校長 空気感染の危険 鉱業では、数種類の微粒子、天然ガス、エンジン排気、および一部の化学蒸気が含まれます。 プリンシパル 物理的な危険 ノイズ、部分振動、熱、気圧の変化、電離放射線です。 これらは、鉱山または採石場、その深さ、鉱石と周囲の岩石の組成、および採掘方法に応じて、さまざまな組み合わせで発生します。 隔離された場所で共同生活をしている鉱山労働者のグループの中には、結核、肝炎 (B 型および E 型)、ヒト免疫不全ウイルス (HIV) などの感染症を伝染させるリスクもあります。 鉱山労働者の暴露は、仕事、危険源への近さ、および危険防止方法の有効性によって異なります。

空中浮遊粒子の危険

遊離結晶性シリカ 地殻で最も豊富な化合物であり、その結果、鉱山労働者や採石労働者が直面する最も一般的な空中浮遊粉塵です。 遊離シリカは、ケイ酸塩として他の化合物と化学的に結合していない二酸化ケイ素です。 シリカの最も一般的な形態は石英ですが、トリディマイトまたはクリストバライトとしても現れることがあります。 呼吸に適した粒子は、シリカを含む岩石が掘削、発破、破砕、またはその他の方法で微細な粒子に粉砕されるたびに形成されます。 さまざまな種類の岩石に含まれるシリカの量は異なりますが、空気サンプル中に呼吸に適したシリカ粉塵がどれくらい含まれているかを示す信頼できる指標ではありません。 たとえば、岩石に 30% の遊離シリカが含まれていても、空気サンプルには 10% が含まれていたり、その逆の場合も珍しくありません。 砂岩は最大 100% のシリカ、最大 40% の花崗岩、最大 30% のスレート、XNUMX% で、他の鉱物の割合はそれ以下です。 ばく露は、地表鉱山の表土や地下鉱山の天井、床、または鉱床でシリカが発見される、あらゆる採掘作業、地表または地下で発生する可能性があります。 シリカは、風、車両の通行、または土工機械によって飛散する可能性があります。

十分な暴露により、シリカは珪肺症を引き起こす可能性があります。これは典型的な塵肺症であり、何年にもわたる暴露後に知らず知らずのうちに発症します。 極端に高い暴露は、数ヶ月以内に急性または加速した珪肺症を引き起こし、数年以内に重大な機能障害または死亡を引き起こす可能性があります。 シリカへの曝露は、結核、肺がん、および強皮症、全身性エリテマトーデス、関節リウマチなどの自己免疫疾患のリスク増加とも関連しています。 新たに破砕されたシリカ粉塵は、古い粉塵や古くなった粉塵よりも反応性が高く、危険性が高いようです。 これは、新たに形成された粒子の比較的高い表面電荷の結果である可能性があります。

採掘や採石で呼吸に適したシリカ粉塵を生成する最も一般的なプロセスは、シリカを含む岩石の掘削、発破、切断です。 ブラスト用に開けられるほとんどの穴は、トラクターのクローラーに取り付けられた空気駆動のパーカッション ドリルで行われます。 ドリルビットの回転、衝撃、推力を組み合わせて穴をあけます。 穴が深くなるにつれて、ドリル ビットを動力源に接続するためにスチール製のドリル ロッドが追加されます。 空気は穴あけに動力を与えるだけでなく、切りくずや粉塵を穴から吹き飛ばします。これを制御しないと、大量の粉塵が環境に放出されます。 ハンドヘルド ジャック ハンマーまたはシンカー ドリルは、同じ原理で動作しますが、規模は小さくなります。 このデバイスは、オペレーターにかなりの量の振動を伝え、それに伴い、白い指が振動する危険性があります。 インド、日本、カナダなどの鉱山労働者の間で、振動による白い指が発見されています。 トラック ドリルとジャック ハンマーは、高速道路の建設、基礎用の岩盤の破砕、道路の修復作業などの目的で、岩盤を掘削または破砕する必要がある建設プロジェクトでも使用されます。

これらのドリルの粉塵制御は開発されており、効果的です。 場合によっては洗剤を含む水のミストがブローエアに注入され、ほこりの粒子が合体して脱落するのを助けます。 水が多すぎると、ドリル鋼と穴の側面の間にブリッジまたはカラーが形成されます。 ビットを削除するには、これらを壊さなければならないことがよくあります。 水が少なすぎると効果がありません。 このタイプの制御の問題には、掘削速度の低下、信頼できる水の供給の欠如、および潤滑部品の摩耗の増加につながる油の移動が含まれます。

ドリルの粉塵制御のもう XNUMX つのタイプは、局所排気換気の一種です。 ドリル鋼を通る逆気流がほこりの一部を取り除き、ダクトとファンでほこりを取り除くドリル ビットの周りのカラーを取り除きます。 これらは、上記の湿式システムよりも優れた性能を発揮します。ドリルビットは長持ちし、掘削速度が高くなります。 ただし、これらの方法はより高価であり、より多くのメンテナンスが必要です。

保護を提供するその他の制御装置は、ドリル オペレーター、ブルドーザー オペレーター、および車両ドライバー用のフィルター付きで、場合によってはエアコン付きの空気供給を備えたキャブです。 適切に装着された適切なマスクは、一時的な解決策として、または他のすべてが効果がないことが判明した場合に、労働者保護のために使用できます。

シリカへの露出は、石を特定の寸法に切断しなければならない採石場でも発生します。 石を切断する最も一般的な現代的な方法は、ディーゼル燃料と圧縮空気を燃料とするチャンネル バーナーを使用することです。 これにより、いくらかのシリカ微粒子が生じます。 チャンネル バーナーの最も重大な問題は騒音です。バーナーが最初に点火されたとき、およびバーナーが切り口から出るとき、騒音レベルは 120 dBA を超えることがあります。 カットに没頭しても騒音は115dBA程度。 石を切断する別の方法は、非常に高圧の水を使用することです。

多くの場合、石の採石場に取り付けられているか、近くにあるのは、部品をより完成品に彫刻する工場です。 非常に良好な局所排気換気がない限り、石を所望の形状に成形するために振動および回転ハンドツールが使用されるため、シリカへの暴露が高くなる可能性があります.

呼吸性炭鉱粉塵 地下および露天の炭鉱、および石炭処理施設では危険です。 これは主に石炭からなる混合粉塵ですが、シリカ、粘土、石灰岩、その他の鉱物粉塵も含まれる場合があります。 炭鉱ダストの組成は、炭層、周囲の地層の組成、採掘方法によって異なります。 炭鉱粉塵は、石炭の発破、掘削、切断、輸送によって発生します。

機械化された採掘では、手動の方法よりも多くの粉塵が生成され、機械化された採掘のいくつかの方法は、他の方法よりも多くの粉塵を生成します. ピックが散りばめられた回転ドラムで石炭を除去する切断機は、機械化された採掘作業における粉塵の主な発生源です。 これらには、いわゆる連続採掘機や長壁採掘機が含まれます。 通常、ロングウォール採掘機は、他の採掘方法よりも大量の粉塵を生成します。 粉塵の飛散は、長壁採掘でのシールドの移動や、車両またはベルトコンベヤーから他の輸送手段への石炭の移動によっても発生する可能性があります。

炭鉱の粉塵は、石炭労働者の塵肺症 (CWP) を引き起こし、慢性気管支炎や肺気腫などの慢性気道疾患の発生に寄与します。 ランクの高い石炭 (例えば、無煙炭などの高炭素含有量) は、CWP のリスクが高くなります。 炭鉱の粉塵にもリウマチ様の反応がいくつかあります。

炭鉱粉塵の発生は、採炭技術の変更によって減少させることができ、その分散は適切な換気と散水によって制御することができます。 切断ドラムの回転速度を下げ、トラム速度 (ドラムが炭層に進む速度) を上げると、生産性を損なうことなく粉塵の発生を減らすことができます。 ロングウォールの採掘では、切羽を横切って（XNUMX 回ではなく）XNUMX 回のパスで石炭を切断し、切断せずに、またはクリーンアップ カットによって戻すことで、粉塵の発生を減らすことができます。 ホモトロパル採掘 (つまり、切羽のチェーンコンベア、カッターヘッド、および空気がすべて同じ方向に移動する) を使用すると、長壁セクションでの粉塵の飛散を減らすことができます。 堆積物の粒子に対して垂直に連続的に切断する偏心カッターヘッドを使用した新しい石炭切断方法は、従来の円形切断ヘッドよりも粉塵の発生が少ないようです。

最初に採掘作業員の上に流れ、次に採掘面に流れ、それを横切って適切な機械的換気を行うことで、ばく露を減らすことができます。 ダクトとスクラバーを備えたファンを使用した作業面での補助的な局所換気も、局所排気換気を提供することによってばく露を減らすことができます。

散水は、戦略的にカッターヘッドの近くに配置され、粉塵を鉱山労働者から遠ざけて顔に向けて強制的に配置し、暴露を減らすのにも役立ちます。 界面活性剤は、石炭粉塵の濃度を下げるのにいくらかの利点を提供します。

アスベスト曝露 アスベスト鉱山労働者の間や、アスベストが鉱石に含まれる他の鉱山で発生します。 世界中の鉱山労働者の間で、アスベストへの曝露が肺がんや中皮腫のリスクを高めています。 また、石綿肺（別のじん肺）や気道疾患のリスクも高めています。

ディーゼルエンジンの排気 ガス、蒸気、粒子状物質の複雑な混合物です。 最も危険なガスは、一酸化炭素、酸化窒素、二酸化窒素、二酸化硫黄です。 アルデヒドや未燃焼炭化水素、多環芳香族炭化水素 (PAH)、ニトロ PAH 化合物 (N-PAH) など、多くの揮発性有機化合物 (VOC) があります。 PAH および N-PAH 化合物もディーゼル粒子状物質に吸着されます。 窒素酸化物、二酸化硫黄、およびアルデヒドはすべて急性呼吸器刺激物質です。 PAH および N-PAH 化合物の多くは発がん性があります。

ディーゼル粒子状物質は、排気ガスから凝縮された小さな直径 (直径 1 mm) の炭素粒子で構成され、空気中で塊や糸状に凝集することがよくあります。 これらの粒子はすべて呼吸可能です。 ディーゼル粒子状物質および同様のサイズの他の粒子は、実験動物で発がん性があり、約 0.1 mg/mXNUMX を超える濃度で曝露された労働者の肺がんのリスクを高めるようです。³. 地下鉱山の鉱山労働者は、かなり高いレベルのディーゼル粒子状物質への暴露を経験しています。 国際がん研究機関 (IARC) は、ディーゼル粒子状物質を発がん性物質である可能性があると考えています。

ディーゼル排気の生成は、エンジン設計と高品質でクリーンな低硫黄燃料により削減できます。 セタン価と硫黄含有量が低いエンジンと燃料の定格を下げると、粒子状物質の生成が少なくなります。 低硫黄燃料の採用によりSOの発生を抑制₂ そして粒子状物質の。 フィルターは効果的で実行可能であり、排気流からディーゼル粒子状物質の 90% 以上を除去できます。 フィルターは、スクラバーなしのエンジン用と、水または乾式スクラバーを備えたエンジン用があります。 一酸化炭素は、触媒コンバーターで大幅に削減できます。 窒素酸化物は、窒素と酸素が高圧および高温の条件下 (つまり、ディーゼル シリンダー内) にあるときはいつでも形成され、その結果、除去するのがより困難になります。

分散したディーゼル粒子状物質の濃度は、適切な機械換気とディーゼル機器の使用制限により、坑内鉱山で減少させることができます。 ディーゼル駆動の車両やその他の機械は、排気生成物を希釈して除去するために最小限の換気が必要です。 換気の量は、エンジンのサイズとその用途によって異なります。 XNUMX つのエア コースで XNUMX つ以上のディーゼル駆動の機器が動作している場合は、排気を希釈して除去するために換気を増やす必要があります。

