FASI
DELLA PERFORAZIONE
1-
Perforazione della piattaforma di ghiaccio:
Con un sistema ad acqua calda (hot water drilling) che creerà un buco
nel ghiaccio, spesso circa 100 m.
2-Carota dello
strato superficiale del sedimento
Attraverso il foro viene calato, con un cavo, un tubo con
un peso sopra (carotiere a gravità). A una certa distanza dal fondale
marino viene lasciato cadere: il tubo, spinto dal peso, si conficca
nei sedimenti superficiali e viene, poi, recuperato con un cilindro di
sedimento (carota) intrappolato dentro.
3-Posizionamento
del tubo esterno (o sea riser)
Dalla torre di perforazione viene calato attraverso il foro
nel ghiaccio, un primo tubo di acciaio (di 18 cm di diametro) che
attraversa tutto il battente d'acqua fino al fondale situato a -900 m.
Il tubo viene fermato a pochi metri dal fondale e lasciato in
posizione per assestarsi.
4-Ancoraggio
del sea riser al fondale
Il tubo esterno (sea riser), viene quindi fissato saldamente anche al
fondale. Forma così una specie di "camicia" continua dalla superficie
esterna fino al fondale marino.
5-Perforazione-carotaggio
In questa fase verranno usati due tipi principali di trivelle. Una
idraulica e una a rotazione. Entrambe vengono inviate fino al fondale
lungo il tubo (sea riser) precedentemente preparato. Al suo interno,
circoleranno anche fanghi speciali di trivellazione sottopressione.
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La piattaforma di Ross |
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Riscaldamento
del sea riser |
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Fissiamo
il sea riser |
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E' un tubo di acciaio
di 6 pollici (15,2cm) di diametro
Un solo metro di questo tubo pesa ben 28 Kg.
Ha lo scopo principale di proteggere le aste di perforazione, che
scorrono al suo interno e che sono quelle che scavano per davvero.
Il sea riser è stato cementato al fondale con un materiale speciale
anch'esso studiato e testato appositamente (come i fanghi) per
ridurre al minimo l'impatto ambientale. |
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Le
aste di perforazione |
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Le aste di perforazione
Sono aste di 6 metri di lunghezza l'una e 13 cm di diametro che
vengono fissate, avvitandole, una dopo l'altra affondandole nel
fondale marino. Assolvono il ruolo di perforazione in senso stretto.
Affondano nel fondale grazie a un movimento di pressione e di
rotazione su se stesse che viene trasmesso da un motore di oltre 315
cavalli di potenza e dedicato esclusivamente a questo scopo. Il 70%
di questa potenza è impiegato nel movimento rotatorio delle aste
attorno al loro asse longitudinale, il restante 30% viene espresso
come pressione verso il basso.
Ogni volta che si deve cambiare l'utensile della testa bisogna
tirare su tutte le aste una per una. L'operazione complessiva (cioè
tirar su tutte le aste, cambiare l'utensile della testa e rimetterle
ancora tutte una dopo l'altra dentro al sea riser fino al fondale)
dura circa 6 ore. Mano a mano che si scende di profondità, il tempo
impiegato per fare tutta questa operazione dura sempre di più.
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Estrazione della
carota |
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Il carotatore
E' un tubo di 3 metri di lughezza che si trova all'interno delle
aste ma solo nei metri terminali. Quindi affonda insieme alle aste
nel sedimento. Mano a mano che le aste affondano, il carotatore
ospita la carota che si produce. Al suo interno il carotatore
contiene un cilindro di plexiglass ("Custodia della carota") che è
quello che sta immediatamente a contatto con la carota.
La parte più alta
di questo pezzo porta una specie di
gancio-cuneo. Dalla piattaforma gli operatori calano
un cavo di acciaio che porta alla sua estremità un altro gancio
che quando arriva a quello del carotatore vi si attacca
saldamente. |
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A questo punto il
cavo viene recuperato tirando verso l'alto il carotiere.
L'estremità inferiore del carotatore porta una specie di
cestellino fatto da alcune lamelle, disposte a ventaglio, come
una specie di otturatore della macchina fotografica. Queste
lamelle sono orientate in modo che quando il carotatore viene
tirato all'insù, le lamelle si chiudono e non solo impediscono
alla carota di sfilarsi, ma la tranciano di netto nella parte
più bassa. In questo modo la carota è tagliata dal resto della
roccia in cui giaceva e libera di tornare in superficie protetta
all'interno della Custodia dentro al carotatore che viaggia pian
pianino verso la superficie. Il viaggio dura circa un'ora. |
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La
testa delle aste |
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La parte
terminale delle aste di perforazione si chiama "Testa" e porta un
utensile per lo scavo. Gli utensili che la testa può montare sono
molto differenti tra loro a seconda del tipo di sedimento/roccia che
viene scavata. Il bordo della testa, quello che scava nel vero senso
della parola è di carburo di Tungsteno e Cobalto di eccezionale
durezza che viene ulteriormente aumentata dalla presenza di diamanti
sintetici. |
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La
torre di trivellazione |
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La
Torre di trivellazione
E' alta 17 metri e non
poggia direttamente sulla piattaforma di ghiaccio ma su un piedistallo
che è rialzato rispetto ad essa di circa 3 metri. In questo spazio
sottostante è ricavato un locale che ospita il sistema di
compensazione della marea.
Lo scopo della torre di trivellazione è quello di trasmettere alle
aste di perforazione i movimenti necessari per perforare che sono due:
pressione (in giù) e rotazione delle aste su se stesse.
Tutta la torre è avvolta in un telo che serve per non disperdere
troppo il calore, ed evitare che uomini (che ci lavorano 24h su 24 e 7
giorni su 7) e strumenti siano esposti alle rigide temperature
esterne.
