救済井戸の仕組み

重要なポイント

テレビで見る昔の油井が、間欠泉のように噴火して「黒い金」をあちこちに噴き出すのに十分な圧力がどのくらいあったのか、考えたことはありますか?この大画面の驚異が現実でも起こり得ることが分かりました。石油の堆積物は土と岩の重い層の下に密封されていますが、ドリルが密封を破ると、その加圧された液体はすべてどこかに逃げる必要があります。通常、それは制御された方法で井戸を上がったり出たりします。それは、現代の井戸には噴出防止装置 (一連の遮断バルブとマスターキルスイッチ) が装備されており、通常はそのようなオーバーフローの噴出を制限するためである 。しかし、2010年4月20日に爆発し、11人の作業員が死亡し、原油が無制限にメキシコ湾に流出したトランスオーシャン沖合石油掘削装置ディープウォーター・ホライズンのように、何かが壊滅的に間違った事態に陥ったときには、救援井戸が最善の選択肢となるかもしれない。それを制御下に置きます。

救済井は、井戸が暴走し、井戸やそのオペレーターが処理できる量を超える量の石油や天然ガスが流出したときに活躍します。流れを抑えるために、元の掘削現場から安全な距離に二次井戸が掘られ、問題のある配管に穴が開けられ、加圧された液体が迂回されます。残念ながら、正確に正しい場所にドリルできる可能性は低いです。それは海面下 3 マイル (5 キロメートル) のディナープレートを狙うようなものです 。

救済井は通常、正確な目標を達成するために掘削されるという事実を除けば、通常の井戸との間に大きな違いはありません。どちらも垂直下向きに掘削されていますが、リリーフ ウェルも元のウェルと交差するように角度を付けています。これは方向性ドリルと呼ばれます 。

救済井は、石油や天然ガス掘削の単なる「プランB」ではありません。地下水面が高い地域では、通常の井戸と同じように救済井戸が掘られ、定期的に余分な水を排水するために使用されます。たとえば、堤防を囲む救済井戸システムは、水を封じ込めることで長期にわたって構造を安定させるのに役立ちます 。

しかし、封じ込め方法が機能しない場合に噴出を止めることが証明されている唯一の方法であるにもかかわらず、救済油井の先制掘削は、通常、主要な油井の建設と同時に行われることはありません。残念なことに、次のページで見るように、事後かなり後に救援物資を掘削することは、住宅火災を通報するために 911 に電話し、火を消すために急いで駆けつける前に消防車を組み立てる必要があることを知るようなものです。

なんという救済: 救済井戸の歴史

救援井戸は 1900 年代初頭から使用されており、それは機械が地下の化石燃料を取り出していたのとほぼ同じ期間です。当初、リリーフ井は噴出井の近くで垂直に掘削され、井から圧力をそらすためだけに使用されていました。掘削技術は 1933 年までほとんど変わりませんでしたが、1933 年にはテキサス州で傾斜した、または方向性のあるレリーフ井が使用されました。この救済井は噴出井の下の石油貯留層に水を供給するだけでなく、水を元の水源に汲み上げて井戸を破壊するためにも使用されました。

1970 年代と 1980 年代にはさらに改良が加えられ、検出方法の改良により、初めてリリーフ井が噴出井の地下パイプと交差しました。この時代には、操縦可能な指向性掘削装置や、湧き出る井戸を枯らすために合成材料やグアーガムや泥などの天然材料など、石油より重い流体の使用も導入されました。リリーフウェルは、元のウェルの配管を遮断するか、元のウェルが引き込まれている貯留層に接続します。それはすべて、とりわけ井戸の破壊の確率を考慮したかなり複雑なルーブリックに依存します 。

水に濡れた土を安定させるための救済井戸の使用は 1940 年代に一般的になり、米陸軍工兵隊がモンタナ州のフォート ペック ダム近くの過剰な水圧を制御するためにそれらを使用しました。同年、ダムの設計と建設に関しては、救済井戸が当然のこととなった 。その後すぐに、住宅や商業施設の建設中に、水を迂回させたり、地盤の安定性に影響を与える可能性のある高地下水面を下げるために、水抜き井戸が使用されるようになりました。これは現在も行われています 。

