Quanto ne sai di trivellazione petrolifera? iStockphoto/Thinkstock Le trivellazioni petrolifere esistono da più di un secolo. Ma a causa dei numerosi sviluppi della tecnologia, è cresciuto a passi da gigante in quel tempo. E anche questa crescita della produzione di petrolio è stata essenziale per cambiare il volto della civiltà.
Nel 1859, Edwin Drake scavò quello che è considerato il primo pozzo di petrolio a Titusville, Penn. Durante quel periodo, l'olio veniva utilizzato principalmente per produrre cherosene per scopi di illuminazione. Ma lo sviluppo dell'industria automobilistica ha presto innescato un nuovo mercato per il petrolio e ha stimolato un aumento della produzione, da 150 milioni di barili prodotti in tutto il mondo nel 1900 a più di un miliardo di barili nel 1925.
Una delle prime innovazioni per migliorare la trivellazione petrolifera è stata la trapano rotante , utilizzato per la prima volta nel 1880. Questo utilizzava una punta da trapano rotante per scavare nel terreno (al contrario del metodo di perforazione per cavi di Drake che sollevava e lasciava cadere una punta da trapano nel pozzo). Per ulteriori informazioni sul trapano rotante, così come una panoramica del processo di trivellazione petrolifera, dai un'occhiata a "Come funziona la trivellazione petrolifera".
Ma il trapano rotante era solo l'inizio di una lunga serie di progressi drammatici che si sarebbero sviluppati nel XX secolo. Alcuni dei più importanti di cui parleremo hanno contribuito a migliorare l'efficienza della produzione di petrolio, rendendo più facile la ricerca del petrolio.
ContenutiI trivellatori di petrolio hanno notato rapidamente che i pozzi vicino alla riva spesso producevano la maggior parte del petrolio. Era ovvio che c'era un futuro redditizio nel trovare modi per estrarre petrolio da sotto il fondo del mare. Già nel 1880, le perforatrici montavano le piattaforme sui moli. Ma fu solo nel 1947 che una compagnia petrolifera costruì il primo vero pozzo petrolifero lontano dalla terra.
Da allora, e dopo una lunga disputa politica negli Stati Uniti su chi ha il diritto di affittare aree offshore per scopi di trivellazione, l'industria delle trivellazioni petrolifere offshore è decollata. Una delle tecnologie che hanno stimolato lo sviluppo della perforazione offshore è stata veicoli telecomandati , o ROV , che i militari stavano già utilizzando per recuperare l'equipaggiamento smarrito sott'acqua. Perché immergersi in acque profonde è pericoloso, l'industria petrolifera ha adattato i ROVS per la perforazione negli anni '70.
Controllato dal rig sopra la superficie dell'acqua, un ROV è un dispositivo robotico che consente agli operatori di vedere sott'acqua. Alcuni tipi consentono all'operatore di far eseguire ai bracci robotici di un ROV diverse funzioni, come collegamenti sottomarini e installazioni in acque profonde, fino a 10, 000 piedi (3, 048 metri).
Sviluppato negli anni '40, il processo di frattura idraulica è diventato sempre più importante nelle trivellazioni petrolifere. È utile con i serbatoi "stretti", dove le rocce contenenti l'olio non hanno pori grandi. Ciò significa che il flusso di petrolio dalle rocce è debole, e la perforazione di un semplice pozzo nella roccia non estrae gran parte del petrolio.
Per aiutare a stimolare il pozzo ed espellere l'olio intrappolato, le perforatrici utilizzano la fratturazione idraulica. In questo processo, iniettano acqua combinata con sostanze chimiche nel pozzo con una pressione sufficiente a creare fratture nelle formazioni rocciose, fratture che possono estendersi per centinaia di piedi. Per evitare che le fratture si richiudano, i trapani mandano giù a proppante , che è una miscela di fluidi, sabbia e pellet. Queste fratture consentono all'olio di fluire più liberamente dalla roccia.
Secondo l'American Petroleum Institute, solo negli Stati Uniti, la fratturazione idraulica ha aiutato a pompare dal suolo 7 miliardi di barili di petrolio in più.
