In uno studio innovativo, un team di ricerca che includeva un ingegnere della Johns Hopkins ha compilato e analizzato una quantità senza precedenti di dati normativi che descrivono l'integrità dei pozzi di petrolio e gas in più stati. I risultati dello studio, pubblicato in Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze , fornisce preziose informazioni agli operatori del settore e alle agenzie di regolamentazione che cercano di prevenire la fuoriuscita dei pozzi e garantire il successo dello stoccaggio del carbonio, produzione di petrolio e gas, stoccaggio del gas naturale, e operazioni di stoccaggio dell'idrogeno.

"Lo studio si concentra sull'integrità dei pozzi di petrolio e gas, in particolare sui pozzi di petrolio e di gas onshore. Questo è rilevante, Per esempio, alla valutazione dei rischi ambientali legati allo sviluppo non convenzionale di petrolio e gas, " disse Harihar Rajaram, un professore di ingegneria e salute ambientale presso la Whiting School of Engineering della Johns Hopkins University, un coautore dello studio condotto da ricercatori del National Energy Technology Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti. "Per comprendere i rischi ambientali derivanti dalla fuoriuscita di pozzi di petrolio e gas, è importante prima stimare quale frazione di pozzi di petrolio e di gas ha avuto problemi di integrità".

I pozzi di petrolio e di gas sono progettati per contenere completamente (attraverso una serie di tubi di acciaio annidati con cemento nel mezzo) tutti i fluidi che stanno pompando dai giacimenti di petrolio e gas. Però, a causa delle sollecitazioni sotterranee, il cemento può rompersi o separarsi dall'involucro in acciaio adiacente, causando problemi di integrità, e, in alcuni casi, perdita.

Mentre più di 900, 000 pozzi di petrolio e gas sono attualmente attivi negli Stati Uniti, stime accurate della percentuale di questi pozzi che hanno avuto problemi di integrità durante la loro vita sono state limitate dalla disponibilità dei dati. Sebbene la maggior parte degli stati richieda una qualche forma di test di integrità del pozzo, ad esempio, utilizzando un manometro per monitorare l'accumulo di gas all'esterno dell'involucro di produzione:questi dati non sono resi pubblicamente disponibili in database digitali facilmente accessibili.

Nel nuovo studio, i ricercatori affrontano questo problema utilizzando tecniche computazionali avanzate per raccogliere ed estrarre dati da oltre 470, 000 record normativi che descrivono i risultati dei test di integrità dei pozzi eseguiti in Colorado, Nuovo Messico, e Pennsylvania su più di 100, 000 pozzi prima del 2018. I dati estratti da questi record rappresentano il record più ampio e completo mai raccolto per rivedere l'integrità dei pozzi di petrolio e gas degli Stati Uniti.

Il team si è concentrato sulla stima della percentuale di pozzi di petrolio e gas che hanno mostrato pressioni e flussi indicativi di un problema di integrità. Le registrazioni dei test della Pennsylvania hanno mostrato che il 14,1% dei pozzi testati prima del 2018 ha potenzialmente avuto un problema di integrità. I dati provenienti da diverse regioni produttrici di idrocarburi all'interno del Colorado e del New Mexico hanno rivelato che i pozzi hanno riscontrato problemi di integrità con una gamma di frequenze più ampia (0,3%-26,5%) rispetto a quanto riportato in precedenza, che evidenzia la necessità di comprendere meglio le tendenze e le variazioni regionali tra i diversi giacimenti di petrolio e gas nell'integrità del pozzo. I pozzi direzionali avevano maggiori probabilità di presentare problemi di integrità rispetto ai pozzi verticali in Colorado e Pennsylvania. La maggior parte dei pozzi con problemi di integrità ha subito perdite interne al sistema di pozzi che non sono sfuggite alle acque sotterranee. Il test intorno ai pozzi per indicatori di perdite di gas nelle acque sotterranee non è una pratica diffusa, ma il 3,0% dei pozzi del Colorado testati e lo 0,1% dei pozzi del New Mexico testati hanno mostrato caratteristiche che li rendevano suscettibili di perdite al di fuori del pozzo.

"È importante notare che un problema di integrità non implica che i fluidi siano fuoriusciti da un pozzo di petrolio e gas e abbiano creato un rischio di contaminazione delle acque sotterranee, " Rajaram ha detto. "In Colorado, ad esempio, la maggior parte dei pozzi a rischio di contaminazione delle falde acquifere sono pozzi verticali più vecchi, costruiti con involucri superficiali corti che non proteggono le falde acquifere più profonde che in seguito sono state designate come risorse idriche. I pozzi con pressioni di rivestimento superficiali elevate possono essere identificati e corretti per prevenire problemi di integrità. "

I ricercatori affermano che i risultati dello studio dimostrano il valore dei programmi di test dei pozzi in tutto lo stato. Evidenziano anche le sfide dell'interpretazione dei dati di analisi dei pozzi inter-giurisdizionali disparati e suggeriscono la necessità di un protocollo standardizzato di analisi dei pozzi completo. I ricercatori hanno raccomandato l'adozione di un protocollo di test standardizzato [per] garantire la compatibilità dei risultati dei test provenienti da diverse giurisdizioni, consentire la definizione di criteri uniformi per identificare i problemi di integrità del pozzo, e facilitare la compilazione dei risultati dei test.

"Il monitoraggio dell'integrità dei pozzi di petrolio e gas in base alla pressione dell'involucro superficiale o alle misurazioni del flusso di sfiato dell'involucro è relativamente economico e aiuta a identificare precocemente i pozzi problematici e a porvi rimedio, " Ha detto Rajaram. "Rendere i dati di questi sforzi di monitoraggio disponibili e facilmente accessibili aiuta davvero:aggiunge un livello di trasparenza per informare tutte le parti interessate sui potenziali rischi di contaminazione, e aiuta a contrassegnare i pozzi con integrità potenzialmente compromessa e a porvi rimedio prima che si verifichino perdite".

Il team raccomanda inoltre che la ricerca futura continui ad aggregare e analizzare questo tipo di dati, per informare meglio il processo decisionale degli stakeholder.