Författarens anmärkning: Jag är tacksam mot de många borrnings- och färdigställningsingenjörer som rådfrågade mig om detta inlägg för att komma fram till rimliga förklaringar och tolkningar av vad som hände under de sista timmarna på den halvt nedsänkbara borriggen Deepwater Horizon i Mexikanska golfen. Analysen som följer bygger på dessa diskussioner och på min egen 32-åriga erfarenhet som geolog inom olje- och gasindustrin.
Det är tidigt i processen att upptäcka vad som verkligen hände. På grund av allvaret och den potentiella effekten av denna katastrof på nationen och min bransch ville jag dock ge ett tidigt och mer undersökande perspektiv än mycket av det som hittills har förekommit i media. Risken är förstås att mer information kommer att ogiltigförklara en del av det som följer. Jag vill därför klargöra att detta är en faktabaserad tolkning av vad som kan ha hänt på Deepwater Horizon den 20 april 2010, men i slutändan är det en tolkning. – Art Berman
Det stora utbrottet och oljeutsläppet på Deepwater Horizon i Mexikanska golfen orsakades av en bristfällig brunnsplan som inte innehöll tillräckligt med cement mellan det 7-tums produktionshölje och det 9 7/8-tums skyddshölje. Det förmodade felet på utblåsningsskyddet (BOP) är en viktig men sekundär fråga. Även om det resulterande oljeutsläppet har potentiellt allvarliga miljökonsekvenser har de senaste insatserna för att begränsa flödet med hjälp av ett insticksrör uppenbarligen varit effektiva. Fortsatta ansträngningar för att bromsa eller stoppa flödet omfattar borrning av två närliggande avlastningsbrunnar som kan korsa borrhålet i MC 252 inom 60-90 dagar.
Den 20 april 2010 förberedde besättningen på Deepwater Horizon sig för att tillfälligt överge BP:s ”Macondo”-borrhål i Mississippi Canyon (MC) Block 252 (figur 1).
Om några timmar skulle de ha varit redo att flytta borriggen från platsen så att en kompletteringsrigg kunde gå vidare. Vid 22.00-tiden började riggen oväntat att skaka och ett högt svallande ljud åtföljdes av naturgas, borrslam och havsvatten som sköt högt över borrskeppets golv. Gasen exploderade och riggen svämmade över i lågor. En andra explosion följde och elektriciteten slogs ut. Elva män dog omedelbart och 115 andra rusade till livbåtarna eller hoppade ut i Mexikanska golfen. Allt hände så snabbt att de som dog förmodligen inte hann förstå vad som hände. Två dagar senare sjönk Deepwater Horizon till botten av Mexikanska golfen, och sedan dess har olja runnit ut i golfen i en takt på minst 5 000 fat per dag (ett fat rymmer 42 gallon).
Källan MC 252 ligger på 5 067 fot vatten ungefär 50 miles från Louisianas kust. Brunnens totala djup var 18 360 fot under havsytan (13 293 fot under havsbotten). Detta är inte en ovanligt djup brunn och den borrades inte heller på exceptionellt djupt vatten jämfört med många andra brunnar i Mexikanska golfen. Rekordet för borrdjup i golfen sattes tidigare i år på mer än 30 000 fot under havsbotten (The Oil Drum, 18 januari 2010: http://www.theoildrum.com/node/6135#more), och det nuvarande rekordet för vattendjup på 10 011 fot sattes 2003 (http://www.deepwater.com/fw/main/Home-1.html).
Mycket information har framkommit sedan olyckan genom utfrågningar i kongressen och på Mineral Management Service (MMS), offentliga uttalanden från de inblandade företagen och, den 16 maj, ett reportage i CBS:s tv-program Sixty Minutes. Det mesta av denna information kommer från ögonvittnesskildringar av personer som befann sig på eller i närheten av Deepwater Horizon vid tidpunkten för utbrottet.
Jag anser att de flesta av de offentligt tillgängliga skildringarna hittills är potentiella hörsägen även om de förmodligen innehåller en del bra observationer och inslag av sanning. Jag bortser från värdet av vittnesmålen främst på grund av att ingen av dessa personer befann sig på riggbotten vid tidpunkten för utbrottet. Dessutom är de enda personer som har en omfattande och faktabaserad förståelse för de händelser som ledde till olyckan antingen avskilda av de inblandade företagen eller döda.
Krönikan av katastrofen
1. Brunnen hade nått ett djup på 13 293 fot under havsbotten. Det sista produktionshöljet från brunnshuvudet på havsbotten till det totala djupet hade satts i hålet och cementerats på plats den 19 april 2010.
2. Endast 51 tunnor cement användes enligt brunnsplanen. Detta var inte tillräckligt för att säkerställa en tätning mellan produktionshöljet på 7 tum och det tidigare cementerade skyddshöljet på 9 7/8 tum (figur 2).
3. Slam hade förlorats till reservoaren under borrningen av den nedre delen av brunnen (detta kallas ”förlorad cirkulation”). Det tyder vanligtvis på god reservoarkvalitet, ett intervall med lägre tryck eller både och, och kan resultera i ett utvidgat borrhål eller ”utspolning”. Betydelsen av detta är att det kan ha varit svårt att skapa en bra cementtätning mellan höljet och formationen. Det skulle också ha varit omöjligt att se till att cementtätningen var effektiv utan att köra en cementbindningslogg, vilket inte gjordes.
