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SCENARI - SCENARIOS lo sfruttamento di giacimenti che, con i processi tradizionali, risultavano antieconomici. Un ruolo importante è stato svolto dall’automazione che ha consentito il funzionamento di piattaforme di produzione senza presidio umano. Ma ci sono anche altre soluzioni interessanti. “Ad esempio”, informa Mazzei, “sotto la voce piattaforme, c’è un capitolo sullo sviluppo dei campi marginali. Piccoli giacimenti in acque tradizionali il cui singolo sfruttamento non sarebbe conveniente, ma che, raggruppati insieme con tecniche appropriate, diventano economici”. Il metano e la tigre. L’ultima parte è dedicata al trasporto e allo stoccaggio degli idrocarburi liquidi e del gas. “Nella precedente enciclopedia”, precisa Romano, “c’era soltanto un capitolo, dedicato agli stoccaggi, di modeste dimensioni e di scarsa rilevanza. In questo volume c’è una grande attenzione al tema, che è sempre più centrale nelle strategie del mercato del gas”. Il volume evidenzia l’evoluzione del trasporto degli idrocarburi e dei relativi aspetti tecnici, ambientali, di sicurezza, di normative e accordi internazionali. Il trasporto del greggio via nave è una tecnologia antica, che in questi ultimi anni ha avuto una forte evoluzione (esempi, il recupero delle acque di lavaggio e il doppio scafo) rivolta a garantire una maggior sicurezza e quindi un impatto ambientale quasi nullo e un rischio molto ridotto. Le tecnologie di trasporto del gas liquefatto sono più recenti: gli impianti di liquefazione e rigassificazione del gas e le navi criogeniche sono state realizzate, fin dall’inizio, con tecnologie attente all’ambiente e alla sicurezza. La posa delle condotte, sia a terra sia in mare, richiede una 52 valutazione dell’impatto ambientale in grado di evitare ogni intervento “distruttivo” che possa modificare l’equilibrio ecologico. “Se posiamo un pipeline attraverso la Siberia”, spiega Brighenti, “dobbiamo farlo con tutti gli accorgimenti perché la condotta non tagli in due la zona delle tigri siberiane”. Il terzo volume sarà dedicato all’innovazione e alla sostenibilità dell’industria petrolifera, ma quest’ultimo tema pervade in maniera trasversale tutta l’opera. Una grande intuizione: valorizzare il gas. Molti temi della nuova enciclopedia non erano neppure pensabili negli anni Sessanta. Come, ad esempio, la valorizzazione del gas associato al petrolio. “Il gas non era contemplato nei contratti di ricerca”, ricorda Mazzei, “perché si mirava al petrolio. La scoperta di un campo a gas era una sfortuna: il giacimento veniva abbandonato perché le infrastrutture per trasporto del gas erano considerate antieconomiche. Il gas associato al petrolio era bruciato. Adesso invece andiamo a cercare il gas e, nel futuro degli idrocarburi, il gas naturale sarà sempre più predominante”. “La storia dell’Eni”, commenta Romano, “è una storia anomala rispetto a quella delle altre oil company. L’Eni, fin dalle sue origini, ha valorizzato il metano che è l’idrocarburo del nostro sottosuolo”. La nuova edizione dell’enciclopedia ha stimolato un confronto tra il mondo degli idrocarburi di oggi e quello di quarant’anni fa. E il futuro? Ci sono alcune tecnologie di frontiera che oggi sono in una fase embrionale, come la trasformazione sul posto del gas remoto in vettori energetici liquidi (gas to liquid), oppure lo sfruttamento degli sterminati giacimenti di idrati di metano. Chissà che rilevanza avranno nella prossima enciclopedia? ■ Eni’s Way allows the monitoring of oil field changes in real time”. “Today, the whole process ranging from exploration to production” – points out Mazzei – “is integrated and optimised. Through seismic studies we retrieve information that turns out to be useful also in the subsequent phases of production and oil field running. Monitoring technologies help to adjust models in real time, as production goes on…”. New technologies, new frontiers. “The intensified use of electronics and IT” explains Barnaba, “has helped develop new techniques for oil field surveying, drilling and management, that have revolutionized many phases of oil-related activities and produce results that are much better than conventional technologies, both in the phase of exploration and that of development. Take, for example, horizontal wells or techniques for advanced recovery, which make it possible to pump from the oil field a much larger