Was hat die Deepwater Horizon-Katastrophe verursacht?

Anmerkung des Autors: Ich bin den vielen Bohr- und Fertigstellungstechnikern dankbar, die mich bei diesem Beitrag konsultiert haben, um zu plausiblen Erklärungen und Interpretationen dessen zu gelangen, was in den letzten Stunden auf der Halbtaucher-Bohrinsel Deepwater Horizon im Golf von Mexiko geschah. Die folgende Analyse stützt sich auf diese Diskussionen sowie auf meine eigene 32-jährige Erfahrung als Geologe in der Öl- und Gasindustrie.

Es ist noch zu früh, um herauszufinden, was wirklich passiert ist. Aufgrund der Schwere und der potenziellen Auswirkungen dieser Katastrophe auf die Nation und meinen Wirtschaftszweig wollte ich jedoch eine frühere und investigativere Perspektive bieten als vieles, was bisher in den Medien erschienen ist. Das Risiko besteht natürlich darin, dass weitere Informationen einiges von dem, was folgt, entkräften. Ich möchte daher klarstellen, dass es sich um eine faktenbasierte Interpretation dessen handelt, was am 20. April 2010 auf der Deepwater Horizon passiert sein könnte, aber letztendlich ist es eine Interpretation. – Art Berman

Der Blowout und die Ölpest auf der Deepwater Horizon im Golf von Mexiko wurden durch einen fehlerhaften Bohrlochplan verursacht, der nicht genügend Zement zwischen dem 7-Zoll-Produktionsrohr und dem 9 7/8-Zoll-Schutzrohr vorsah. Das mutmaßliche Versagen des Blowout-Preventers (BOP) ist ein wichtiges, aber zweitrangiges Problem. Obwohl der daraus resultierende Ölaustritt potenziell schwerwiegende Auswirkungen auf die Umwelt hat, waren die jüngsten Bemühungen, den Durchfluss mit einem Einführungsrohr zu begrenzen, offenbar erfolgreich. Zu den fortlaufenden Bemühungen, den Ölfluss zu verlangsamen oder zu stoppen, gehören zwei nahe gelegene Entlastungsbohrungen, die das Bohrloch von MC 252 innerhalb von 60-90 Tagen durchschneiden könnten.

Am 20. April 2010 bereitete sich die Besatzung der Deepwater Horizon darauf vor, die „Macondo“-Entdeckungsbohrung von BP im Mississippi Canyon (MC) Block 252 vorübergehend aufzugeben (Abbildung 1).

In ein paar Stunden wäre man bereit gewesen, den Bohrturm von der Stelle zu bewegen, damit ein Bohrturm zur Fertigstellung des Bohrlochs anrücken konnte. Gegen 22:00 Uhr begann die Bohrinsel unerwartet zu wackeln und ein lautes, wogendes Geräusch wurde von Erdgas, Bohrschlamm und Meerwasser begleitet, das hoch über den Boden des Bohrschiffs schoss. Das Gas explodierte und die Bohrinsel ging in Flammen auf. Es folgte eine zweite Explosion und der Strom fiel aus. Elf Männer starben auf der Stelle, 115 weitere stürzten sich in die Rettungsboote oder sprangen in den Golf von Mexiko. Dies alles geschah so schnell, dass die Toten wahrscheinlich keine Zeit hatten, zu begreifen, was geschah. Zwei Tage später sank die Deepwater Horizon auf den Grund des Golfs von Mexiko, und seither strömen täglich mindestens 5.000 Barrel Öl in den Golf aus (ein Barrel enthält 42 Gallonen).

Das Bohrloch MC 252 befindet sich in einer Wassertiefe von 5.067 Fuß etwa 50 Meilen vor der Küste von Louisiana. Die Gesamttiefe des Bohrlochs betrug 18.360 Fuß unter dem Meeresspiegel (13.293 Fuß unter dem Meeresboden). Im Vergleich zu vielen anderen Bohrungen im Golf von Mexiko ist dies weder eine ungewöhnlich tiefe Bohrung noch wurde sie in außergewöhnlich tiefem Wasser niedergebracht. Der Rekord für die Bohrtiefe im Golf von Mexiko wurde Anfang dieses Jahres mit mehr als 30.000 Fuß unter dem Meeresboden aufgestellt (The Oil Drum, 18. Januar 2010: http://www.theoildrum.com/node/6135#more), und der aktuelle Rekord für die Wassertiefe von 10.011 Fuß wurde 2003 aufgestellt (http://www.deepwater.com/fw/main/Home-1.html).