ディーゼル駆動の機器は、炎や火花を伴う高温の排気を放出するため、火災や爆発のリスクが高くなる可能性があり、その表面温度が高いと、蓄積された石炭の粉塵やその他の可燃性物質が発火する可能性があります。 炭鉱では、石炭の燃焼を防ぐために、ディーゼル エンジンの表面温度を 305 °F (150 °C) 未満に保つ必要があります。 排気ガスからの炎と火花はスクラバーによって制御され、石炭粉塵とメタンの発火を防ぎます。

ガスと蒸気

表 1 に、鉱山で一般的に見られるガスを示します。 最も重要な天然ガスは次のとおりです。 メタン & 硫化水素 炭鉱ではラドン、ウランや他の鉱山ではラドン。 どちらも酸素欠乏の可能性があります。 メタンは可燃性です。 ほとんどの炭鉱爆発はメタンの発火に起因し、最初の爆発の衝撃によって浮遊した石炭粉塵によって引き起こされるより激しい爆発が続くことがよくあります。 石炭採掘の歴史を通じて、火災や爆発が何千人もの鉱山労働者の主な死因となっています。 爆発の危険性は、メタンを爆発下限界以下に希釈し、通常は濃度が最も高い顔の部分に潜在的な着火源を禁止することによって減らすことができます。 鉱山の肋骨 (壁)、床、天井に不燃性の石灰岩 (またはその他のシリカを含まない不燃性の岩粉) をまぶすと、粉塵爆発を防ぐのに役立ちます。 メタン爆発の衝撃で浮遊する粉塵が可燃性でなければ、二次爆発は起こりません。

表 1. 炭鉱で発生する有害ガスの通称と健康への影響

ラドンは、ウラン鉱山、スズ鉱山、およびその他の鉱山で発見された天然の放射性ガスです。 炭鉱では発見されていません。 ラドンに関連する主な危険性は、以下で説明する電離放射線の発生源であることです。

その他のガスによる危険には、ディーゼル エンジンの排気ガスや爆破副産物に含まれる呼吸器への刺激物が含まれます。 一酸化炭素 エンジンの排気ガスだけでなく、鉱山火災の結果としても検出されます。 炭鉱火災の際、CO は致死濃度に達するだけでなく、爆発の危険にもなり得ます。

窒素酸化物 （NO_x）、主にNOとNO₂、ディーゼルエンジンによって、および発破の副産物として形成されます。 エンジンでは、NO_x 79% が窒素で 20% が酸素である空気を、ディーゼル エンジンの機能に必要な条件である高温高圧の条件下に置くことの固有の副産物として形成されます。 NOの生産_x エンジンを可能な限り冷却し、換気を増やして排気を希釈して除去することにより、ある程度減らすことができます。

NO_x 爆破副産物でもあります。 爆破中、鉱山労働者は爆破が行われるエリアから移動します。 窒素酸化物、粉塵、およびその他の爆破結果への過度の暴露を避けるための従来の慣行は、鉱山の換気によって十分な量の爆破副産物が鉱山から取り除かれるまで待ってから、吸気口の領域に再び入ることです。

酸素欠乏症 多くの方法で発生する可能性があります。 酸素は、メタンなどの他のガスによって置き換えられるか、換気のない空間で燃焼または微生物によって消費される可能性があります。

特定のグループの鉱夫がさらされるさまざまな空気感染の危険があります。 水銀蒸気への曝露、つまり水銀中毒のリスクは、金の採鉱者、精錬業者、および水銀採掘者の間で危険です。 ヒ素への曝露と肺がんのリスクは、金鉱夫と鉛鉱夫の間で発生します。 ニッケルへの曝露、ひいては肺がんや皮膚アレルギーのリスクは、ニッケル鉱山労働者の間で発生します。

一部のプラスチックは、鉱山でも使用されています。 これらには以下が含まれます 尿素ホルムアルデヒド & ポリウレタンフォーム、どちらもその場で作られたプラスチックです。 それらは、穴をふさぎ、換気を改善し、ルーフサポートのより良いアンカーを提供するために使用されます. これら 1 つのフォームの XNUMX つの出発物質であるホルムアルデヒドとイソシアネートは、呼吸器への刺激物であり、どちらもアレルギー感作を引き起こす可能性があり、感作された鉱山労働者がいずれかの成分に対処することはほぼ不可能です。 ホルムアルデヒドはヒト発がん物質です (IARC グループ XNUMX)。

物理的危険性

ノイズ 鉱業ではどこにでもあります。 強力な機械、ファン、発破、鉱石の輸送によって生成されます。 通常、地下鉱山はスペースが限られているため、残響場が形成されます。 同じ音源がよりオープンな環境にある場合よりも、騒音への露出は大きくなります。

騒音への暴露は、鉱山機械の騒音制御の従来の手段を使用することによって減らすことができます。 トランスミッションは静かになり、エンジンはより静かになり、油圧機械も同様に静かになります。 シュートは、吸音材で断熱または裏打ちすることができます。 鉱山労働者の聴力を維持するために、定期的な聴力検査と組み合わせた聴力保護具が必要になることがよくあります。

電離放射線 鉱業では危険です。 ラドンは、発破によって緩む間に石から遊離することができますが、地下の小川を通って鉱山に入る可能性もあります. 気体なので空気中です。 ラドンとその崩壊生成物は電離放射線を放出し、その一部は肺でがん細胞を生成するのに十分なエネルギーを持っています。 その結果、ウラン鉱山労働者の肺がんによる死亡率が上昇しています。 喫煙者の場合、死亡率は非常に高くなります。

ヒート 地下および地上鉱山労働者の両方にとって危険です。 地下鉱山では、主な熱源は岩石そのものです。 岩の温度は、水深が1m進むごとに約100℃上昇します。 熱ストレスの他の原因には、労働者が行っている身体活動の量、循環する空気の量、周囲の空気の温度と湿度、採鉱設備 (主にディーゼル駆動の設備) によって生成される熱が含まれます。 非常に深い鉱山 (1,000 m よりも深い) では、重大な熱の問題が発生する可能性があり、鉱山の肋骨の温度は約 40 °C になります。 地上作業員にとって、身体活動、高温のエンジンの近く、気温、湿度、日光が主な熱源です。

熱ストレスの軽減は、高温の機械を冷却し、身体活動を制限し、十分な量の飲料水を提供し、日光を避け、十分な換気を行うことで達成できます。 表面機械の場合、エアコン付きキャブは機器オペレーターを保護できます。 たとえば、南アフリカの深海鉱山では、地下の空調ユニットが緩和のために使用され、熱ストレスに対処するための応急処置用品が用意されています。

多くの鉱山は高地 (たとえば、4,600 m 以上) で操業しているため、鉱山労働者は高山病にかかることがあります。 これは、高高度の鉱山と通常の大気圧の間を行ったり来たりすると、さらに悪化する可能性があります。

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一般的なプロファイル

原油と天然ガスは、1 ～ 60 個の炭素原子を含む炭化水素分子 (炭素原子と水素原子の有機化合物) の混合物です。 これらの炭化水素の特性は、分子内の炭素原子と水素原子の数と配置に依存します。 基本的な炭化水素分子は、1 つの水素原子 (メタン) と結合した 4 つの炭素原子です。 石油炭化水素の他のすべてのバリエーションは、この分子から進化します。 4 個までの炭素原子を含む炭化水素は通常気体です。 炭素原子が 5 ～ 19 個のものは通常液体です。 20以上のものは固体です。 炭化水素に加えて、原油や天然ガスには、微量の金属やその他の元素とともに、硫黄、窒素、酸素化合物が含まれています。

原油と天然ガスは、堆積物の重みで圧縮された植生と海洋生物の腐敗によって、何百万年にもわたって形成されたと考えられています。 石油とガスは水よりも軽いため、これらの上層の空隙を埋めるために上昇しました。 この上向きの動きは、石油とガスが密集した上層の不浸透性の地層または非多孔質の岩石に達したときに止まりました。 石油とガスは、多孔質の岩の継ぎ目や、飽和した砂などの天然の地下貯留層の空間を、重い石油の上に軽いガスで満たしていました。 これらのスペースはもともと水平でしたが、地殻の移動により、断層、背斜、塩ドーム、層序トラップと呼ばれるポケットが作成され、石油とガスが貯留層に集まりました。

シェールオイル

シェールオイル、またはケロゲンは、固体炭化水素と、窒素、酸素、硫黄を含む他の有機化合物の混合物です。 オイルシェールと呼ばれる岩石から加熱することで抽出され、岩石 15 トンあたり 50 から XNUMX ガロンの石油が得られます。

探査と生産は、石油産業のその部分に適用される一般的な用語であり、新しい原油とガス田の探査と発見、井戸の掘削、製品の表面への持ち込みを担当しています。 歴史的に、地表に自然に浸透した原油は、薬、保護コーティング、ランプの燃料として使用するために収集されました。 天然ガスの浸透は、地表で燃える火として記録されました。 商業的に大量の原油を掘削して取得する方法が開発されたのは 1859 年のことでした。

原油と天然ガスは、次のように、陸地と海域の両方で世界中で発見されています。

• 西半球大陸間盆地 (米国湾岸、メキシコ、ベネズエラ)
• 中東（アラビア半島、ペルシャ湾、黒海、カスピ海）
• インドネシアと南シナ海
• 北アフリカと西アフリカ (サハラとナイジェリア)
• 北米 (アラスカ、ニューファンドランド、カリフォルニア、大陸中部の米国およびカナダ)
• 極東（シベリアと中国）
• 北海。

図 1 と図 2 は、1995 年の世界の原油と天然ガスの生産量を示しています。

図 1. 1995 年の世界の原油生産量

図 2. 世界の天然ガスプラントの液体生産 - 1995 年

原油の名前は、多くの場合、原油の種類と最初に発見された地域の両方を識別します。 たとえば、最初の商用原油であるペンシルベニア原油は、米国の原産地にちなんで名付けられました。 他の例としては、サウジ ライトとベネズエラ ヘビーがあります。 世界の原油価格を設定するために使用される XNUMX つのベンチマーク原油は、テキサス ライトスイートと北海ブレントです。

原油の分類

原油は、多くの異なる個々の炭化水素化合物を含む複雑な混合物です。 それらは油田ごとに外観と組成が異なり、比較的近くにある油田とは異なる場合さえあります。 原油の一貫性は、水っぽいものからタール状の固体まで、色は透明から黒色までさまざまです。 「平均的な」原油には約 84% の炭素が含まれています。 14% 水素; 1から3%の硫黄; 窒素、酸素、金属、塩分は 1% 未満です。 表 1 と表 2 を参照してください。

表 1. さまざまな典型的な原油の典型的なおおよその特性と特性、およびガソリンの可能性。

※代表平均値です。

表 2. 原油と天然ガスの組成

炭化水素

パラフィン: 原油中のパラフィン飽和鎖型炭化水素（脂肪族）分子は式Cを持っています_nH_{2n + 2}、および炭素原子の直鎖（通常）または分岐鎖（異性体）のいずれかです。 より軽い直鎖パラフィン分子は、ガスとパラフィン ワックスに見られます。 分枝鎖パラフィンは通常、原油のより重い画分に見られ、通常のパラフィンよりもオクタン価が高くなります。

芳香族: 芳香族は、不飽和環型炭化水素（環状）化合物です。 ナフタレンは縮合二重環芳香族化合物です。 最も複雑な芳香族である多核 (XNUMX つ以上の縮合芳香環) は、原油のより重い画分に見られます。