amount of crude oil than forty years ago. In addition, techniques have been developed that considerably reduce drilling costs and environmental impact… And, finally, the “hunger” for energy has driven companies also to frontier objectives, such as developing deep water oil fields, which before weren’t even taken into consideration…” Deep waters and marginal fields. The chapter dedicated to the evolution of offshore rigs is, perhaps, the most fascinating one even to those not involved in the sector. In Europe, the first offshore well was drilled by Eni off Gela, Sicily and began producing in 1961. For many years, offshore oil operations were limited to waters that were no deeper than 300-400 metres, where you can install oil platforms fixed to the seabed and having characteristics similar to onshore rigs. Then exploration and production extended to big offshore oil fields over a thousand or two thousand metres under water, where traditional oilrigs couldn’t be used. So tension leg platforms were born, floating oilrigs anchored to the sea bed and connected to the wells by means of risers, flexible tubes… The effort to maximize hydrocarbon resources led to the development of systems and technologies aimed at making economically viable the exploitation of oil fields that, with Eni’s Way NUOVE FRONTIERE TECNOLOGICHE. Sicilia, Gela, particolare del terminale di ricevimento del gas proveniente dalla Libia attraverso il gasdotto sottomarino Greenstream. Con una lunghezza di 520 chilometri attraversa il Mediterraneo arrivando a profondità marine di 1.127 metri. È un’opera straordinaria inserita nell’ambito del Western Lybia Gas Project volto a valorizzare il gas naturale proveniente da due giacimenti: uno offshore a Bahr Essalam, l’altro onshore a Wafa in pieno deserto libico. NEW TECHNOLOGICAL FRONTIERS. Sicily, Gela, a detail of the receiving terminal for natural gas flowing in from Libya through the Greenstream subsea gas pipeline. This 520-km-long pipeline runs across the Mediterranean reaching a depth of 1,127 meters. It is a major achievement included in the Western Lybia Gas Project aiming at making the most of natural gas coming from two fields: one offshore at Bahr Essalam and the other onshore at Wafa in the middle of the Libyan Desert. traditional processes, were too expensive. An important role was played by automation, which operate unmanned production platforms. But there are also other interesting solutions. “For example”, Mazzei says, “under the ‘oilrig’ entry, there is a chapter on the development of marginal fields. Small fields in traditional waters whose exploitation, when taken separately, wouldn’t be profitable, but can become so when they are taken together thanks to adequate technique”. Natural gas and the tiger. The last section deals with transport and storage of liquid hydrocarbons and gas. “In the previous encyclopaedia”, Romano points out, “there was only one chapter devoted to storage systems, which were then small and of little importance. In this volume, a large amount of attention is given to the subject, which is ever more pivotal for natural gas market strategies”. The volume highlights the evolution of hydrocarbon transport and related technical, environmental, safety, regulatory and international agreement aspects. The transport of crude oil by sea is an ancient technique, which in these last few years has undergone a lot of improvement (for example, the recovery of tank washing water and the double hull) in order to guarantee more safety and therefore near-zero environmental impact and a much lower level of risk. Transport technologies for liquefied gas are more recent: liquefaction and re-gasification plants and cryogenic ships have been built, from the very beginning, with technologies respectful of environment and safety. Pipeline laying, both on land and in the sea, requires an assessment of environmental impact to avoid any “destructive” intervention that might affect the ecological balance. “If we lay a pipeline across Siberia”, Brighenti explains, “we must do it very carefully to avoid it cutting the zone of Siberian tigers in two”. The third volume will be dedicated to innovation and sustainability in the oil industry, but sustainability runs through the whole work crosswise. A major intuition: to make the most of gas. Many subjects of the new encyclopaedia were not even imaginable in the ’60s. Like, for example, adding