海洋掘削

海洋掘削は、海底の下に坑井を掘る機械的なプロセスです。これは通常、海底下の岩層にある石油を探査し、その後抽出するために行われます。この用語は、大陸棚での掘削活動を説明するために使用されることが最も一般的ですが、湖、沿岸水域、内海での掘削にも適用できます。

海洋掘削は、生産される炭化水素と掘削作業中に使用される材料から、陸上と海洋の両方であらゆる環境上の課題をもたらします。論争の1つは、現在進行中の米国の海洋掘削論争です。^[1]

海洋掘削作業が行われる施設には、さまざまな種類があります。これには、着底式掘削リグ（ジャッキアップバージとスワンプバージ）、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と生産の複合施設、半潜水型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、最大3,000メートル（9,800フィート）の水深で作業できます。浅い海域では、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）より深い水深では、半潜水型船とドリルシップは、ダイナミックポジショニングを使用して必要な掘削位置に維持されます。

1891年頃、オハイオ州のグランド・レイク・セント・メアリーズの淡水に杭を打って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。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・オイルなどの地元の小さな会社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のサマーランド油田の一部で、塩水中の最初の水中油井が掘削されました。油井は陸地から海峡に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で、 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井戸が掘られました。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プラットフォームからの掘削活動が行われました。^[5]

最も古い海底井戸の一つは、 1923年にアゼルバイジャンで稼働を開始したビビ・エイバト井戸である。^{[6] [疑わしい–議論する]この井戸は}カスピ海 の浅い部分の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用に初の移動式鋼鉄製バージを開発した。

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教区の沖合1マイル（1.6 km）の水深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マイルの木製の架台と鉄道の線路を建設し、その端に掘削装置を設置したが、後にハリケーンで破壊された。^[7]

1945年、アメリカが沖合の石油備蓄を管理す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、3マイル制限の「海洋の自由」体制を事実上終わらせた。^[8]

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）の場所にプラットフォームを設置した。^[9]

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・生産プラットフォームを建設した。しかし、1947年10月に歴史的なシップショールブロック32の井戸を完成させたのは、フィリップス石油会社とスタノリンド石油・ガス会社のオペレーターであるカー・マギー社であり、これはスーペリア石油会社がバーミリオンのプラットフォームからさらに沖合で実際に掘削して発見する数ヶ月前のことであった。いずれにせよ、カー・マギー社の井戸は陸地から見えないところで掘削された最初の石油発見となった。^[10]

海洋掘削が最大30メートル（98フィート）の深い海域に移行すると、固定プラットフォームリグが構築されましたが、メキシコ湾の100フィート（30メートル）から120メートル（390フィート）の深さで掘削機器の需要が必要になると、専門の海洋掘削請負業者から最初のジャッキアップリグが登場し始めました。^[11]

最初の半潜水型掘削装置は1961年の予期せぬ観察から生まれました。^{[12]ブルーウォーター掘削会社は、}シェル石油会社のためにメキシコ湾で4柱の潜水型掘削装置ブルーウォーターリグNo.1を所有し、運営していました。ポンツーンは掘削装置とその消耗品の重量を支えるのに十分な浮力がなかったため、ポンツーンの上部とデッキの下側の中間の喫水で場所間を曳航しました。

この喫水での動きは非常に小さいことがわかり、Blue Water Drilling と Shell は共同で、リグを浮遊モードで操作してみることにしました。アンカーで固定された安定した浮遊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 アームストロングによって設計され、テストされていました。これは「シードローム」と呼ばれる発明で航空機を操作する目的でした。最初の専用掘削半潜水型 Ocean Driller は、1963 年にODECO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 フリート用に設計されてきました。

最初の海洋掘削船は、地球の地殻を掘削するモホールプロジェクトのために開発された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）が稼働している。^[14]

現在、世界で最も深いハブの1つは、メキシコ湾の水深2,438メートル（7,999フィート）に浮かぶペルディドです。ロイヤル・ダッチ・シェルが運営し、30億ドルの費用で建設されました。^[15]最も深い運用プラットフォームは、ウォーカーリッジ249フィールドの水深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]

