Dall’estrazione all’utilizzo

Energia Petrolio

Ai nostri giorni il petrolio è la fonte energetica più importante e per alcune applicazioni è insostituibile, ma fino a quando riuscirà a far fronte alla crescente domanda di energia? Arriverà il giorno in cui la produzione di petrolio raggiungerà un picco per poi inesorabilmente diminuire con un conseguente aumento dei prezzi.
La distribuzione dei principali bacini petroliferi nel mondo non è uniforme, ma non è nemmeno casuale. Dipende, infatti, dalle condizioni geologiche necessarie alla formazione di grandi giacimenti e dalle difficoltà di esplorazione e di ricerca in aree isolate e poco conosciute, come le zone caratterizzate da condizioni ambientali particolarmente severe (le vaste aree della Siberia, le aree di foresta pluviale del Sud America e aree offshore profonde). La storia geologica del nostro Paese è molto complessa e ha dato alla penisola un assetto strutturale e sedimentario complicato e assai poco “tranquillo”. Questo non ha favorito la formazione di grandi ed estesi bacini petroliferi ma ha creato localmente situazioni favorevoli alla formazione di numerose province petrolifere di una certa importanza, anche se di non grande estensione.

Il petrolio, prima di diventare benzina e plastica, deve subire un processo produttivo da parte dell'uomo molto complesso, che parte dalla ricerca dei giacimenti e attraverso le fasi di estrazione, lavorazione e trasporto (spesso svolte in Paesi lontani migliaia di chilometri tra loro) arriva a portarci la benzina al distributore sotto casa o il tubo di gomma nel negozio all'angolo. La perforazione dei pozzi è il solo modo di accertare il valore di un giacimento, ovvero il tipo e la quantità degli idrocarburi contenuti.

La ricerca

La ricerca di nuovi giacimenti è molto costosa, perciò deve essere fatta con attenzione. Le prime informazioni si ottengono dallo studio di foto aeree o da satellite, che forniscono una mappa delle rocce di superficie, utilizzando sistemi cartografici informatici (GIS) per l’integrazione tra loro dei dati e la ricostruzione di modelli digitali del terreno. Successivamente la geochimica, la micropaleontologia e la petrografia forniscono tutte le informazioni necessarie sulle caratteristiche fisico-chimiche delle rocce, la loro età e composizione. Una volta localizzata un'area potenzialmente interessante, è necessaria una serie di indagini per accentare la natura delle rocce e la loro struttura geologica in profondità, nel sottosuolo, fino a diverse migliaia di metri di profondità.

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La perforazione dei pozzi

Perforare un pozzo è operazione lunga e costosa, ma semplice. Le rocce vengono perforate con uno scalpello rotante fissato all'estremità di una serie (batteria) di tubi d'acciaio (aste) avvitati tra loro, che viene allungata man mano che il pozzo diventa più profondo. Le aste sono sostenute da una torre alta circa 50 metri (derrick) e messe in rotazione da una piastra rotante azionata da un apposito motore elettrico. Lo scalpello è costituito da materiali durissimi e, in certi casi, dotato di inserti realizzati con diamanti sintetici.

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La perforazione in mare

L'esigenza di trasferire gli impianti di produzione ed estrazione a largo delle coste, con le conseguenti difficoltà nel realizzare un impianto in grado di resistere a condizioni ambientali particolari, ha fatto sì che la ricerca e l'ingegneria offshore siano diventate innovative e all'avanguardia per quanto riguarda lo sviluppo tecnologico. Gli impianti in mare sono di diversi tipi e si differenziano in base ai fondali, alle profondità e alle condizioni climatiche in cui si opera.

