Hvordan fungerer en oljebrønn?

Olje er blant de mer allsidige substantivene på engelsk. Avhengig av din nylige erfaring og arten av hverdagen din, kan det høre ordet å høre ordet bilder av stekekoking, aggressiv soling eller den "tykke" og "jordiske" lukten av en bilreparasjon butikk.

Men i dag har olje - en gang kalt "svart gull" som en nikk til den uunngåelige enorme formuen til alle som oppdaget et betydelig oljefelt i århundrer tidligere - noe av et dårlig rykte.

Fossile brensler tillot menneskelig sivilisasjon å ta et enestående teknologisk og industrielt sprang over hele verden fremover fra 1800-tallet, men olje og dets gamle karbonbaserte fettere er pariaer av et slag i dag. Dette er fordi ubestridelige bevis har montert for å vise at olje, for all dens verdi over ikke bare transportsektoren, men alle andre menneskelige anstrengelser også, er alvorlig skadelige for miljøet når brent.

Uansett hva dine ideer kan være om hvordan du best kan dekke energibehovet i en verden med en befolkning på 7 milliarder kroner per 2019, vil alle som noensinne har sett en oljebrønn, selv fra en avstand, kan ikke unngå å sette pris på den rene tekniske triumfen som er involvert i å pumpe noe ut av bakken som ikke bare er dypt inne i stein, men i stein under havbunnen seg selv. Oljebrønner kommer i en rekke forskjellige typer og har en mer fargerik historie enn du forventer.

"Olje" kan referere til en rekke forskjellige stoffer som er ikke-polære og flytende ved romtemperatur. Mange typer olje gir næringsenergi. De oppløses ikke i vann (det er derfor olje er vanskelig å rengjøre ved å bruke vann alene), da de lange kjemiske kjedekjederne for hydrogen er karbonhydrofobe ("water fearing"). "Olje" refererer i den nåværende sammenheng til ting som finnes i betydelige konsentrasjoner i Midtøsten, utenfor kysten av Venezuela, Nord-Amerika og noen få andre regioner.

Olje (også ofte kalt petroleum, fra latin fra "petra", eller stein og olje, eller olje er en av tre primære fossile brensler, navnet gitt til stoffer som er dannet i mange millioner år av levende materialer, men ikke fra faktiske fossiler. De to andre typene er naturgass og kull. Tilsammen forventes fossile brensler å gi det store flertallet av verdens energiforsyning utover 2050 til tross oppløselige bekymringer fra forskere og miljøgrupper om planetoppvarmingen som delvis skyldes deres forbrenning.

Elektrisitet, oppvarming og transport kan betraktes som den viktigste bruken av olje og dens kohorter, men rekkevidden til fossile brensler strekker seg langt inn i produksjon, matlaging, kosmetikk og andre næringer som vi vil.

Fra og med 2018 gikk olje foran naturgass, noe som bidro med en større andel til USAs energiforbruk, som olje stod på 36 prosent til 31 prosent for naturgass (og 13 prosent for kull, noe som gjorde fossile brensler ansvarlige for 80 prosent av amerikansk drivstoff forbrukes). Økningen i bruken av boreteknikken kjent som hydraulisk brudd, eller "fracking", for å utvinne naturgass fra bakken, utløste en økning i forbruket av drivstoffet på begynnelsen av 1990-tallet.

Alt tyder på at det vil være høy etterspørsel etter riktig fungerende oljebrønner i overskuelig fremtid. Som nevnt leverte petroleum 36 prosent av det amerikanske energibehovet fra og med 2018, og ga nesten halvparten av all energi fra fossilt brensel. Disse "interne" figurene var utsatt for raske skift i den første femte av det 21. århundre, men i det hele tatt fossile Det forventes at drivstoff vil utgjøre nesten den samme andelen av energiforbruket både innenlands og globalt 2040.

• I 2017 drev USA gjennom nesten 20 millioner fat råolje per dag. Det er 880 millioner liter, eller over to og en halv liter per person.

Olje brukes - og for øyeblikket, i de fleste tilfeller nødvendig - for å flytte kjøretøy. (Ikke vær forvirret av terminologien: Ting som kalles "bensin" kommer fra petroleum, mens naturgass er noe helt annet.) Den brukes også direkte til å varme opp bygninger og produsere elektrisitet. I produksjonen bruker den petrokjemiske industrien petroleum som råmateriale til å lage produkter som plast, løsemidler og andre varer.

I motsetning til fremkomsten av telefon, menneskelig hjertetransplantasjon eller den trådløse radioen, er det ingen som kan krediteres for å være "den" oppfinner av oljebrønnen.

Oljebrønner ble boret med bambus i Kina langt tilbake som 347 fvt, og dette var ambisiøse prosjekter: Dybder på opptil 800 fot ble nådd ved hjelp av denne teknologien. Først på 1500-tallet ble olje hentet fra bakken brukt i dagens lamper.

De første oljebrønnene nådde Europa, Canada og USA på 1850-tallet, drevet av løftet om den begynnende Industriell revolusjon som stolte på tidligere ufattelige mengder kraftproduksjon for å opprettholde sin egen spirende vekst.

Gjennom det 20. århundre introduserte praksis for dampgjenvinning, horisontal boring og endelig datastyring fortsatte å vokse og forme utvinningsaspektet av den blomstrende oljeindustrien. Mer produksjon betyr flere og mer dyktige brønner, og dette har vært resultatet, sammen med noen kanskje forutsigbare "svarte øyne" på industrien.

• Fra og med 2016 hadde over 1500 oljeselskaper blitt innlemmet i USA alene.

