I centri di produzione del petrolio sono complessi siti industriali che richiedono una vasta gamma di attrezzature specializzate per estrarre, elaborare e trasportare il petrolio grezzo e il gas naturale dai serbatoi sotterranei agli utenti finali. La comprensione delle attrezzature chiave utilizzate in questi impianti fornisce informazioni sulle sfide ingegneristiche e sulle innovazioni tecnologiche che guidano l'industria del petrolio e del gas.

Attrezzature per l'estrazione primaria

Il viaggio del petrolio inizia sotto la superficie terrestre, e l'accesso a queste riserve richiede robusti macchinari di perforazione e di estrazione in grado di sopportare elevate pressioni, ambienti corrosivi e luoghi remoti.

Rigs di perforazione

I sistemi di perforazione (per esempio, il sistema di perforazione a contatto con il petrolio, il sistema di perforazione, il sistema di perforazione, il sistema di perforazione, il sistema di sollevamento, il sistema di perforazione, il sistema di perforazione, il sistema di sollevamento, la rotazione delle attrezzature (come il sistema di sollevamento azionamento a rotazione del piano superiore o il sistema di perforazione a rotazione).

Sistemi di Wellhead

Una volta forata la testata, la testata viene installata in superficie per fornire una tenuta contro la pressione e per consentire l'accesso alle operazioni di produzione e di intervento. L'assemblaggio della testa di pozzo, spesso chiamato "albero di Natale" a causa della sua configurazione di rami-come, comprende valvole, bobine e raccordi che controllano il flusso di idrocarburi.

Pompe di sicurezza (unità di pompaggio del vapore)

Quando la pressione del serbatoio naturale è insufficiente per sollevare l'olio alla superficie, sono necessari sistemi di sollevamento artificiale. Il pompino è uno dei pezzi più riconoscibili di attrezzature nella produzione di petrolio onshore. Si compone di un fascio di camminamento collegato a una barra lucida e asta di succhia che si estende giù il pozzo a una pompa di downhole. Il movimento di efficienza up-and-down del fascio di camminamento crea un'azione di controllore a frequenza recidibile che solleva i fluidi.

Valvole di sicurezza della subsuperficie (SSSV)

Le valvole di sicurezza subsuperficiali sono dispositivi di controllo del flusso critico installati in downhole, tipicamente 100 a 500 piedi sotto la linea fangosa o il fondale marino. Il loro scopo è quello di chiudere automaticamente nel pozzo in caso di emergenza, come un incendio superficiale o una perdita di controllo idraulico.

Attrezzature per la separazione e la lavorazione

Il petrolio grezzo grezzo e il gas naturale portato in superficie non sono pronti per la vendita, contengono acqua, solidi, gas e altre impurità che devono essere rimosse attraverso una serie di fasi di lavorazione.

Separatori a tre pezzi

Il primo importante recipiente di lavorazione dopo la testata è un separatore trifase, che separa il flusso di pozzo nei suoi tre componenti principali: olio, gas e acqua. Questi separatori si affidano a settling di gravità, piastre di baffle e estrattori di nebbia per raggiungere la separazione di fase. I separatori verticali sono generalmente utilizzati per pozzi con elevati rapporti di gas-liquido o dove lo spazio è limitato, mentre i separatori orizzontali sono preferiti quando i controlli ad alta valvole di trasferimento di liquido o schiuma.

Scambiatori di calore e calore

I riscaldatori sono essenziali nella lavorazione del petrolio per ridurre la viscosità del petrolio grezzo, per aiutare nella separazione delle emulsioni, e per prevenire la formazione di idratazione nel gas naturale.

Compressori

I gas naturali prodotti nella testata sono tipicamente a bassa pressione e devono essere compressi per soddisfare le specifiche delle tubazioni o per reiniezione nel serbatoio per il recupero del petrolio. I tipi di compressori includono compressori reciproci, che sono robusti e maneggiano i tassi di flusso variabili, e compressori centrifughi, che sono più adatti per applicazioni ad alta volume, a flusso costante.

Sistemi di disidratazione e di trattamento

Il gas naturale crudo contiene spesso vapore acqueo che deve essere rimosso per prevenire la formazione e la corrosione dell'idrato nelle tubazioni. La disidratazione è ottenuta attraverso l'assorbimento del glicole (ad esempio, sistemi di glicole trietilene) o con l'assorbimento di solidi desiccanti. Oltre alla rimozione dell'acqua, i processi di addolcimento del gas eliminano il solforo dell'idrogeno (H2S) e il diossido di carbonio (CO2) che rimuovendo il flusso di amine di gas di scarico di gas di gas di gas di gas di gas di gas di scarico di scarico di scarico di scarico di scarico di scarico di gas di gas di gas di gas di gas di gas di scarico di scarico di scarico di scarico di scarico di origine vegetale (CO2).

Attrezzature per stoccaggio e trasporto

Dopo l'elaborazione, i prodotti petroliferi devono essere conservati e trasportati in modo sicuro per raffinerie, terminali di distribuzione o impianti di esportazione.

