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La figura professionale del geologo nel cantiere di perforazione per

idrocarburi: il Wellsite Geologist. di Egisto Mannini

Note Biografiche Ho conseguito la laurea in Scienze Geologiche ad indirizzo

mineralogico-petrografico nel 1999 e frequentato il Corso di

Perfezionamento in Prospezione e Valutazione dei Giacimenti

Minerari presso il DIGITA nel 2000. Fino al 2003 ho lavorato nel

campo dei minerali industriali -talco e feldspato sodico-, sia come

libero professionista sia come dipendente di una società mineraria.

Ho iniziato quindi la mia carriera nell’industria degli idrocarburi,

come mud logger geologist, lavorando offshore nel Mare del Nord.

Dal 2006 al 2007 sono stato alle dipendenze dell’Halliburton-

Baroid, in qualità di tecnico dei fluidi di perforazione (drilling fluid

engineer) in Arabia Saudita. Dal 2008 sono un consulente Wellsite

Geologist, prima in Danimarca e dal 2013 in Norvegia. Maggiori

dettagli nel mio Profilo linkedin.

Premessa Questo articolo vuole essere un contributo per quei giovani geologi che hanno interesse a conoscere il ruolo

svolto dal geologo in un cantiere di perforazione per idrocarburi. L’industria petrolifera assorbe un gran

numero di geologi, come stratigrafi, paleontologi, geologi economici e così via. Tuttavia un ruolo

misconosciuto è quello del Wellsite Geologist (WSG), che opera per l'appunto in fase esecutiva di

perforazione. Di solito si tratta di consulenti che hanno esperienza in cantiere e profonde conoscenze della

tecnica di perforazione con le sue relative problematiche. Il tipico percorso professionale inizia lavorando

come mud logger geologist, un ruolo di basso profilo ma che ha il pregio di trasmettere le conoscenze

tecniche necessarie. Un fattore decisivo per riuscire a ricoprire il ruolo del WSG è spesso avere anche

ricoperto ruoli come il MWD-LWD engineer o come drilling fluids engineer.

Pertanto ai giovani (e non) geologi che volessero intraprendere questa carriera ricca di soddisfazioni consiglio

di cercare sul web i siti delle compagnie di mud logging per saperne di più. In bocca al lupo!

Introduzione La realizzazione di un pozzo è un’attività molto complessa, che richiede un notevole sforzo economico ed

organizzativo, specialmente se avviene in ambienti difficili, come il Mare di Norvegia o di Barents.

L’evoluzione della tecnologia ha reso possibile affrontare delle sfide molto ardue, con il raggiungimento di

giacimenti posti in acque profonde, ad alta temperatura e pressione, o con caratteristiche geologiche e

geomeccaniche complesse. Tramite la perforazione direzionale orizzontale (horizontal drilling), ad esempio,

si è raggiunto il record di 12.290 m di lunghezza totale, con una sezione orizzontale di 10.900 metri nel 2008

(Maersk Oil, Quatar).

Dal punto di vista delle aziende coinvolte in un progetto, la compagnia petrolifera (Operator) ingaggia un

contractor per la perforazione, il quale fornisce l’impianto e il personale. L’Operator si rivolge quindi ad un

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gran numero di società terze che forniscono manodopera ed attrezzature per i diversi aspetti realizzativi.

Pertanto in un tipico cantiere sono presenti numerose figure professionali appartenenti a diverse compagnie,

ma tutte impegnate in un gioco di squadra votato al raggiungimento degli obbiettivi posti nel programma di

perforazione (drilling program), senza mai anteporre la sicurezza per i lavoratori e per l’ambiente.

Foto 1 - Le postazioni di lavoro altamente tecnologiche del perforatore e dell’assistente all’interno della «dog house».

Bredford Dolphin semi sub (Norvegia)

In un generico cantiere quindi operano:

Rappresentante della Compagnia Petrolifera, detto Company Man o Drilling Supervisor, che ha la

responsabilità di tutte le operazioni e redige le istruzioni di lavoro. Risponde ad un Drilling

Superintendent, basato negli uffici della Compagnia.

