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Processo a monte: trivellazione

La catena del valore del settore oil&gas è lunga e all'inizio del processo di estrazione c'è la trivellazione. Dopo l'identificazione e l'esplorazione di un sito, questa fase a monte utilizza una serie di macchinari industriali per perforare le formazioni geologiche ed estrarre in modo sicuro il petrolio greggio o il gas naturale dal terreno. L'equipaggiamento comprende:

  • Impianto di trivellazione
  • Pompa per fanghi
  • Sitema per la prevenzione dell'esplosione e unità di chiusura BOP (Blow Out Prevention)
  • Unità di cementazione
  • Serbatoio fanghi
  • Serbatoio dell'acqua
  • Choke manifold

Queste apparecchiature operano in condizioni di alta pressione con forti vibrazioni e pulsazioni. A terra, la polvere e le temperature ambientali estreme rappresentano una sfida per i macchinari. Le trivellazioni offshore espongono i macchinari all'acqua salata e agli spruzzi. Ogni componente utilizzato nello scenario di perforazione beneficia di sensori affidabili e sufficientemente robusti per operare in queste condizioni difficili.

Trivellazione × 1

Impianto di trivellazione

Impianto di trivellazione
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Serbatoio fanghi

Serbatoio fanghi
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Pompe per fanghi

Pompe per fanghi
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Serbatoi d'acqua

Serbatoi d'acqua
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Choke manifold

Choke manifold
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Unità di cementazione

Unità di cementazione
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Sitema per la prevenzione dell'esplosione

Sitema per la prevenzione dell'esplosione
Trivellazione
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Impianto di trivellazione

Gli impianti di trivellazione hanno dimensioni molto diverse e sono situati sia in mare aperto che sulla terraferma, da unità mobili compatte a strutture permanenti grandi come grattacieli. Una tavola rotante o, in alternativa, un azionamento superiore fa ruotare l'intera sonda di perforazione con la punta posizionata nella parte inferiore della sonda. Indipendentemente dalle dimensioni, dall'ubicazione o dal tipo di impianto, queste macchine hanno un unico scopo: scavare in profondità nel giacimento di un campo petrolifero per estrarre idrocarburi.

Per operazioni sicure ed efficienti, ogni impianto di trivellazion e necessita di una miriade di sensori. Si va dai trasduttori di forza di tensione/compressione compensati in temperatura nel gruppo del blocco corona ai sensori di livello e di pressione nelle attrezzature per i fluidi di perforazione. Le termoresistenze, con tecnologia a film sottile per resistere a forti vibrazioni e pulsazioni, aiutano a monitorare le condizioni delle numerose pompe e dei motori che rendono possibile la perforazione dei pozzi.


Impianto di trivellazione × W

Forza

Forza
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Temperatura
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Impianto di trivellazione
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Pompa per fanghi

Mentre la punta e il tubo di perforazione scavano il terreno, una o più pompe per fanghi inviano un liquame nel foro ad altissima pressione, oltre 7.000 psi (483 bar) nelle perforazioni profonde. Questo fango di perforazione ha diverse funzioni:

  • Lubrifica e raffredda la punta della sonda di trivellazione
  • Lavaggio del pozzo dai residui di perforazione
  • Fornisce una pressione di equalizzazione per evitare che i fluidi di formazione entrino nel foro.

Il fluido di perforazione ritorna in superficie attraverso l'anulus, cioè lo spazio tra la sonda di perforazione e il pozzo.

Una pompa per fanghi ha un'estremità di potenza con un motore e un lato fluido con porte. Un trasmettitore di pressione per raccordi a martello con un elemento di misura spesso resistente alla corrosione è abbinato a una barriera IS (a sicurezza intrinseca) per monitorare la pressione di processo sulle porte di aspirazione e di scarico. Inoltre, un manometro con separatore a membrana fornisce un'indicazione locale della pressione di mandata della pompa. In alcune configurazioni di pompe per fango, viene utilizzato un manometro per monitorare la pressione dell'olio che lubrifica i cuscinetti e le guarnizioni del macchinario.


