Prof. A. Battistelli – Il petrolio
PETROLIO
COS’E’?
Fonte energetica non rinnovabile, inquinante.
Combustibile fossile, composto da una miscela di idrocarburi solidi, liquidi e gassosi (mescolati
insieme).
Gli idrocarburi sono costituiti principalmente da carbonio C e da idrogeno H con aggiunta di ossigeno,
zolfo, azoto e vari metalli pesanti.
La differenza tra gl’idrocarburi gassosi, liquidi e solidi dipende da come si combinano tra loro gli atomi di
carbonio e idrogeno.
o IDROCARBURI GASSOSI: molecole costituite da meno di 4 atomi di carbonio
(1 atomo di carbonio e 4 d’idrogeno formano la molecola del metano)
o IDROCARBURI LIQUIDI: molecole con da 5 a 16 atomi di carbonio
o IDROCARBURI LIQUIDI: molecole costituite da più di 16 atomi di carbonio
COME SI TROVANO I GIACIMENTI?
Per trovare dei giacimenti, o meglio delle trappole che li possano contenere, viene eseguito uno studio sulla
conformazione del territorio e delle rocce che lo costituiscono in varie fasi:
1. Foto aeree
2. Studio delle rocce con carotaggi (estrazione di cilindri di
roccia in profondità)
3. Metodo sismico a riflessione
a. Esplosioni che generano delle onde sismiche (simili ai
terremoti)
b. Rilevamento della riflessione delle onde con speciali
strumenti
c. Modello della conformazione delle rocce sottostanti
4. Pozzo di esplorazione: quando dai rilevamenti si scopre la
possibile esistenza di una trappola (roccia impermeabile a
forma di cupola con roccia porosa sottostante), s’installa un pozzo di prova.
5. Vengono analizzate le rocce recuperate dal foro scavato e, se le analisi indicano la presenza di un
giacimento sfruttabile, si procede alle fasi di estrazione.
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COME SI E’ FORMATO?
1. Nel corso di milioni di anni si sono accumulate, sul fondo di mari ed oceani, sostanze
organiche vegetali e animali (plancton), fanghi argillosi e sabbia
2. Formazione delle rocce sedimentarie: resti di animali e vegetali, misti a sabbie e argille si sono
stratificati e si sono compattati sempre più mentre venivano ricoperti da altri strati.
3. All’interno di queste rocce (roccia madre) le sostanze organiche si sono trasformate, molto lentamente
(dai 10 ai 100 milioni di anni)grazie a speciali microorganismi (anaerobi), alle alte temperature ed
all’altissima pressione, prima in Kerogene e poi in idrocarburi
4. Gl’idrocarburi, più leggeri dell’acqua si spostano verso l’alto all’interno delle rocce permeabili sino alla
superficie o fino a quando la risalita viene bloccata da uno strato di roccia impermeabile concava, detta
trappola.
5. Gli idrocarburi si stratificano, a seconda della densità, all’interno delle porosità della roccia serbatoio,
formando un giacimento: in alto salgono i gas, sotto c’è il petrolio e sotto l’acqua
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ESTRAZIONE DEL PETROLIO
Viene installata una torre di trivellazione detta derrick con la funzione
di sostenere la trivella che è uno scalpello rotante collegato ad aste
cave. Lo scalpello è composto da materiali durissimi (anche con inserti
di diamanti sintetici). Le aste sono cave per permettere il passaggio di
un fango che raffredda lo scalpello e che, risalendo, porta in superficie le
rocce frantumate. Il foro di perforazione è largo nella parte superiore
circa 70 cm per poi ridursi, verso il basso, a 10 cm e può essere
profondo fino a 6 km.
In mare l’estrazione può avvenire:
tramite piattaforme fisse su tralicci, fino a 100 m di profondità
su piattaforme galleggianti per profondità fino a 1500 m d’acqua
su navi di perforazione per profondità fino a 3500 m d’acqua
Le aste cave vengono aggiunte man mano che si procede nella
perforazione. Le pareti del foro vengono irrobustite con tubi d’acciaio e
cemento iniettato tra le pareti del foro e i tubi di protezione. Arrivati alla
trappola, s’inserisce un tubo per la risalita del petrolio, collegato ad un
“albero di natale” costituito da un complesso sistema di valvole di
sicurezza per regolare la fuoriuscita del greggio. Per far risalire il petrolio
viene immessa acqua nel giacimento ed utilizzate delle pompe aspiratrici.
Per recuperare metano e petrolio anche in punti lontani dal pozzo, vengono scavati pozzi deviati
(perforazioni oblique e orizzontali che raggiungono altri giacimenti).