ナフテン: ナフテンは飽和環型炭化水素基で、次の式で表されます。
C_nH_2n、非常に軽いものを除く原油のすべての画分に見られる、閉じた環（環状）の形で配置されています。 炭素原子数 5 および 6 の単環ナフテン (モノシクロパラフィン) が優勢で、ナフサのより重い末端に XNUMX 環ナフテン (ジシクロパラフィン) が見られます。

非炭化水素

硫黄および硫黄化合物： 硫黄は、天然ガスや原油中に硫化水素 (H₂S)、化合物 (チオール、メルカプタン、硫化物、ポリスルフィドなど) として、または元素硫黄として。 ガスと原油にはそれぞれ異なる量と種類の硫黄化合物がありますが、原則として、硫黄化合物の割合、安定性、複雑さは、重い原油留分ほど大きくなります。

メルカプタンと呼ばれる硫黄化合物は、非常に低い濃度で検出可能な独特の臭気を示し、ガス、石油原油、留出物に含まれています。 最も一般的なのはメチルメルカプタンとエチルメルカプタンです。 メルカプタンは、多くの場合、商用ガス (LNG および LPG) に添加され、漏れ検出用の臭気を提供します。

毒性レベルの H への曝露の可能性₂S は、原油と天然ガスの掘削、生産、輸送、処理に従事する場合に存在します。 硫黄を含む石油炭化水素を燃焼させると、硫酸や二酸化硫黄などの望ましくない物質が生成されます。

酸素化合物： フェノール、ケトン、カルボン酸などの酸素化合物は、さまざまな量で原油に含まれています。

窒素化合物: 窒素は、塩基性化合物として原油の軽質留分に含まれており、微量金属を含む可能性のある非塩基性化合物として原油の重質留分に含まれることがよくあります。

微量金属: 銅、ニッケル、鉄、ヒ素、バナジウムなどの微量または少量の金属が、原油中に少量含まれていることがよくあります。

無機塩： 原油には、しばしば、塩化ナトリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウムなどの無機塩が含まれており、原油に懸濁しているか、同伴水 (ブライン) に溶解しています。

二酸化炭素： 二酸化炭素は、原油に存在する、または原油に追加された重炭酸塩の分解、または蒸留プロセスで使用される蒸気から生じる可能性があります。

ナフテン酸: 一部の原油にはナフテン酸 (有機) 酸が含まれており、原油の酸価が特定のレベルを超えると、232 °C を超える温度で腐食性になる可能性があります。

通常発生する放射性物質: 通常発生する放射性物質 (NORM) は、原油、掘削鉱床、および掘削泥に存在することが多く、低レベルの放射能による危険をもたらす可能性があります。

類似の炭化水素分子の大部分の割合に基づいて、原油をパラフィン系、ナフテン系、芳香族または混合物として分類するために、比較的単純な原油アッセイが使用されます。 混合ベースの原油には、各タイプの炭化水素の量が異なります。 XNUMX つのアッセイ方法 (米国鉱山局) は蒸留に基づいており、別の方法 (UOP「K」係数) は重力と沸点に基づいています。 原油の価値（すなわち、その収量および有用な生成物の品質）および処理パラメーターを決定するために、より包括的な原油アッセイが実施される。 原油は通常、収量構造に従って分類され、ハイオクガソリンはより望ましい製品の XNUMX つです。 製油所の原油原料は、通常、XNUMX 種類以上の異なる原油の混合物で構成されています。

原油は、API (比重) によっても定義されます。 たとえば、より重い原油は、API 比重が低く (比重が高く) なります。 低 API 比重の原油は、最も軽い成分 (より揮発性の高い成分) に応じて、引火点が高い場合と低い場合があります。 精製プロセスでは温度と圧力が重要であるため、原油は粘度、流動点、沸点範囲によってさらに分類されます。 色や残留炭素含有量など、その他の物理的および化学的特性も考慮されます。 高炭素、低水素、および低 API 比重の原油は通常、芳香族が豊富です。 一方、炭素が少なく、水素が多く、API 比重が高いものは通常、パラフィンが豊富です。

かなりの量の硫化水素またはその他の反応性硫黄化合物を含む原油は「サワー」と呼ばれます。 硫黄が少ないものは「甘い」と呼ばれます。 このルールのいくつかの例外は、西テキサスの原油です (H に関係なく、常に「酸っぱい」と見なされます)。₂S 含有量) およびアラビア産の高硫黄原油 (硫黄化合物の反応性が高くないため、「酸っぱい」とは見なされません)。

圧縮天然ガスと液化炭化水素ガス

自然に発生する炭化水素ガスの組成は、発生源に応じて異なる炭化水素分子の混合物を含むという点で、原油と似ています。 それらは、ガス田から天然ガス（ほとんど液体を含まない）として抽出できます。 ガスおよび油田からの石油とともに抽出される石油随伴ガス。 高圧 (10 ～ 70 mPa) になると、油の液体成分の一部が気体状態に変化するガス凝縮油田からのガス。 圧力が (4 ～ 8 mPa に) 低下すると、より重い炭化水素を含む凝縮液が凝縮によってガスから分離します。 ガスは、深さ 4 マイル (6.4 km) 以上に達する井戸から抽出され、継ぎ目の圧力は 3 mPa から 70 mPa までさまざまです。 (図 3 参照)

図 3. 南カリフォルニア、サンタバーバラ海峡のピタス ポイント地域の水深 87.5 メートルに設定されたオフショア天然ガス井

米国石油協会

天然ガスには 90 ～ 99% の炭化水素が含まれており、主にメタン (最も単純な炭化水素) と少量のエタン、プロパン、ブタンで構成されています。 天然ガスには、微量の窒素、水蒸気、二酸化炭素、硫化水素、およびアルゴンやヘリウムなどの不活性ガスも含まれています。 50g/mを超える天然ガス³ XNUMX つ以上の炭素原子 (C₃ 以上）は「リーン」ガスに分類されます。

燃料としての使用方法に応じて、天然ガスは圧縮または液化されます。 ガス田およびガスコンデンセート田からの天然ガスは、圧縮されてガスパイプラインに供給される前に、特定の輸送基準を満たすために現場で処理されます。 この準備には、乾燥機（脱水機、分離機、ヒーター）による水の除去、合体フィルターによる油の除去、およびろ過による固形分の除去が含まれます。 硫化水素と二酸化炭素も天然ガスから除去されるため、パイプラインや輸送および圧縮装置を腐食しません。 天然ガスに含まれるプロパン、ブタン、ペンタンも輸送前に除去されるため、システム内で凝縮して液体を形成することはありません。 (「天然ガスの生産および処理作業」のセクションを参照してください。)

天然ガスはパイプラインでガス田から液化プラントに輸送され、そこで圧縮され、約 -162 ºC に冷却されて液化天然ガス (LNG) が生成されます (図 4 を参照)。 液化プロセス中に一部の不純物や成分が除去されるため、LNG の組成は天然ガスとは異なります。 LNG は主に、需要のピーク時に天然ガスの供給を増強し、主要なパイプラインから離れた遠隔地にガスを供給するために使用されます。 ガス供給ラインに供給される前に、窒素と空気を加えて天然ガスに匹敵するように再ガス化します。 LNG は、ガソリンの代替として自動車用燃料としても使用されます。

図 4. アルジェリアの Arzew にある世界最大の LNG プラント

米国石油協会

石油関連ガスと凝縮ガスは、相当量のエタン、プロパン、ブタン、およびその他の飽和炭化水素を含むため、「リッチ」ガスとして分類されます。 石油随伴ガスとコンデンセート ガスは、石油およびガス プロセス プラントで圧縮、吸着、吸収、および冷却によって分離および液化され、液化石油ガス (LPG) が生成されます。 これらのガスプラントは、天然ガソリンやその他の炭化水素留分も生成します。

天然ガス、石油随伴ガス、コンデンセート ガスとは異なり、石油処理ガス (製油所処理の副産物として生成される) には、かなりの量の水素と不飽和炭化水素 (エチレン、プロピレンなど) が含まれています。 石油処理ガスの組成は、それぞれの特定のプロセスと使用される原油によって異なります。 例えば、熱分解の結果として得られるガスは通常かなりの量のオレフィンを含みますが、接触分解から得られるガスはより多くのイソブタンを含みます。 熱分解ガスには、エチレンと水素が含まれています。 天然ガスと典型的な石油処理ガスの組成を表 3 に示します。

表 3. 天然および石油処理ガスの典型的なおおよその組成 (体積パーセント)

発熱量35.7～41.9MJ/mの可燃性天然ガス³ (8,500～10,000kcal/m³）、主に家庭用、農業用、商業用および工業用の用途で熱を生成するための燃料として使用されます。 天然ガスの炭化水素は、石油化学および化学プロセスの原料としても使用されます。 合成ガス (CO + H₂) 酸素化または水蒸気変換によってメタンから処理され、アンモニア、アルコール、およびその他の有機化学物質を生成するために使用されます。 圧縮天然ガス (CNG) と液化天然ガス (LNG) は、どちらも内燃機関の燃料として使用されます。 石油処理の液化石油ガス (LPG) は、93.7 MJ/m のより高い発熱量を持っています³ (プロパン) (22,400 kcal/m³) および 122.9 MJ/m³ (ブタン) (29,900 kcal/m³⁾ 家庭、企業、産業、自動車の燃料として使用されています (NFPA 1991)。 石油処理ガスに由来する不飽和炭化水素（エチレン、プロピレンなど）は、高オクタン価ガソリンに変換されるか、石油化学および化学処理産業の原料として使用されます。

炭化水素ガスの性質

米国防火協会によると、可燃性 (可燃性) ガスとは、空気中に通常存在する濃度の酸素で燃焼するものです。 可燃性ガスの燃焼は、燃焼反応を開始するために特定の発火温度が必要であり、それぞれがガスと空気の混合物の特定の定義された範囲内でのみ燃焼するため、可燃性炭化水素液体蒸気の燃焼と似ています。 可燃性液体には 引火点 (燃焼に十分な蒸気を放出する温度 (常に沸点未満))。 可燃性ガスは通常、液化した場合でも沸点を超える温度であり、したがって常に引火点をはるかに超える温度であるため、可燃性ガスには明らかな引火点はありません。

米国防火協会 (1976 年) は、圧縮ガスと液化ガスを次のように定義しています。

• 「圧縮ガスとは、容器内のすべての通常の大気温度で、圧力下でガス状態でのみ存在するものです。」
• 「液化ガスとは、コンテナ内の通常の大気温度で、一部が液体の状態で、一部が気体の状態で存在し、コンテナ内に液体が残っている限り圧力がかかっているガスです。」

容器内の圧力を決定する主な要因は、保存される液体の温度です。 大気にさらされると、液化ガスは非常に急速に蒸発し、風や機械的な空気の動きによって空気中に分散しない限り、地面や水面に沿って移動します。 通常の大気温度では、容器内の液体の約 XNUMX 分の XNUMX が気化します。

可燃性ガスは、さらに燃料ガスと産業ガスに分類されます。 天然ガスや液化石油ガス (プロパンとブタン) を含む燃料ガスは、オーブン、炉、給湯器、ボイラーで熱を発生させるために空気で燃焼されます。 アセチレンなどの可燃性産業ガスは、加工、溶接、切断、および熱処理作業で使用されます。 液化天然ガス（LNG）と液化石油ガス（LPG）の性状の違いを表3に示します。

石油とガスの検索

石油とガスの探索には、地理学、地質学、地球物理学の知識が必要です。 原油は通常、背斜、断層トラップ、岩塩ドームなど、さまざまな地形やさまざまな気候にある特定の種類の地質構造に見られます。 関心のある地域を選択した後、さまざまな種類の地球物理学的調査が実施され、地下構造の正確な評価を得るために測定が実行されます。

