沖合掘削
メキシコ湾のグリーンキャニオンにある石油掘削プラットフォーム、ホルスタイン。陸地から約100マイル離れています

海洋掘削は、海底下に坑井を掘削する機械的なプロセスです。通常、海底下の岩層に埋蔵されている石油を探査し、採掘するために行われます。この用語は、大陸棚における掘削活動を指すのが最も一般的ですが、湖沼、沿岸水域、内海における掘削にも適用されます。

海洋掘削は、生産される炭化水素や掘削作業中に使用される資材に起因する、陸上・海上双方の環境問題を伴います。論争の的となっているのは、現在も続いている米国の海洋掘削に関する議論です。[ 1 ]

海洋掘削作業が行われる施設には、様々な種類があります。これらには、着底式掘削リグ（ジャッキアップバージおよびスワンプバージ）、着底式または浮体式プラットフォームのいずれかによる掘削・生産複合施設、そして半潜水型掘削船やドリルシップを含む深海移動式海洋掘削ユニット（MODU）が含まれます。これらは、水深3,000メートル（9,800フィート）まで作業可能です。浅瀬では移動式ユニットは海底に固定されますが、1,500メートル（4,900フィート）を超える水深では、半潜水型掘削船やドリルシップはダイナミックポジショニング（動的位置決め）を用いて必要な掘削位置に維持されます。

歴史

コンチネンタル石油会社の沖合油井掘削プラットフォーム、メキシコ湾、1955年

1891年頃、オハイオ州グランド・セントメアリーズ湖の淡水域に、杭上に建設されたプラットフォームから最初の水中油井が掘削されました。これらの油井は、ブライソン、ライリー・オイル、ジャーマン・アメリカン、バンカーズ・オイルといった地元の小規模企業によって開発されました。[ 2 ]

1896年頃、カリフォルニア州サンタバーバラ海峡の下に位置するサマーランド油田の一部で、塩水中に最初の沈埋油井が掘削されました。油井は、陸地から海峡に向けて伸びる杭から掘削されました。[ 3 ] [ 4 ]

その他の注目すべき初期の水中掘削活動は、1900年代にエリー湖のカナダ側、 1910年代にルイジアナ州のキャド湖で行われました。その後まもなく、テキサス州とルイジアナ州の湾岸沿いの潮汐地帯でも油井が掘削されました。テキサス州ベイタウン近郊のグースクリーク油田はその一例です。1920年代には、ベネズエラのマラカイボ湖でコンクリート製のプラットフォームから掘削活動が行われました。[ 5 ]

最も古い海底油井の一つは、 1923年にアゼルバイジャンで稼働を開始したビビ・エイバト油井である。[ 6 ] [ 7 ]この油井はカスピ海の浅瀬にある人工島に位置していた。1930年代初頭、テキサス社はメキシコ湾の汽水沿岸地域での掘削作業用として、世界初の移動式鋼鉄製バージ船を開発した。

1937年、ピュア・オイル社とそのパートナーであるスーペリア・オイル社は、固定プラットフォームを使用して、ルイジアナ州カルカシュー郡の沖合1マイル（1.6 km）、水深14フィート（4.3 m）の油田を開発しました。

1938年、ハンブル・オイル社はメキシコ湾のマクファデン・ビーチに全長1マイルの木製の橋脚と鉄道の線路を建設し、その端に油井やぐらを設置したが、後にハリケーンで破壊された。[ 8 ]

沖合掘削リグの作業員。

1945年、アメリカが沖合の石油備蓄をコントロールしていることへの懸念から、ハリー・トルーマン大統領は、アメリカの領土を大陸棚の端まで一方的に拡大する大統領令を発令した。この行為により、3マイル制限の「海洋の自由」体制は事実上終焉した。[ 9 ]

1946年、マグノリアはルイジアナ州セントメアリー教区沖合18マイル（29km）の地点で掘削を行い、水深18フィート（5.5m）の地点にプラットフォームを設置した。[ 10 ]