Offshore Installation Manager (OIM), presente solo su impianti offshore, ha la responsabilità

dell’installazione in quanto tale, opera in stretta collaborazione con il drilling supervisor.

Wellsite Geologist, anch’esso rappresenta la Compagnia ed è responsabile di tutto quello che è

relativo agli aspetti geologici della perforazione. È l’oggetto del presente articolo.

Toolpusher, è il responsabile degli operatori addetti alla perforazione ed attività ad esse collegate.

Coordina e controlla: il perforatore ed i suoi assistenti (driller e assistant driller), i roughnecks (addetti

che operano sul piano sonda) ed i roustabouts (operai generici).

Fanghista (drilling fluid o mud engineer), ha la responsabilità dei fluidi di perforazione.

Deviatore (directional driller), ha la responsabilità di realizzare la traiettoria programmata della

perforazione.

MWD-LWD engineers, sono gli addetti agli strumenti che inseriti nella parte finale della batteria

(BHA, bottom hole assembly), trasmettono in superficie i dati di MWD (Measurement While Drilling:

azimuth, inclinazione, vibrazioni) e LWD (Logging While Drilling, dati geofisici veri e propri: raggi

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gamma (GR), resistività, log acustici, densità, porosità, pressioni). Solo GR e resistività sono ormai

presenti di routine, gli altri dipendono dal budget a dal tipo di pozzo.

Cementatore, ha la responsabilità di preparare le miscele per la cementazione dei rivestimenti.

Mud loggers, in genere in un team di almeno due per turno, monitorano le operazioni registrando i

parametri di perforazione, ottenuti mediante una serie di sensori, ed hanno la responsabilità delle

apparecchiature per l’estrazione e l’analisi dei gas. Raccolgono e preparano i campioni di cuttings per

il WSG.

Questa lista non è esaustiva, offshore, su un jack-up o su una semi-sub vi sono tra le 80 e 120 persone,

variabili a seconda delle dimensioni dell’impianto e della fase di perforazione o completamento del pozzo.

I turni lavorativi sono tipicamente di dodici ore, divisi tra un turno di notte ed uno di giorno, per 365 giorni

all’anno. Dati i costi, un impianto non si ferma mai, se non quando è in movimento tra una location e l’altra.

Offshore i trasferimenti di personale sono di solito effettuati tramite elicottero, anche se in alcune parti del

mondo talvolta viene preferito l’utilizzo di mezzi navali.

↑ Foto 2 - Impianti di perforazione del tipo Jack-up

(https://www.flickr.com/photos/maerskdrilling/14335108352)

→ Foto 3 - Il piano sonda (rig floor) altamente automatizzato

del Bredford Dolphin, durante le operazioni di discesa del

casing. Norvegia

Le mansioni del Wellsite Geologist Il WSG è un rappresentante dell’Operator, per conto del quale segue le varie fasi di avanzamento dei lavori.

Ha la responsabilità di accertarsi che le altre compagnie terze rispettino i termini contrattuali e di sicurezza

in tutte le operazioni aventi a che fare con la geologia.

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In alcuni momenti è chiamato a prendere delle decisioni chiave. Di norma risponde ad un Operational

Geologist (Ops Geo), basato presso uffici a terra. L’Ops Geo ha la responsabilità finale per le decisioni cruciali

e si occupa di fornire il supporto al personale in cantiere e di veicolare le informazioni al management e ad

eventuali partners.

La priorità del WSG è mantenere un flusso di comunicazione costante, sia per quanto riguarda la conoscenza

e pianificazione delle attività in cantiere, sia per la trasmissione di dati al team in ufficio.

Foto 4 - L’autore

mentre preleva dei

campioni litologici da

segmenti di carote

(Danimarca, 2010)

Comunicazioni e trasmissione dati

Di norma il turno di lavoro inizia con il passaggio di consegne dal collega del turno precedente, per cui si

passano in rassegna gli eventi trascorsi, i nuovi dati ottenuti, eventuali problemi, e le comunicazioni con l’Ops

Geo. Al mattino i due WSG finalizzano la bozza del rapporto geologico giornaliero (Daily Geological Report,

DGR), e del Formation Evaluation Log (FEL), preparate durante la notte, prima dell’invio tramite email.

