Un'eruzione di pozzo o blowout consiste nel rilascio incontrollato di petrolio greggio e / o gas naturale da un pozzo in pressione quando i sistemi di controllo della pressione non riescono a intervenire.'All About Blowout', R. Westergaard, Norwegian Oil Review, 1987 Tale rilascio può trovare una sorgente di innesco (scintille accidentali o altro) e produrre un incendio catastrofico di petrolio o gas.
Prima dell'avvento dei dispositivi di prevenzione delle eruzioni di pozzo (o blowout preventer), avvenuto negli anni '20, il rilascio incontrollato di petrolio e gas da un pozzo durante la perforazione era comune e veniva indicato con il termine Gusher, mentre i pozzi moderni sono tutti dotati di tali dispositivi allo scopo di impedire il verificarsi di tali eventi.
Storia dei gusher e dei blowout I gusher sono stati un'icona delle operazioni di esplorazione petrolifera durante la fine del XIX e l'inizio del XX secolo, quando le tecniche di perforazione molto semplici quali il cable-tool drilling e la mancanza di blowout preventer rendevano impossibile il controllo dei giacimenti ad alta pressione. Di conseguenza, quando i macchinari di perforazione raggiungevano gli strati del giacimento ad alta pressione il petrolio o il gas naturale risaliva il pozzo a una velocità elevata fuoriuscendo dalle aste di perforazione (drilling string) e dando origine a un gusher. Spesso tali getti erano di grande entità, facendo fuoriuscire grandi quantità di petrolio e raggiungendo altezze di 60 m o più, come nel caso famoso del Lakeview Gusher del 1910.
Le eruzioni di pozzo potevano avere gravi conseguenze sulla sicurezza dei lavoratori, arrivando a uccidere operai coinvolti nelle operazioni di perforazione o causando la perdita dell'udito di chi lavorava normalmente nei pressi dell'impianto, gravi conseguenze sull'ambiente circostante, che veniva ricoperto da migliaia di barili di petrolio con un impatto ecologico profondo e duraturo, e anche conseguenze economiche arrivando a distruggere impianti e attrezzature.
In alcuni casi, i rilasci innescavano fonti di accensione, provocando incendi catastrofici di petrolio o gas.
Per cercare di limitare tali conseguenze disastrose vennero sviluppate tecniche di perforazione rotativa in cui la pressione del petrolio o del gas a fondo pozzo era controbilanciata dalla densità del fluido di perforazione limitando di molto la probabilità di un'eruzione. Se tuttavia la densità del fluido non era adeguata o il fluido di perforazione si disperdeva nel terreno c'era ancora un rischio significativo di blowout del pozzo.
Nel 1924 fu introdotto sul mercato il primo dispositivo funzionante di prevenzione dei blowout, consistente in una valvola BOP ("Blow-Out Preventer") fissata alla testa pozzo che poteva essere chiusa in caso di necessità per contenere i fluidi ad alta pressione presenti nel pozzo e poterne riguadagnare il controllo. Con il passare del tempo e lo sviluppo della tecnologia, i dispositivi di prevenzione dei blowout sono diventati un'attrezzatura standard e i gusher sono diventati un ricordo del passato.
Nella moderna industria petrolifera i pozzi incontrollabili sono diventati noti come Blowouts e sono relativamente rari, grazie a un miglioramento significativo nella tecnologia, nelle tecniche di controllo dei pozzi e nella formazione del personale, tanto che nel periodo tra il 1976 e il 1981 ne sono stati riportati 21.
