Puslespillet til at stoppe den værste naturgasudledning i historien

På det tidspunkt, hvor Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) forskere Barry Freifeld og Curt Oldenburg besøgte Aliso Canyons naturgaslager i december 2015, SS-25-brøndudblæsningen havde lækket naturgas i luften i mere end seks uger. De notorisk stærke vinde ved Aliso Canyon førte naturgassen og dens tilføjede lugt til det nærliggende Porter Ranch-kvarter, fører til, at tusindvis af familier evakuerer deres hjem.

Sammen med videnskabsmænd og ingeniører fra Lawrence Livermore National Laboratory og Sandia National Laboratories, Berkeley Labs besætning udgjorde det såkaldte "Lab Team, " kaldet ind af statslige embedsmænd for deres ekspertise inden for brøndintegritet og modellering med godt flow.

De gik i gang med at forsøge at finde ud af, hvorfor otte top-kill-forsøg - hvor tunge væsker og andre materialer pumpes ind i brønden i et forsøg på at lukke den fra oven - var mislykkedes. Ved at bruge T2Well, et softwareværktøj udviklet på Berkeley Lab, Lehua Pan, en Berkeley Lab-forsker med ekspertise i jordfysik og numerisk modellering, var i stand til at simulere opførselen af ​​den utætte brønd og evaluere, hvorfor de øverste dræber ikke virkede.

Berkeley Labs modellering viste, at brøndens komplekse geometri bidrog til de mislykkede top-kill-forsøg. Simuleringerne viste også, at en aflastningsbrønd ville være effektiv. Ja, udblæsningen stoppede inden for 10 minutter efter, at aflastningsbrønden krydsede den utætte SS-25-brønd, ligesom simuleringerne foreslog.

For at få indflydelse under denne slags begivenheder, en holdindsats var påkrævet. "Vi sammensatte hurtigt et tværfagligt team, der omfattede eksperter inden for brøndboring og færdiggørelse, reservoir ingeniører, og geovidenskabsfolk, " sagde Freifeld. "Ved at sammensætte et tværfagligt team er vi i stand til at se på hele problemet."

Brønde næsten 100 år gamle

Berkeley Lab-forskere er ikke nye til katastrofeberedskab. I 2010 droppede mange af de samme videnskabsmænd alt for at vurdere Deepwater Horizons Macondo-brøndudblæsning i Den Mexicanske Golf. Bruger også T2Well til at modellere det godt, de vurderede, hvor meget olie og gas der rent faktisk strømmede ud til havbunden.

T2Well er en udvidelse af TOUGH (Transport of Umættet grundvand og varme) koder, en suite af softwareværktøjer udviklet på Berkeley Lab, der bruger numeriske modeller til at simulere væskestrømmen, gas, og varme i porøse materialer og brønde. Med Berkeley Labs ekspertise inden for geovidenskab og computermodellering, den er løbende blevet forbedret gennem årene.

Aliso Canyons SS-25-brønd blev færdiggjort i 1954 som en oliebrønd. I 1973 blev den omdannet til gaslagerbrønd. Dens alder er ikke usædvanlig, i betragtning af, at alle Californiens underjordiske naturgaslager er placeret i udtømte olie- eller gasreservoirer. Nogle underjordiske gaslagringsbrønde i staten er næsten 90 år gamle. Og der er mange tusinde aldrende underjordiske gaslagringsbrønde i hele USA, men der havde ikke været nogen føderale sikkerhedsbestemmelser, der regulerede deres drift og vedligeholdelse.

Nu, to år efter, at lækagen først blev opdaget, Berkeley Lab er involveret i flere statslige bestræbelser på at sikre, at sådan en katastrofe ikke sker igen, for at mindske risikoen, hvis det sker, og at vurdere den langsigtede levedygtighed af underjordisk gaslagring i Californien. Laboratorieteamet var også en vigtig bidragyder til en national taskforce-rapport udgivet sidste år indeholdende 44 anbefalinger til at reducere chancerne for lignende hændelser.

"Jeg tror, ​​at de anbefalinger, vi lavede, er ret omfattende og vil gå langt hen imod at rette op på det faktum, at folk ikke overvågede disse brønde, " sagde Freifeld. "Aliso Canyon fik den føderale regering til at vågne op og indse, at PHMSA har en rolle at spille i undergrunden, ikke kun rørledninger."

Landets skrappeste sikkerhedsregler

På statsniveau, Lab Team har arbejdet med Department of Conservation's Division of Oil, Gas, og Geothermal Resources (DOGGR) til at levere teknisk ekspertise til udvikling af nye skærpede sikkerhedsbestemmelser for naturgaslagringsbrønde i Californien. Nødregler blev indført siden sidste år, og foreslåede permanente regler er under revision.

De foreslåede regler i Californien ville kræve mindst to indeslutningsbarrierer overalt i en brønd, så to komponenter af brøndintegritet skulle fejle samtidigt for at tillade en lækage svarende til Aliso Canyon-hændelsen i 2015. "Det er de strengeste regler i landet, " sagde Freifeld. "De berører mange aspekter af sikkerhed, som ikke var i reglerne før. De er virkelig guldstandarden og sætter en høj bar for den nationale standard."