1947 年初頭、スーペリア石油会社はルイジアナ州バーミリオン教区沖約 18 マイル (29 km) の水深 20 フィート (6.1 m) に掘削および生産プラットフォームを構築しました。しかし、 1947 年 10 月に歴史的なシップショール ブロック 32 の井を完成させたのは、パートナーであるフィリップス石油会社およびスタノリンド石油・ガス会社のオペレーターであったカー・マギーでした。これは、スーペリア会社が実際に沖合のバーミリオン プラットフォームから油田を発見する数か月前のことでした。いずれにせよ、カー・マギーの油田は陸地から見えないところで掘削された初の石油発見となりました。海洋掘削が水深 30 メートル (98 フィート) まで深海に移行した際に、固定式プラットフォームの掘削装置が構築され、メキシコ湾の深さ 100 フィート (30 m) から 120 メートル (390 フィート) で掘削機器の需要が生じるまで、初のジャッキアップ式掘削装置が海洋掘削専門の請負業者によって登場し始めました。[ 11 ]

沖合掘削リグ、1968 年頃。

最初の半潜水型掘削装置は、1961年の予期せぬ観測から生まれました。[ 12 ]ブルーウォーター・ドリリング社は、シェル石油会社のためにメキシコ湾で4柱式潜水型掘削装置「ブルーウォーター・リグNo.1」を所有・運用していました。ポンツーンはリグとその消耗品の重量を支えるのに十分な浮力を持っていなかったため、ポンツーンの上部とデッキの下部の中間の喫水で曳航されていました。

この喫水では動揺が非常に小さいことが分かり、ブルーウォーター・ドリリング社とシェル社は共同で、リグを浮体式で運用する試験を行うことを決定しました。係留された安定した浮体式深海プラットフォームのコンセプトは、1920年代にエドワード・ロバート・アームストロングが「シードローム」として知られる発明を用いて航空機を運用するために設計・試験していました。最初の専用掘削半潜水型掘削機「オーシャン・ドリラー」は、1963年にODECO社によって進水しました。それ以来、多くの半潜水型掘削機が、掘削業界の移動式オフショア・フリート向けに設計されてきました。

深海半潜水船と掘削船の比較。

最初の海洋掘削船は、モホールプロジェクトのために地球の地殻を掘削するために開発されたCUSS 1でした。 [ 13 ]

2010年6月現在、世界中の海洋掘削リグ艦隊には620台以上の移動式海洋掘削リグ（ジャッキアップ式、半潜水型、掘削船、はしけなど）が配備されている。[ 14 ]

現在、世界で最も深いハブの一つは、メキシコ湾に浮かぶペルディドで、水深2,438メートル（7,999フィート）に浮かんでいます。ロイヤル・ダッチ・シェルが運営し、30億ドルの費用をかけて建造されました。[ 15 ]稼働中の最も深いプラットフォームは、ウォーカーリッジ249油田の水深2,600メートル（8,500フィート）にあるペトロブラス・アメリカのカスケードFPSOです。[ 16 ]

掘削プラットフォーム

海洋石油・ガス構造物の種類

海洋掘削は通常、一般的に移動式海洋掘削ユニット（MODU）と呼ばれるプラットフォームから行われます。MODUは水深に応じていくつかの形式があります

上記のMODUに加え、オフショア開発では、掘削、生産、またはその両方をサポートする 固定式および浮体式の掘削プラットフォームも幅広く採用されています。主な種類は以下のとおりです。

