Pozzo petrolifero

Un pozzo petrolifero è un foro stretto trivellato fino a uno strato di roccia che contiene petrolio e rivestito di tubi d’acciaio, attraverso il quale il greggio risale da solo o sollevato da una pompa. La pompa a cavalletto che annuisce sui campi petroliferi aziona una pompa a pistone sul fondo del pozzo per mezzo di una lunga batteria di aste. Pozzi per il petrolio furono trivellati a Trinidad nel 1857 e a Titusville, in Pennsylvania, nel 1859, dove il pozzo di Edwin Drake richiamò i cercatori nella regione.

Che cos’è

Un pozzo petrolifero è un foro stretto trivellato dalla superficie fino a uno strato di roccia che contiene petrolio. È rivestito di tubi d’acciaio che ne sostengono le pareti, e la sua sommità è chiusa da una testa pozzo, un insieme di valvole che controlla ciò che ne esce.

In un giacimento nuovo, la pressione del gas e dell’acqua contenuti nella roccia può bastare a spingere da sola il greggio in superficie. Man mano che il giacimento si svuota, la pressione cala e il greggio va sollevato. È il lavoro delle pompe a cavalletto che annuiscono sui campi petroliferi, sui pozzi che non erogano più da soli.

I pozzi portano in superficie gas e greggio infiammabili, e talvolta idrogeno solforato, un gas velenoso. Un pozzo la cui pressione non sia tenuta sotto controllo può andare in eruzione e prendere fuoco, e sugli impianti lavorano macchinari pesanti in movimento e condotte ad alta pressione. Perforare e gestire i pozzi spetta solo a squadre addestrate, con autorizzazione e sotto ispezione.

Come funziona

Uno scalpello per la perforazione a fune: sollevato e lasciato cadere più e più volte, si apriva la strada nella roccia a colpi.

I primi pozzi furono trivellati a fune. Un pesante scalpello di ferro pendeva da una fune in cima a una torre di legno, e un bilanciere mosso da una macchina a vapore lo sollevava e lo lasciava ricadere, così che a ogni colpo frantumava un po’ di roccia. All’inizio del Novecento si diffuse il metodo rotary: uno scalpello in fondo a una batteria di tubi viene fatto girare dalla superficie e avanza tagliando.

Il pozzo è rivestito di tubi che ne sostengono le pareti, prima di ferro e poi d’acciaio. In superficie, valvole e preventer possono chiudere il pozzo se la pressione della roccia spinge di colpo greggio e gas verso l’alto.

Una pompa di fondo, alloggiata ai piedi del pozzo; le aste ne muovono lo stantuffo dalla superficie.

Quando il greggio va sollevato, si installa una pompa sul fondo del pozzo. È una pompa a pistone con due valvole a sfera: una al piede del cilindro, l’altra nello stantuffo che vi scorre su e giù. Nella corsa di salita la valvola dello stantuffo si chiude e solleva la colonna di greggio che le sta sopra, mentre la valvola di piede si apre e lascia che il greggio della roccia riempia il cilindro. Nella corsa di discesa la valvola di piede si chiude e il greggio del cilindro passa attraverso lo stantuffo, pronto per il colpo successivo.

La pompa a cavalletto muove lo stantuffo dalla superficie per mezzo delle aste di pompaggio, una batteria di barre d’acciaio appesa nel pozzo. Un motore fa girare una manovella caricata con pesanti contrappesi, la manovella fa oscillare un lungo bilanciere sul suo palo, e la testa di cavallo ricurva all’estremità del bilanciere alza e abbassa le aste. I contrappesi bilanciano il peso delle aste e del greggio, così il motore deve fornire solo la differenza.

Storia ed evoluzione

Il petrolio si raccoglieva da affioramenti naturali e da fosse scavate a mano molto prima che lo si cercasse trivellando. A Trinidad, nel 1857, la Merrimac Company trivellò un pozzo in cerca di petrolio vicino al Pitch Lake, e la Geological Society of Trinidad and Tobago riferisce che diede petrolio.

In Pennsylvania il petrolio degli affioramenti lungo l’Oil Creek veniva raccolto in superficie e venduto come medicina, poi come olio per lampade. La Seneca Oil Company incaricò Edwin Drake di trovarne di più. Egli riprese i metodi dei trivellatori di pozzi salini, con una torre di legno, una macchina a vapore in un casotto e attrezzi per la perforazione a fune, e protesse il foro con un tubo di ferro. Il 27 agosto 1859 il pozzo raggiunse il petrolio a circa 21 m di profondità, e presto i cercatori accorsero nella regione. Per decenni i pozzi furono pompati da un bilanciere di legno, fatto oscillare da un motore, che azionava una batteria di aste di pompaggio.

Uno scalpello a due coni: girando, i suoi coni dentati rotolano sul fondo e frantumano la roccia.

In Texas, il 10 gennaio 1901, un pozzo perforato con il metodo rotary a Spindletop, vicino a Beaumont, andò in eruzione a circa 350 m di profondità e lanciò per nove giorni una colonna di petrolio ben al di sopra della torre prima che si riuscisse a chiuderlo. Le perforazioni scesero poi più in profondità e dovettero attraversare rocce più dure. Nel 1909 Howard Hughes senior brevettò uno scalpello con due coni dentati che rotolavano sul fondo del foro, e nel 1922 James Abercrombie e Harry Cameron costruirono il primo preventer a ganasce davvero efficace, che chiudeva il pozzo serrando due ganasce d’acciaio di traverso. Nel 1925 Walter Trout, della Lufkin Foundry and Machine Company, in Texas, progettò la pompa a cavalletto con contrappesi, oggi usata sui campi petroliferi di tutto il mondo.