沖合掘削は通常、一般的に移動式沖合掘削ユニット (MODU) と呼ばれるプラットフォームから行われ、水深に応じていくつかの形式のいずれかになります。

• ジャッキアップリグ
• 水中掘削装置
• 半潜水型プラットフォーム
• 掘削船

注目すべきオフショア油田には以下のものがあります。

• 北海​
• メキシコ湾（テキサス州、ルイジアナ州、ミシシッピ州、アラバマ州沖）
• カリフォルニア州（ロサンゼルス盆地とサンタバーバラ海峡、ベンチュラ盆地の一部）
• カスピ海（特にアゼルバイジャン沖の主要な油田）
• ブラジル沖のカンポス盆地とサントス盆地
• ニューファンドランド・ノバスコシア州（カナダ大西洋岸）
• 西アフリカ沖のいくつかの油田、特にナイジェリアとアンゴラの西側
• 東南アジアおよびロシアのサハリンの沖合油田
• 主要な沖合油田はペルシャ湾に位置しており、サファニヤ、マニファ、マルジャンなどサウジアラビアに属し、サウジアラムコによって開発されている。^[17]
• インドの油田（ムンバイ高地、KG盆地-インド東海岸、タプティ油田、インド・グジャラート州）
• ニュージーランドのタラナキ盆地
• シベリア北部のカラ海^[18]
• アラスカ州沖およびカナダのノースウェスト準州沖の北極海[ ^19]

沖合での石油・ガス生産は、遠隔地で環境が厳しいため、陸上での生産よりも困難です。沖合石油部門のイノベーションの多くは、非常に大規模な生産施設を提供する必要性など、これらの課題を克服することに関係しています。生産施設と掘削施設は非常に大きく、 300メートル（980フィート）の深さに立つトロールAプラットフォームのように、多額の投資が必要になる場合があります。^[20]

別のタイプのオフショア プラットフォームは、係留システムを使用して浮遊し、所定の位置に維持します。浮遊システムは、固定プラットフォームよりも深海でコストが低くなる場合がありますが、プラットフォームの動的な性質により、掘削および生産施設に多くの課題が生じます。

海水は流体柱に数千メートル以上の深さを加えることがあります。この深さによって、掘削井における等価循環密度と坑内圧力が増大するほか、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持ち上げるために必要なエネルギーも増大します。

今日の傾向は、水を石油から分離してプラットフォームに汲み上げるのではなく再注入するか、海上に設備が見えない状態で陸上に流すことによって、より多くの生産作業を海中で行うことです。海中設備は、ますます深い海域（これまではアクセスできなかった場所）での資源の開発に役立ち、バレンツ海などの海氷がもたらす課題を克服します。浅い環境でのそのような課題の1つは、漂流する氷による海底のえぐれです（氷の作用から沖合設備を保護する手段には、海底への埋設が含まれます）。

沖合の有人施設には、物流と人材の課題もあります。沖合の石油プラットフォームは、カフェテリア、寝室、管理、その他のサポート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週間のシフトでヘリコプターで輸送されます。通常、彼らは陸上の労働者よりも高い給与を受け取ります。物資と廃棄物は船で輸送されますが、プラットフォームの保管スペースが限られているため、物資の配達は慎重に計画する必要があります。今日では、できるだけ多くの人員を陸上に移転することに多大な努力が払われており、そこでは経営陣と技術専門家が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。陸上の仕事は、少なくとも西洋世界では、石油業界の高齢労働者にとっても魅力的です。これらの努力は、統合オペレーションという確立された用語に含まれています。海底施設の使用が増えると、より多くの労働者を陸上に留めるという目的を達成するのに役立ちます。海底施設は、新しいセパレーターや異なる油種用の異なるモジュールを使用して拡張することも容易であり、水上施設の固定床面積によって制限されません。

沖合での石油生産には環境リスクが伴い、最も顕著なのは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）である。^{[21]また、石油やガスとともに表面に運ばれた水である} 産出水も生成される。これは通常、塩分濃度が高く、溶解または分離されていない炭化水素を含む可能性がある。

• 生物多様性センター対内務省、2009年4月17日、ワシントンDC控訴裁判所はアラスカ沖の石油リースを停止する判決を下した。
• IODP-USIO: 出版物: 統合海洋掘削計画の議事録
• 「深海底から新たな石油発見」ポピュラーサイエンス、1975年10月、106～108ページ。