Pompa per fanghi × P

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Pompa per fanghi
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Sitema per la prevenzione dell'esplosione e unità di chiusura BOP (Blow Out Prevention)

Le espolosioni si verificano quando i fluidi di formazione, compresi gli idrocarburi altamente infiammabili, fuoriescono in modo incontrollato dal pozzo. I dispositivi di prevenzione delle esplosioni (BOP) e le unità di chiusura BOP evitano questa situazione pericolosa.

Il BOP, montato in modo sicuro sulla sommità di un pozzo, è una serie di valvole progettate per controllare e, se necessario, sigillare un pozzo di petrolio e gas in caso di kick (afflusso imprevisto di fluidi in un pozzo). I manometri, insieme ai trasmettitori di pressione a sicurezza intrinseca o antideflagranti, sono una parte fondamentale di questo sistema di controllo del pozzo.

Un'unità di chiusura utilizza bombole di accumulo a vescica di azoto precaricate, fluido idraulico e pompe elettriche e ad aria per generare la pressione necessaria a far funzionare diverse funzioni della pila BOP. Una serie di manometri, trasmettitori di pressione e sensori di livello assicurano il corretto funzionamento di questo meccanismo di sicurezza quando necessario.


Sitema per la prevenzione dell'esplosione e unità di chiusura BOP (Blow Out Prevention) × P

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Sitema per la prevenzione dell'esplosione e unità di chiusura BOP (Blow Out Prevention)
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Unità di cementazione

La cementazione svolge un ruolo importante nella perforazione. Dopo aver raggiunto la profondità desiderata, la sonda di perforazione viene rimossa e viene inserita la sonda di rivestimento. La cementazione primaria sigilla le varie zone della formazione (petrolio, gas, acqua) dal pozzo. Riempie inoltre l'anulus per mantenere saldamente in posizione l'involucro, ne impedisce la corrosione e lo protegge dalla pressione sotterranea. La cementazione secondaria serve a riparare o correggere un lavoro di cementazione primario o a tappare un pozzo esaurito.

L'unità di cementazione di un impianto di perforazione, montata su uno skid o su un semirimorchio, riceve acqua, cemento secco, fango e additivi speciali dai serbatoi di stoccaggio. Quindi mescola i componenti in una prima fanghiglia e in una fanghiglia di coda, per poi iniettarli nel casing e nell'annulus. Un pannello di controllo sull'unità di cementazione consente all'operatore di regolare il flusso e la densità degli impasti, monitorare la pressione e controllare altri parametri. Il monitoraggio della pressione è integrato dal trasmettitore di pressione del bocchettone del martello, progettato per pressioni estremamente elevate e in grado di resistere alla qualità abrasiva della miscela di cemento.


Unità di cementazione × P

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Forza
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Unità di cementazione
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Serbatoio fanghi

I serbatoi di fango sono grandi recipienti multi-segmentati per il trattamento, la miscelazione e lo stoccaggio del fluido personalizzato che una pompa di fango fa circolare dentro e fuori un pozzo durante la perforazione. Dopo il ritorno in superficie, il fango usato viene pompato attraverso vari comparti della vasca attiva:

1. Serbatoio di aspirazione in attesa di filtraggio

2. Sistema di controllo dei solidi per separare i residui di perforazione (schegge di roccia, sabbia, ecc.).

3. Degassificatore per rimuovere l'aria intrappolata e il gas naturale

4. Serbatoio chimico per un ulteriore trattamento, se necessario

5. Agitatore per riomogeneizzare la miscela

Dopo la pulizia, il fango di perforazione è pronto per essere riutilizzato. I serbatoi di riserva conservano il fango in eccesso e il fango pesante per i kick e altre emergenze.

