Il termine perforazione indica il complesso di operazioni necessarie per realizzare pozzi di sezione circolare mediante tecniche di scavo che non prevedono l’accesso diretto dell’uomo. Per perforare un pozzo è necessario esercitare contemporaneamente le seguenti azioni: a) vincere la resistenza del materiale roccioso, frantumandolo in particelle millimetriche; b) rimuovere le particelle di roccia, continuando ad agire su materiale sempre nuovo; c) mantenere la stabilità delle pareti del foro; d) impedire l’ingresso in pozzo dei fluidi contenuti nelle formazioni attraversate. Ciò può essere realizzato con tecniche di perforazione diverse. In questo capitolo saranno presi in esame gli impianti di perforazione a rotazione, comunemente noti con il termine di “impianti rotary”. Questi, in pratica, sono oggi gli unici che operano nel campo dell’esplorazione e della produzione degli idrocarburi. Gli impianti di perforazione utilizzati a terra sono dei complessi di attrezzature mobili, che possono essere spostati in tempi ragionevolmente brevi da un cantiere di perforazione all’altro, realizzando pozzi in serie. In particolare, nel seguito sarà descritto il tipico impianto rotary per la perforazione di pozzi a terra per media e grande profondità, indicativamente superiore ai 3000 metri. Gli impianti per profondità minori utilizzano tecnologie analoghe, anche se semplificate per via delle minori sollecitazioni cui è soggetto l’impianto stesso. Nella perforazione rotary il terreno è perforato mediante un utensile tagliente, detto scalpello, ruotato e contemporaneamente spinto sulla roccia del fondo pozzo da una batteria di perforazione. La batteria è composta da aste cave d’acciaio, di sezione circolare ed avvitate tra loro. I detriti di perforazione generati dallo scalpello (cutting) sono portati in superficie mediante un fluido di perforazione, solitamente un liquido (fango od acqua), oppure un gas o una schiuma, fatto circolare all’interno delle aste fino allo scalpello, e di qui in superficie. La rotazione è trasmessa allo scalpello dalla superficie mediante un dispositivo detto tavola rotary (o da una particolare testa motrice), oppure con motori di fondo posti direttamente sopra lo scalpello. Dopo aver perforato un certo tratto di foro, per garantirne la stabilità, occorre rivestirlo con robusti tubi, detti casing (o colonna di rivestimento), uniti con giunti filettati. L’intercapedine tra casing e foro è in seguito riempita con malta di cemento, per assicurare la tenuta idraulica e meccanica. Il raggiungimento dell’obiettivo minerario si realizza quindi attraverso la perforazione di fori di diametro decrescente, protetti successivamente da casing anch’essi di diametro decrescente, realizzando una struttura a tubazioni concentriche. Il numero dei casing dipende dalla profondità del pozzo e dagli obiettivi minerari, oltre che dalle difficoltà di perforazione delle rocce attraversate.
Impianti e tecnologie di perforazione
MACINI, PAOLO
2005
Abstract
Il termine perforazione indica il complesso di operazioni necessarie per realizzare pozzi di sezione circolare mediante tecniche di scavo che non prevedono l’accesso diretto dell’uomo. Per perforare un pozzo è necessario esercitare contemporaneamente le seguenti azioni: a) vincere la resistenza del materiale roccioso, frantumandolo in particelle millimetriche; b) rimuovere le particelle di roccia, continuando ad agire su materiale sempre nuovo; c) mantenere la stabilità delle pareti del foro; d) impedire l’ingresso in pozzo dei fluidi contenuti nelle formazioni attraversate. Ciò può essere realizzato con tecniche di perforazione diverse. In questo capitolo saranno presi in esame gli impianti di perforazione a rotazione, comunemente noti con il termine di “impianti rotary”. Questi, in pratica, sono oggi gli unici che operano nel campo dell’esplorazione e della produzione degli idrocarburi. Gli impianti di perforazione utilizzati a terra sono dei complessi di attrezzature mobili, che possono essere spostati in tempi ragionevolmente brevi da un cantiere di perforazione all’altro, realizzando pozzi in serie. In particolare, nel seguito sarà descritto il tipico impianto rotary per la perforazione di pozzi a terra per media e grande profondità, indicativamente superiore ai 3000 metri. Gli impianti per profondità minori utilizzano tecnologie analoghe, anche se semplificate per via delle minori sollecitazioni cui è soggetto l’impianto stesso. Nella perforazione rotary il terreno è perforato mediante un utensile tagliente, detto scalpello, ruotato e contemporaneamente spinto sulla roccia del fondo pozzo da una batteria di perforazione. La batteria è composta da aste cave d’acciaio, di sezione circolare ed avvitate tra loro. I detriti di perforazione generati dallo scalpello (cutting) sono portati in superficie mediante un fluido di perforazione, solitamente un liquido (fango od acqua), oppure un gas o una schiuma, fatto circolare all’interno delle aste fino allo scalpello, e di qui in superficie. La rotazione è trasmessa allo scalpello dalla superficie mediante un dispositivo detto tavola rotary (o da una particolare testa motrice), oppure con motori di fondo posti direttamente sopra lo scalpello. Dopo aver perforato un certo tratto di foro, per garantirne la stabilità, occorre rivestirlo con robusti tubi, detti casing (o colonna di rivestimento), uniti con giunti filettati. L’intercapedine tra casing e foro è in seguito riempita con malta di cemento, per assicurare la tenuta idraulica e meccanica. Il raggiungimento dell’obiettivo minerario si realizza quindi attraverso la perforazione di fori di diametro decrescente, protetti successivamente da casing anch’essi di diametro decrescente, realizzando una struttura a tubazioni concentriche. Il numero dei casing dipende dalla profondità del pozzo e dagli obiettivi minerari, oltre che dalle difficoltà di perforazione delle rocce attraversate.I documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