  1. 固定式プラットフォーム- これらは、脚部が海底に直接固定され、掘削リグ、生産施設、さらには居住区を保持するデッキを支える剛性構造物です。これらのプラットフォームは通常、鋼鉄製の「ジャケット」プラットフォーム、またはコンクリート製の「重力式構造物」で構築されます。スチールジャケットプラットフォームは、海底に積み重ねられた管状の鋼鉄部材で構成され、コンクリートケーソンプラットフォームは、大きなコンクリートベースと内部浮力タンクを組み込んでいる場合があります。[ 17 ]固定式プラットフォームは、実用的な水深制限が通常数百メートルであるため、浅い水深から中程度の水深では費用対効果に優れています。[ 18 ] [ 19 ]
  2. コンプライアントタワー- コンプライアントタワー（CT）は、海底に杭で固定された高くて細長い柔軟なタワー構造ですが、風、波、海流などの環境負荷による大きな横方向のたわみに耐えられるように設計されています。[ 20 ]その柔軟性により、従来の固定ジャケットよりもはるかに深い水域（通常は数百メートルから約900メートルの範囲）で運用できます。[ 17 ]
  3. テンションレッグ・プラットフォーム- このタイプのプラットフォームは、垂直方向に張力をかけられたテンドン（テザーとも呼ばれる）によって安定化された浮体構造物で、海底に固定されます。テンドンは垂直方向に非常に剛性が高いため、垂直方向の動きをほぼ排除し、坑口や生産設備を海中ではなくデッキ上に設置することができます。[ 18 ] [ 21 ] TLPは、数十万メートルにも及ぶ深海環境に適しており、Seastarプラットフォームのような「ミニTLP」型は、より小規模な油田向けに開発されています。[ 18 ] [ 19 ]
  4. スパープラットフォーム- スパープラットフォームは、直径が大きく垂直の円筒形の船体または浮力のあるハードタンクと上部のデッキで構成され、チェーンやワイヤーなどの従来の係留索を使用して海底に係留されます。 [ 22 ]このプラットフォームには、クラシック、トラス、セルスパーなど、船体の構成と内部のバラストの配置が異なるいくつかのタイプがあります。[ 23 ]スパープラットフォームの深い喫水設計により、非常に深い水域でも優れた安定性が得られ、超深海生産および掘削に適しています。[ 18 ]
  5. 浮体式生産システム（FPS） - FPSは半潜水型浮体式プラットフォームで、生産と掘削の両方の機能を備えています。[ 22 ]これらのユニットは、係留索（通常はケーブルとチェーン）で固定されるか、ダイナミックポジショニングシステムによって所定の位置に維持されます。[ 24 ] FPSユニットは、数千フィートの超深海でも稼働できます。[ 24 ]
  6. 浮体式生産貯蔵積出設備（FPSO） - FPSOは船型の船で、海底油田から炭化水素を精製し、その船体に石油を貯蔵する。[ 18 ] FPSOは海底に係留され、多くの場合タレット係留システムを介して海底に係留されるため、環境の変化に応じて風向を調整することができる。[ 21 ] 定期的にシャトルタンカーが貯蔵されている石油を積み降ろしする。これはパイプラインインフラが限られている、または存在しない遠隔地や辺境の深海地域では有利である。[ 18 ]

主な沖合油田

注目すべき沖合油田には以下が含まれます

アラスカ北部のボーフォート海にある人工島、ノーススター島は、石油とガスの掘削が行われている場所です。

課題

陸地から遠く離れていると、物流から安全上の懸念まで、多くの課題が生じる可能性があります

沖合での石油・ガス生産は、遠隔地であることと環境が過酷であることから、陸上施設での生産よりも困難です。沖合石油部門におけるイノベーションの多くは、これらの課題を克服すること、特に大規模な生産施設の設置の必要性にかかっています。生産・掘削施設は、水深300メートル（980フィート）に位置するトロールAプラットフォームのように、非常に大規模で多額の投資が必要となる場合もあります。 [ 28 ]

別のタイプのオフショアプラットフォームは、係留システムを備えて浮体式となり、その場で維持されます。浮体式システムは深海では固定式プラットフォームよりもコストが低くなる可能性がありますが、プラットフォームの動的な性質により、掘削施設や生産施設には多くの課題が生じます。

海水は流体柱の高さを数千メートル以上も上昇させる可能性があります。この上昇により、掘削井における等価循環密度と坑井内圧力が上昇するだけでなく、生産された流体をプラットフォーム上で分離するために汲み上げるために必要なエネルギーも増加します。

今日の傾向は、生産活動の多くを海底で行うことです。これは、石油をプラットフォームに汲み上げるのではなく、水を分離して再注入するか、海上に設備を設置せずに陸上に流出させることによって行われます。海底設備は、これまでアクセスできなかった深海域における資源の開発に貢献し、バレンツ海などの海氷による課題を克服するのに役立ちます。浅い環境におけるそのような課題の一つは、流氷による海底の削り取りです（海底設備を氷の作用から保護する方法として、海底に埋設する方法があります）。

