Produzione di petrolio: filtrazione e produzione efficiente di petrolio

Ken Sutherland esamina l'importanza dei filtri nella produzione di petrolio greggio, sia on-shore che offshore.

La produzione di petrolio è fondamentalmente un processo molto semplice: viene praticato un foro nella crosta terrestre (sulla terra o sotto il mare) fino a raggiungere una formazione rocciosa contenente petrolio, dopodiché il petrolio viene spinto verso l'alto attraverso il foro praticato. superficie. Il conseguente "gusher" è uno spettacolo familiare ai lettori di riviste o agli spettatori di cinema. Il processo vero e proprio è molto più complesso di così, ma la prima fase della produzione di petrolio può essere considerata in questo modo semplice, con la pressione naturale del essendo sufficiente una zona sotterranea per spingere l'olio in superficie, in quella che è conosciuta come la fase primaria di produzione. Alla fine la pressione diminuisce man mano che il petrolio viene estratto e il tasso di produzione inizia a diminuire. A questo punto, lo scarico del petrolio viene potenziato mediante l'uso di pompe da fondo pozzo, sebbene tali pompe (come il familiare "asino che annuisce") saranno solitamente state montate e potrebbero essere state utilizzate dall'inizio dell'operazione. Quanto più profonda è la formazione petrolifera, tanto più probabile sarà necessaria una qualche forma di sollevamento artificiale. Quando il flusso di petrolio dalla formazione rocciosa al fondo del pozzo è troppo basso per un ulteriore scarico mediante pompaggio, allora quella è la fine. della fase di produzione primaria. La quantità di petrolio prodotto in questa fase primaria può rappresentare solo il 10% del contenuto totale del serbatoio e fino al 30%. Per la maggior parte dei pozzi di produzione, il petrolio viene recuperato come miscela con acqua e questa "acqua prodotta" può essere fino a cinque volte, o più, il volume del petrolio recuperato. Un importante processo alla testa del pozzo è quindi la separazione del petrolio dall'acqua prodotta che lo accompagna. Quando i tassi di produzione pompati iniziano a diminuire, il processo di produzione del petrolio può passare a una fase secondaria, in cui un fluido viene iniettato nel giacimento per ripressurizzarlo ed espellere una maggiore quantità di petrolio contenuto. Questo può essere fatto mediante allagamento d'acqua o iniezione di gas. Nell'allagamento, l'acqua pulita e filtrata viene iniettata nello strato roccioso attraverso pozzi di iniezione appositamente perforati (o attraverso pozzi di produzione dismessi), per spingere il petrolio residuo verso i pozzi operativi. Un'iniezione di gas nel tappo del gas sopra la formazione ottiene lo stesso effetto. La produzione primaria e secondaria insieme possono recuperare un totale dal 15 al 40% del petrolio originale nel giacimento. Quando la produzione inizia a diminuire alla fine della fase secondaria, è possibile avviare una fase terziaria, chiamata anche recupero potenziato del petrolio (EOR). ) – sebbene questo sia ancora utilizzato solo in una minoranza di casi. L'EOR può impiegare l'iniezione di gas specifica o metodi termici come l'iniezione ciclica di vapore o l'allagamento di vapore o persino, in casi estremi, la combustione in situ. Tra i processi specifici di iniezione del gas c'è l'uso dell'anidride carbonica, che offre quindi un mezzo molto prezioso per il sequestro del carbonio. L’iniezione microbica, sebbene sia ancora solo un metodo in fase di sviluppo, mostra notevoli promesse per il futuro. Utilizzando l'EOR, il recupero totale da una formazione rocciosa contenente petrolio può essere aumentato dal 30 al 60% o più. Questo processo di produzione in tre fasi si applica al petrolio liquido intrappolato nel sottosuolo, che può essere pompato in superficie. Una parte significativa delle riserve totali mondiali di idrocarburi (alcuni dicono altrettanto quanto le attuali riserve totali accertate di petrolio liquido) esiste come sabbie bituminose, sotto forma di una miscela di petrolio pesante e bitume con sabbia. Enormi giacimenti di questo materiale si trovano in Canada e la produzione di petrolio greggio “sintetico” da essi è ormai un processo ben consolidato. Se i depositi si trovano in superficie o in prossimità di essa, viene utilizzata l'estrazione a cielo aperto, seguita dal trattamento con acqua calda e dalla flottazione per rilasciare il petrolio. Per i depositi sotterranei il recupero avviene mediante iniezione di acqua calda.

Grandi flussi di liquidi e gas di vario tipo sono quindi coinvolti nella produzione di petrolio, ma prima di esaminare le esigenze di filtrazione di questi flussi, è necessario fare un breve accenno alle sospensioni liquide utilizzate nel processo di trivellazione originale, poiché il petrolio non può essere prodotto dal sottosuolo finché non è disponibile un pozzo perforato attraverso il quale può passare. Mentre la punta di perforazione si sposta verso il basso, è circondata da una sospensione liquida densa di materiali simili all'argilla - il fango di perforazione - i cui scopi includono:• raffreddamento e lubrificazione della punta di perforazione,• trasportando i frammenti di roccia in superficie, • applicando pressione alle pareti del foro trivellato per prevenirne il collasso, e • riducendo al minimo la perdita di fluido attraverso formazioni rocciose permeabili formando un pannello filtrante sulle superfici di queste formazioni. Sebbene non sia specificamente coinvolto nel recupero del petrolio , i fanghi di perforazione sono una parte vitale dell'intero processo di produzione del petrolio e hanno importanti applicazioni per la filtrazione, nella loro formulazione iniziale e nel loro riciclaggio, per rimuovere i frammenti di roccia. I fanghi di perforazione sono una miscela complessa e quindi costosa in termini di costo iniziale, quindi è logico dal punto di vista economico riciclarli il più spesso possibile, il che crea un compito piuttosto impegnativo per il filtro di riciclo del fango: rimuovere il massimo contenuto di frammenti di roccia il fango restituito, modificandone il meno possibile la composizione di base.