SỰ CỐ GIẾNG KHOAN MACONDO TRÊN VỊNH MEXICO – NHỮNG THÁCH THỨC MỚI VỀ CÔNG NGHỆ KHOAN KHAI THÁC QUA TẦNG NƯỚC SÂU.

Sự cố trên giàn khoan Deepwater Horizon tại vịnh Mexico, xảy ra ngày 20 tháng Tư năm 2010, là một thảm họa chưa từng có về quy mô tổn hại môi trường và tổn thất tài chính cho công ty BP. Sự cố đã được phát hiện kịp thời và công ty BP đã nỗ lực huy động mọi khả năng cùng các giải pháp kỹ thuật để khắc phục dầu tràn, nhưng phần lớn các giải pháp đó tỏ ra không hiệu quả.

Quá trình diễn biến sự cố

Công ty BP vừa hoàn tất quá trình thi công giếng Macondo trên vịnh Mexico bằng giàn nửa chìm Depwater Horizon và vào ngày 20 tháng Tư năm 2010 trên sàn giàn khoan xảy ra cháy nổ hỗn hợp khí-dầu.

Tại thời điểm xảy ra tai nạn thảm khốc, trên giàn khoan có 125 người và khoảng 2,6 nghìn m³ dầu diezen. Vụ nổ kèm theo cháy kéo dài trong 36 tiếng đồng hồ, làm 10 công nhân thiệt mạng, giàn khoan bị lật ngược và chìm vào biển. Giàn khoan chìm kéo theo cột ống bao (riser) nối từ giàn đến miệng giếng bị uốn cong, một bộ phận thiết bị chống phun (BOP) không hoạt động, và hỗn hợp dầu-khí trong giếng bắt đầu phun ra qua thiết bị chống phun. (Hình 1)

Trước khi xảy ra sự cố, giếng khoan đã kết thúc trong tầng sản phẩm ở độ sâu 5.500 m và thả cột ống chống. Công ty BP dự kiến đóng giếng và di chuyển giàn khoan Depwater Horizon thuộc công ty Transocean đến vị trí khoan tiếp theo. Giếng khoan Macondo nằm dưới tầng nước biển sâu 1500 m tại lô 252 Missisippi Canyon cách New Orleans 210 km về phía đông-nam. Tiềm năng vỉa được đánh giá khoảng 100 triệu thùng dầu.

Sau khi sự cố xảy ra, nhiều biện pháp cứu chữa đã được đề xuất cùng các công tác chuẩn bị khẩn cấp khắc phục sự cố dầu tràn. Đồng thời bằng mọi cách tiến hành kiểm tra hệ thống prevento chống phun (BOP-Blowout Preventor) để ngăn không cho hỗn hợp dầu khí tràn ra biển.

Từ ngày 7 tháng Năm đã bắt đầu áp dụng một số biện pháp ngăn dầu tràn ra biển. Đầu tiên là đặt một nắp bảo vệ trên miệng giếng. Nhưng ngày 9 tháng Năm do hydrat thành tạo quá mạnh đã đẩy nắp lên.

Đến ngày 16 tháng Năm đã lắp một cột ống vào trong cột ống bao (riser) bị vỡ để hút dầu lên. Nhưng lượng dầu hút ra không vượt quá 20%, vì vậy phương pháp này coi như không thành công.

Công nghệ Top Kill

Ngày 26 tháng Năm đã áp dụng công nghệ Top Kill để cứu chữa sự cố dầu tràn từ giếng Macondo, với sự tham gia của nhiều nhiều tàu chuyên dụng. Công nghệ Top Kill bao gồm việc bơm dung dịch nặng vào giếng, tiếp theo là trám giếng bằng vữa xi măng đặc biệt. Trong khoảng ba ngày đã bơm với áp suất cao một lượng dung dịch nặng trên 30 nghìn tấn, bắn 16 lần với các vật liệu bít nhét (các quả bóng cao su, các mảnh lốp xe) theo đường van chống phun bị hỏng. Ngày 28 tháng Năm bắt đầu bơm ép vữa ximăng vào giếng, nhưng đến ngày 30 tháng Năm kết quả cũng không khống chế được dòng dầu chảy ra và việc dập giếng không thành công. Công ty BP đã ngưng thi công phương pháp này và chuẩn bị tiến hành biện pháp thu gom dầu kiểu mới.

Nhằm thu gom càng nhiều lượng dầu trong giếng sự cố, đã quyết định sử dụng hệ thống thu gom dầu trong cột ống bao bị hỏng. Ngày 3 tháng Sáu đã đề xuất phương pháp mới lắp một cơ cấu nắp đậy đặt lên vị trí ống bao đã cắt bên trên van đối áp (BOP) bị hỏng. Muốn vậy, đã sử dụng một cánh tay máy điều khiển từ xa (ROV – Remote Operated Vehile) (hình 1) có gắn lưỡi cưa vòng bằng kim cương để cắt cột ống. Điều cần thiết là phải phải duy trì cố định mặt phẳng cắt ngang để lưỡi cưa không bị kẹt cũng như để lắp hệ thống nắp chặn khi đặt lên trên mặt phẳng ống bị cắt.

