Come funziona un pozzo petrolifero?

Olio è tra i sostantivi più versatili in lingua inglese. A seconda della tua recente esperienza e della natura della tua vita quotidiana, sentire la parola potrebbe evocare immagini di cucina saltata in padella, abbronzatura aggressiva o l'odore "denso" e "terroso" di un'autoriparazione negozio.

Ma oggi, il petrolio - un tempo soprannominato "oro nero" come cenno all'inevitabile grande fortuna di chiunque abbia scoperto un considerevole giacimento petrolifero nei secoli passati - ha una certa cattiva reputazione.

I combustibili fossili hanno permesso alla civiltà umana di fare un salto tecnologico e industriale senza precedenti in tutto il mondo avanti a partire dal 19° secolo, ma il petrolio e i suoi antichi cugini a base di carbonio sono una sorta di pariaah oggi. Questo perché sono state raccolte prove incontrovertibili per dimostrare che il petrolio, nonostante tutto il suo valore non solo settore dei trasporti, ma anche ogni altra impresa umana, è gravemente dannoso per l'ambiente quando bruciato.

Qualunque siano le tue idee su come affrontare al meglio il fabbisogno energetico di un mondo con una popolazione che ha superato i 7 miliardi di abitanti nel 2019, chiunque abbia mai visto un pozzo di petrolio, anche da un distanza, non posso fare a meno di apprezzare il puro trionfo ingegneristico coinvolto nel pompare qualcosa dal terreno che non è solo in profondità all'interno della roccia, ma nella roccia sotto il fondo dell'oceano si. I pozzi petroliferi sono disponibili in una varietà di tipi diversi e hanno una storia più colorata di quanto ci si potrebbe aspettare.

"Olio" può riferirsi a una serie di sostanze diverse che sono non polari e liquide a temperatura ambiente. Molti tipi di olio forniscono energia nutritiva. Non si dissolvono in acqua (motivo per cui l'olio è difficile da pulire usando solo acqua), poiché le loro lunghe catene chimiche idrogeno-carbonio sono idrofobiche ("temono l'acqua"). "Petrolio" nel presente contesto si riferisce alla sostanza che si trova in concentrazioni significative in Medio Oriente, al largo delle coste del Venezuela, del Nord America e di poche altre regioni.

L'olio (chiamato anche comunemente petrolio, dal latino da "petra", o roccia, e oleum, o olio, è uno dei tre combustibili fossili, il nome dato a sostanze formatesi nel corso di molti milioni di anni da materiali viventi, ma non da veri e propri fossili. Gli altri due tipi sono gas naturale e carbone. Insieme, si prevede che i combustibili fossili forniranno la stragrande maggioranza dell'approvvigionamento energetico mondiale oltre il 2050, nonostante volubili preoccupazioni da parte di scienziati e gruppi ambientalisti sul riscaldamento planetario derivante in parte dal loro combustione.

Elettricità, riscaldamento e trasporti potrebbero essere considerati i principali usi del petrolio e delle sue coorti, ma la portata dei combustibili fossili si estende molto alla produzione, alla preparazione degli alimenti, ai cosmetici e ad altre industrie come bene.

A partire dal 2018, il petrolio stava superando il gas naturale, in termini di cui stava contribuendo in misura maggiore al consumo energetico degli Stati Uniti, poiché il petrolio si attestava dal 36% al 31% per il gas naturale (e al 13% per il carbone, rendendo i combustibili fossili responsabili dell'80% del carburante degli Stati Uniti consumato). L'aumento dell'uso della tecnica di perforazione nota come fratture idrauliche, o "fracking", per estrarre gas naturale dal terreno, ha innescato un'impennata nel consumo di quel carburante a partire dagli anni '90.

Tutte le indicazioni sono che ci sarà una forte domanda di pozzi petroliferi correttamente funzionanti per il prossimo futuro. Come notato, il petrolio ha fornito il 36% del fabbisogno energetico americano a partire dal 2018 e ha prodotto quasi la metà di tutta l'energia derivata dai combustibili fossili. Queste figure "interne" sono state soggette a rapidi cambiamenti nel primo quinto del XXI secolo, ma nel complesso, fossili ci si aspettava che i combustibili rappresentassero praticamente la stessa quota di consumo energetico sia a livello nazionale che globale in 2040.