• 磁気調査。 飛行機に吊るされた磁力計は、地球の磁場の変化を測定して、他の岩石と比較して一般に磁気特性が低い堆積岩層を特定します。
• 航空写真測量調査。 飛行機に搭載された特別なカメラで撮影された写真は、地球の XNUMX 次元ビューを提供し、石油やガスの埋蔵の可能性がある土地形成を決定するために使用されます。
• 重力調査。 密集した岩石の大きな塊は重力の引力を増加させるため、重力計は、重力のわずかな違いを測定することによって、下にある地層に関する情報を提供するために使用されます。
• 地震調査。 地震研究は、地下構造の一般的な特徴に関する情報を提供します (図 5 を参照)。 測定値は、小径の穴に爆薬を発射することによって生成される衝撃波、陸上と水中の両方での振動装置または打撃装置の使用、および水中での圧縮空気の爆風から得られます。 衝撃波の始まりからエコーが戻ってくるまでの経過時間は、反射する基盤の深さを決定するために使用されます。 最近では、スーパーコンピュータによる三次元画像の生成により、耐震試験結果の評価が大幅に向上しています。

図 5. サウジアラビア、地震活動

米国石油協会

• 放射線調査。 ラジオグラフィーは、電波を使用して、地震調査から得られる情報と同様の情報を提供するものです。
• 層序調査。 層序サンプリングは、地下の岩層のコアを分析して、ガスと石油の痕跡を調べます。 コアと呼ばれる円筒状の岩石を中空ビットで切り出し、ビットに取り付けられたチューブ（コアバレル）に押し上げます。 コア バレルが表面に出され、分析のためにコアが取り出されます。

調査と測定により、石油を含む可能性のある地層または地層の存在が示された場合、石油またはガスが実際に存在するかどうか、存在する場合は商業的に実行可能な量で入手可能であるかどうかを判断するために試掘井が掘削されます。

オフショア事業

最初の沖合油田は 1900 年代初頭にカリフォルニア沖で掘削されましたが、近代的な海洋掘削が始まったのは 1938 年で、米国の海岸線から 1 マイル (1.6 km) 離れたメキシコ湾で発見されました。 第二次世界大戦後、海洋掘削は急速に拡大し、最初は既知の陸上生産地域に隣接する浅海で、次に世界中の他の浅瀬および深海地域で、北極からペルシャ湾までさまざまな気候で行われました。 当初、海洋掘削は水深約 91 m でのみ可能でした。 しかし、最新のプラットフォームは現在、深さ 3.2 km を超える海域での掘削が可能です。 オフショア石油活動には、探査、掘削、生産、処理、水中建設、保守と修理、および船舶またはパイプラインによる石油とガスの陸上への輸送が含まれます。

オフショアプラットフォーム

掘削プラットフォームは、オフショアまたは内陸水操作用の掘削リグ、備品、機器をサポートし、浮体式または潜水式のはしけや船から、浅瀬で使用される鋼製の脚に固定された定位置のプラットフォーム、浮力のある大型の鉄筋コンクリート、重力にまで及びます。深海で使用されるタイプのプラットフォーム。 掘削が完了すると、海洋プラットフォームが生産設備を支えるために使用されます。 非常に大きな生産プラットフォームには、250 人を超える乗組員とその他の支援要員のための宿泊施設、ヘリポート、処理工場、原油とガスのコンデンセート貯蔵機能があります (図 6 を参照)。

図 6.掘削船。 掘削船ベン・オーシャン・ラナー

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通常、深海浮体式プラットフォームの掘削では、坑口装置が海底まで下降し、坑井ケーシングに密閉されます。 光ファイバー技術を使用することで、大規模な中央プラットフォームが、小規模な衛星プラットフォームや海底テンプレートをリモートで制御および操作できるようになります。 大型プラットフォーム上の生産施設は、衛星施設からの原油、ガス、コンデンセートを処理してから陸上に出荷します。

水中掘削で使用されるプラットフォームのタイプは、多くの場合、掘削する坑井のタイプ (調査用または生産用) と水深によって決まります (表 4 を参照)。

表 4. 水中掘削用のプラットフォーム タイプ

井戸の種類

探索井戸。

地質データと地球物理調査の分析に続いて、陸上または沖合で試掘井が掘削されます。 これまで石油もガスも発見されていない地域で掘削される試掘井は、「ワイルドキャット」と呼ばれます。 石油やガスに衝突する井戸は「発見井戸」と呼ばれます。 「ステップアウト」または「評価」井戸として知られる他の試掘井は、発見後に油田の境界を決定するため、または既知のものの隣または下にある新しい油およびガスを含む地層を探すために掘削されます。製品を収容します。 石油やガスがまったく見つからない、または経済的に生産するには少なすぎる井戸は、「乾いた穴」と呼ばれます。

発達の井戸。

発見後、貯水池の面積は、一連のステップアウトまたは評価井戸で大まかに決定されます。 その後、開発用の井戸が掘削され、ガスと石油が生産されます。 掘削される開発井戸の数は、サイズと生産性の両方において、新しい油田の予想される定義によって決定されます。 貯水池がどのように形成または閉じ込められるかについての不確実性のため、一部の開発井戸は乾燥した穴であることが判明する可能性があります. 掘削と生産が同時に行われることもあります。

地圧/地熱井。

地圧/地熱井は、炭化水素を含む可能性のある非常に高圧 (7,000 psi) で高温 (149 ºC) の水を生成するものです。 水は、漏れや破裂から大気中に放出されると、急速に膨張する高温の蒸気と蒸気の雲になります。

ストリッパー井戸。

ストリッパー ウェルは、貯留層から XNUMX 日あたり XNUMX バレル未満の石油を生産するものです。

複数の完成井戸。

XNUMX つの坑井を掘削する際に複数の産出地層が発見された場合、個々の地層ごとに別々の一連のパイプを XNUMX つの坑井に走らせることができます。 各地層からの石油とガスは、それぞれの配管に導かれ、パッカーによって互いに分離されます。パッカーは、配管ストリングとケーシングの間の環状空間を密閉します。 これらの井戸は、複数の完了井戸として知られています。

注入ウェル。

注入井は、空気、水、ガス、または化学物質を生産油田の貯水池に送り込み、圧力を維持するか、水力または圧力の上昇によって生産井に向かって油を移動させます。

サービス井戸。

サービス ウェルには、釣りやワイヤー ライン操作、パッカー/プラグの配置または取り外しと再加工に使用されるものが含まれます。 また、原油やガスから分離された塩水を地中処分するための井戸も掘削されています。

掘削方法

掘削リグ。

基本的な掘削リグには、デリック (タワー)、掘削パイプ、掘削パイプを下げたり持ち上げたりする大型のウインチ、掘削パイプとビットを回転させる掘削テーブル、マッド ミキサーとポンプ、テーブルを駆動するエンジンが含まれています。ウインチ (図 7 を参照)。 試掘井または耐震井の掘削に使用される小型の掘削リグは、サイト間を移動するためにトラックに搭載される場合があります。 大型の掘削リグは、現場で組み立てるか、持ち運びが容易なヒンジ付き (ジャック ナイフ) デリックを備えているため、取り扱いと組み立てが簡単です。

図 7. カナダ北極圏のエルフ リングネス島の掘削リグ

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パーカッションまたはケーブル穴あけ。

最も古い穴あけ技術は、パーカッションまたはケーブル穴あけです。 めったに使用されないこのゆっくりとした限られた深さの方法では、ケーブルの端にある重いチゼル ビットとステムを上下させて岩を砕きます。 時々、ビットが取り除かれ、挿し木が水中に浮遊し、表面に洗い流されるか、ポンプで汲み出されます。 穴が深くなるにつれて、陥没を防ぎ、地下水の汚染から保護するために、鋼製のケーシングが並んでいます。 浅い井戸でも掘削にはかなりの作業が必要であり、石油やガスが衝突すると、地表への生成物の即時の流れを制御する方法がありません。

ロータリー掘削。

ロータリー掘削は最も一般的な方法であり、5 マイル (7,000 m) を超える深さで試掘井と生産井の両方を掘削するために使用されます。 トラックに搭載された軽量ドリルは、陸上の低深度の地震井を掘削するために使用されます。 探査井や生産井の掘削には、中型および大型のロータリー モバイルおよびフローティング ドリルが使用されます。 ロータリー掘削装置は、高さ 30 ～ 40 m のデリックを備えた掘削プラットフォームに取り付けられており、ロータリー テーブル、エンジン、マッド ミキサーおよびインジェクター ポンプ、ワイヤーライン ドラム ホイストまたはウインチ、およびパイプの多くのセクションが含まれています。全長約27m。 回転テーブルは、掘削パイプに接続された四角いケリーを回転させます。 四角いケリーの上部には、噴出防止装置に接続された泥のスイベルがあります。 ドリル パイプは 40 ～ 250 rpm の速度で回転し、ノミのような刃先が固定されたドラッグ ビットを備えたドリル、または歯が硬化したローリング カッターを備えたビットを備えたドリルのいずれかを回転させます。

ロータリーパーカッションドリリング。

ロータリー パーカッション ドリリングは、ロータリー ドリルが循環する作動油を使用してハンマーのようなメカニズムを作動させる組み合わせ方法であり、それによって一連の急速なパーカッション ブローを作成し、ドリルが同時に地中に穴を開けて叩くことができるようにします。

エレクトロおよびターボ掘削。

重いドリルのほとんどの回転テーブル、ウインチ、およびポンプは、通常、電気モーターまたはタービンによって駆動されるため、操作の柔軟性が向上し、遠隔操作による掘削が可能になります。 エレクトロ ドリルとターボ ドリルは、ドリル モーターを穴の底のビットのすぐ上に接続することにより、ドリル ビットにより直接的な電力を供給する新しい方法です。

方向掘削。

ディレクショナルドリリングは、穴が深くなるにつれて湾曲した経路に沿ってドリルストリングを方向付けるロータリードリリング技術です。 方向掘削は、垂直掘削ではアクセスできない堆積物に到達するために使用されます。 また、単一のプラットフォームからさまざまな方向に多数の井戸を掘削できるため、コストも削減できます。 拡張リーチの掘削により、海岸から海底の貯水池にアクセスできます。 これらの技術の多くは、コンピュータを使用して自動掘削機とセクションを接続および切断せずに昇降するフレキシブル パイプ (コイル状のチューブ) を指示することによって可能になります。

その他の穴あけ方法。

アブレシブ ドリリングでは、(ドリル ステムとビットを使用する代わりに) 圧力をかけた状態で研磨材を使用して、基層を切断します。 他の掘削方法には、爆発掘削と火炎穿孔が含まれます。

放棄。

石油とガスの貯留層が生産的でなくなると、井戸は通常、地表への流れや漏れを防ぎ、地下の地層と水を保護するためにセメントで塞がれます。 設備が撤去され、放棄された井戸の跡地が清掃され、通常の状態に戻されます。

掘削作業

掘削技術

掘削プラットフォームは、作業員が掘削の深さを増すために使用される掘削パイプのセクションを結合および分離するためのベースを提供します。 穴が深くなるにつれて、追加の長さのパイプが追加され、掘削ストリングがデリックから吊り下げられます。 ドリルビットを交換する必要がある場合は、パイプのドリルストリング全体を穴から引き抜き、各セクションを取り外してデリック内で垂直に積み重ねます。 新しいビットが所定の位置に取り付けられた後、プロセスが逆になり、パイプが穴に戻されて掘削が続行されます。

掘削ストリングパイプがバラバラになって穴に落ちないように注意する必要があります。釣り上げるのが難しく、費用がかかり、井戸の損失につながる可能性さえあるからです。 もうXNUMXつの潜在的な問題は、穴あけが停止したときに穴あけ工具が穴に突き刺さることです。 このため、一度掘削を開始すると、通常は坑井が完成するまで継続します。