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Le piattaforme petrolifere

Le prime attività di perforazione in mare aperto ebbero luogo nel Golfo del Messico verso la fine degli anni '30 del secolo scorso. I primi impianti offshore di concezione moderna furono installati al partire dall'inizio degli anni Cinquanta, ma è stato con l'inizio degli anni Settanta che si è assistito a un vero e proprio boom dell'industria offshore. Negli anni Ottanta si sono sviluppate le tecnologie per l'estrazione in acque moderatamente profonde, mentre negli anni Novanta l'attenzione si è spostata sui giacimenti di piccole dimensioni (però di scarso interesse economico) e sulla ricerca di idrocarburi nei mari profondi.

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Estrazione

Nella fase di produzione, si realizza un numero di pozzi sufficiente a ottimizzare lo sfruttamento del giacimento. Ogni giorno per circa 20-30 anni, un pozzo produce da 500 a 1.000 tonnellate di petrolio (qualche migliaio di barili) e qualche centinaio di migliaia di metri cubi di gas naturale.

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Appena estratto, il greggio è costituito da una miscela di idrocarburi e contiene acqua, gas disciolto, Sali, zolfo e sostanze inerti come sabbia e metalli pesanti. Prima di essere immesso negli oleodotti, l’olio estratto deve subire una serie di trattamenti, quali il degasamento, la disidratazione, la desalificazione e la desolforazione. Dopo aver subito i vari trattamenti il greggio normalmente il greggio viene stoccato in serbatoi cilindrici in acciaio dotati di impianto di raffreddamento, antincendio e di un bacino di contenimento in caso di rottura, in attesa di essere trasportato alle raffinerie mediante petroliere e oleodotti.

Trattamento e stoccaggio

Durante la fase di degasamento, l’olio viene separato dal gas a cui è associato nel giacimento. Per far ciò, il greggio viene fatto transitare all’interno di 3-4 separatori in serie, ovvero particolari recipienti in pressione. Questa separazione a più stadi consente di recuperare al massimo gli idrocarburi liquidi.

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Trasporto del petrolio

Il petrolio è presente in quantità apprezzabili per poterne avviare la produzione, solo in alcune zone della Terra. Pertanto, la maggior parte di esso deve essere trasportato per raggiungere le raffinerie e i luoghi di consumo. Ci sono due modi di trasportare il petrolio, spesso complementari, gli oleodotti e le petroliere.

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La raffinazione

Il petrolio greggio è costituito da una grande varietà di idrocarburi con diverse quantità di atomi di carbonio. Il rapporto tra queste sostanze varia da luogo a luogo. Ad esempio, il petrolio venezuelano è ricco di molecole lunghe che lo rendono più denso, mentre, il greggio del Mare del Nord è più fluido. Per suddividere il greggio nei suoi componenti, sfruttandolo al meglio, occorre avviarlo a distillazione frazionata (o raffinazione).

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Centrali a vapore

Nelle centrali elettriche non si usa il petrolio “grezzo”, bensì un prodotto intermedio della raffinazione, che si chiama olio combustibile.
In particolare, nelle centrali termoelettriche a vapore si sfrutta l’energia del vapore, prodotto da una “caldaia” nella quale si brucia un combustibile liquido, quale l’olio combustibile e la nafta oppure anche il metano (normalmente le moderne caldaie possono bruciare indifferentemente tutti e tre i tipi di combustibile).

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Centrali a turbogas

Nelle centrali a turbogas, al posto della caldaia, viene impiegata una turbina a gas, ossia una macchina termica rotativa che converte il calore in lavoro, usando direttamente i gas combusti come fluido di lavoro, erogando potenza meccanica su un albero rotante.

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Dismissione degli impianti

Quando un giacimento si esaurisce, segue la fase di smantellamento degli impianti. La dismissione degli impianti consiste nella rimozione in sicurezza del centro olio, delle piattaforme, delle strutture per la compressione e il dispacciamento degli idrocarburi, la rimozione delle teste pozzo e delle condotte di collegamento con i punti di raccolta. Dopo la rimozione degli impianti segue la fase di ripristino ambientale.

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