Su un lato della piattaforma c'è una rampa attraverso cui vengono
fatte passare le aste di perforazione .
Tutta la struttura (sia la torre che la rampa) poggia su slitte ed è
smontabile e trasportabile su ghiaccio e poi via nave.
E' stata costruita dalle ditte Opus e Goughs di Christchurch in Nuova
Zelanda anche sulla base dei progetti di ricerca antecedenti ANDRILL e
denominati "Cape Robert Projects" svoltisi nel periodo 1997-1999
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Il sistema di
perforazione utilizza una trivella prodotta dalla ditta UDR, adattata
in seguito ad un progetto, ideato e sviluppato a partire dal 2005 da
parte di un team neozelandese (la Nuova Zelanda ha una esperienza di
35 anni di trivellazioni in Antartide) composto da esperti della
Victoria University of Wellington e della Webster Drilling &
Exploration.
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Ed inoltre....
Sistema di compensazione dell'escursione di marea
E' situato nel locale sotto alla piattaforma della torre di trivellazione
e ha lo scopo di assecondare le escursioni di marea.
Il sea riser dal momento in cui viene cementato al fondale, non è più
libero di muoversi ma è fisso rispetto alla piattaforma di ghiaccio che
oscilla in su e in giù seguendo le maree. Siccome sul ghiaccio poggia la
torre di trivellazione, è necessario che i due (sea riser e torre) siano
indipendenti reciprocamente nei loro movimenti. Grazie al sistema di
compensazione la torre si muove in su e in giù seguendo la marea, mentre
il sea riser rimane ancorato al fondale.
Il sistema è formato da una morsa enorme e fortissima che tiene saldamente
l'estremità superiore del sea riser. Questa morsa è collegata ad un
sistema di cavi di acciaio e pulegge che compensa le oscillazioni
verticali di tutta la piattaforma.
Le oscillazioni di marea avvengono 4 volte al giorno e alternate (alta-bassa-alta-bassa)
a distanza di circa 6 ore una dall'altra. Sia l'ora esatta a cui avviene
l'alta e la bassa marea che l'entità dell'escursione variano di volta in
volta. Quest'ultima comunque è al massimo di 1,5 m
Le maree determinano alcuni dei problemi più gravi che i tecnici hanno
dovuto affrontare, non solo per le oscillazioni della piattaforma ma anche
per le correnti di marea sottostanti che hanno danneggiato il sea riser,
piegandolo in alcuni punti.
La navicella riscaldante
I problemi da risolvere non sono finiti, perchè attorno al sea riser c'è
il ghiaccio della piattaforma e per i primi 80 metri di profondità. Lì le
temperature sono diversi gradi sotto allo zero e il sea riser appena
messo, verrebbe avvolto immediatamente dal ghiaccio. Ma noi, come detto
prima, abbiamo la necessità di tenere il sea riser libero di muoversi:
quindi non vogliamo che il ghiaccio blocchi il sea riser. Ecco allora che
attorno ad esso c'è una navicella esterna (vedi foto a fianco) dentro cui
viene fatta circolare acqua calda. La navicella è tenuta in movimento
continuo (alto-basso) attorno al sea riser, per impedire che il ghiaccio
si riformi. L'acqua che circola al suo interno è acqua di mare riscaldata
(a 80°C) e sottopressione che viene prodotta in un locale apposito
collocato alla base della torre di trivellazione. Pensate che gli
scambiatori di calore che permettono il riscaldamento dell'acqua sono in
titanio per resistere alll'azione corrosiva che l'acqua di mare a quelle
temperature esercita.
I fluidi di perforazione
Sono dei fluidi ottenuti sciogliendo questi 3 ingredienti in acqua marina:
il Cloruro di Potassio (KCl) e due distinti polimeri naturali denominati
Barazan D (un polimero organico) e PAC-L (una cellulosa polianionica)
I fanghi svolgono diversi ruoli e tutti importanti primo fra tutti quello
di lubrificare le superfici di contatto (testa dell'asta e rocce) e
diminuire così l'attrito ma anche di abbassare il punto di congelamento e
impedire che si formi del ghiaccio, infine anche quello di rimuovere i
detriti che si formano durante la perforazione. Vediamoli nel dettaglio:
Il KCl abbassa il punto di congelamento e aumenta la densità del fluido e
impedisce che si formino dei precipitati all'interno del fluido di
perforazione, che aumentarebbero ulteriormente la quantità di solidi
presenti in esso;
Il Barazan D ha lo scopo di aumentare la viscosità del fluido ed è un
compito molto importante perchè questo aumenta la facilità con cui i
frammenti che si formano durante il taglio si mescolano con il liquido
stesso, evitando che si sedimentino e depositino
Il PAC-L ha lo scopo di otturare, chiudere i vuoti che si formano sulla
parete del pozzo aumentandone la stabilità ed evitando che si frantumi
creando delle lacune laterali
Durante la perforazione i fanghi vengono prodotti all'interno di
cisterne-miscelatrici che si trovano alla base della torre. Subito dopo
vengono immessi nel circuito che normalmente è chiuso: vanno nel pozzo di
perforazione fino alla base, dove si trova la testa delle aste quindi,
ritornano alle cisterne di miscelazione dove vengono filtrati e reimmessi.
Normalmente il fango che viene immesso nel circuito ritorna tutto e quindi
non ci sono perdite del sistema ma non sono rari i casi in cui le perdite
si verificano. Per questa ragione, gli ingredienti utilizzati per produrre
i fanghi hanno subito dei test e controlli molto severi per garantire che,
in caso di immissione accidentale nell'ambiente, non lo danneggino.
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