4. Cementet innehöll en kvävetillsats för att göra det lättare så att det skulle flyta lättare och bättre fylla området mellan höljet och den förlorade cirkulationen-utspolningszonen. Detta kan också ha minskat dess tätningseffektivitet. Gas från reservoaren kan ha spätt ut cementets viskositet ytterligare.
5. Medan man väntade cirka 20 timmar på att cementen skulle torka den 20 april började besättningen förflytta borrvätskan (”lera”) i borrhålet och stigarledningen med havsvatten innan man satte en cementplugg och flyttade från platsen. Leran pumpades till tankar vid ytan och sedan till ett plattformsförsörjningsfartyg vid sidan av riggen (vars kapten vittnade inför en utfrågning av MMS i förra veckan).
6. Havsvatten är mycket lättare än borrslam, så det fanns mindre nedåtgående kraft i borrhålet för att balansera gasflödet från reservoaren. Borrningsövervakarna visste att det fanns gas i borrvätskan eftersom man på foton kan se ett gasljus som troligen kommer från en avledarledning i stigarledningen (figur 3).
7. Diagrammet över borrparametrar för de sista två timmarna före utbrottet tyder på att stigaren och de övre 3 000 fot av borrhålet var helt förträngda med havsvatten vid 20:00 den 20 april. Från och med 10 minuter senare, kl. 20.10, började volymen i slamgropen att öka, troligen på grund av gasinflöde (figur 4). Volymen ökade så mycket att inspelaren återställde nollställningen fyra gånger. När besättningen slutade cirkulera kl. 21.08 minskade volymen i lergropen, vilket kan ha minskat oron för gasinflödet.
8. Kl. 21.30 slutade besättningen cirkulera igen, men volymen i gropen fortsatte att öka (figur 5). Standpipetrycket ökade och minskade två gånger mellan 21:30 och 21:42 (standpipetrycket återspeglar i allmänhet trycket i bottenhålet). Detta, tillsammans med den stadiga ökningen av volymen i slamgropen, tyder på att gasstötar kom in i borrvätskan från en gaskolonn under brunnshuvudet och utanför det 7-tums produktionshöljet. Gasen hade troligen kanaliserats förbi den otillräckliga cementeringen nära borrhålets botten och hade vid det här laget nått de tätningar och packningar som separerar det från stigröret på havsbotten.
9. Kl. 21.47 gick hastigheten för standpipetrycket och slamgropsvolymen utanför skalan, och vattenflödet uppmättes vid ytan. Sprängningen hade börjat.
Mellan 21:47 och 21:49 övervann gasen bakom det 7-tums produktionshöljet tydligen de brunnshuvudtätningar och pack-offs som separerade borrhålet från stigarledningen. Nästan ögonblickligen sköt gasen ut vattnet ur stigarledningen och upp över kronan på tornkonstruktionen. Därefter antändes gasen och exploderade.
Frågor som kan och inte kan lösas
Det finns många oroväckande frågor som väcks av explosionen i MC 252-brunn. Rapporten från Sixty Minutes ger intryck av att det fanns tydliga indikationer på att saker och ting gick fel under veckorna före sprängningen. Den antyder vidare att BP och de andra företag som var inblandade i borrningen ignorerade dessa problem i syfte att spara tid och pengar.
Jag anser inte att det finns tillräcklig och trovärdig offentligt tillgänglig information för att ta upp dessa frågor vid denna tidpunkt. Utifrån den kronologi som presenteras ovan verkar det märkligt att så lite tydligen gjordes under den timme och fyrtio minuter som förflöt mellan den anmärkningsvärda ökningen av slamgropsvolymen och utbrottet, förutom att man stoppade cirkulationen två gånger. Samtidigt är det lätt att se varningssignalerna nu när vi känner till resultatet, och vi vet inte vad som gjordes eller diskuterades vid den tidpunkten – vi har bara inspelningar på ett diagram.
Vad som kan tas upp nu är den större frågan om att en bristfällig, riskabel brunnsplan för MC 252-brunnens brunn godkändes av MMS och BP:s, Anadarkos och Mitsuis ledning. Liknande eller identiska planer godkändes och användes otvivelaktigt av många operatörer för andra brunnar som borrats i Mexikanska golfen. En plan som inte innehåller tillräckligt med cement för att överlappa den sista och föregående förbandssträngen och som inte kräver att man kör en cementbindningslogg för att säkerställa tätningens integritet är en bristfällig plan. Det faktum att det inte har förekommit sprängningar i tidigare brunnar rättfärdigar inte godkännandet och användningen av en osäker plan.
Intreminister Salazar har meddelat att han har avbrutit tillstånden för borrning till havs och att han har meddelat ett förbud på obestämd tid mot ny borrning till havs. Detta kommer att ha en djupgående ekonomisk inverkan på många tusen arbetstillfällen på riggar och tillhörande tjänster. Resultatet kommer utan tvekan att bli nya regleringar. Mer reglering kommer dock inte att åstadkomma mycket om det underliggande problemet är en brist på kritiskt tänkande hos de företag som borrar efter olja och gas och de statliga myndigheter som övervakar deras verksamhet.