TRASPORTO DEL PETROLIO
Il trasporto del petrolio e del metano avviene tramite oleodotti (tubi larghi 1 metro, adagiati sul fondo
del mare o sulla terra o interrati) o petroliere e metaniere per tragitti più lunghi. Sistemi di sicurezza
e controllo limitano danni eventuali dovuti ad incidenti o attentati. Le navi sono dotate di un doppio
scafo. Il metano viene trasportato allo stato liquido per ridurre di 600 volte il suo volume.
I vari idrocarburi che compongono il petrolio greggio devono essere separati
tramite distillazione frazionata (topping) in raffineria:
1. Il petrolio viene riscaldato a 400° diventando gassoso
2. Il petrolio passa nella torre di raffinazione
3. Gli idrocarburi allo stato gassoso salgono i vari piani della torre,
passando attraverso dei piatti forati, e intanto si raffreddano
4. I vari idrocarburi si condensano a temperature diverse, così quelli più
pesanti si depositano nei livelli più bassi ed al livello più alto solo i gas
rimarranno allo stato gassoso. Si condensano:
a. in basso: olii, paraffine, cere, bitumi
b. tra 350° e 250°: gasolio (caldaie, motori diesel)
c. tra 250° e 160°: kerosene (carburante per aerei)
d. 160°-70°: nafta (combustibile, plastica, pesticidi, concimi)
e. 70°-20°: benzine (carburante)
f. a 20° restano gassosi: metano e butano e propano (GPL)
5. Gl’idrocarburi pesanti possono subire un trattamento di cracking per
essere trasformati (con un processo di rottura delle molecole) in prodotti
più pregiati: gasolio e benzina
6. Si effettuano trattamenti per ridurre il contenuto di zolfo nei gasoli o
aumentare gli ottani nelle benzine (reforming catalitico)
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DISTILLAZIONE DEL PETROLIO
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UTILIZZO: PRODOTTI DERIVATI (circa 3000)
combustibili per:
o il trasporto,
o il riscaldamento
o per produrre energia elettrica
materie plastiche
o per la realizzazione di oggetti di vario tipo
o per la realizzazione di fibre tessili
o gomme sintetiche
olii lubrificanti
fertilizzanti
pesticidi
medicinali
detersivi
vernici
ammoniaca
asfalto e bitumi per impermeabilizzazioni
VIDEO SUL PETROLIO E I SUOI DERIVATI (Link diretti)
VIDEOTECA ENISCUOLA – PETROLIO (I video consigliati sono contrassegnati con una *)
(ricerca in Google: “Eniscuola” > click su Eniscuola > Petrolio)
http://www.eniscuola.net/it/energia/contenuti/petrolio/video
Petro e Gas
cartone animato prodotto da eni nel 1994 per spiegare ai più piccoli cosa sono gli idrocarburi
http://www.eniscuola.net/it/mediateca/energia/video/petro-e-gas/#title
Trivellazione di un pozzo *
http://www.youtube.com/watch?v=ws_PhjdNw7M&feature=related
La ricerca dei giacimenti *
Come avviene la ricerca di nuovi giacimenti
http://www.eniscuola.net/it/mediateca/energia/video/la-ricerca-dei-giacimenti/#title
Come si forma il petrolio *
L'origine del petrolio
http://www.eniscuola.net/it/mediateca/energia/video/come-si-forma-il-petrolio/#title
Le riserve nel mondo
Le riserve di idrocarburi non sono uniformemente distribuite nel mondo...
http://www.eniscuola.net/it/mediateca/energia/video/le-riserve-nel-mondo/#title
I giacimenti di petrolio *
Un giacimento è un accumulo di idrocarburi economicamente sfruttabile...
http://www.eniscuola.net/it/mediateca/energia/video/i-giacimenti-di-petrolio/#title
L'estrazione del petrolio *
La perforazione di un pozzo
http://www.eniscuola.net/it/mediateca/energia/video/lestrazione-del-petrolio/#title
Isole artificiali
Le piattaforme per la ricerca e la produzione di itdrocarburi nel Mar Adriatico
http://www.eniscuola.net/it/mediateca/energia/video/isole-artificiali/#title
Dal giacimento alla raffineria *
Il trasporto di petrolio e gas
http://www.eniscuola.net/it/mediateca/energia/video/i-giacimenti-di-petrolio/#title
Presentazione animata (senza audio) del funzionamento di una centrale termoelettrica
http://www.youtube.com/watch?v=EHPvnY0ueOE
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[ Nuova centrale termoelettrica a cattura della CO2 ] integrazione
http://www.youtube.com/watch?v=i7d_lFzgOgE
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Dal greggio ai suoi prodotti *
La raffinazione
http://www.eniscuola.net/it/mediateca/energia/video/dal-greggio-ai-suoi-prodotti/#title
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