value to natural gas associated with oil. “Gas was not taken into consideration in exploration contracts”, recalls Mazzei, “because the focus was on oil. Discovering a natural gas field was a case of bad luck: the field was abandoned because gas transportation facilities were considered too expensive. The gas associated with crude was flared. Now, instead, we go looking for natural gas and, in the future of hydrocarbons, natural gas will carry increasingly more weight”. “The history of Eni”, Romano comments, “is an anomalous history when compared with other oil companies. Eni, from its very beginnings, put value on natural gas, which is the hydrocarbon of Italy’s subsurface”. The new edition of the encyclopaedia has prompted a comparison between the world of hydrocarbons today and that of forty years ago. And what about the future? There are some frontier technologies that are at a very early stage today, such as the on-location transformation of remote natural gas into liquid energy carrier (gas to liquid), or the exploitation of unlimited fields of methane hydrates. Who knows what importance they will have in the next encyclopaedia? ■ 53
SCENARI - SCENARIOS Tecniche d’innovazione di RENZO MAZZEI Nel primo volume dell’Enciclopedia degli Idrocarburi sono trattate le varie tessere di un mosaico che descrive le attività di esplorazione, produzione e trasporto degli idrocarburi secondo un’impostazione logica di sequenzialità e organicità. Il volume si apre con una parte introduttiva che riporta alcuni cenni storici sull’industria petrolifera, sull’evoluzione della geologia del petrolio, sui cicli di ricerca e scoperta, sulle riserve mondiali e sui bacini petroliferi. Successivamente gli argomenti vengono raggruppati in sette grandi aree di attività: geoscienze, esplorazione petrolifera, perforazione e completamento pozzi, caratteristiche dei giacimenti e relativi studi, sviluppo dei giacimenti petroliferi, produzione, trasporto idrocarburi e stoccaggio gas. In questo primo volume sono affrontati tutti gli argomenti inerenti l’attività di upstream, ma tra questi riteniamo opportuno segnalarne alcuni che risultano particolarmente rilevanti per il significativo grado di avanzamento tecnologico o perché mostrano innovativi approcci rispetto al passato. Per quanto riguarda la genesi degli idrocarburi, ad esempio, è utile segnalare la chiara posizione espressa nel volume sull’origine organica del petrolio e sui fenomeni collegati alla naftogenesi. In questo modo si intende superare il lungo e ricorrente dibattito animato dalle varie teorie e ipotesi formulate negli anni a supporto dell’origine inorganica del petrolio. Legate al tema della formazione degli idrocarburi, interessanti le parti sui fenomeni di migrazione e accumulo di olio e gas, la descrizione delle rocce madri, di copertura e serbatoio e la casistica relativa ai vari tipi di trappole. Tra i metodi di ricerca petrolifera, sono di particolare importanza il telerilevamento, i sistemi cartografici digitali e, fra i metodi di ricerca indiretta, le prospezioni geofisiche che comprendono i rilevamenti sismici a riflessione, sia 2D che 3D, e i relativi sistemi di registrazione ed elaborazione dati. Negli ultimi anni i progressi delle tecniche informatiche e delle capacità di calcolo hanno portato all’utilizzo di sistemi di elaborazione sempre più sofisticati e complessi che permettono oggi di ottenere informazioni sui giacimenti impensabili solo fino a poco tempo fa. Il giacimento viene studiato nelle sue caratteristiche statiche, ma anche nei suoi meccanismi dinamici tramite modelli matematici che permettono di prevedere i suoi comportamenti futuri. I modelli matematici così elaborati permettono inoltre di investigare vari schemi di sviluppo per poter poi scegliere quello economicamente più attraente e nello stesso tempo operativamente più semplice. Anche il settore della perforazione ha registrato negli ultimi anni notevoli progressi tecnologici. Si pensi alla perforazione direzionata, che consente il raggiungimento di obiettivi minerari profondi posti anche a notevole distanza rispetto al posizionamento dell’impianto di superficie. Questa tecnica trova applicazione in numerose situazioni operative: permette di perforare più pozzi da un’unica postazione, di raggiungere obiettivi inaccessibili (zone montuose, aree edificate), di raggiungere obiettivi posti sotto formazioni problematiche da perforare, di ottenere più alte produzioni perforando in orizzontale aree di giacimento a bassa produttività. Nel campo della perforazione in mare, la nuova frontiera è rappresentata dallo sviluppo dei giacimenti in acque ultra profonde, ambito che si pensa possa rappresentare un probabile futuro “eldorado”. Perforare giacimenti in fondali marini superiori ai 1.500 metri è un’impresa estremamente complessa in cui vengono amplificate le già ingenti difficoltà di perforazione in acque profonde, cioè in fondali che vanno dai 450 ai 1.500 metri. 