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Apr 18, 2024

Selezione delle guarnizioni per il miglioramento della produzione petrolifera upstream

Nel corso degli anni, le operazioni petrolifere upstream hanno migliorato la loro efficienza e capacità di estrarre maggiori quantità di petrolio dal suolo. Gli ingegneri stanno ottenendo questo risultato perforando più in profondità, utilizzando

Nel corso degli anni, le operazioni petrolifere upstream hanno migliorato la loro efficienza e capacità di estrarre maggiori quantità di petrolio dal suolo. Gli ingegneri stanno ottenendo questo risultato perforando più in profondità, utilizzando il recupero avanzato del petrolio (EOR) e funzionando a temperature più elevate che mai. Sebbene efficaci, queste tattiche possono rappresentare una sfida per le guarnizioni utilizzate nelle pompe e nei compressori, poiché spesso creano ambienti impegnativi in ​​cui le guarnizioni possono operare.

Il contenuto di petrolio trovato nei pozzi varia e può dipendere dalla posizione, dal clima e dall’altitudine, oltre che da altri fattori. Una variazione comune nel petrolio greggio è se è considerato pesante o leggero. Il petrolio greggio leggero contiene principalmente idrocarburi. Man mano che le impurità nel petrolio aumentano, diventa più pesante, più denso e più viscoso e viene definito petrolio greggio pesante. Le impurità possono includere metalli pesanti, composti aromatici (sostanze chimiche come toluene, xilene e benzene) e resine, rendendo il petrolio greggio pesante meno prezioso e più dispendioso in termini di tempo per la lavorazione. Le sabbie bituminose, il bitume e l'asfalto sono tutti considerati pesanti. Quanto più pesante è il petrolio greggio, tanto più impegnativo è per le guarnizioni durante l'operazione di lavorazione, poiché gli abrasivi e le resine appiccicose strappano e distruggono le guarnizioni, mentre i composti aromatici possono causare potenziali attacchi chimici.

Da un pozzo all'altro, anche la quantità di contenuto di zolfo può variare. Il petrolio con basse quantità di zolfo è chiamato petrolio greggio dolce. Il petrolio greggio acido, al contrario, contiene elevate quantità di zolfo, che può essere pericoloso. Maggiore è il contenuto di zolfo, maggiore è la probabilità della presenza di idrogeno solforato (H2S), che è un gas velenoso, corrosivo e infiammabile. Sia lo zolfo che l'H2S hanno un caratteristico odore di uova marce, che li rende facilmente identificabili.

Tuttavia, l’H2S è pericoloso e può essere mortale a concentrazioni più elevate. Anche in piccole quantità, l'H2S può attaccare chimicamente le guarnizioni: mentre il politetrafluoroetilene (PTFE) è completamente compatibile, la gomma nitrilica (NBR) è generalmente compatibile in concentrazioni inferiori a 10 parti per milione (ppm), il fluoroelastomero (FKM) inferiore a 2.000 ppm e gomma nitrile butadiene idrogenata (HNBR) inferiore a 50.000 ppm (5%).

In molti pozzi petroliferi, solo circa il 10% del petrolio viene semplicemente pompato fuori dal terreno. Successivamente viene in genere utilizzato il recupero avanzato dell'olio (EOR), ovvero il punto in cui viene perforata una linea separata e vapore, acqua, anidride carbonica (CO2) o altri mezzi vengono iniettati dietro l'olio per allentarlo e facilitarne la rimozione. Il tipo di mezzo iniettato nel pozzo petrolifero può avere un impatto significativo su cosa dovrebbe contenere il materiale di tenuta ottimale, quindi è importante comprendere gli effetti di ciascuno.

L’iniezione d’acqua è il metodo EOR più popolare. Sebbene l'acqua utilizzata per l'iniezione possa provenire da fonti esterne, viene spesso utilizzata l'acqua prodotta (ovvero l'acqua in eccesso pompata da un pozzo diverso) e può contenere petrolio, gas, H2S e particelle abrasive, come ruggine, sabbia, sali, asfalteni e cere. Queste particelle possono ridurre la durata di vita di una guarnizione. Inoltre, l'acqua è considerata non lubrificante, quindi le guarnizioni che funzionano in olio potrebbero attaccarsi e strapparsi se utilizzate con elevate quantità di acqua.

L'iniezione di vapore, un altro metodo EOR, viene utilizzata per il greggio pesante, denso e viscoso. Il vapore iniettato produce calore umido che scioglie il petrolio greggio pesante. Con il vapore, ci sono ulteriori considerazioni relative alle temperature più elevate, oltre a problemi di resistenza chimica e compatibilità del vapore con il materiale della guarnizione.

Con l’EOR, l’anidride carbonica può anche essere iniettata dietro l’olio per espellerlo. I pozzi petroliferi spesso contengono acque sotterranee e quando l'anidride carbonica entra in contatto con l'acqua può formare acido carbonico, quindi è importante confermare la compatibilità chimica. Un problema più grande con l’anidride carbonica è la decompressione esplosiva, che avviene quando i gas pressurizzati permeano le guarnizioni in gomma. Se si verifica una rapida riduzione della pressione, il gas all'interno della gomma può espandersi violentemente creando una fessura con conseguente perdita immediata. Per l'EOR di anidride carbonica o qualsiasi gas, è importante scegliere guarnizioni che abbiano un'eccellente resistenza alla permeazione o una porosità minima, per impedire l'ingresso di gas nella guarnizione.