Lista di gusher
Wooster, Ohio, nel 1815: eruzione di petrolio avvenuta durante operazioni di trivellazione alla ricerca di sale lungo Killbuck Creek, a ovest della città. Oil City, Pennsylvania, nel 1861: serie di eruzioni, di cui la più famosa fu quella del pozzo Little & Merrick, che iniziò a zampillare petrolio il 17 aprile 1861. Lo spettacolo della fontana di petrolio che fuoriesce a circa barili (480 m³) al giorno aveva attirato circa 150 spettatori quando il pozzo di petrolio esplose in fiamme, facendo piovere fuoco sugli spettatori inzuppati d'olio. Ci furono trenta vittime. Altre eruzioni notevoli nell'area furono quella del Phillips n. 2 ( barili (640 m³) al giorno) nel settembre 1861 e quella del Woodford ( barili (480 m³) al giorno) nel dicembre 1861. Shaw Gusher di Oil Springs, Ontario, il 16 gennaio 1862: è stato il primo gusher canadese di petrolio. Facendo zampillare petrolio sopra le cime degli alberi circostanti a una portata di 3000 barili (480 m³) al giorno diede inizio al boom petrolifero nella contea di Lambton. Lucas Gusher di Spindletop a Beaumont, in Texas, nel 1901: con barili ( m³) al giorno al suo picco, triplicò la produzione petrolifera statunitense e segnò l'inizio dell'industria petrolifera del Texas. Masjed Soleiman, Iran, in 1908, il primo famoso in Medio Oriente. Dos Bocas nello stato di Veracruz, in Messico, fu un famoso gusher messicano del 1908 che continuò a far fuoriuscire petrolio per moltissimi anni, fino oltre il 1938, anno in cui la Pemex nazionalizzò l'industria petrolifera messicana. Lakeview Gusher del giacimento Midway-Sunset Oil Field, nella contea di Kern, in California, del 1910: è considerato il più grande gusher statunitense mai esistito. Al suo picco fuoriuscivano più di barili ( m³) di petrolio al giorno, con un getto che raggiungeva un'altezza di 60 m. È rimasto aperto per 18 mesi, sversando nell'ambiente oltre 9 milioni di barili ( m³) di petrolio, di cui meno della metà recuperati. Gusher al pozzo Alamitos # 1 a Signal Hill, in California, nel 1921: segnò la scoperta del Long Beach Oil Field, uno dei giacimenti petroliferi più produttivi al mondo. Gusher al pozzo Barroso 2 in Cabimas, Venezuela, nel dicembre 1922: durò per nove giorni facendo uscire circa barili ( m³) al giorno, più una grande quantità di gas naturale. Gusher nel giacimento di Baba Gurgur vicino a Kirkuk, in Iraq, nel 1927: eruttò con una portata di barili ( m³) al giorno nel 1927. Gusher nel pozzo Yates # 30-A nella contea di Pecos, in Texas, il 23 settembre 1929: segnò un record mondiale con una portata di barili di petrolio al giorno. Gusher Wild Mary Sudik a Oklahoma City, Oklahoma, nel 1930: eruttò con una portata di barili ( m³) al giorno. Gusher Daisy Bradford nel 1930: segnò la scoperta dell'East Texas Oil Field, il più grande giacimento petrolifero degli Stati Uniti continentali. Gusher vicino a Qom, in Iran, il 26 agosto 1956: il più grande gusher di petrolio "wildcat", con una portata di barili ( m³) al giorno. Il gusher fu chiuso dopo 90 giorni di lavoro da Bagher Mostofi e Myron Kinley (USA). Gusher al pozzo n. 37 del giacimento di Tengiz ad Atyrau, nell'allora Repubblica Socialista Sovietica Kazaka, in Unione Sovietica, il 23 giugno 1985: uno dei rilasci più problematici, alto 200 metri, che si incendiò due giorni dopo. A causa dell'elevata pressione del petrolio (fino a 800 atm) e dell'elevato contenuto di idrogeno solforato tossico il gusher fu chiuso solo il 27 luglio 1986. Il volume totale di materiale eruttato fu misurato pari a 4,3 milioni di tonnellate di petrolio e 1,7 miliardi di m³ di gas naturale, mentre l'incendio produsse 890 tonnellate di vari mercaptani e più di tonnellate di fuliggine rilasciate nell'atmosfera. Esplosione della Deepwater Horizon, presso il giacimento petrolifero di Macondo Prospect nel Golfo del Messico, il 20 aprile 2010: il più grande blowout sottomarino nella storia degli Stati Uniti. L'eruzione causò l'esplosione della Deepwater Horizon, una piattaforma mobile di perforazione offshore di proprietà di Transocean e in locazione a BP al momento dello scoppio. Sebbene il volume esatto di petrolio fuoriuscito non sia noto, il gruppo tecnico della United States Geological Survey stabilì una stima tra i e i barili (5600–9500 m³) di petrolio greggio al giorno.