54 Un sottocapitolo dello sviluppo dei giacimenti in mare è dedicato alle tecniche di sviluppo dei campi marginali, cioè di piccoli giacimenti geograficamente dispersi, il cui sfruttamento non sarebbe economicamente vantaggioso se non venissero adottati alcuni particolari accorgimenti resisi disponibili negli anni recenti. Il volume affronta poi in modo estremamente attuale il tema della gestione di un giacimento durante la fase di produzione. Vengono indicati allora i sistemi di monitoraggio, i possibili interventi da effettuare durante la vita produttiva di un giacimento (interventi individuati attraverso il costante aggiornamento dei modelli matematici precedentemente costruiti), le necessità di eventuali ulteriori investimenti. Tra le tecniche adottate per l’ottimizzazione della produzione si trovano i sistemi di sollevamento artificiale dei pozzi a olio, le tecniche di frattu- razione della roccia per l’aumento della produttività dei pozzi, i sistemi di inibizione della produzione di acqua e gas nei pozzi ad olio, etc. A conclusione della parte sulla produzione, un breve ma interessante capitolo sulle varie azioni, economicamente compatibili, adottate per prolungare la vita del giacimento e sui motivi, invece, che inducono all’abbandono di un giacimento, siano essi di carattere tecnico, economico, politico o strategico. In chiusura di volume viene affrontato il tema del trasporto e dello stoccaggio degli idrocarburi. Di particolare rilevanza la parte relativa al trasporto del gas, sia con tecnologie di liquefazione (LNG) che di compressione (CNG), e al suo stoccaggio. Quest’ultimo argomento, riferito all’immagazzinamento in sotterraneo, cioè in serbatoi naturali, del gas importato in eccesso nel periodo di minor consumo, è oggi di grande attualità per il ruolo determinante nello sviluppo del mercato del gas e nella sua stabilizzazione. Non va inoltre dimenticato il ruolo fondamentale assunto dallo stoccaggio, oltre che per la regolazione stagionale, per il mantenimento delle riserve strategiche in grado di garantire la fornitura ai mercati anche in caso di riduzione degli approvvigionamenti. Renzo Mazzei, geologo e collaboratore della Scuola Enrico Mattei, ha lavorato a lungo in Eni nel settore upstream. Eni’s Way The innovation factor by RENZO MAZZEI The first volume of the Encyclopaedia of Hydrocarbons deals with the pieces of the puzzle that describes exploration, production and transport of hydrocarbons, following a logic, ordered and organic structure. The volume begins with an introduction that features some historic annotations on the oil industry, on the evolution of petroleum geology, on research and discovery cycles, on world reserves and on oil basins. Thereafter, topics are grouped in 7 broad activity areas: geosciences, petroleum exploration, drilling and completion of wells, oil field characteristics and relevant studies, development of hydrocarbon fields, production, hydrocarbon transport and gas storage. This first volume tackles all topics regarding upstream activities, yet we reckon it is worthwhile pointing out some particularly relevant ones, considering the significant technological progress achieved or because they present innovative approaches. As to the genesis of hydrocarbons, for example, the position expressed in the volume on the organic origin of petroleum and the phenomena linked to it is particularly clear. In this way we hope LE ORIGINI. A sinistra, una roccia-madre contenente alcune gocce di petrolio. Si tratta di rocce sedimentarie come argille, calcari e dolomie che contengono una sostanza organica in concentrazione sufficiente a generare petrolio. A destra, alcuni fossili rappresentati da resti di organismi plantonici. ORIGINS. Left, a source rock holding a few drops of oil. These are sedimentary rocks such as clay, limestone and dolomite having an organic substance concentrated