掘削泥

掘削泥は、水または油と粘土と化学添加剤 (例: ホルムアルデヒド、石灰、ヒドラジド ナトリウム、重晶石) で構成される液体です。 苛性ソーダは、多くの場合、掘削泥の pH (酸性度) を制御し、潜在的に危険な泥の添加剤と仕上げ液を中和するために追加されます。 掘削泥は、掘削プラットフォームの混合タンクから掘削パイプの内側を通ってドリルビットまで、圧力下で坑井に送り込まれます。 次に、ドリルパイプの外側と穴の側面の間を上昇し、地表に戻り、そこでろ過されて再循環されます。

掘削泥は、掘削ビットを冷却して潤滑し、パイプを潤滑し、掘削穴から岩石を洗い流すために使用されます。 掘削泥はまた、穴の側面を覆い、ドリルビットが遭遇するガス、油、または水の圧力に抵抗することにより、井戸からの流れを制御するためにも使用されます. 掘削を助けるために、穴の底に泥の噴流を圧力下で適用することができます。

ケーシングとセメンテーション

ケーシングは、井戸の穴を覆う特別な重い鋼管です。 掘削孔壁の陥没を防ぎ、掘削作業中の泥の戻り流による漏出を防ぎ、淡水地層を保護するために使用されます。 ケーシングは、水が浸透した砂と高圧ガスゾーンも密閉します。 ケーシングは、最初は地表近くで使用され、ドリル パイプをガイドするために所定の位置にセメントで固定されます。 セメント スラリーは、掘削パイプにポンプで送り込まれ、ケーシングと坑井の壁の間の隙間を通って押し戻されます。 セメントが固まり、ケーシングが配置されると、より小さな直径のビットを使用して穴あけが続行されます。

表面ケーシングが井戸に置かれた後、噴出防止装置 (大きなバルブ、バッグ、またはラム) がケーシングの上部に取り付けられ、いわゆるスタックになります。 石油またはガスの発見に続いて、井戸の底にケーシングが設置され、土、岩、塩水、およびその他の汚染物質が井戸の穴に入らないようにし、原油およびガス抽出ラインの導管を提供します。

完了、強化されたリカバリ、およびワークオーバー オペレーション

完成

完了とは、油やガスが見つかると予想される深さまで坑井が掘削された後、坑井を生産に持ち込むプロセスを表します。 完成には、ケーシングの貫通、パイプラインからの水と堆積物の除去など、流れが妨げられないようにするための多くの操作が含まれます。 特別なコア ビットを使用して、最大 50 m の長さのコアを掘削および抽出し、掘削作業中に分析を行って、貫入をいつ実行するかを決定します。 ドリルパイプとビットが最初に取り外され、ケーシングの最後のストリングが所定の位置にセメントで固定されます。 次に、弾丸または成形爆薬のいずれかを保持するソケットを含む金属管である穿孔ガンを井戸に降ろします。 電荷は電気インパルスによってケーシングを通って貯留層に放電され、石油とガスが油井と地表に流れ込むための開口部を作ります。

原油と天然ガスの流れは、坑口の上部に配置された「クリスマス ツリー」と呼ばれる一連のバルブによって制御されます。 圧力の変化、火災、またはその他の危険な状態が発生した場合に、水面および水面下の安全弁を自動または手動で操作するために、モニターと制御装置が設置されています。 石油とガスが生成されると、それらは分離され、水と沈殿物が原油から除去されます。

原油とガスの生産と保全

石油の生産は、基本的に水またはガスのいずれかによる置換の問題です。 最初の掘削時には、ほとんどすべての原油が圧力を受けています。 この自然圧は、貯留層の寿命の XNUMX つの段階で、貯留層から石油とガスが除去されるにつれて低下します。

• 最初の段階であるフラッシュ生産の間、流れは、油に溶解したガス、油の上の圧力で閉じ込められたガス、および油の下に閉じ込められた水からの水圧から生じるリザーバー内の自然な圧力によって支配されます。
• 第 XNUMX 段階である人工揚力では、自然圧が消費されたときに加圧ガスを貯水池に送り込みます。
• 第 XNUMX 段階、ストリッパーまたは限界生産は、坑井が断続的にしか生産しない場合に発生します。

当初、石油とガスの生産に影響を与える力についてはほとんど理解されていませんでした。 石油とガスの貯留層の挙動に関する研究は、貯留層に水を汲み上げると生産量が増加することが発見された 20 世紀の初めに始まりました。 当時、業界は貯水池容量の 10 ～ 20% を回復していましたが、井戸が非生産的になる前の最近の回復率は 60% を超えていました。 制御の概念は、生産速度が速いほどリザーバー内の圧力がより速く分散され、それによって最終的に回収できるオイルの総量が減少するというものです。 石油貯留層を節約するために使用される XNUMX つの手段は、ユニット化と坑井間隔です。

• ユニット化 二次回収方法を適用し、圧力を維持するために、複数の異なるオペレーターが関与する可能性がある場合でも、XNUMX つのユニットとしてフィールドを操作することです。 総生産量はオペレーター間で公平に配分されます。
• 井戸の間隔 過剰掘削による油田の消散なしに最大生産量を達成するための限定的かつ適切な井戸の位置です。

追加製品の回収方法

石油とガスの貯留層の生産性は、さまざまな回収方法によって改善されます。 XNUMX つの方法は、化学的または物理的に層内の通路を開き、石油とガスが貯留層を通って井戸までより自由に移動できるようにすることです。 水とガスがリザーバーに注入され、自然置換によって作動圧力が維持されます。 圧力による置換、人工リフト、フラッディングなどの二次的な回復方法は、貯水池の圧力を改善および回復します。 強化された回復とは、さまざまな二次回復方法を複数の異なる組み合わせで使用することです。 強化された回収には、水やガスの代わりに熱を使用してより多くの原油を貯留層から押し出す熱回収など、枯渇した貯留層から追加の製品を取得するより高度な方法も含まれます。

酸性化

酸性化は、化学物質と鉱物の反応によって流路を開く生産貯留層に酸を直接送り込むことにより、井戸の生産量を増やす方法です。 塩酸 (通常の) 酸は、石灰岩層を溶解するために最初に使用されました。 今でも最も一般的に使用されています。 しかし、現在では、塩酸の反応を制御し、腐食やエマルジョンの形成を防ぐために、さまざまな化学物質が塩酸に添加されています。

貯留層の岩石や鉱物の種類に応じて、塩酸とともにフッ化水素酸、ギ酸、酢酸も使用されます。 フッ化水素酸は常に他の XNUMX つの酸のいずれかと結合しており、もともとは砂岩を溶かすために使用されていました。 現在では、掘削泥で詰まった穿孔を洗浄し、坑井付近の損傷した透過性を回復するために使用されるため、「泥酸」と呼ばれることがよくあります。 ギ酸と酢酸は、深い超高温の石灰岩とドロマイト貯留層で、穿孔前の分解酸として使用されます。 井戸刺激液のpHを制御するための中和緩衝剤として酢酸も井戸に添加される。 ほとんどすべての酸には、金属ケーシングとの反応を防ぐための抑制剤や、スラッジやエマルジョンの形成を防ぐための界面活性剤などの添加剤が含まれています。

破砕

破砕 力または圧力によって貯留層を通過して井戸に入る石油またはガスの流れを増加させるために使用される方法について説明します。 貯留層の浸透性が十分でなく、油が井戸に向かって自由に流れるため、生産量が減少する可能性があります。 破砕力は、特殊な支持剤 (砂、金属、化学ペレット、シェルを含む) で処理された流体を高圧下で貯水池に送り込んで亀裂を開くことにより、地下の水路を開きます。 膨張を刺激するために窒素を流体に添加することができる。 圧力が解放されると、液体が引き出され、プロッピング剤が所定の位置に残り、亀裂が開いたままになり、オイルがより自由に流れることができます.

大規模な破砕 (mass frac) では、大量の流体を井戸に送り込み、長さ数千フィートの亀裂を油圧で作成します。 大規模な破砕は通常、貯留層が非常に密集しているため、ガスでさえ通過できないガス井戸を開くために使用されます。

圧力維持

XNUMX つの一般的な圧力維持技術は、水とガス (空気、窒素、二酸化炭素、および天然ガス) を貯水池に注入することです。ここでは、自然の圧力が低下しているか、生産には不十分です。 どちらの方法でも、最良の結果を得るには、指定された場所に補助注入井を掘削する必要があります。 井戸の作業圧力を維持するための水またはガスの注入は、 自然な変位。 リザーバー内の圧力を上げるために加圧ガスを使用することを、 人工（ガス）リフト。

水の氾濫

最も一般的に使用される二次強化回収方法は、石油貯留層に水を汲み上げて、生産物を井戸の生産に向けることです。 の XNUMX箇所の水浸し、 生産井を中心に四角形にXNUMX本の圧入井を掘削。 注入は、貯水池を通って生産井に向かうウォーターフロントの均一な前進を維持するように制御されます。 使用される水の一部は、原油から得られる塩水です。 の 低圧水浸水、 界面活性剤が水に加えられ、岩石への油の付着を減らすことで貯留層を通る油の流れを助けます。

ミシブルフラッディング

混和性流体と混和性ポリマーのフラッディングは、原油の表面張力を低下させることによって水の注入を改善するために使用される強化された回収方法です。 流体混和性 (原油に溶解することができるもの) は、リザーバーに注入されます。 これに続いて、原油と混和性流体の混合物を生産井に向かって押し出す別の流体が注入されます。 混和性ポリマーフラッディング 地層から原油を洗い流すための洗浄剤の使用が含まれます。 洗剤の後ろにゲルまたは濃縮水を注入して、原油を生産井に移動させます。

火の洪水

火災洪水、または 現場の （その場での）燃焼は、大量の空気または酸素含有ガスが貯留層に注入され、原油の一部が点火される高価な熱回収方法です。 火の熱で重質原油の粘度が下がり、流れやすくなります。 火災によって生成された高温ガスは、貯留層内の圧力を上昇させ、狭い燃焼前線を作り出し、注入井から生産井へと薄い原油を押し出します。 より重い原油は所定の位置に留まり、炎の前線がゆっくりと前方に移動するため、追加の燃料を提供します. 燃焼プロセスは、注入される空気またはガスを調整することにより、綿密に監視および制御されます。

蒸気噴射

スチームインジェクション、またはスチームフラッディングは、比較的浅い貯留層の最下層に超高温の蒸気を注入することにより、重質原油を加熱して粘度を下げる熱回収方法です。 蒸気は 10 日から 14 日間にわたって注入され、蒸気が貯留層を完全に加熱できるように、坑井はさらに XNUMX 週​​間程度閉じられます。 同時に、上昇した熱がリザーバーガスを膨張させ、それによってリザーバー内の圧力が上昇します。 その後、油井が再び開かれ、加熱された粘性の低い原油が油井に流れ込みます。 新しい方法では、低圧の低熱蒸気を XNUMX つ、XNUMX つ、またはそれ以上のゾーンの大きなセクションに同時に噴射し、各ゾーンのオイルを絞る「スチーム チェスト」を開発します。 これにより、蒸気の使用量を減らしながら、表面への油の流れをより多くすることができます。

天然ガス生産および処理事業

天然ガスを生産する井戸には XNUMX 種類あります。 湿式ガス井は溶解した液体を含むガスを生成し、乾式ガス井は容易に液化できないガスを生成します

天然ガスは、生産井から引き出された後、処理のためにガスプラントに送られます。 ガス処理には、温度と圧力がどのように相互作用し、流体とガスの両方の特性に影響を与えるかについての知識が必要です。 ほとんどすべてのガス処理プラントは、さまざまな炭化水素分子の混合物であるガスを処理します。 ガス処理の目的は、これらのガスを、吸収、分別、循環などのさまざまなプロセスによって類似の組成の成分に分離し、消費者が輸送して使用できるようにすることです。