洋上有人施設は、物流と人材面でも課題を抱えています。洋上石油プラットフォームは、カフェテリア、寝室、管理棟、その他の支援機能を備えた小さなコミュニティです。北海では、スタッフは2週間のシフト勤務でヘリコプターで移動します。通常、陸上の作業員よりも高い給与が支払われます。物資や廃棄物は船舶で輸送されますが、プラットフォーム上の保管スペースは限られているため、物資の配送は綿密に計画する必要があります。現在、可能な限り多くの人員を陸上に移転させるべく、多大な努力が払われています。経営陣と技術専門家はビデオ会議でプラットフォームと連絡を取り合っています。また、少なくとも西側諸国では、石油業界の高齢化が進む労働者にとって、陸上での仕事はより魅力的です。こうした取り組みは、統合操業という確立された用語に含まれています。海底施設の利用増加は、より多くの労働者を陸上に留めるという目標の達成に貢献しています。海底施設は、新しい分離装置や異なる油種用のモジュールを設置することで拡張が容易であり、水上施設のような固定床面積の制限を受けません。

環境への影響

沖合での石油生産には環境リスクが伴い、特に石油タンカーやプラットフォームから陸上施設へ石油を輸送するパイプラインからの石油流出、およびプラットフォーム上での漏洩や事故（ディープウォーター・ホライズン原油流出事故やイストクI原油流出事故など）が顕著である。[ 29 ] また、石油やガスとともに地表に運ばれてきた水である随伴水も生成される。随伴水は通常、塩分濃度が高く、溶解または分離されていない炭化水素が含まれている可能性がある。

関連項目

参考文献

  1. ^コンプトン、グレン、「フロリダ沖で石油を掘削すべきではない10の理由」、ブレイデントン・タイムズ、2018年1月14日
  2. ^ 「1891年のグランドレイク・セントメアリーズでの掘削」 Energy Global News . 2019年6月30日. 2020年8月20日閲覧。
  3. ^ルイジアナ州沖合石油・ガス開発の歴史 2010年6月13日アーカイブWayback Machine内務省鉱物管理局
  4. ^ 「National Ocean Industries Association」 。 2010年8月6日時点のオリジナルよりアーカイブ。2010年6月14日閲覧。
  5. ^ 「オフショア掘削について」 www.engenya.com Engenya GmbH 2020年8月24日閲覧。
  6. ^ミール・ババエフ、ミール・ユシフ（2002年）「アゼルバイジャンの石油史 ― ソビエト時代までの年表」アゼルバイジャン・インターナショナル。 2026年1月3日閲覧。
  7. ^スミル・ヴァーツラフ（2017年）『エネルギー転換：世界と国の視点』（第2版）サンタバーバラ、カリフォルニア州：Praeger（ABC-CLIO LLC傘下）。pp.  42– 43。ISBN 978-1-4408-5324-1 1806年までに、アブシェロン地域には多くの浅い井戸があり、そこから軽質油が採取され、熱蒸留によって灯油が生産されました。灯油は地元の照明としてだけでなく、ラクダ（皮に包んで）や小型船の木樽で輸出にも使用されました。1837年、ロシア人はバラハニに最初の商業用石油蒸留工場を建設し、9年後にはビビ・ヘイバトに世界初の（深さ21メートル）探査油井を掘削し、後に世界初の巨大油田（つまり、回収可能な原油が少なくとも5億バレルある油田）と分類される油田を開拓しました。こうして、バクーは1846年に近代石油時代が始まった場所となりました
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  28. ^ Speight, James G. (2014). 『オフショア石油・ガス操業ハンドブック』エルゼビア. ISBN 978-0-08-087819-5。
  29. ^沖合掘削をめぐる議論（インターネットビデオ）。CBSニュース。2008年。2008年8月24日時点のオリジナルからアーカイブ。2008年9月27日閲覧
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