• Nel 2017, gli Stati Uniti hanno alimentato quasi 20 milioni di barili da 44 galloni di petrolio greggio al giorno. Sono 880 milioni di galloni, o più di due galloni e mezzo a persona.

L'olio è usato – e, per il momento, nella maggior parte dei casi richiesto – per spostare i veicoli. (Non fatevi confondere dalla terminologia: la roba chiamata "benzina" deriva dal petrolio, mentre il gas naturale è tutta un'altra cosa.) Viene anche utilizzato direttamente per riscaldare gli edifici e produrre elettricità. Nella produzione, l'industria petrolchimica utilizza il petrolio come materia prima per realizzare prodotti come plastica, solventi e altri beni.

A differenza dell'avvento del telefono, del trapianto di cuore umano o della radio senza fili, non c'è una persona a cui si possa attribuire il merito di essere "l'inventore del pozzo petrolifero.

Pozzi petroliferi venivano perforati con bambù in Cina nel lontano 347 aC, e questi erano progetti ambiziosi: con questa tecnologia sono state raggiunte profondità fino a 800 piedi. Fu solo nel 1500 circa che l'olio prelevato dalla terra fu utilizzato nelle lampade del giorno.

I primi pozzi di petrolio raggiunsero l'Europa, il Canada e gli Stati Uniti nel 1850, spinti dalla promessa del nascente Rivoluzione industriale che si basava su quantità precedentemente inimmaginabili di produzione di energia per sostenersi crescita fiorente.

Nel corso del 20 ° secolo, l'introduzione di pratiche di recupero del vapore, perforazione orizzontale e infine informatizzazione ha continuato a crescere e modellare l'aspetto estrattivo dell'industria petrolifera in piena espansione. Più produzione significa pozzi sempre più capaci, e questo è stato il risultato, insieme ad alcuni forse prevedibili "occhi neri" sull'industria.

• A partire dal 2016, oltre 1.500 compagnie petrolifere erano state costituite nei soli Stati Uniti.

Come viene effettivamente localizzato il petrolio prima che venga rimosso dal terreno e come determinano gli ingegneri petrolchimici? se un deposito di petrolio localizzato valga la spesa di prelevarlo da terra con qualsiasi mezzo sia più facile? Mentre la maggior parte dell'attenzione data ai pozzi petroliferi risiede naturalmente sulla loro funzione visibile, poche persone capiscono come si sappia in primo luogo dove mettere queste imponenti strutture.

Una caratteristica particolarmente poco conosciuta sull'estrazione del petrolio: anche se è vero che è stata trovata sotterranea, non è il caso che esista in comode pozze o bacini o addirittura corsi d'acqua, come linfa in un albero. Per la maggior parte, deve essere rimosso dall'interno di rocce reali, anche se di grandi dimensioni. (Immaginate di dover subire un intervento chirurgico importante alla mascella per estrarre un singolo dente fastidioso.)

Fortunatamente per l'industria petrolifera, la natura fa gran parte del lavoro di rendere disponibile il petrolio spingendone una parte fuori dalle rocce, che spesso cadono sotto incredibile pressione interna. Ciò consente ai cercatori di petrolio umani di trovare una traccia per la fonte principale situata più in profondità all'interno della Terra.

È necessario un diagramma del pozzo petrolifero per seguire correttamente il materiale qui, poiché la maggior parte della terminologia non è familiare alla maggior parte delle persone.

Ogni pozzo petrolifero deve essere perforato prima che l'attrezzatura possa essere sistemata attorno al foro, e questo è ciò che si intende con il termine "impianto di perforazione." Dopo che questo foro pesante è stato utilizzato per creare un foro ovunque da circa sei pollici a tre piedi di larghezza, i lati del pozzo sono rinforzati con un rivestimento fatto di vari materiali a strati.

L'apparato della pompa del pozzo petrolifero si trova sopra la parte superiore del pozzo, dove l'olio rimosso dal basso viene diretto su un lato. Questo "albero di produzione" assomiglia un po' a un cavallo visto di lato e ha componenti con nomi da abbinare. La briglia collega l'asta che spinge verticalmente verso il basso nel pozzo alla "testa" del cavallo, che reindirizza la forza orizzontalmente lungo una trave mobile. Una serie di elaborati livelli, pulegge e ingranaggi porta al motore primo, la fonte di potenza meccanica all'estremità opposta dell'albero di produzione.

