top petrolioRoma, 20 giu – L’industria petrolifera, a causa degli enormi interessi economici che ha alle spalle, attira una enorme quantità di capitali. Questo significa che ha a disposizione enormi risorse da dedicare alla ricerca del petrolio e anche alle tecnologie per estrarlo.

A fronte degli alti, e spesso altissimi, costi di gestione di un pozzo in fase di perforazione che prevedono una spesa media di 300 milioni di dollari spalmati nei primi 6/7 anni dal momento della firma della concessione all’inizio dell’attività estrattiva, si ha comunque un ritorno economico talmente elevato da rendere la tecnologia petrolifera talmente avanzata da tenere il passo con quella spaziale.

Workers change drilling pipes on the rotary table of a natural gas drilling rig near Towanda Pennsylvania
Tavola rotary

Come avviene la perforazione? La tecnica utilizzata ormai da oltre un secolo è la tecnica a rotazione (perforazione rotary) la quale utilizza uno scalpello che, posto in rotazione mediante un sistema di aste, esercita l’azione di scavo della roccia. Lo scalpello si trova all’estremità inferiore di una batteria di aste tubolari cave a sezione circolare avvitate tra loro da apposite giunzioni; queste aste servono a trasmettergli il moto di rotazione impresso dalla tavola rotary, recuperarlo e calarlo in pozzo tramite un apposito argano e soprattutto fornirgli il peso per imprimergli la forza necessaria alla perforazione.

La batteria di aste svolge anche un’altra importante funzione: variandone opportunamente la composizione tramite l’inserimento di aste pesanti che vanno a cambiarne la rigidità complessiva, è possibile ottenere perforazioni molto lontane dalla verticale, sino ad arrivare anche al caso limite di perforazioni orizzontali per sfruttare al meglio lo strato di roccia serbatoio e aumentare la produttività del pozzo.

All’interno di queste aste circola un fluido di perforazione, chiamato in gergo “fango” che fuoriesce da apposite aperture nella testa dello scalpello (dusi) e ritorna in superficie scorrendo nello spazio anulare tra le aste ed il perforo. Questo fango, oltre a lubrificare e raffreddare lo scalpello, serve a portare in superficie i detriti di perforazione (cuttings) che verranno poi analizzati dal geologo che, in questa fase dell’attività estrattiva, lavora a stretto contatto con gli ingegneri e gli operai del pozzo.

Mast
Mast

L’impianto di perforazione ha il compito di assolvere a tre funzioni essenziali: il sollevamento degli organi di scavo (batteria di aste e scalpello) e di rivestimento del pozzo, la messa e mantenimento in rotazione degli stessi, la circolazione del fluido di perforazione (fango).
L’energia necessaria per ottenere l’assolvimento di queste funzioni è assicurata da un gruppo a motore diesel comune.
L’impianto di sollevamento è costituito dall’argano, dalla fune, dalla torre e dalle taglie fissa e mobile.
L’argano è costituito da un tornello attorno al quale si avvolge o si svolge la fune di sollevamento della taglia mobile a cui è legato il gancio vero e proprio; è dotato quindi di un inversore di marcia, cambio di velocità e dispositivi di frenaggio.
La torre di perforazione è una struttura a traliccio metallico che sostiene la taglia fissa di rinvio della fune che sopporta il carico massimo applicato al gancio e poggia su un basamento recante superiormente il piano di lavoro (piano sonda) e può essere realizzata in due modi diversi: il derrick che è la struttura tradizionale a base quadra e rastremata verso l’alto a elementi di profilato (attualmente utilizzata soprattutto in impianti offshore) ed il mast, usato a terra, montato e trasportato scomposto in un esiguo numero di parti.

rotatingAlla base del torre di perforazione troviamo gli organi rotanti del pozzo: la tavola rotary, la testa di iniezione e l’asta motrice. La tavola rotary è una piattaforma girevole azionata dal gruppo motore, nel foro centrale della tavola è posizionato il master bushing attraverso il quale viene trasmesso il movimento di rotazione al kelly drive bushing, cioè a quella parte della tavola che risulta solidale alla batteria di aste di perforazione.
La testa di iniezione (detta anche swivel), è l’elemento che fa da tramite tra il gancio della taglia mobile e la batteria di aste e serve ad iniettare il fango di perforazione all’interno della batteria.
L’asta motrice (in gergo kelly) è un elemento tubolare a sezione quadrata o esagonale appenso alla testa di iniezione che si impegna nel kelly drive bushing e viene posta in rotazione assieme alla tavola rotary trasmettendo così il movimento rotatorio alla sottostante batteria di aste a cui è collegata.

Alla parte finale della batteria di aste abbiamo già detto che si trova uno scalpello, messo in rotazione da queste ultime, che può essere di due tipi: a rulli o senza parti mobili. Qualora sia di quest’ultimo tipo sullo scalpello sono inglobati numerosi diamanti industriali oppure delle pastiglie di carburo di tungsteno.
Il perforo del pozzo non viene lasciato libero, ma al contrario viene “incamiciato” con cemento in modo da garantirne l’integrità e la rigidità durante la perforazione.

Blow out preventer
Blow out preventer

Sulla testa del pozzo sono montati degli organi di sicurezza per prevenire la possibilità di eruzioni di idrocarburi (gas o liquidi) causati dalle enormi pressioni che si possono incontrare durante la perforazione. Questi prendono il nome di blow out preventer (BOP) e la loro azione è quella di chiudere la bocca del pozzo sia quando questa è libera sia quando è attraversata dalle aste di perforazione tramite delle ganasce trancianti a chiusura ermetica automatiche. Il segnale per una eventuale eruzione è dato da uno squilibrio nella pressione del circuito del fango di perforazione che prende il nome di kick.

Paolo Mauri

Ulteriori approfondimenti:
Come nascono gli idrocarburi?
Come si formano i giacimenti?

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Paolo Mauri
Nato a Milano, classe 1978. Laurea in Geologia. Dopo aver lavorato qualche anno nel campo della moda nella capitale meneghina, ha deciso di approfondire quella che è sempre stata la sua grande passione, essendo da sempre stato in contatto con gli ambienti militari a più livelli, non da ultimo anche per merito del servizio di leva: l'ars militaria nelle sue varie forme, dalle strategie alle armi. Questa, connessa all'altra sua grande passione per la storia moderna e contemporanea, e unita ai suoi studi geologici, gli ha permesso di occuparsi di geopolitica per Il Primato Nazionale sin dal 2014. Attualmente scrive anche per Tradizione Militare, periodico dell'Associazione Nazionale Ufficiali Provenienti dal Servizio Attivo.

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