Que se passe-t-il lorsqu’un puits de pétrole explose ? Effets d'éruption

Quand un un puits de pétrole explose , cela signifie que du pétrole à haute pression, du gaz naturel et des fluides de formation se sont échappés du puits de forage lors d'une éruption violente et incontrôlée qui peut détruire la plate-forme de forage, s'enflammer dans un enfer visible à des kilomètres et pulvériser des hydrocarbures toxiques sur la terre ou la mer environnante. Un puits qui explose n’est pas simplement une fuite ; il libère l'immense énergie stockée dans un réservoir souterrain profond, souvent à des pressions dépassant 10 000 à 15 000 livres par pouce carré (psi) , avec suffisamment de force pour lancer une tige de forage hors du trou comme un javelot et transformer toute la tête de puits en un moteur à réaction brûlant du carburant. Comprendre exactement que se passe-t-il lorsqu'un puits de pétrole explose il faut examiner les forces physiques qui déclenchent l’événement, la destruction en cascade qui s’ensuit en quelques secondes et quelques heures, ainsi que les cicatrices environnementales et économiques durables qui peuvent persister pendant des décennies.

La physique d’une éruption : pourquoi un puits de pétrole entre en éruption

Une éruption se produit parce que la pression de formation du réservoir souterrain dépasse la contre-pression hydrostatique de la colonne de boue de forage, et le obturateur d'éruption (BOP) sur le fond marin ou à la surface ne parvient pas à sceller le puits. Dans une opération de forage stable, le trou de forage est rempli d'un fluide de forage soigneusement pesé - un mélange d'argile, d'eau et de barytine - qui exerce une pression au fond du trou légèrement supérieure à la pression de la formation rocheuse pétrolifère et gazière. Ce déséquilibre empêche les fluides du réservoir de pénétrer dans le puits. Selon la norme API RP 59 de l'American Petroleum Institute, la pression hydrostatique doit dépasser la pression de formation d'une marge d'au moins 200 à 500 livres par pouce carré pendant les opérations normales. Lorsque cet équilibre est perdu, peut-être parce que le poids de la boue est trop faible, que la formation est surpressée de manière inattendue ou que la colonne de boue est retirée lors d'une sortie du trou, le gaz du réservoir commence à pénétrer dans le puits de forage. Cet afflux s’appelle un coup de pied. Si le coup de pied n'est pas détecté et que le BOP n'est pas activé à temps, le gaz en expansion pousse la colonne de boue vers le haut, réduisant encore davantage la pression au fond du trou, et l'afflux s'accélère et se transforme en une éruption incontrôlée.

L’énergie qui alimente l’éruption est stupéfiante. Un réservoir de gaz profond à 10 000 livres par pouce carré et une température de 250°F (121°C) stocke une quantité d’énergie potentielle équivalente à une grosse bombe. À mesure que le gaz monte dans le puits, il se dilate rapidement en raison de la diminution de la charge hydrostatique, multipliant ainsi son volume des centaines de fois. Au moment où ce gaz atteint la surface, il peut se déplacer à des vitesses supersoniques et une seule étincelle (provenant d'un impact métallique, d'un arc électrique ou de la surface chaude d'un moteur) peut l'enflammer et former une flamme de jet qui brûle à des températures supérieures à 2 000 °F (1 093 °C) . C’est le moment où une opération de forage tourne au désastre, et les premières secondes définissent le danger immédiat pour les personnes et les équipements.

Les conséquences immédiates : incendies, explosions et nuages de gaz toxiques

Une fois qu'un puits de pétrole explose et s'enflamme, la plate-forme et ses environs deviennent en quelques secondes un enfer insurmontable, générant une boule de feu visible à des dizaines de kilomètres et libérant un panache mortel de sulfure d'hydrogène si le réservoir est acide. L'explosion initiale est souvent une explosion de nuage de vapeur : le gaz qui s'échappe se mélange à l'air et, lorsque le rapport carburant/air atteint la plage explosive, il explose avec suffisamment de force pour projeter un équipement lourd à des centaines de pieds. L'enquête sur l'accident de Deepwater Horizon menée par le Bureau américain de la sécurité chimique a déterminé que la première explosion à bord de la plate-forme était alimentée par du méthane qui s'était élevé à travers la colonne montante marine et était entré dans le séparateur de boue et de gaz et les entrées de ventilation. L'explosion a tué 11 membres d'équipage instantanément et a envoyé la plate-forme de plusieurs milliards de dollars au fond de la mer en 36 heures.