Oggi vengono utilizzate due tecniche principali per perforare i pozzi petroliferi. Nel perforazione orizzontale, l'idea è quella di estrarre l'olio che risulta essere orientato in una direzione per lo più laterale rispetto al suolo. Questa è la situazione più comunemente osservata negli scisti rocciosi a causa del modo in cui la roccia stessa si forma (tende a fratturarsi lateralmente sotto l'alta pressione).

Un'unità di perforazione orizzontale ha uno schema a forma di J, il che significa che i suoi operatori devono prima capire fino a che punto perforare verso il basso prima di dirigersi più orizzontalmente (non una svolta di 90 gradi). Una volta accertata questa profondità, il passo successivo è trovare la giusta angolazione per ottimizzare l'accesso all'olio sottostante e laterale.

Nella fratturazione idraulica ("fracking"), una tecnica più recente che ha preso piede alla fine del 20 ° secolo, fluido altamente pressurizzato che contiene sabbia e altro materiale grezzo viene pompato attraverso pozzi precedentemente perforati, come la suddetta perforazione orizzontale pozzi. Nonostante il successo del fracking dal punto di vista dell'efficienza, le sue conseguenze ecologiche lo hanno reso un obiettivo di gruppi ambientalisti.

Ad esempio, oltre Il 90 percento del fluido necessario per il fracking rimane nel terreno dopo che è stato messo lì, e il fabbisogno di acqua è estremamente elevato. Altre preoccupazioni includono l'esposizione alle tossine, la contaminazione delle acque sotterranee e l'abbassamento della qualità dell'aria locale.

La maggior parte dei primi modelli considerati parte dell'attuale era dei pozzi petroliferi erano piattaforme A-frame, che sono ancora utilizzate oggi, principalmente in missioni esplorative. Esistono frese di grande diametro (di grande diametro) utilizzate in situazioni in cui la precisione chirurgica potrebbe non essere un problema.

Il tipo di coclea (la parte di perforazione effettiva di un utensile di perforazione) utilizzata dipende dalle condizioni locali del sottosuolo, nella misura in cui queste sono note o prevedibili. Se un campione di una data area è ricco di acque sotterranee, ad esempio, è probabile che venga scelta una coclea cava. I processi di valutazione e perforazione sono in realtà solo diversi in scala da te che decidi quale tipo di pala usare per scavare un buco nel tuo cortile.

Come avrete intuito, gli impianti di trivellazione petrolifera portatili sono entrati in scena lungo la strada e un modello comune pesa circa 265 libbre o giù di lì. Questi possono essere montati sui camion secondo necessità.

Il 20 aprile 2010, una piattaforma petrolifera denominata Orizzonte delle acque profonde, situata al largo del Golfo del Messico, cullata dalla costa sud-orientale degli Stati Uniti, è esplosa, uccidendo 11 lavoratori. Nei tre mesi che seguirono, gli ingegneri del proprietario dell'impianto, la British Petroleum (BP), riuscirono a coprire la Macondo danneggiata ben al di sotto l'impianto di perforazione, circa 4 milioni di galloni di petrolio greggio si è fatto strada nell'oceano, rendendo questo il peggior incidente del suo genere in termini di puro scala.

In seguito all'esplosione seguirono innumerevoli azioni legali, i cui effetti ecologici furono gravi e ancora in fase di valutazione un decennio dopo. Quando si verificano tali incidenti, tappare il pozzo danneggiato diventa un incubo logistico a causa sia del fatto che si trova sott'acqua sia delle fantastiche pressioni in gioco.

Se vuoi guardare un cortometraggio in stile cartone animato di un pozzo petrolifero in funzione, consulta le Risorse per un video di YouTube che lo ritrae esattamente. Possono essere grandi e dall'aspetto ingombrante, ma i pozzi di petrolio sono macchine eleganti ed elaborate, nonostante qualsiasi conseguenza del loro zelante dispiegamento.