Hvordan er olje faktisk lokalisert før den fjernes fra bakken, og hvordan bestemmer petrokjemiske ingeniører om et lokalisert oljelager er verdt bekostningen av å trekke den fra bakken på en hvilken som helst måte lettest? Mens mesteparten av oppmerksomheten til oljebrønnene naturlig ligger på deres synlige funksjon, forstår få mennesker hvordan noen vet hvor de skal sette disse imponerende strukturene i utgangspunktet.

En spesielt lite kjent funksjon om oljeutvinning: Selv om det er sant at det er funnet under jorden, er det ikke slik at det eksisterer i praktiske bassenger eller reservoarer eller til og med strømmer, som saft i et tre. For det meste må den fjernes fra det indre av faktiske bergarter, om enn store. (Tenk deg å måtte gjennomgå en større kjeveoperasjon for å trekke ut en eneste plagsom tann.)

Heldigvis for oljeindustrien gjør naturen mye av arbeidet med å gjøre olje tilgjengelig ved å skyve noe av det ut av steinene, som ofte kommer under utrolig internt trykk. Dette gjør det mulig for menneskelige oljesøkere å finne en sti til hovedkilden som ligger dypere på jorden.

Det kreves et oljebrønndiagram for å følge materialet riktig, siden det meste av terminologien er ukjent for folk flest.

Hver oljebrønn må bores før utstyr kan ordnes rundt hullet, og det er dette som menes med begrepet "borerigg. "Etter at denne tunge boringen er blitt brukt til å skape et hull hvor det er omtrent seks inches til tre meter bredt, er sidene av brønnen forsterket med foringsrør laget av forskjellige materialer i lag.

Oljebrønnpumpeapparatet sitter over toppen av brønnen, der olje fjernet nedenfra ledes til den ene siden. Dette "produksjonstreet"ser litt ut som en hest fra siden, og har komponenter med navn å matche. Hodelaget kobler stangen som skyver vertikalt ned i brønnen til hestens "hode", som omdirigerer kraft horisontalt langs en gangbjelke. En serie forseggjorte nivåer, trinser og gir fører til drivmotoren, kilden til mekanisk kraft i motsatt ende av produksjonstreet.

To hovedteknikker brukes til å bore oljebrønner i dag. I horisontal boring, er ideen å utvinne olje som tilfeldigvis er orientert i en mest sidelengs retning i forhold til bakken. Dette er den situasjonen som oftest er observert i bergskifer på grunn av måten berget i seg selv dannes (det har en tendens til å sprekke sidelengs under høyt trykk).

En horisontal borenhet har J-formet mønster, noe som betyr at operatørene først må finne ut hvor langt de skal bore rett ned før de går mer horisontalt (ikke en 90-graders sving). Når denne dybden er fastslått, er neste trinn å finne riktig vinkel for å optimalisere tilgangen til oljen under og til den ene siden.

Ved hydraulisk brudd ("fracking"), en nyere teknikk som startet på slutten av det 20. århundre, væske med høyt trykk som inneholder sand og annet grovt materiale pumpes gjennom tidligere borede brønnboringer, slik som den nevnte horisontale boringen brønner. Til tross for suksessen med fracking fra et effektivitetssynspunkt, har dets økologiske konsekvenser gjort det til et mål for miljøgrupper.

For eksempel over 90 prosent av væsken som trengs for fracking forblir i bakken etter at den er satt der, og kravet til vann er ekstremt høyt. Andre bekymringer inkluderer toksineksponering, grunnvann og forurensning og senking av lokal luftkvalitet.

De fleste av de tidligere modellene som ble ansett for å være en del av den nåværende oljebrønntiden, var A-frame rigger, som fremdeles brukes i dag, hovedsakelig i utforskende oppdrag. Det er øvelser med stor diameter (storhull) som brukes i situasjoner der kirurgisk presisjon kanskje ikke er et problem.

Hvilken type skrue (den faktiske boredelen til et boreverktøy) som brukes, avhenger av lokale forhold under jorden, i den grad disse er kjent eller kan forutsies. Hvis en prøve fra et gitt område er høy i grunnvann, vil det for eksempel trolig bli valgt en hulbor. Evaluerings- og boreprosessene er egentlig bare forskjellige i forhold til at du bestemmer hva slags spade du skal bruke til å grave et stolpehull i hagen din.

Som du kanskje har gjettet, kom bærbare oljeboringsrigger inn i bildet underveis, og en vanlig modell veier en betydelig, men håndterbar 265 pund eller så. Disse kan monteres på lastebiler etter behov.

20. april 2010 fikk en oljeplattform navnet Deepwater Horizon, som ligger utenfor Mexicogolfen, vugget av den sørøstlige kysten av USA, eksploderte og drepte 11 arbeidere. I løpet av de tre månedene som fulgte før ingeniører fra riggens eier, British Petroleum (BP), kunne dekke den skadede Macondo godt under riggen, anslagsvis 4 millioner liter råolje kom seg ut i havet, noe som gjør dette til det verste uhellet av sin type når det gjelder ren skala.

Utallige søksmål fulgte i kjølvannet av eksplosjonen, hvis økologiske effekter var alvorlige og fremdeles ble evaluert et tiår senere. Når slike uhell inntreffer, blir kapping av den skadede brønnen et logistisk mareritt på grunn av både å være under vann og det fantastiske trykket i spill.

Hvis du vil se en kortfilm i tegneseriestil av en oljebrønn i drift, se Ressurser for en YouTube-video som viser nøyaktig dette. De kan være store og uhåndterlige, men oljebrønner er elegante og forseggjorte maskiner, uansett konsekvenser av deres nidkjære utplassering.