Pour les puits contenant du sulfure d'hydrogène (gaz acide), l'éruption libère un gaz toxique invisible, plus lourd que l'air, qui peut tuer un humain d'un seul souffle à des concentrations supérieures à 500 parties par million (ppm) . Les zones d'évacuation en cas d'éruption de gaz acide s'étendent sur des kilomètres autour du site du puits, et les équipes d'intervention doivent porter un appareil respiratoire autonome. Même si le puits ne s’enflamme pas, le pétrole brut éjecté peut pleuvoir sur une vaste zone, recouvrant les terres, la végétation et les cours d’eau d’hydrocarbures épais et collants. Compréhension que se passe-t-il lorsqu'un puits de pétrole explose cela signifie reconnaître que la menace ne se limite pas au site de forage immédiat ; il se déverse vers l'extérieur dans un rayon déterminé par le vent, le terrain et la violence de l'éruption.

Dévastation environnementale suite à une éruption de puits de pétrole

L’éruption d’un puits de pétrole offshore libère du pétrole brut directement dans le milieu marin à un rythme qui dépasse l’atténuation naturelle, créant une nappe de pétrole flottante qui tue les oiseaux de mer, les mammifères marins, les larves de poissons et des écosystèmes coralliens entiers. L'éruption de Macondo dans le golfe du Mexique en 2010 a rejeté environ 4,9 millions de barils de pétrole brut plus de 87 jours avant que le puits ne soit bouché, selon le Flow Rate Technical Group réuni par le gouvernement américain. L'imagerie satellite a suivi la nappe de surface au fur et à mesure qu'elle s'étendait jusqu'à recouvrir 40 000 milles carrés , et des études du littoral ont documenté la contamination par les hydrocarbures le long 1 300 milles de côtes du Texas à la Floride. La National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) a estimé que le déversement avait directement tué ou blessé 100 000 oiseaux marins, 6 000 tortues marines et des milliards de larves de poissons , les effets à long terme au niveau de la population étant toujours étudiés des années plus tard.

Sur terre, une éruption d’un puits de production ou lors d’un forage peut contaminer les sols et les eaux souterraines pendant des décennies. Le pétrole brut contient du benzène, des hydrocarbures aromatiques polycycliques et des métaux lourds qui sont toxiques pour les microbes du sol et peuvent migrer vers les aquifères. Le coût d’assainissement d’une seule grande éruption terrestre peut dépasser 100 millions de dollars , et l’écosystème naturel pourrait ne pas se rétablir complètement avant 30 à 50 ans. Ces conséquences environnementales durables constituent un élément central de la réponse à que se passe-t-il lorsqu'un puits de pétrole explose , car le déversement ne disparaît pas une fois le puits définitivement contrôlé ; il reste dans l'écosystème, se déplace à travers le réseau alimentaire et modifie le paysage pour les communautés humaines et fauniques.

Coûts humains et économiques d'une éruption

Les éruptions cutanées constituent le type d'accident le plus meurtrier dans l'industrie de l'extraction pétrolière et gazière, responsables de la majorité des incidents mortels, et leurs conséquences financières peuvent entraîner la faillite des entreprises en raison des obligations de nettoyage, des amendes et des indemnisations. Le Bureau américain de la sécurité et de l'application de l'environnement (BSEE) suit les incidents d'éruption et a signalé qu'entre 2007 et 2019, les éruptions représentaient plus de 70% des décès dans les accidents de forage offshore dans les eaux fédérales. La cause immédiate du décès est généralement un traumatisme contondant dû à l'explosion, aux brûlures ou à la noyade. Pour les travailleurs qui survivent, le traumatisme psychologique est durable et nombre d’entre eux souffrent du syndrome de stress post-traumatique (SSPT) longtemps après l’événement.

Le coût économique est tout aussi stupéfiant. La catastrophe de Deepwater Horizon a contraint BP à payer 65 milliards de dollars en coûts totaux, y compris le nettoyage, les pénalités fédérales en vertu de la Clean Water Act, les évaluations des dommages aux ressources naturelles et les réclamations économiques des entreprises concernées. Une seule éruption terrestre qui contamine un approvisionnement en eau municipal ou force l’évacuation d’une ville peut facilement coûter des centaines de millions de dollars. Ces coûts font partie de que se passe-t-il lorsqu'un puits de pétrole explose car ils se répercutent sur les marchés de l'assurance, les cadres réglementaires et l'approche de l'industrie énergétique en matière de gestion des risques, conduisant à des protocoles de sécurité plus stricts et à une conception de puits plus robuste.