吸収プロセス

吸収には、回収、除去、分離の XNUMX つの処理ステップが含まれます。

回復。

天然ガスからの吸収により、望ましくない残留ガスと一部のメタンを除去します。 吸収は、坑井ガスが容器の底に入り、下向きに流れる吸収油を通って上向きに流れる向流容器で行われます。 吸収油は、容器の上部に入ると「リーン」になり、ガスから望ましい炭化水素を吸収して底部から出ると「リッチ」になります。 ユニットの上部から出るガスは「残留ガス」と呼ばれます。

吸収は冷蔵によって行うこともできます。 残留ガスは入口ガスを予冷するために使用され、0 ～ –40 ºC の温度でガス冷却ユニットを通過します。 希薄なアブソーバー オイルは、アブソーバー ユニット内の冷却ガスと接触する前に、オイル チラーにポンプで送られます。 ほとんどの工場では、クーラー ユニットの冷媒としてプロパンを使用しています。 グリコールは入口ガス流に直接注入され、凍結と水和物の形成を防ぐためにガス中の水分と混合されます。 グリコールと水の混合物は、グリコール分離器で炭化水素の蒸気と液体から分離され、再生器ユニットで水を蒸発させることによって再濃縮されます。

除去。

吸収プロセスの次のステップは、除去または脱メタン化です。 残りのメタンは、エタン回収プラントでリッチオイルから除去されます。 これは通常 XNUMX 段階のプロセスであり、最初に圧力を下げて温度を上げることにより、リッチ オイルからメタンの少なくとも半分を除去します。 残りの豊富なオイルには通常、再吸収を望ましいものにするのに十分なエタンとプロパンが含まれています。 販売されない場合、オーバーヘッドガスはプラント燃料またはプレサチュレーターとして使用されるか、メインアブソーバーの入口ガスにリサイクルされます。

分離。

吸収プロセスの最終段階である蒸留では、蒸気を媒体として使用して、豊富な吸収油から望ましい炭化水素を除去します。 湿式蒸留器はストリッピング媒体として蒸気蒸気を使用します。 乾式蒸留器では、蒸留器のリボイラーを介して汲み上げられた高温の油の部分的な気化から得られる炭化水素蒸気がストリッピング媒体として使用されます。 蒸留器は、希薄油の最終沸点と分子量、および最終炭化水素製品混合物の沸点を制御します。

その他のプロセス

分別。

吸収プラントからの望ましい炭化水素混合物を、特定の個々の比較的純粋な製品に分離することです。 上製品と下製品と呼ばれる XNUMX つの液体の沸点が異なる場合、分別が可能です。 分別プロセスには、製品を分離する塔、投入物を加熱するリボイラー、および熱を除去するコンデンサーの XNUMX つの部分があります。 塔には豊富なトレイがあり、蒸気と液体の接触が多く発生します。 リボイラー温度は、塔底生成物の組成を決定します。

硫黄回収。

販売用に出荷する前に、ガスから硫化水素を除去する必要があります。 これは、硫黄回収プラントで達成されます。

ガスサイクリング。

ガス循環は、圧力維持の手段でも回収の二次的な方法でもありませんが、「湿ったガス」貯留層からの天然ガス液体の生産を増やすために使用される強化された回収方法です。 循環プラントで「ウェットガス」から液体が除去された後、残りの「ドライガス」は注入井を通じて貯留層に戻されます。 「ドライガス」がリザーバーを通って再循環すると、より多くの液体を吸収します。 生産、処理、および再循環のサイクルは、リザーバーからすべての回収可能な液体が取り除かれ、「乾燥ガス」だけが残るまで繰り返されます。

油田・ガス田の産地開発

新しい油田またはガス田を生産に持ち込むには、大規模な用地開発が必要です。 サイトへのアクセスは、気候および地理的条件の両方によって制限または制限される場合があります。 要件には輸送が含まれます。 工事; メンテナンス、住宅および管理施設。 油、ガス、水の分離装置; 原油と天然ガスの輸送。 水および廃棄物処理施設; およびその他の多くのサービス、施設、および種類の機器。 これらのほとんどは現場ですぐに入手できず、掘削会社または生産会社、または外部の請負業者のいずれかによって提供されなければなりません.

請負業者の活動

請負業者は通常、石油およびガスの探査および生産会社が、生産分野の掘削および開発に必要な次のサポート サービスの一部またはすべてを提供するために使用されます。

• サイトの準備 - ブラシ クリアリング、道路建設、傾斜路と通路、橋、航空機の着陸エリア、マリン ハーバー、埠頭、ドックと着陸
• 建設と設置 - 掘削装置、電力とユーティリティ、タンクとパイプライン、住宅、メンテナンス建物、ガレージ、ハンガー、サービスと管理の建物
• 水中作業 - 水中機器および構造物の設置、検査、修理および保守
• メンテナンスと修理 - 掘削および生産設備の予防保守、車両とボート、機械と建物
• 契約サービス - フードサービス; ハウスキーピング; 施設と周辺の保護とセキュリティ。 清掃、レクリエーション、支援活動。 保護具、スペアパーツ、使い捨て用品の倉庫保管と配布
• エンジニアリングおよび技術 - テストと分析、コンピューター サービス、検査、研究所、非破壊分析、爆発物の保管と取り扱い、防火、許可、環境、医療と健康、産業衛生と安全、流出対応
• 外部サービス - 電話、ラジオ、テレビ、下水道、ごみ
• 輸送およびマテリアル ハンドリング機器 - 航空機およびヘリコプター、海洋サービス、大型建設およびマテリアル ハンドリング機器

ユーティリティ

探査、掘削、および生産作業が陸上または洋上で行われるかどうかにかかわらず、電力、光電力、およびその他の支援ユーティリティが必要です。

• 発電 - ガス、電気、蒸気
• 水 - 真水の供給、浄化、処理、プロセス用水
• 下水道と排水 - 雨水、衛生処理、廃水（油性）の処理と処分
• 通信 - 電話、ラジオ、テレビ、コンピューター、衛星通信
• ユーティリティ - 光、熱、換気、冷却。

労働条件、健康と安全

掘削リグでの作業には、通常、最低 6 人の乗組員 (一次および二次) が必要です。 ドリラー、XNUMX 人のアシスタントドリラーまたはヘルパー (荒くれ者）であり、a キャットヘッド 人) 現場監督者または職長への報告 (ツールプッシャー) 掘削進行の責任者。 一次掘削工と二次掘削工は、それぞれのシフト中の掘削作業と掘削作業員の監督について全体的な責任を負います。 掘削作業員は、作業員の能力と限界を熟知している必要があります。

アシスタントドリラーがプラットフォームに配置され、機器を操作し、計器を読み取り、定期的なメンテナンスと修理作業を行います。 掘削管を井戸の穴に出し入れするときは、坑井の上部近くまで登って、パイプのセクションをスタックに出し入れするのを手伝う必要があります。 掘削中、キャットヘッドの人は泥ポンプを操作し、掘削クルーに一般的な支援を提供します.

穿孔ガンの組み立て、設置、放出、および回収を行う人員は、訓練を受け、爆発物の危険性を熟知し、爆発物、プライマー コード、ブラスト キャップを取り扱う資格を持っている必要があります。 油田内およびその周辺で働くその他の人員には、地質学者、エンジニア、機械工、運転手、保守員、電気技師、パイプライン オペレーター、および労働者が含まれます。

坑井は 8 時間体制で 12 時間または XNUMX 時間のシフトで掘削されており、労働者は肉体的および精神的な仕事の厳しい要求を満たすために、かなりの経験、スキル、およびスタミナを必要とします。 乗組員を過度に伸ばすと、重大な事故や怪我につながる可能性があります。 掘削作業を安全かつタイムリーに遂行するには、緊密なチームワークと調整が必要です。 これらおよびその他の要件のため、労働者の士気および健康と安全に配慮する必要があります。 十分な休息とリラクゼーション、栄養価の高い食事、適切な衛生状態、高温多湿の気候での空調、寒冷地での暖房などの住居が不可欠です。

探査および生産作業に関連する主な職業上の危険には、地理的および気候的要素への暴露による病気、水上または過酷な地形を長距離移動することによるストレス、および人身傷害が含まれます。 心理的な問題は、探索サイトが物理的に隔離されていること、ベースキャンプから離れていること、および沖合の掘削プラットフォームや遠隔地の陸上サイトで必要な長時間の作業に起因する可能性があります。 水中ダイビングなど、オフショアでの作業に特有の他の多くの危険については、本書の別の場所で取り上げます。 百科事典.

オフショアでの作業は、仕事の内外を問わず、常に危険です。 一部の労働者は、過酷なペースで、長期間、比較的閉じ込められた状態で、絶え間なく変化する環境条件にさらされるオフショアでの作業のストレスに対処できません。 労働者のストレスの兆候には、異常な過敏症、精神的苦痛のその他の兆候、過度の飲酒または喫煙、薬物の使用が含まれます。 高レベルの振動と騒音によって悪化する可能性がある不眠症の問題は、プラットホームの労働者から報告されています。 労働者間の友愛と頻繁な上陸休暇は、ストレスを軽減する可能性があります。 船酔いや溺死、さらには悪天候にさらされることも、オフショア作業の危険です。

気道疾患などの病気は、過酷な気候への曝露、感染症、寄生虫症が蔓延している地域で発生します。 これらの病気の多くは、掘削作業員の疫学的研究が必要ですが、石油作業員は、肩と肩甲骨の関節周囲炎、上腕骨上顆炎、頸椎の関節症、上肢の多発性神経炎を経験していることが知られています。 掘削作業では、騒音や振動にさらされることによる病気の可能性もあります。 これらの掘削関連の病気の重症度と頻度は、勤続年数と不利な労働条件への暴露に比例するようです (Duck 1983; Ghosh 1983; Montillier 1983)。

掘削および生産活動での作業中の怪我は、滑りや落下、パイプの取り扱い、パイプや機器の持ち上げ、工具の誤用、爆発物の取り扱いミスなど、多くの原因から生じる可能性があります。 火傷は、蒸気、火、酸、または水酸化ナトリウムなどの化学物質を含む泥によって引き起こされることがあります。 原油や化学薬品にさらされると、皮膚炎や皮膚損傷が生じることがあります。

石油やガスの掘削や生産に存在する多種多様な不健康な物質や化学物質に急性および慢性的にさらされる可能性があります。 潜在的に危険な量で存在する可能性のあるいくつかの化学物質および材料を表 2 に示します。

• 掘削および噴出時の原油、天然ガス、硫化水素ガス
• 原油中に存在する重金属、ベンゼンおよびその他の汚染物質
• アスベスト、ホルムアルデヒド、塩酸、その他の危険な化学物質および材料
• 通常発生する放射性物質 (NORM) および放射性源を備えた機器。

安全性

掘削と生産は、熱帯のジャングルや砂漠から極寒の北極まで、乾燥した土地から北海まで、あらゆるタイプの気候とさまざまな気象条件の下で行われます。 掘削作業員は、騒音、振動、悪天候、物理的危険、機械的故障など、困難な状況で作業しなければなりません。 プラットホーム、回転テーブル、および機器は通常、エンジンや掘削作業によって滑りやすく、振動するため、慎重かつ慎重な作業が求められます。 リグやデリックに登るときに高所から滑って転落する危険性があり、原油、ガス、泥、エンジンの排気ガスにさらされる危険性があります。 ドリルパイプをすばやく取り外してから再接続する操作は、何度も安全に行うために、作業員の訓練、スキル、および精度を必要とします。