Viele Informationen sind seit dem Unfall durch Anhörungen des Kongresses und des Mineral Management Service (MMS), öffentliche Erklärungen der beteiligten Unternehmen und am 16. Mai durch einen Bericht in der CBS-Fernsehsendung Sixty Minutes an die Öffentlichkeit gelangt. Die meisten dieser Informationen stammen aus Augenzeugenberichten von Personen, die sich zum Zeitpunkt der Explosion auf oder in der Nähe der Deepwater Horizon befanden.

Ich halte die meisten der bisher öffentlich verfügbaren Berichte für potenzielles Hörensagen, obwohl sie wahrscheinlich einige gute Beobachtungen und Elemente der Wahrheit enthalten. Ich schätze den Wert der Zeugenaussagen vor allem deshalb ab, weil keiner dieser Personen zum Zeitpunkt des Blowouts auf der Bohrinsel war. Außerdem sind die einzigen Personen, die ein umfassendes und faktenbasiertes Verständnis der Ereignisse haben, die zu dem Unfall geführt haben, entweder von den beteiligten Unternehmen unter Verschluss gehalten worden oder tot.

Chronologie des Unglücks

1. Das Bohrloch hatte eine Tiefe von 13.293 Fuß unter dem Meeresboden erreicht. Der letzte Strang der Produktionsverrohrung vom Bohrlochkopf am Meeresboden bis zur Gesamttiefe war in das Bohrloch eingebracht und am 19. April 2010 zementiert worden.

2. Gemäß dem Bohrplan wurden nur 51 Fässer Zement verwendet. Dies reichte nicht aus, um eine Abdichtung zwischen der 7-Zoll-Produktionsverrohrung und der zuvor zementierten 9 7/8-Zoll-Schutzverrohrung zu gewährleisten (Abbildung 2).

3. Beim Bohren des unteren Teils des Bohrlochs ging Schlamm in die Lagerstätte verloren (dies wird als „verlorene Zirkulation“ bezeichnet). Dies deutet in der Regel auf eine gute Qualität der Lagerstätte, ein Intervall mit niedrigerem Druck oder beides hin und kann zu einem vergrößerten Bohrloch oder einer „Auswaschung“ führen. Dies bedeutet, dass es schwierig gewesen sein könnte, eine gute Zementdichtung zwischen dem Futterrohr und der Formation herzustellen. Es wäre auch unmöglich gewesen, die Wirksamkeit der Zementdichtung zu gewährleisten, ohne ein Zementbindungsprotokoll zu erstellen, was nicht getan wurde.

4. Der Zement enthielt einen Stickstoffzusatz, um ihn leichter zu machen, so dass er leichter fließen und den Bereich zwischen der Verrohrung und der Zone mit verlorener Zirkulation und Auswaschung besser ausfüllen würde. Dies kann auch seine Dichtungswirkung verringert haben. Gas aus der Lagerstätte könnte die Viskosität des Zements weiter verdünnt haben.

5. Während die Mannschaft am 20. April etwa 20 Stunden darauf wartete, dass der Zement trocknete, begann sie, die Bohrspülung („Mud“) im Bohrloch und im Steigrohr mit Meerwasser zu verdrängen, bevor sie einen Zementstopfen einsetzte und sich vom Standort entfernte. Dieser Schlamm wurde in Tanks an der Oberfläche und dann auf ein Versorgungsschiff neben der Bohrinsel gepumpt (dessen Kapitän letzte Woche bei einer MMS-Anhörung aussagte).

6 Meerwasser ist viel leichter als Bohrschlamm, so dass die Abwärtskraft im Bohrloch zum Ausgleich des Gasflusses aus der Lagerstätte geringer war. Die Bohraufsichtsbehörden wussten, dass sich Gas in der Bohrspülung befand, da auf Fotos eine Gasfackel zu sehen ist, die wahrscheinlich von einer Umlenkleitung im Steigrohr stammt (Abbildung 3).

7. Die Tabelle mit den Bohrparametern für die letzten zwei Stunden vor dem Blowout deutet darauf hin, dass das Steigrohr und die oberen 3.000 Fuß des Bohrlochs um 20:00 Uhr am 20. April vollständig mit Meerwasser verdrängt waren. Ab 10 Minuten später, um 20:10 Uhr, begann das Volumen der Schlammgrube anzusteigen, wahrscheinlich aufgrund von Gaszufluss (Abbildung 4). Das Volumen stieg so stark an, dass der Rekorder viermal den Nullpunkt neu anzeigte. Als die Besatzung um 21:08 Uhr die Umwälzung einstellte, verringerte sich das Volumen der Schlammgrube, was die Besorgnis über das Einströmen von Gas gemildert haben könnte.