Contrôler et arrêter une éruption de puits de pétrole

Arrêter une éruption nécessite une approche à plusieurs volets : déployer une pile de recouvrement sur la tête de puits endommagée à l'aide de véhicules télécommandés en eau profonde, forer un ou plusieurs puits de secours pour croiser le forage d'origine et pomper de la boue lourde, ou dans les cas extrêmes, utiliser des explosifs pour éteindre l'incendie et rediriger le flux. La pile de coiffage est un ensemble massif de vannes activées hydrauliquement qui peut être abaissé au-dessus de la tête de puits jaillissante sur le fond marin. Une fois verrouillées, les vannes se ferment lentement et le débit du puits est capté et détourné vers les navires de surface. Lors de l'intervention de Macondo, une pile de coiffage a été installée avec succès le jour 87 , arrêtant temporairement l'écoulement, mais c'est le puits de secours, achevé le jour 107 , qui a détruit définitivement le puits en pompant du ciment dans le réservoir à des milliers de pieds sous le fond marin.

Le forage de puits de secours est la solution définitive car il intercepte le puits de soufflage loin sous la surface et établit une communication hydraulique directe avec la formation. Les ingénieurs pompent de la boue de forage dense dans le réservoir, surmontant la pression de formation et arrêtant l’afflux de pétrole et de gaz. Ensuite, du ciment est injecté pour sceller définitivement le puits. L'ensemble du processus peut prendre des mois car le puits de secours doit être foré vers une cible précise avec une précision de quelques pieds à des profondeurs de plusieurs kilomètres. Ce travail d'ingénierie minutieux est la réponse la plus fiable pour mettre fin au spectacle violent de que se passe-t-il lorsqu'un puits de pétrole explose , mais il est terriblement lent pour que les communautés et les écosystèmes absorbent les dégâts continus.

Foire aux questions sur les éruptions de puits de pétrole

Quelle est la différence entre un coup de pied et une éruption ?

Un coup de pied est l'entrée initiale de fluides de formation dans le puits de forage, qui, s'ils sont détectés en surveillant le volume et le débit de la fosse, peuvent être évacués en toute sécurité à l'aide du BOP. Une éruption est l'escalade incontrôlée de ce coup de pied après la défaillance des barrières de pression primaires, entraînant un écoulement sans entrave vers la surface. Chaque éruption commence par un coup de pied, et une réponse rapide et correcte à un coup de pied empêche la progression catastrophique.

Peut-on prévoir une éruption avant qu’elle ne se produise ?

Les éruptions ne peuvent pas être prédites avec certitude, mais les conditions qui y conduisent (pression de formation anormalement élevée, poids de boue inadéquat et composants BOP défectueux) peuvent être identifiées grâce à des pratiques de forage minutieuses et à une surveillance en temps réel. Les plates-formes modernes utilisent des capteurs de pression avancés pendant le forage et des systèmes automatisés de détection de coups de pied qui alertent le foreur d'un afflux en quelques secondes, offrant ainsi la possibilité de fermer le puits avant qu'une éruption ne se produise.

Combien de temps faut-il pour nettoyer après une éruption majeure d’un puits de pétrole ?

Le nettoyage physique des hydrocarbures visibles sur les plages et les marais peut prendre un à cinq ans , mais la récupération écologique peut prendre des décennies. Les nattes de pétrole submergées et les boules de goudron altérées peuvent refaire surface des années après la disparition du déversement visible. La restauration des pêcheries et des populations d'oiseaux s'étend souvent sur 10 à 30 ans, et certains habitats sensibles comme les communautés de coraux d'eau profonde pourraient ne jamais revenir complètement à leur état d'avant le déversement.

Quels systèmes de sécurité sont censés empêcher l’explosion d’un puits ?

Les principales barrières de sécurité sont la colonne de fluide de forage et la pile d'obturateurs anti-éruption. Le BOP se compose de plusieurs ensembles de vérins puissants capables de cisailler la tige de forage et de sceller complètement le puits de forage, d'obturateurs annulaires qui se ferment autour de n'importe quelle forme et de modules de commande qui activent les vérins hydrauliquement. Lorsqu'elles sont entretenues et testées conformément à la norme API 53, les piles BOP sont très fiables, mais l'enquête Deepwater Horizon a révélé qu'une batterie défectueuse, un solénoïde mal câblé et un calendrier de test contourné ont tous contribué à l'échec de la fermeture du BOP lorsqu'il est activé.

Saisir que se passe-t-il lorsqu'un puits de pétrole explose révèle une chaîne d'événements qui commence par un déséquilibre de pression à des milliers de pieds sous terre et se termine par un enfer à la surface, une marée noire se propageant à travers l'océan et une campagne longue et difficile pour reprendre le contrôle. Cela nous rappelle que l’extraction de combustibles fossiles à partir de réservoirs profonds et à haute pression comporte un risque inhérent qui exige une vigilance constante, une ingénierie rigoureuse et une volonté de réagir au pire des cas chaque fois qu’un foret tourne.