沖合で作業する建設、掘削、および生産の乗組員は、陸上で作業する乗組員と同じ危険に対処しなければなりません。 これらには、海でのプラットフォームの崩壊の可能性と、緊急時の特別な避難手順と生存装備の規定が含まれます。 オフショアで作業する際のもう XNUMX つの重要な考慮事項は、深海と浅瀬の両方のダイビングで、機器の設置、保守、検査が必要なことです。

火と爆発

井戸を穿孔すると、ガスまたは蒸気の雲が放出され、その後に爆発と火災が起こる危険性が常にあります。 ガス処理操作では、火災や爆発の可能性がさらに存在します。

オフショアプラットフォームと掘削リグの労働者は、徹底的な身体検査を受けた後、慎重に評価する必要があります. 肺、心血管または神経疾患、てんかん、糖尿病、精神障害、および薬物またはアルコール依存症の病歴または証拠を持つオフショア乗組員の選択には、慎重な検討が必要です。 作業員は呼吸保護具を使用することが期待されており、特に訓練を受け、消火活動を行うための装備が整っている作業員は、これらの作業を実行する能力について身体的および精神的に評価する必要があります。 健康診断には、特定の職務要件を反映した心理的評価を含める必要があります。

海洋掘削リグおよび生産プラットフォームでの緊急医療サービスには、資格のある医師が常時乗船している小さな診療所または診療所の準備が含まれている必要があります。 提供される医療サービスの種類は、利用可能な陸上サービスの可用性、距離、および品質によって決まります。 避難は船またはヘリコプターで行うか、必要に応じて医師がプラットフォームに移動するか、無線で機内の開業医に医学的アドバイスを提供します。 医療船は、北海などの小さな地域で多数の大きなプラットフォームが運用されている場所に配置され、より容易に利用でき、病気または負傷した労働者に迅速にサービスを提供できます。

掘削リグやプラットフォームで実際に働いていない人も、特に異常な気候や過酷な条件下で働くために雇用されている場合は、雇用前および定期的な健康診断を受ける必要があります。 これらの検査では、仕事の特定の身体的および心理的要求を考慮に入れる必要があります。

個人保護

労働者への危険な暴露の範囲と影響を体系的に評価するために、医療監視プログラムと併せて、職業衛生の監視とサンプリングのプログラムを実施する必要があります。 可燃性蒸気や硫化水素などの有毒物質への暴露の監視は、探査、掘削、生産作業中に実施する必要があります。 Hへの曝露はほとんどない₂特にオフショア プラットフォームでは、S を許可する必要があります。 露出を制御する効果的な方法は、H を維持するために適切に重み付けされた掘削泥を使用することです。₂Sが井戸に入るのを防ぎ、化学物質を泥に加えて閉じ込められたHを中和する₂S. すべての労働者は、H の存在を認識するように訓練されるべきである₂有毒物質への曝露や爆発の可能性を減らすために、直ちに予防措置を講じてください。

探査および生産活動に従事する人員は、次のような適切な個人用保護具を用意して使用する必要があります。

• 頭部保護（ヘルメットと耐候ライナー）
• 手袋 (耐油性、滑り止めの作業用手袋、必要に応じて防火または保温)
• 腕の保護具（長袖または耐油ガントレット）
• 足と脚の保護 (スチール製のつま先と滑り止めソールを備えた耐候性、耐油性安全ブーツ)
• 目と顔の保護 (酸処理用の安全メガネ、ゴーグル、フェイス シールド)
• 暑さ寒さから肌を守る（日焼け止め軟膏、防寒マスク）
• 気候に合わせた耐候性の衣類（パーカー、雨具）
• 必要に応じて、消防用具、難燃服、耐酸エプロンまたはスーツ。

制御室、居住区、および大型のオフショア プラットフォーム上のその他のスペースは、通常、侵入時または緊急時に放出される可能性のある硫化水素ガスなどの有害な雰囲気の侵入を防ぐために加圧されています。 圧力が低下した場合や、有毒ガス (硫化水素)、窒息剤 (窒素、二酸化炭素)、酸 (フッ化水素)、または加圧された場所の外で作業するときにその他の大気汚染物質にさらされる可能性がある場合は、呼吸保護具が必要になることがあります。 .

地圧/地熱井の周りで作業する場合、熱い蒸気や蒸気に触れると皮膚や肺に火傷を負う可能性があるため、断熱手袋と呼吸用空気が供給される完全な熱および蒸気保護服を考慮する必要があります。

キャットウォークやギャングウェイ、特にオフショアのプラットフォームや悪天候​​では、安全ハーネスとライフラインを使用する必要があります。 リグやデリックを登るときは、カウンターウェイトを取り付けたハーネスとライフラインを使用する必要があります。 個人用浮揚装置を装着した 3 人または 4 人の作業員を運ぶ人員バスケットは、ボートと沖合いのプラットフォームまたは掘削リグの間で乗組員を移動させるためによく使用されます。 もう一つの移動手段は「スイングロープ」です。 ボートからプラットフォームへのスイングに使用されるロープは、ボートの踊り場の端の真上に掛けられますが、プラットフォームからボートへのロープは、外側の端から XNUMX ～ XNUMX フィート吊るす必要があります。

労働者と衣服の両方に洗浄施設を提供し、適切な衛生慣行に従うことは、皮膚炎やその他の皮膚疾患を制御するための基本的な対策です。 必要に応じて、緊急洗眼ステーションと安全シャワーを検討する必要があります。

安全保護対策

石油およびガスプラットフォームの安全遮断システムは、さまざまなデバイスとモニターを使用して、漏れ、火災、破裂、およびその他の危険な状態を検出し、アラームを作動させ、計画された論理的な順序で操作を停止します。 ガスの性質上必要な場合は、配管、加熱管、処理装置の腐食の程度を判断するために、超音波、ラジオグラフィー、磁性粒子、液体染料浸透剤、目視検査などの非破壊検査法を使用する必要があります。原油、コンデンセート、ガスの生産と処理に使用される船舶。

地表および地表下の安全シャットインバルブは、陸上設備、浅瀬の単一坑井、沖合いの複数坑深海掘削および生産プラットフォームを保護し、火災や重大な圧力変化が発生した場合に自動的に (または手動で) 作動します。井戸の頭またはその他の緊急事態での壊滅的な障害。 また、小さな圧入井やガスリフト井の保護にも使用されます。

クレーン、ウインチ、ドラム、ワイヤー ロープ、および関連する付属品の検査と手入れは、掘削における重要な安全上の考慮事項です。 パイプラインのストリングを井戸内に落とすことは重大な事故であり、井戸の損失につながる可能性があります。 張力がかかった状態で切断されたワイヤー ロープが人員に当たると、怪我や場合によっては死亡事故が発生する可能性があります。 掘削リグの安全な操作は、適切に調整されたキャットヘッドとブレーキシステムを使用して、スムーズに稼働し、適切に維持されたドロー作業にも依存しています。 陸上で作業するときは、クレーンを電力線から安全な距離に保ってください。

探査および掘削作業中の爆発物の取り扱いは、特別な資格を持つ担当者の管理下にある必要があります。 穿孔ガンを使用する際に考慮すべき安全上の注意事項には、次のようなものがあります。

• 装填済みのガンを叩いたり、落としたり、装填済みのガンに配管やその他の物を落としたりしないでください。
• 穿孔銃が井戸の穴に降ろされ、井戸の穴から回収されるときに、火の線を取り除き、掘削リグの床とその下の床から不要な人員を避難させます。
• ガンが坑井内にある間、坑口上またはその周辺での作業を制御します。
• ラジオの使用を制限し、ガンがケーブルに取り付けられている間はアーク溶接を禁止して、不注意による電気インパルスからの放電を防ぎます。

緊急事態への備えの計画と訓練は、石油とガスの掘削、生産リグ、オフショア プラットフォームの作業員の安全にとって重要です。 さまざまなタイプの潜在的な緊急事態 (例: 火災または爆発、可燃性ガスまたは有毒ガスの放出、異常な気象条件、船外作業員、およびプラットフォームを放棄する必要性など) を評価し、具体的な対応計画を策定する必要があります。 労働者は、緊急時にとるべき正しい行動について訓練を受け、使用する機器に精通している必要があります。

ヘリコプターの安全性と水中に落下した場合の生存は、オフショア プラットフォームの操作と緊急時の備えにとって重要な考慮事項です。 パイロットと乗客は、飛行中はシートベルトを着用し、必要に応じてサバイバル ギアを着用する必要があります。 救命胴衣は、飛行中も、ヘリコプターからプラットフォームまたは船に移動するときも、常に着用する必要があります。 ヘリコプタに乗り降りするとき、またはヘリコプタの周囲で作業するときは、回転翼の進路の下に身体や物を置かないように細心の注意を払う必要があります。

オンショアとオフショアの両方の作業員のトレーニングは、安全な操作に不可欠です。 労働者は、必須事項とその他の事項の両方をカバーする、定期的にスケジュールされた安全会議に出席する必要があります。 米国労働安全衛生局、オフショア事業のための米国沿岸警備隊、および英国、ノルウェーなどの同等の機関を含む政府機関によって、探査および生産労働者の安全と健康を規制する法定規制が制定されています。オンショアとオフショアの両方。 国際労働機関の行動規範 石油産業における固定オフショア設備の建設における安全と健康 (1982) は、この分野のガイダンスを提供しています。 米国石油協会には、探査および生産活動に関連する安全と健康をカバーする多くの基準と推奨される慣行があります。

防火および防火対策

特にオフショアの掘削リグや生産プラットフォームでの防火と防火は、作業員の安全と操業の継続において重要な要素です。 労働者は、火災の三角形を認識するように訓練され、教育されるべきです。 火災 この章は、可燃性および可燃性の炭化水素の液体、ガス、蒸気、および火災や爆発の潜在的な危険性に適用されます。 火災予防の認識は不可欠であり、溶接、裸火、高温、電気エネルギー、静電気火花、爆発物、酸化剤、不適合物質などの発火源に関する知識が含まれます。

受動的防火システムと能動的防火システムの両方が、陸上と洋上で使用されています。

• パッシブ システムには、耐火性、レイアウトと間隔、機器の設計、電気分類、および排水が含まれます。
• 熱、炎、煙、ガス、または蒸気を検出すると、アラームを作動させ、自動保護システムを作動させることもできる検出器とセンサーが設置されています。
• 積極的な防火には、消火用給水システム、消火用給水、ポンプ、消火栓、ホース、および固定スプリンクラー システムが含まれます。 粉末化学自動システムおよび手動消火器; 制御室、コンピューター室、実験室などの密閉または閉鎖されたエリア用のハロンおよび二酸化炭素システム。 そして泡水システム。

初期段階の小規模な火災から、海上プラットフォームなどの閉鎖空間での大規模な火災まで、消火活動を行う従業員は、適切な訓練を受け、装備を整える必要があります。 消防隊のリーダーおよびインシデント コマンダーとして割り当てられた作業員は、リーダーシップ能力と、高度な消防および消防技術に関する追加の専門トレーニングを必要とします。

環境保護

石油および天然ガスの生産における大気、水、および土壌汚染の主な原因は、陸上または海上での石油流出またはガス漏れ、大気中に漏れる石油およびガスに存在する硫化水素、水または土地を汚染する掘削泥に存在する有害化学物質です。および油井火災の燃焼生成物。 1991 年の湾岸戦争中にクウェートで発生した油井火災以来、大規模な油田火災からの煙粒子の吸入による潜在的な公衆衛生への影響は大きな懸念事項でした。

汚染管理には通常、次のものが含まれます。

• APIセパレーターおよびその他の廃棄物および水処理施設
• 水にこぼれた場合のブームを含む、こぼれ防止
• 油流出を制御し、油水を処理施設に迂回させるための流出封じ込め、堤防、および排水。