8. Um 21:30 Uhr wurde die Umwälzung erneut eingestellt, aber das Volumen der Grube nahm weiter zu (Abbildung 5). Der Druck in den Standrohren stieg und fiel zweimal zwischen 21:30 und 21:42 Uhr (der Druck in den Standrohren spiegelt im Allgemeinen den Druck im unteren Bohrloch wider). Dies und der stetige Anstieg des Spülungsgrubenvolumens deuten darauf hin, dass aus einer Gassäule unterhalb des Bohrlochkopfes und außerhalb des 7-Zoll-Förderrohrs Gas in die Bohrspülung gelangte. Das Gas war wahrscheinlich an der unzureichenden Zementierung in der Nähe des Bohrlochs vorbeigeleitet und hatte inzwischen die Dichtungen und Abdichtungen erreicht, die das Bohrloch vom Steigrohr am Meeresboden trennen.

9. Um 21:47 Uhr fielen der Druck im Steigrohr und das Volumen der Schlammgrube aus der Skala, und an der Oberfläche wurde der Wasserdurchfluss gemessen. Der Blowout hatte begonnen.

Zwischen 21:47 und 21:49 Uhr überwand das Gas hinter der 7-Zoll-Produktionsverrohrung offenbar die Bohrlochkopfdichtungen und die Abdichtungen, die das Bohrloch vom Steigrohr trennten. Fast augenblicklich schoss das Gas das Wasser aus der Steigleitung und über die Krone des Bohrturms. Dann entzündete sich das Gas und explodierte.

Probleme, die gelöst werden können und nicht gelöst werden können

Die Explosion des Bohrlochs MC 252 wirft viele beunruhigende Fragen auf. Der „Sixty Minutes“-Bericht hinterlässt den Eindruck, dass es klare Hinweise darauf gab, dass in den Wochen vor dem Blowout einiges schief gelaufen ist. Außerdem wird angedeutet, dass BP und die anderen an der Bohrung beteiligten Unternehmen diese Probleme ignoriert haben, um Zeit und Geld zu sparen.

Ich glaube nicht, dass es ausreichende und glaubwürdige öffentlich zugängliche Informationen gibt, um diese Fragen zum jetzigen Zeitpunkt zu klären. Ausgehend von der oben dargelegten Chronologie erscheint es merkwürdig, dass in den eineinhalb Stunden zwischen dem merklichen Anstieg des Schlammlochvolumens und dem Blowout offenbar so wenig unternommen wurde, außer dass der Kreislauf zweimal gestoppt wurde. Gleichzeitig ist es jetzt, da wir das Ergebnis kennen, einfach, die Warnzeichen zu erkennen, und wir wissen nicht, was zu dieser Zeit getan oder besprochen wurde – wir haben nur Aufzeichnungen auf einer Karte.

Was jetzt angesprochen werden kann, ist das größere Problem, dass ein fehlerhafter, riskanter Bohrplan für das Bohrloch MC 252 von der MMS und dem Management von BP, Anadarko und Mitsui genehmigt wurde. Ähnliche oder identische Pläne wurden zweifelsohne von vielen Betreibern für andere Bohrungen im Golf von Mexiko genehmigt und verwendet. Ein Plan, der nicht genügend Zement enthält, um den letzten und den vorhergehenden Verrohrungsstrang zu überlappen, und der nicht die Durchführung eines Zementbindungsprotokolls erfordert, um die Integrität der Abdichtung sicherzustellen, ist ein mangelhafter Plan. Die Tatsache, dass es bei früheren Bohrungen keine Ausbrüche gegeben hat, rechtfertigt nicht die Genehmigung und Anwendung eines unsicheren Plans.

Innenminister Salazar hat eine Aussetzung der Genehmigungen für Offshore-Bohrungen und ein unbefristetes Verbot für neue Offshore-Bohrungen angekündigt. Dies wird tiefgreifende wirtschaftliche Auswirkungen auf viele Tausende von Arbeitsplätzen auf Bohrinseln und in den damit verbundenen Dienstleistungsbereichen haben. Die Folge werden zweifellos neue Vorschriften sein. Mehr Vorschriften werden jedoch wenig bewirken, wenn das zugrunde liegende Problem ein Mangel an kritischem Denken bei den Unternehmen ist, die Öl- und Gasbohrungen durchführen, und bei den Regierungsbehörden, die ihre Aktivitäten überwachen.

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