All'inizio, la ricerca di un buon posto dove scavare per il petrolio dipendeva semplicemente dal trovare dove era affiorato in superficie. Ma poiché i giacimenti petroliferi possono essere sepolti in profondità nella terra, non è sempre evidente dalla superficie. E poiché è costoso allestire un impianto e scavare un pozzo profondo, alle aziende non piace sprecare tempo e denaro in un luogo improduttivo. Infine, i geologi sono stati chiamati per scoprire dove sarebbe stato probabilmente il petrolio studiando le formazioni rocciose superficiali, campi magnetici e anche lievi variazioni di gravità.
Una delle innovazioni più importanti nell'esplorazione petrolifera è stata l'imaging sismico 3D. Questo si basa sull'idea che il suono rimbalza e viaggia attraverso materiali diversi in modi leggermente diversi. In questo processo, una fonte di energia come un camion vibratore invia onde sonore in profondità nella terra. Appositi dispositivi chiamati geofoni sono posizionati in superficie, che ricevono i suoni che rimbalzano e inviano le informazioni ai camion registratori.
Ingegneri e geofisici studiano le onde sonore registrate (sotto forma di linee ondulate) per interpretare quali tipi di strati di formazione rocciosa si trovano in quella posizione. Per di qua, possono costruire immagini 3-D di ciò che si trova sotto la superficie (l'imaging 4-D tiene conto anche del passare del tempo). Sebbene questa tecnologia avanzata aiuti a ridurre il numero di fori praticati e renda pozzi più produttivi, non è infallibile:gli ingegneri sono fortunati se possono prevedere con precisione la posizione dei giacimenti di petrolio per metà del tempo.
Come abbiamo appena visto, anche con le moderne tecnologie avanzate di imaging sismico, è difficile per gli operatori di perforazione sapere esattamente cosa incontreranno durante lo scavo di un pozzo petrolifero. E fino agli anni '80, era anche difficile conoscere i dettagli su cosa stava succedendo con la punta del trapano mentre veniva scavato il foro. Questa sfida è stata vinta da misurazione-durante la foratura ( MWD ) tecnologia.
MWD consente agli operatori di ricevere informazioni in tempo reale sullo stato della perforazione, così come la capacità di guidare il pozzo in altre direzioni. Mette in relazione informazioni come i raggi gamma, temperatura e pressione, così come la densità e la risonanza magnetica delle formazioni rocciose. Questo serve una miriade di funzioni. Aiuta gli operatori a perforare in modo più efficiente prevenendo scoppi e guasti degli utensili. Aiuta anche gli operatori a dimostrare che non stanno perforando in aree non autorizzate.
La cosa forse più sorprendente è come queste informazioni vengono trasmesse in superficie. Poiché non è pratico infilare un filo o un cavo lungo il pozzo dalla superficie alla punta del trapano, MWD si affida invece a m telemetria a impulsi ud . Un liquame di fango che viene inviato nel pozzo per trasportare i detriti (attraverso la colonna esterna del pozzo) fornisce un comodo canale acustico per inviare impulsi di fango in un codice binario che viene decodificato in superficie.
Uno dei vantaggi di MWD menzionati in precedenza è che aiuta un operatore a guidare un trapano in direzioni diverse. La capacità di guidare una trivella in direzioni diverse da quella diretta verso il basso è stato uno dei progressi più significativi nella storia delle trivellazioni petrolifere.
Poiché molti giacimenti petroliferi sono distribuiti orizzontalmente, i pozzi verticali potrebbero non estrarre abbastanza petrolio in modo efficiente da essi. UN pozzo orizzontale viene perforato in profondità verticalmente all'inizio, ma poi cambia direzione (in quello che viene chiamato il punto di partenza ) prima che incontri il serbatoio (al punto d'entrata ) e si estende orizzontalmente attraverso di essa. Ma i vantaggi della perforazione orizzontale vanno oltre l'aumento della produttività del pozzo. Consente inoltre di scavare pozzi in sicurezza in terreni sensibili e protetti dal punto di vista ambientale.
Sebbene il primo pozzo orizzontale sia stato perforato nel 1929, erano costosi, e lo sviluppo della fratturazione idraulica migliorò presto la produttività dei pozzi verticali. Progressi come MWD e gruppi motore sterzanti, però, ha reso la perforazione orizzontale un'opzione più praticabile negli anni '80.
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