Cause di blowout Pressione del giacimento
Il petrolio o il petrolio greggio è un liquido infiammabile naturale costituito da una miscela complessa di idrocarburi di vari pesi molecolari e altri composti organici, che si trovano in formazioni geologiche sotto la superficie terrestre. Dato che gli idrocarburi sono per la maggior parte più leggeri della roccia o dell'acqua, spesso migrano verso l'alto e occasionalmente lateralmente attraverso strati rocciosi adiacenti fino a raggiungere la superficie o rimanere intrappolati all'interno di rocce porose (note come giacimenti) sovrastate da uno strato di rocce impermeabili. Quando gli idrocarburi sono concentrati in una trappola strutturale, si forma un giacimento petrolifero da cui il liquido può essere estratto mediante perforazione e pompaggio. La pressione del fondo pozzo nelle strutture rocciose cambia a seconda della profondità e delle caratteristiche della roccia madre. Può essere presente anche gas naturale (principalmente metano), di solito sopra l'olio all'interno del giacimento ma a volte disciolto nell'olio alla pressione e alla temperatura del giacimento stesso. Il gas disciolto si libera normalmente dalla soluzione come gas libero quando la pressione si riduce durante le operazioni di produzione o in un calcio ("kick") o in un blowout incontrollato. Alcuni giacimenti possono contenere essenzialmente solo gas naturale.
Calcio della formazione ("kick") Le pressioni dei fluidi di fondo pozzo nei pozzi moderni sono controllate bilanciandole con la pressione idrostatica fornita dalla colonna di fango di perforazione. Se il bilanciamento della pressione del fango di perforazione non è corretto (ovvero, il gradiente di pressione del fango è inferiore al gradiente di pressione dei pori di formazione), i fluidi di formazione (petrolio, gas naturale e/o acqua) possono iniziare a salire nel pozzo e nellannulus (l'intercapedine tra le aste di perforazione (drilling string) e la parete pozzo o interno del casing) e/o all'interno del tubo di perforazione. Questo è comunemente chiamato un calcio ("kick").
Nel caso si verifichi un calcio si possono chiudere le barriere meccaniche quali i blowout preventers (BOP) per isolare il pozzo mentre viene ripristinato l'equilibrio idrostatico attraverso la circolazione dei fluidi nel pozzo. Ma se il pozzo non è chiuso (termine comune per indicare la chiusura del blowout preventer), un calcio può rapidamente degenerare in uno blowout quando i fluidi di formazione raggiungono la superficie, soprattutto quando tali fluidi contengono gas che si espande rapidamente mentre sale lungo il pozzo aumentando ulteriormente la sua velocità di risalita.
I primi segnali di allarme di un imminente calcio del pozzo durante la perforazione sono:
Cambiamento improvviso nella velocità di perforazione; Riduzione del peso del tubo di perforazione; Variazione della pressione della pompa; Variazione della velocità di ritorno del fluido di perforazione.
Altri segnali di avvertimento durante l'operazione di perforazione sono:
Ritorno di fango "tagliato" da (cioè contaminato da) gas, petrolio o acqua; Alti contenuti di gas rilevati nel fango.Grace, R: Blowout and Well Control Handbook, page 42. Gulf Professional Publishing, 2003.
Il primo modo per rilevare un calcio durante la perforazione è un cambiamento nella velocità di circolazione del fango. La squadra di perforazione o il tecnico dedicato ("mud engineer") tiene traccia del livello nelle fosse del fango ("mud pits") e monitora attentamente la velocità di ritorno del fango rispetto alla velocità che viene pompata lungo il tubo di perforazione.
Controllo del pozzo La prima risposta dopo l'insorgere di un calcio della formazione è quella di chiudere il pozzo attivando i blowout preventer in superficie. Quindi la squadra di perforazione dovrebbe tentare di far circolare nel pozzo un liquido più pesante (detto killing fluid) per aumentare la pressione idrostatica (a volte con l'assistenza di una società specializzata nel controllo dei pozzi), far circolare i fluidi di afflusso lentamente e in modo controllato e non consentendo a nessun gas di accelerare troppo rapidamente.