В резервуаре с морской водой длиной 600 футов на побережье Нью-Джерси группа исследователей из Технологического института Нью-Джерси (NJIT) проводит крупнейшее в истории моделирование разлива Deepwater Horizon, чтобы определить больше именно там, где сотни тысяч галлонов нефти рассеялись после взрыва буровой установки в Мексиканском заливе в 2010 году.
Во главе с Мишелем Буфаделем, директором Центра природных ресурсов NJIT (CNR), начальная фаза эксперимента заключалась в выпуске нескольких тысяч галлонов нефти из однодюймовой трубы, протянутой по дну резервуара, чтобы воспроизводить условия океанских течений.
«Установка в Омсетте позволяет нам максимально точно имитировать условия в море и, таким образом, наблюдать, как образуются капли нефти, а также направление и расстояние, на которое они перемещаются», - сказал Буфадель.
В конце этого лета его команда проведет вторую фазу эксперимента, когда они будут применять диспергаторы к нефти, когда она поступает в резервуар, чтобы наблюдать влияние на формирование и траекторию капель.
Исследование его группы, проведенное на объекте Министерства внутренних дел США в Омсетте на военно-морской военной базе Эрл в Леонардо, штат Нью-Джерси, было подробно описано в недавней статье «Запутанная физика нефтяных диспергаторов» в Proceedings of the Национальная академия наук (PNAS).
«Эти эксперименты являются крупнейшими из когда-либо проводившихся университетом с точки зрения объема выброшенной нефти и масштаба», - отметил он. «Полученные нами данные, которые еще не опубликованы, используются другими исследователями для калибровки своих моделей».
Команда надеется, что после этих экспериментов они получат информацию, которую можно применить к разным выбросам нефти в океан.
«Вместо того, чтобы ограничиваться судебно-медицинским расследованием разлива Deepwater Horizon, мы используем этот разлив для более общего изучения сценариев разлива», - сказал Буфадель. «Наша цель - не подготовиться к предыдущему разливу, а расширить горизонты для изучения различных сценариев».
Спустя более девяти лет после взрыва буровой установки Deepwater Horizon, в результате которого в Мексиканский залив было выброшено до 900 000 тонн нефти и природного газа, остаются нерешенными вопросы о безопасности и эффективности ключевой элемент аварийного реагирования: закачка химикатов на глубину в милю ниже поверхности океана, чтобы разбить нефть, извергающуюся из разорвавшегося подводного устья скважины, чтобы предотвратить ее попадание в экологически уязвимые регионы.
На сегодняшний день при очистке от разливов основное внимание уделяется удалению или диспергированию нефти на поверхности океана и береговой линии, местах обитания, которые считаются более важными с экологической точки зрения. Информация о глубинах океана в целом гораздо более туманна, и на момент аварии буровые работы BP были самыми глубокими в мире.
Два года назад Буфадель и его сотрудники из Океанографического института Вудс-Хоул, NJIT, Техасского университета A&M и Швейцарского федерального института водных наук и технологий объединили свои научные и технические знания, чтобы дать некоторые из первых ответов на эти спорные вопросы. вопросы политики.
Команда начала с разработки физических моделей и компьютерного моделирования, чтобы определить курс нефти и газа после извержения, включая долю более крупных и плавучих капель, всплывших на поверхность, и количество более мелких капель, захваченных глубоко. ниже его из-за стратификации моря и течений. Буфадель и Лин Чжао, исследователь с докторской степенью в CNR, разработали модель, которая предсказала размер капель и пузырьков газа, исходящих из устья скважины во время подземного выброса; затем они учли давление воды, температуру и свойства нефти в модели и использовали ее для анализа воздействия закачиваемых диспергентов на этот поток.
«Среди других тестов нашей модели мы изучили гидродинамику различных шлейфов струйной подачи нефти в разные волновые резервуары», - отметил Чжао. Исследователи из Texas A&M, в свою очередь, создали модель для изучения движения загрязняющих веществ от устья скважины.
Исследователи определили, что использование диспергентов оказало существенное влияние на качество воздуха в районе разлива, уменьшив количество токсичных соединений, таких как бензол, достигших поверхности океана, тем самым защитив спасателей на сцена от полного удара загрязнения. Их исследование было опубликовано в PNAS..
«Правительственные и отраслевые службы реагирования столкнулись с разливом нефти беспрецедентного размера и глубины моря, что заставило их вступить в битву с высокими ставками против больших неизвестных», - Кристофер Редди, старший научный сотрудник Океанографического института Вудс-Хоул, и Сэмюэл Арей, старший научный сотрудник Швейцарского федерального института водных наук и технологий, написал в журнале Oceanus.
«Экологические риски, связанные с глубоководными выбросами нефти, трудно предсказать и оценить из-за отсутствия предварительных исследований», - отметил Буфадель. «Существует также более серьезная дискуссия о влиянии химических диспергаторов. Существует мнение, что вся нефть должна быть удалена механически».
Буфадель добавил, что водорастворимые и летучие соединения, которые не достигли поверхности, были захвачены водной массой, которая сформировала устойчивую интрузию на глубине от 900 до 1300 метров под поверхностью.
«Эти прогнозы зависят от местных погодных условий, которые могут меняться изо дня в день. Однако мы прогнозируем, что задержки с очисткой были бы гораздо более частыми, если бы не применялась подповерхностная закачка диспергента», - сказали Редди и Арей., добавив: «Но это не последнее слово об использовании диспергаторов».
Нынешний эксперимент является попыткой дать более точные ответы.