Serbatoi di stoccaggio

I serbatoi di stoccaggio sono utilizzati per contenere petrolio greggio, prodotti intermedi e liquidi petroliferi finiti. Si distinguono in dimensioni da serbatoi di piccole ore a serbatoi di copertura galleggianti massicci che tengono oltre un milione di barili. I serbatoi fissi sono comuni per liquidi a bassa volatilità, mentre i serbatoi galleggianti (con tetto interno o esterno galleggiante) riducono le perdite di vapore coprendo la superficie liquida.

Pipeline

Esistono due tipi principali: linee di raccolta che raccolgono la produzione da più pozzi, e linee di tronco che trasportano il prodotto aggregato a raffinerie o terminali. Le tubazioni sono costruite in acciaio al carbonio e sono protette con rivestimenti esterni e protezione da corrosione catodica. Le operazioni di perforazione (utilizzando strumenti di pulizia e di ispezione chiamati “pig”) sono condotte regolarmente per rimuovere i detriti di valvole e le stazioni di controllo.

Serbatoi e terminali di esportazione

Per il trasporto all'estero, il petrolio grezzo viene caricato su petroliere presso terminali marini specializzati. Le petroliere vanno da piccole portatrici di prodotto a Very Large Crude Carriers (VLCCs) che possono trasportare 2 milioni di barili di greggio. I terminali di carico sono articolati a braccia di carico, sistemi di misura e unità di recupero del vapore per ridurre al minimo le emissioni.

Sistemi di sicurezza e monitoraggio

Data la natura altamente infiammabile e tossica degli idrocarburi, le apparecchiature di sicurezza non sono un ripensamento ma una parte integrante di ogni impianto di produzione di petrolio.

Preventori di soffiaggio (BOP)

Gli antivento sono valvole di sicurezza enormi che possono sigillare, controllare e uccidere un pozzo in caso di calcio o perdita di controllo. Le pila BOP sottomarini includono preventori di tipo a raggi (rame di taglio, raggi di tubo) e antiventore anulari. Sono gestiti idraulicamente tramite sistemi di controllo che forniscono ridondanza e funzionamento remoto dal piano di perforazione o da un pannello remoto.

Arresters fiamma e dispositivi di pressione sollievo

Gli arresti di fiamma impediscono che le fiamme si diffondano in serbatoi, separatori o condutture dove possono essere presenti vapori infiammabili. Lavorano passando la fiamma attraverso passaggi stretti che raffreddano il gas sotto il suo punto di accensione. Le valvole di rilievi (PRV) e i dischi di rottura sono progettati per aprire automaticamente quando la pressione del sistema supera i limiti impostati, proteggendo le apparecchiature da eventi di sovrapressione.

Sistemi di rilevamento del gas e del fuoco

I sistemi di rilevamento automatizzati vengono utilizzati in tutti i sistemi di produzione per identificare perdite di gas combustibili o tossici, nonché incendi. I sensori includono rivelatori di perle catalitiche per gas infiammabili, celle elettrochimiche per il rilevamento H2S, e rivelatori di fiamma a infrarossi o ultravioletti. I segnali di allarme vengono inviati a un pannello di sicurezza centrale per il fuoco e il gas che possono attivare automaticamente i sistemi di scarico, i rivelatori di rilascio di calore (alternativa regolari, i fattori di emergenza di emergenza).

Sistemi di arresto di emergenza (ESD)

I sistemi di arresto di emergenza sono sistemi di controllo a filo duro che isolano la struttura da fonti di energia pericolose durante una condizione anormale. Essi operano indipendentemente dal sistema di controllo del processo e sono progettati per non essere sicuri. I sistemi ESD spegnere le apparecchiature critiche come compressori, riscaldatori e valvole, e possono far saltare l'inventario dei vasi pressurizzati in una posizione flare o sicura. Il livello di integrità di sicurezza (SIL) di ogni ciclo ESD è determinato attraverso l'analisi dei rischi.

Avanzamenti recenti in Attrezzature di produzione

La tecnologia continua a trasformare le apparecchiature di produzione petrolifera, guidate dalla necessità di una maggiore efficienza, minori emissioni e funzionamento remoto. I gemelli digitali vengono utilizzati per simulare le prestazioni delle apparecchiature e prevedere i guasti prima che si verifichino. L'integrazione di Internet of Things (IoT) sensori con analisi basate su cloud consente il monitoraggio continuo delle condizioni di macchine rotanti.

Conclusioni

L'attrezzatura chiave utilizzata nelle strutture di produzione petrolifera rappresenta una notevole miscela di ingegneria meccanica, controllo dei processi e scienza della sicurezza. Dai macchinari per la perforazione a forte volume che penetrano in primo luogo il serbatoio ai sofisticati separatori, compressori e sistemi di sicurezza che elaborano e trasportano gli idrocarburi, ogni pezzo di apparecchiature svolge un ruolo vitale nel fornire energia in modo affidabile e sicuro.