I sensori di livello consentono agli operatori di monitorare il fluido in ciascuno di questi scomparti. Ma soprattutto, la misura del livello può rivelare problemi durante le operazioni di perforazione:

  • Un aumento di volume indica che l'acqua o i fluidi di formazione (petrolio, gas) stanno entrando nel pozzo.
  • Una perdita di volume indica che il fango di perforazione sta entrando nella formazione attraverso le fessure.

Qualsiasi sensore di livello utilizzato nei serbatoi di fango deve essere adatto all'utilizzo in aree pericolose. Lo strumento deve anche essere resistente, poiché il fango di perforazione è spesso corrosivo, viscoso e abrasivo con solidi in sospensione. Nei serbatoi di fango si possono usare molti tipi di sensori di livello, ma l'opzione più robusta e che non richiede manutenzione è un trasmettitore di pressione immergibile a sicurezza intrinseca che può essere usato per misurare sia la densità del fluido che la pressione idrostatica. Un attacco anti-intasamento fornisce stabilità e protezione supplementare contro fanghi, turbolenze e danni fisici.


Serbatoio fanghi × L

Livello

Livello
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Forza

Forza
Serbatoio fanghi
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Serbatoi d'acqua

In un sito di perforazione, una pompa del fango inietta un fluido in un pozzo per lubrificare e raffreddare la punta di perforazione, per lavare il pozzo dai residui di perforazione e per fornire la pressione di equalizzazione che impedisce ai fluidi di formazione di entrare nel pozzo. Questa miscela specializzata è a base di acqua o di olio, a seconda della formazione geologica, delle considerazioni economiche, delle normative ambientali, dello scopo desiderato del fango e di altri fattori.

Indipendentemente dal liquido utilizzato come fase continua, l'acqua è quasi sempre un componente (in percentuali variabili) del fango di perforazione. L'acqua viene stoccata in enormi serbatoi, pronta per essere convogliata nelle vasche del fango e mescolata con altri componenti.

I sensori di pressione immergibili misurano in modo preciso e affidabile il livello dei serbatoi d'acqua di un sito di perforazione, assicurando che l'acqua non trabocchi e che il serbatoio non rimanga a secco. Il WIKA LevelGuardTM offre una maggiore stabilità al sensore di pressione e protegge ulteriormente lo strumento da turbolenze e sollecitazioni.


Serbatoi d'acqua
Serbatoi d'acqua

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Choke manifold

I choke manifold sono una parte importante del sistema di controllo del pozzo di una piattaforma di perforazione. Durante il kick, il blowout preventer (BOP) viene chiuso mentre il fluido di formazione e il fango di perforazione che fluiscono dall'annulus vengono deviati verso la linea di strozzatura e attraverso l'assemblaggio di tubi, raccordi e valvole del manifold. Il choke manifold spurga il fango di perforazione più leggero in modo da restare al di sotto della MAASP (pressione superficiale dell'anulus massima consentita), mentre il fango pesante proveniente dal serbatoio del fango di riserva viene pompato nel foro per riprendere il controllo del pozzo. I percorsi alternati nel choke manifold consentono agli operatori di reindirizzare il flusso secondo le necessità, chiudendo e aprendo le valvole. Alcuni strozzatori sono azionati manualmente, mentre altri sono controllati idraulicamente (a distanza).

I manometri e i trasmettitori di pressione (parti integranti di un sistema di choke manifold) sono collocati in diversi punti, tra cui:

  • Dove la linea dello strozzatore incontra il collettore (una linea)
  • Quando il manifold scarica i fluidi in una fossa e/o in un serbatoio per fanghi (linee multiple)

Per garantire l'affidabilità e la sicurezza, i sensori di pressione montati su un choke manifold devono soddisfare i seguenti requisiti:

  • Elevata precisione e tempi di risposta minimi
  • Resistenza alla corrosione e all'abrasione
  • Elevata protezione dagli agenti atmosferici (grado IP)
  • Omologazione per aree pericolose (sicurezza intrinseca, antideflagrante, ecc.)

Choke manifold × P

Pressione

Pressione
P

Pressione

Pressione
P

Pressione

Pressione
Choke manifold
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