i aflastningsbrønden, så det kan blokere blæsningsbrønden. Ved at pumpe havvand ind i aflastningsbrønden, arbejdere kan teste, om havvandet overføres til blæsningsbrønden. Hvis det er, det vil fortrænge noget af den olie, der slipper ud. Næste, mudder vil blive hældt i reliefbrønden, efterfulgt af beton. Fordi begge materialer er tættere og tungere end olie, de bør blokere enhver trykolie, der bevæger sig op af reliefbrønden, såvel som den blæsende brønd [kilde:James].

Når nødbrønden er færdig, den kunne bruges til at fortsætte med at producere olie fra stedet [kilde:Hargreaves]. Hvis dette er tilfældet, et pumpestik installeres på jorden. Pumpestikket flytter olie eller gas ud af jorden gennem det borede hul ved hjælp af en række vægte, ventiler og en sugerstang [kilde:National Science Foundation]. Du kan læse mere om det i Sådan fungerer olieboring. Lignende pumpeudstyr, selv om det er i mindre skala, kan bruges til at drive vandaflastningsboringer. Oftere, imidlertid, vandboringer drives af en moderne version af pumpestikket:en jetpumpe.

De fleste vandaflastningsbrøndstrålepumper indeholder et par standardfunktioner, herunder et brøndhylster og filter; brøndhylsteret leder pumpehullet og filteret til at forhindre andet end vand i at trænge ind i pumpen. Vandet pumpes i henhold til signaler fra en trykafbryder monteret nær en motor over jorden. Hvis trykket rammer et bestemt niveau, pumpen vil cykle vand fra brønden op gennem rørene og ind i en lagertank eller ind i en række afløbsrør.

Uanset om hjælpebrønde styrer vand eller olie, de har alle en ting tilfælles, efter at en pumpe er sat på plads:Rutinemæssig vedligeholdelse og naturkatastrofe til side, de fleste kræver ikke så meget opmærksomhed. Faktisk, mange producerende brønde drives af fjernbetjening. Instrumenter foretager målinger på stedet og overfører dataene til et centralt sted uden for stedet, hvor de behandles og overvåges [kilde:DeFlow]. Selvfølgelig, hvis nødbrøndens eneste opgave er at levere tunge materialer, såsom mudder eller beton, og "dræbe" en katastrofe, der er ude af kontrol, dens rolle vil være kortvarig, og den, også, vil blive lukket.

Læs videre til næste side for at lære mere om olieboring og brønde.

Masser mere information

Relaterede HowStuffWorks -artikler

• Sådan fungerer olieboring
• Sådan fungerer vandtårne
• Sådan fungerer offshore boringer
• Sådan fungerer olieraffinering
• Hvorfor er offshore boring så kontroversiel?
• Hvordan renser du et olieudslip?

Flere store links

• American Petroleum Institute
• World Petroleum Council

Kilder

• American Petroleum Institute. "Spildforebyggelse og reaktion." OilSpillInfo.org. (12. juni kl. 2010) http://www.oilspillinfo.org/prevention/offshore-well.html
• Bluestein, Greg og Jason Dearen. "Spildhjælp trækker godt efter." Denver Post. 13. juni kl. 2010. http://www.denverpost.com/business/ci_15289577
• British Petroleum. "Arbejdet begynder at bore lettelse godt for at stoppe oliespild." 4. maj kl. 2010. (15. maj, kl. 2010) http://www.bp.com/genericarticle.do?categoryId=2012968&contentId=7061778
• Brun, Matthew. "Planen om at bore nødhjælp kan godt tage to måneder." Den (Dubuque, Iowa) Telegraph Herald. 1. juni kl. 2010. (12. juni, kl. 2010) http://www.thonline.com/article.cfm?id=284621
• Cashman, Klappe. "Grundvandssænkning i byggeriet:En praktisk vejledning." Spon Press, 2001. (9. juni, 2010)
• Hargreaves, Steve. "Fire måder at stoppe olielækage på." CNN penge. 14. maj kl. 2010. (15. juni, 2010) http://money.cnn.com/2010/05/13/news/economy/BP_leak/
• DeFlow måling løsninger. "Fjernovervågning." (12. juni kl. 2010) DeFlow Limited. http://www.deflow.com/products/remotemonitoring.html
• Drash, Wayne. "Orkaner kan afspore deadlines for augustolielækage." CNN. 4. juni kl. 2010. (9. juni, 2010) http://www.cnn.com/2010/US/06/04/oil.spill.hurricanes/index.html
• Earth Science Australien. "Offshore olieboring." (14. juni kl. 2010) EarthSci.org. http://earthsci.org/mineral/energy/gasexpl/offshore.html
• Springvand, Henry. "Plan for lindring Sporer godt håb blandt forsigtighed." New York Times. 3. juni kl. 2010. (10. juni, 2010) http://www.nytimes.com/2010/06/04/science/earth/04relief.html
• Haq, Husna. "BP -olieudslip 2010:Hvor meget vil det koste?" Christian Science Monitor. 3. maj kl. 2010. (15. juni, 2010) http://www.csmonitor.com/Money/new-economy/2010/0503/BP-oil-spill-2010-How-much-will-it-cost
• James, Åben. "Er BP's sidste, Bedste Hope Relief Wells Sure Things? "NPR.org. 30. maj, 2010. (16. juni, 2010) http://www.npr.org/blogs/thetwo-way/2010/05/are_last_best_hope_relief_well.html
• Klenck, Thomas. "Sådan fungerer det:Vandbrøndspumpe." Populær mekanik. 1. maj kl. 1997. (10. juni, 2010) http://www.popularmechanics.com/home/improvement/electrical-plumbing/1275136
• Lucas, Barbara. "Ordliste over vilkår for oversvømmelseskontrol." Center for Columbia River History. (12. juni kl. 2010) http://www.ccrh.org/comm/slough/primary/glossary.htm
• Mowbray, Rebecca. "Drilling Relief Wells for at stoppe Golfolielækage stiller udfordringer." The Times Picayune. 30. maj kl. 2010. (10. juni, 2010) http://www.nola.com/news/gulf-oil-spill/index.ssf/2010/05/challenges_involved_in_drillin.html
• National Science Foundation. "En Pumpe Jack." Molekylært arbejdsbord. (12. juni kl. 2010) http://mw.concord.org/modeler1.3/mirror/mechanics/pumpjack.html
• O'Hanlon, Larry. "Hjælpeboring for at tage tid til at stoppe Oil Gush." Discovery News. 3. maj kl. 2010. (12. juni, kl. 2010) http://news.discovery.com/earth/oil-spill-relief-drilling.html
• Olie- og gasjob. "Oilfield Well Gauger Job i offshore oliegasboringsindustri." OilGasJobs.com. (8. juni kl. 2010) http://oilgasjobs.co.cc/job-oilfield-gauger-offshore-oil-gas-drilling-industry/
• Gnide i, Jeff. "Oliekatastrofe kan bevise vendepunkt for verdens olieproduktion." The Globe and Mail. 5. maj kl. 2010. (9. juni, 2010) http://www.theglobeandmail.com/report-on-business/commentary/jeff-rubins-smaller-world/oil-disaster-may-prove-tipping-point-for-world-oil-production/article1557220/
• Petrofysikers samfund og