ガス分散モデリングは、有毒ガスまたは可燃性ガスまたは蒸気が逃げる雲によって影響を受ける可能性のある領域を確認するために実施されます。 地下水位調査は、油汚染が発生した場合の水質汚染の最大範囲を予測するために実施されます。

従業員は、こぼれや漏れを仲介するための応急処置を提供できるように訓練を受け、資格を持っている必要があります。 汚染修復を専門とする請負業者は、通常、大規模な流出対応および修復プロジェクトの管理に従事しています。

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1993 年、世界の電力生産量は 12.3 兆キロワット時でした (United Nations 1995)。 (100 キロワット時は、1 ワットの電球 25 個を 3.1 時間点灯させるのに必要な電力量です。) 米国だけで全エネルギーの 1993% を生産したデータを考慮すると、この取り組みの規模を判断できます。 公営と私有の事業体が混在する米国の電気事業業界は、10,000 年に 1995 を超える発電ユニットを使用して 430,000 兆キロワット時を発電しました (米国エネルギー省 200)。 個人投資家が所有するこの業界の一部は、電気の運用と保守に XNUMX 人を雇用し、年間 XNUMX 億米ドルの収益を上げています。

電気は、化石燃料（石油、天然ガス、石炭）を利用したり、原子力や水力を利用したプラントで生成されます。 たとえば、1990 年には、フランスの電力の 75% が原子力発電所から供給されていました。 1993 年には、世界中で発電された電力の 62% が化石燃料、19% が水力発電、18% が原子力発電によるものでした。 風力、太陽光、地熱、バイオマスなどの他の再利用可能なエネルギー源は、世界の電力生産のごく一部しか占めていません。 発電所から、電気は相互接続されたネットワークまたはグリッドを介して地域の配電システムに送られ、消費者に送られます。

これらすべてを可能にする労働力は、主に男性であり、高度な技術スキルと「システム」の知識を持っている傾向があります。 これらの労働者が引き受けるタスクは非常に多様で、建設、製造、マテリアル ハンドリング、運輸、通信業界と共通の要素があります。 次のいくつかの記事では、これらの操作の一部について詳しく説明します。 電気保守基準と環境問題に関する記事では、電気事業業界に影響を与える主要な米国政府の規制イニシアチブも取り上げています。

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人類は何千年も前に流水のエネルギーを利用することを学びました。 XNUMX 世紀以上にわたり、電気は水力を利用して生成されてきました。 ほとんどの人は、水力の使用を川のせき止めと関連付けますが、水力発電エネルギーは、潮の干満を利用して生成することもできます。

水力発電事業は、北極の永久凍土から赤道の熱帯雨林まで、広大な地形と多くの気候にまたがっています。 攻撃的な昆虫や動物、さらには有毒植物などの職業上の危険は場所によって異なるため、発電所の地理的な場所は、存在する可能性のある危険な状態に影響します。

水素化ステーションは、一般的に ダム 大量の水を閉じ込め、 余水吐 制御された方法で余剰水を放出し、 発電所. ダイクス その他の水の封じ込めおよび制御構造も水力発電所の一部である可能性がありますが、発電には直接関与していません。 発電所には、水の直線的な流れを回転する流れに変換するタービンを通して水を導く伝導チャネルが含まれています。 水はタービンのブレードを通って落ちるか、水平に流れます。 タービンと発電機は互いに接続されています。 したがって、タービンの回転は、発電機のロータの回転を引き起こす。

水流による電力ポテンシャルは、水の質量、落下する高さ、および重力加速度の積です。 質量は、利用可能な水の量とその流量の関数です。 発電所の設計によって、水の高さが決まります。 ほとんどの設計では、ダムの上部近くから水を引き込み、それを底部で既存の下流の川床に排出します。 これにより、合理的で制御可能な流れを維持しながら、高さを最適化します。

ほとんどの最新の水力発電所では、タービン発電機が垂直に配置されています。 これらは、これらの駅でメインフロアの上に突き出たおなじみの構造です。 ただし、ほとんどすべての構造は、メインフロアレベルで見えるものよりも下にあります。 これには発電機ピットが含まれ、その下にはタービンピットと吸排気管が含まれます。 これらの構造物と導水路は時々入ります。

古いヴィンテージの発電所では、ターボ発電機は水平に配置されています。 タービンからのシャフトは壁から発電所に突き出ており、そこで発電機に接続されています。 発電機は、非常に大きくて古いスタイルのオープンケースの電気モーターに似ています。 この装置の設計と建設の品質を証明するために、XNUMX 世紀初頭の施設のいくつかがまだ稼働しています。 現在の駅の中には、古い駅のデザインの更新版が組み込まれているものもあります。 このような発電所では、水路がタービン発電機を完全に取り囲み、水路を通過する管状ケーシングを通って入口が得られます。

発電機の回転子の巻線には磁場が維持されます。 このフィールドの電力は、鉛蓄電池または苛性アルカリを充填したニッケル カドミウム電池のバンクによって供給されます。 回転子の動きとその巻線に存在する磁場により、固定子の巻線に電磁場が誘導されます。 誘導電磁界は電力網に供給される電気エネルギーを提供します。 電圧は流れる水から生じる電気の圧力です。 電気圧力、つまり電圧を一定レベルに維持するには、タービンを通過する水の流れを変える必要があります。 これは、需要または条件の変化に応じて行われます。

電気の流れは、例えば、ローター内の励磁器アセンブリで電気アークを引き起こす可能性があります。 電気アークはオゾンを発生させる可能性があり、オゾンは低レベルであっても消防ホースのゴムやその他の材料に悪影響を及ぼす可能性があります。

水力発電機は、非常に高い電流と高電圧を生成します。 発電機からの導線はユニット変圧器に接続され、これから電源変圧器に接続されます。 電源トランスは電圧を昇圧し、長距離伝送のために電流を減らします。 低電流により、伝送中の加熱によるエネルギー損失が最小限に抑えられます。 一部のシステムでは、絶縁体として従来のオイルの代わりに六フッ化硫黄ガスを使用しています。 電気アークは、六フッ化硫黄よりもはるかに危険な破壊生成物を生成する可能性があります。

電気回路にはブレーカーが含まれており、電力網から発電機を予期せず迅速に切断する可能性があります。 一部のユニットは、圧縮空気の爆発を利用して接続を切断します。 このようなユニットが作動すると、非常に高いレベルの衝動的なノイズが発生します。

管理とステーション操作

ほとんどの人は、水力発電の管理および発電所の運用面に精通しており、一般に組織の一般的なプロファイルを作成します。 発電所の管理者は、発電所が信頼できるサービスを提供できるように努めています。 管理には、ビジネスおよび技術機能、および管理に関与するオフィス担当者が含まれます。 ステーションの運用担当者には、プラントの管理者と監督者、およびプロセス オペレーターが含まれます。

水素化はプロセス操作ですが、化学産業などの他のプロセス操作とは異なり、多くの水素化ステーションには操作スタッフがいません。 発電設備は遠隔操作で、場合によっては遠距離から操作します。 ほとんどすべての作業活動は、プラントおよび機器の保守、修理、変更、およびアップグレード中に発生します。 この動作モードでは、予期しない起動を防ぐために、制御をエネルギー生産からメンテナンスに移すことができる効果的なシステムが必要です。

危険と管理体制

電力会社は従来、「ボトムアップ」組織として管理されてきました。 つまり、組織構造は伝統的に、初級レベルのポジションから始まり、上級管理職に至る上向きの移動経路を提供してきました。 組織に横から入る人は比較的少ない。 これは、電力会社の監督と管理が、現在新人レベルの職に就いている個人と同じ労働条件を経験している可能性が高いことを意味します。 このような組織構造は、労働者が有害物質、特に慢性的に累積的な影響を与える物質にさらされる可能性に関して意味を持つ可能性があります。 たとえば、ノイズを考えてみましょう。 現在管理職に就いている従業員は、職業上の騒音にさらされる仕事に就いていたときに、重度の難聴を患っていた可能性があります。 企業の聴力検査プログラムでは、通常、現在職場で高レベルの騒音にさらされている従業員のみが対象となるため、彼らの難聴は検出されない可能性があります。

発電設備のメンテナンス

発電設備の保守は、主に電気保守と機械保守の XNUMX 種類の活動に分けられます。 両方のタイプの作業が同時に発生したり、並行して発生したりする場合がありますが、これらを実行するために必要なスキルと作業はまったく異なります。

メンテナンスでは、ユニットのシャットダウンと解体が必要になる場合があります。 取水口の水の流れは、ヘッドゲートによって制御されます。 ヘッドゲートは、水の流れを遮断するために取水路に下げられた鉄骨構造です。 流れを遮断すると、水が内部チャネルから排出されます。 タービンからの出口 (ドラフト チューブ) の静止水位は、タービン ランナのスクロール ケースとブレードのレベルより下です。 これにより、これらの構造へのアクセスが許可されます。 スクロールケースは、タービンランナーの周りの水の流れを均一に導くテーパー状のスパイラル形状の構造です。 水は、スクロール ケースから流れを導くガイド ベーンと、量を制御する可動ベーン (ウィケット ゲート) を通って通過します。

必要に応じて、発電機とタービンを通常の場所から取り外して、発電所のメインフロアに置くことができます。 再塗装または脱脂、および巻線、ベアリング、ブレーキ、または油圧システムの修理および交換のために、取り外しが必要になる場合があります。

ランナーのブレード、ウィケット ゲート、ガイド ベーン、およびスクロール ケースとドラフト チューブ内の導水構造が、キャビテーションによる損傷を受けることがあります。 水中の圧力が蒸気圧を下回るとキャビテーションが発生します。 これが起こると、気泡が形成され、これらの気泡によって引き起こされる乱流が、水が接触する材料を侵食します。 損傷した材料を溶接で修復するか、鋼とコンクリートの表面を修復して再コーティングする必要がある場合があります。

鋼構造物も、腐食した場合、修理と再塗装が必要になる場合があります。

危険

水力発電にはさまざまな危険が伴います。 これらの危険の中には、業界で働くすべての従業員が共有するものもあれば、電気的または機械的なメンテナンス活動に携わる者に限定されるものもあります。 発生する可能性のある危険のほとんどは、表 1 と表 2 にまとめられており、注意事項もまとめられています。

表 1. 水力発電における選択された化学的および生物学的危険への暴露の制御

表 2. 水力発電における選択された化学的および生物学的危険への暴露の制御

環境への影響

水力発電は環境にやさしいとして推進されています。 もちろん、エネルギーの供給や水の流れの安定化を通じて、社会に多大な利益をもたらします。 しかし、そのようなエネルギーの生成は、環境コストなしでは実現できず、近年、ますます一般的な認識と注目を集めています. たとえば、地球や岩石の広い範囲を酸性水で浸水させると、これらの物質から金属が浸出することが知られています。 水銀の生物濃縮は、そのような浸水地域からの水で捕獲された魚で発見されました.

洪水は、水中の乱流パターンと酸素化のレベルも変化させます。 これらは両方とも深刻な生態学的影響をもたらす可能性があります。 たとえば、せき止められた川ではサーモンランが姿を消しました。 この消失の原因の一部は、魚がより高い水位への道を見つけられなかったり、横断できなかったりしたためです。 また、水は川というより湖に似てきており、湖の静かな水はサーモンランと相容れません。

洪水はまた、魚の生息地を破壊し、魚や他の生物が栄養を依存している昆虫の繁殖地を破壊する可能性があります. 場合によっては、洪水によって生産的な農地や森林が破壊されています。 広大な地域の洪水は、気候変動やその他の生態学的バランスの変化についても懸念を引き起こしています。 塩水域に流れ込む運命にあった淡水が滞留していることも、塩分濃度の変化に対する懸念を引き起こしています。

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