ほとんどの場合、予防策として放水井戸が掘削されます。石油に関しては、石油救出井と通常の井戸を同時に掘削するという同じアプローチをとることを推奨する支持者もいます。多くの専門家は、その場所の深さに応じて、救済井の掘削には 2 ～ 3 か月かかることが多いため、検討する価値はあると述べている というアイデアです。実際、噴出井による損傷が終わってからずっと後、救援井が完成する可能性があります。

では、作業員チームは具体的にどのようにして安全を適切に設置するのでしょうか?次のページで、順を追って説明します。

目的に基づいた掘削: 救済井の建設

リリーフウェルは通常のウェルとほぼ同じです。実際、レリーフは通常の井戸を掘削するのに使用されるのと同じ装置を使用して掘削されます。主な違いは、石油または天然ガスのリリーフ井の場合、垂直シャフトは最終的に元の井のパイプと交差する角度で掘削されることです。しかし、噴出井のすぐ隣に救援井が入っている様子を想像している場合は、構図を変える時期が来ています。実際には、救済井戸は元の井戸から安全な距離に配置する必要があります。たとえば、2010 年のメキシコ湾石油漏洩事故では、作業員は石油が噴出している井戸から約 800 メートル (800 メートル) 離れた場所で最初の救援井の掘削を開始しました。

まず、作業員は中空の鋼管に取り付けられた鋼製ドリルビットを使用して、地理的層を掘り下げます。次に、ドリルビットが元のパイプに近づくと、主井戸の既存のパイプを切断できるダイヤモンドビットに置き換えられます 。

このアイデアは、パイプが交差したら、リリーフ ウェルを 2 つのことのいずれかに使用できるというものです。1 つは元の井戸からの流れを変えるか、泥、コンクリート、グアーガム充填材などの合成または天然の添加剤を供給して流れを阻止することです。

油抜き井戸は井戸の敷地内に物質を導入するために作られることがありますが、水抜き井戸は異物の侵入を防ぐように設計されています。スクリーンとフィルターは、粗い物質が井戸に入って詰まるのを防ぐために使用されます。そして、元の油井のパイプラインと交差する方向に掘削されることが多い石油救出井とは異なり、水救出井は常に垂直に掘削されます 。放水井戸は地下から余分な水を排出するため、既存の井戸の水圧を軽減し、地下水面を抑制するのに役立ちます。

ドリルが水であれ、石油であれ、天然ガスであれ、ターゲットに到達したら、次に何が起こるでしょうか?水や化石燃料がどのようにして地下から導出されているか疑問に思う場合は、次のページをご覧ください。

バックアップシステムの部品: 救済井戸の詳細

リリーフウェルの部品、つまり鋼製の配管、鋼製またはダイヤモンドのドリルビット、ドリルの方向に角度を付けるために使用される曲げパイプ継手などは、ボーリング中のすべての舞台裏の作業を行います。地上では、別のツールセットが働いています。

ドリルビットに取り付けられたセンサーがビットを操作し、作業員が制御する現場のコンピューターによって管理されます。

救援井が完成したら、その場所から石油を生産し続けるために使用できる可能性があります。詳細については、 「石油掘削のしくみ」を参照してください。同様のポンプ設備は、規模は小さいですが、水を逃がす井戸の操作に使用できます。しかし、多くの場合、井戸はポンプ ジャッキの現代版であるジェット ポンプによって駆動されます。

ほとんどの水を除去する井戸ジェット ポンプには、井戸ケーシングやフィルターなどのいくつかの標準機能が含まれています。井戸ケーシングはポンプ穴の内側を覆い、フィルターは水以外がポンプに入るのを防ぎます。水は、地上のモーターの近くに取り付けられた圧力スイッチからの信号に従って汲み上げられます。圧力が指定されたレベルに達すると、ポンプは水を井戸からパイプを通って循環させ、貯蔵タンクまたは一連の排水パイプに送ります。

救援井戸が水や油を管理しているかどうかに関係なく、ポンプを設置した後はすべて共通点があります。それは、定期的なメンテナンスや自然災害を除けば、ほとんどの場合、それほど注意を必要としません。実際、多くの生産井は遠隔操作で操作されています。機器はオンサイトで出力測定を行い、データを中央のオフサイトの場所に送信し、そこで処理および監視されます 。もちろん、救援井戸の唯一の仕事が泥やコンクリートなどの重い物質を運び、制御不能な大災害を「殺す」ことであるならば、その役割は短命で、それも閉鎖されるだろう。

石油掘削と井戸の詳細については、次のページを読んでください。