to a degree enough to generate petroleum. Right, a few fossils consisting of remains of planktonic organisms. Eni’s Way to help overcome the long and recurring debate fed by the various theories and hypotheses expressed over time to back up the idea of an inorganic origin for oil. In connection with the subject of the formation of hydrocarbons, interesting sections deal with the migration and accumulation of oil and gas, the description of source rocks, cap rocks and reservoir rocks and the various types of traps. Particularly relevant among oil research methods are telesurveying and digital cartography systems and, among indirect research methods, geophysical prospecting that include seismic reflection techniques – both 2D and 3D – and the pertaining recording and data-processing systems. Over the past few years, advances made by IT techniques and their calculation capacity, led to the use of increasingly sophisticated and complex processing systems, that make it possible now to get information on oil fields that was unconceivable only a few years back. Research may focus on the oil field’s static properties, but also on its dynamic mechanisms, by means of mathematical models that allow to predict its future behaviour. Mathematical models of this kind also enable to research different development schemes, so as to select the most cost-effective one and at the same time most simple to run. Also the drilling sector made considerable technological progress over the past years. Consider directional drilling, which allows to reach deep mineral objectives located also at a considerable distance from where the topside equipment stands. The technique is implemented in several operating situations: it make it possible to bore several wells from one location, to reach inaccessible objectives (mountain areas, built-up areas), to reach objectives located under formations that are difficult to drill, to achieve greater yields by drilling horizontally low-productivity fields. As to offshore drilling, the new frontier is represented by the development of fields in very deep water, a sphere which hopefully might be a future ‘El Dorado’. Offshore drilling where the sea depth exceeds 1,500 metres is an extremely complicated task, where the considerable problems of deepsea drilling (450 to 1,500 metres) are actually amplified. A subchapter of offshore oil field development is dedicated to development techniques of marginal fields, namely small oil fields scattered around geographically, whose exploitation would not be economically viable unless some specific expedients, which have become available only in recent years, are used. The volume then takes up in a very modern way the subject of how to manage a field during the production phase. It dwells on monitoring systems, what actions can be taken during a field lifetime (actions defined by continually updating the mathematical models previously constructed) and the need for further investments. The techniques adopted to optimise production include artificial lift systems for oil wells, rockfracturing techniques to increase the well flow rate, treatments to shut off the production of water and gas in oil wells, etc. At the end of the section on production, there is then a brief but interesting chapter on the various economically compatible actions that can be taken to prolong the life of a field and, alternatively, on the reasons which lead to abandoning a field, whether they be technical, economic, political or strategic. In the final chapter of the encyclopaedia, the topic of transportation, and storage of hydrocarbons is discussed. Of particular relevance is the section on natural gas transport, both through liquefaction (LNG) and compression (CNG) technologies, and on its storage. This last subject, which refers to underground storage in natural reservoir of the gas imported in excess at the time of lower consumption, is today quite relevant for its crucial role in the development of the gas market and its stabilisation. Furthermore, let’s not forget the fundamental role played by stored gas not only for seasonal modulation but also for building strategic reserves capable of meeting market needs also in the case of supply disruptions. Renzo Mazzei, geologist and collaborator with the Enrico Mattei School, worked a long time with Eni in the upstream sector. 55
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