Hệ thống nắp chặn LMRP (Lower Marine Riser Package) có hai cái nắp vòm, mỗi cái có cơ cấu bịt kín khác nhau. Nếu như trên phần cắt cột ống nằm ngang và phẳng thì nắp vòm đầu tiên LMRP sẽ lắp chặt kín lên mặt đoạn cắt, nhờ bên dưới nắp là một gioăng cao su dày. Nắp vòm thứ hai chủ yếu cũng có chức năng như trên, nhưng vòm thứ hai có kích thước rộng hơn vòm nắp thứ nhất. (Hình 2)

Để ngăn ngừa hiện tượng tạo hydrat người ta bơm methanol vào hệ nối đường ống.

Cột cần khoan bên trong cột ống riser mới được dùng để vận chuyển dầu và khí thu gom được từ trong giếng bị sự cố và chuyển vào tàu Discoverer Enterprise.

Để đặt hệ thống chốt giữ ban đầu đã sử dụng dao cắt thủy lực để cắt dọc đoạn ống bao bị hỏng nhô ra trên mặt đầu BOP, sau đó ống riser giữ chặt trên BOP nhờ có quang treo. Sau khi dùng tay máy điều kiển từ xa (ROV) với lưỡi cưa sẽ cắt đoạn riser còn lại từ phần trên của BOP bị hỏng.

Ngày 3 tháng Sáu cơ cấu nắp chặn LMRP trong phần cột ống riser dưới nước bắt đầu thu nhận dầu phun lên từ giếng và chuyển lên tàu Discoverer Enterprise.

Đến ngày 7/6 nhờ có công nghệ LMRP đã thu hồi được 90% hỗn hợp dầu-khí từ giếng sự cố.

Nhằm nâng cao hiệu quả thu hồi dầu và khí trong giếng sự cố, đã hoàn thiện hệ thông đường ống và thiết bị thu gom như đã sử dụng để thi công Top kill, để thu gom và chuyển lên bề mặt qua ống riser riêng biệt và lên tàu Q4000.

Công nghệ Static kill - Công ty dầu khí BP đã áp dụng phương án bịt giếng có tên gọi là công nghệ static kill, là một phương pháp bơm dung dịch khoan vào giếng bị sự cố xuyên qua nắp chặn đã được đặt lên mặt giếng. Khối dung dịch này sẽ ép lên dòng dầu và giảm sáp suất từ từ bên trên để có thể bịt giếng.

Trong phương pháp Static skill, lưu lượng dung dịch khoan được bơm với vận tốc thấp nhất và áp suất bơm chỉ cao hơn áp suất dòng dầu một ít. Sau khi bơm một lượng dung dịch khoan vào giếng, nếu theo đúng thiết kế, thì áp suất ở miệng giếng bắt đầu giảm, dòng dầu trong giếng được khống chế, tiếp theo bơm trám xi măng giếng

Khoan các giếng phụ trợ. Để khắc phục một cách chắc chắn sự cố giếng Macondo, đề phòng giếng phun không kiểm soát, BP đã quyết định đóng giếng vĩnh viễn. Do đó, đã tiến hành khoan xiên hai giếng khoan phụ trợ cắt ngang thân giếng sự cố ở chiều sâu 4200 m theo công nghệ khoan thông thường và trám toàn bộ vùng cận đáy giếng.

Giếng khoan đầu tiên khởi công ngày 2/5 từ tàu nửa chìm Development Driller III. Ngày 16/5 giàn khoan Development Driller II bắt đầu khoan giếng thứ hai. Việc kết thúc khoan hai giếng sẽ thực hiện trong 3 tháng (Hình 3).

Cả hai biện pháp song hành của phương án static kill và khoan giếng phụ trở sẽ cho phép khắc phục hoàn toàn sự tràn dầu và bịt vĩnh viễn giếng sự cố trước tháng Tám.

Thiệt hại về môi trường do vụ tràn dầu gây ra có thể phải mất nhiều năm để khắc phục và các chuyên gia về môi trường cho rằng với một số khu vực nhạy cảm có thể sẽ không bao giờ hồi phục được hoàn toàn.

Bất cứ sự cố tràn dầu nào – điều đó rất nghiêm trọng. Hậu quả của của sự cố trên giàn khoan Deepwater Horizon trở thành một bước ngoặt cho sự phát triển về công nghệ mới khai thác dầu và khí cũng như các tiêu chuẩn mới về an toàn công nghiệp trong vùng nước sâu.

Trương Quang - (Theo OGJ, BP, CNN)