Di seguito hanno luogo una serie di meeting, report telefonici e teleconferenze, per cui in una tipica giornata

hanno luogo questi eventi:

1. Entro le 07:00 invio del DGR, del FEL e dati in formato ASCII (gas, LWD logs, traiettoria, parametri di

perforazione)

2. 07:30 telefonata del WSG all’Ops Geo per discutere il DGR, gli eventi della notte, le operazioni in

corso.

3. 08:00 meeting tra tutti supervisori delle varie compagnie presenti sul cantiere, per discutere le

operazioni in corso, quelle future, la logistica, e la sicurezza.

4. 08:30 Teleconferenza tra i responsabili di cantiere ed i team in ufficio, di solito composti da Ops Geo,

exploration manager, petrofisico, coordinatore logistica, drilling engineer, drilling superintendent,

responsabili delle varie compagnie prestanti servizio in cantiere.

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5. La riunione inizia con l’analisi della sicurezza ed ambiente, prosegue con la discussione del rapporto

giornaliero di perforazione (Daily Drilling Report, DGR) -riguardante le ultime 24 ore-, e di eventuali

questioni tecniche per le ore successive della giornata. Il WSG espone i dati geologici ottenuti e

risponde ad eventuali quesiti. La logistica chiude il meeting.

6. 14:00 Telefonata del WSG all’Ops Geo per un aggiornamento sulle operazioni.

7. 14:30 Teleconferenza di aggiornamento con i team in ufficio

8. 19:00 Telefonata del WSG all’Ops Geo per aggiornamento e discussione del piano di azione per il

turno di notte

9. 20:00 meeting -per il turno di notte- tra tutti supervisori delle varie compagnie presenti sul cantiere,

per discutere le operazioni in corso, quelle future, la logistica, la sicurezza.

Interpretazione litostratigrafica e valutazione idrocarburi

Nel corso della perforazione le formazioni rocciose vengono frantumate, ed i frammenti (cuttings) sono

trasportati in superficie, assieme a quantità di gas variabile, dai fluidi di perforazione. I gas sono separati dal

fluido tramite degli appositi estrattori (i degasser) e convogliati all’interno del laboratorio-ufficio dei mud

logger per essere analizzati mediante cromatografi. I fanghi con i cuttings proseguono il loro percorso nella

conduttura detta flow line fino ad arrivare su una serie di vibrovagli (shale shakers) che hanno lo scopo di

separare i solidi grossolani dal fluido, che viene pompato nuovamente nel pozzo.

I cuttings così ottenuti sono campionati con regolarità, solitamente per intervalli di perforazione decrescenti

senza soluzione di continuità. Un tipico range di campionamento parte da 30 metri, poi sale a 10, quindi 5 o

addirittura 3 nel reservoir. Un singolo campione è pertanto una miscela di tutta la roccia perforata in

quell’intervallo [foto 5]

Ogni campione viene analizzato al microscopio e descritto in termini di:

Litologia, con relative abbondanze relative, ad esempio 40% arenaria, 20% silt, 40% argillite.

Caratteristiche fisiche della litologia: colore, durezza, forma del frammento (es. angolare),

granulometria, presenza di frammenti fossili, minerali accessori, valutazione quantitativa di

carbonato di calcio, porosità.

Manifestazione di idrocarburi, se presenti: si valutano eventuale odore e macchie sui cuttings, si

descrive il campione alla luce ultravioletta, valutando la fluorescenza (direct fluorescence) ed infine

si utilizza un solvente per estrarre gli idrocarburi dai frammenti di roccia, ottenendo indicazioni

qualitative su permeabilità e natura degli idrocarburi, anch’esso osservato alla luce ultravioletta (cut

fluorescence) [foto 6]. Per finire si osserva la presenza e caratteristiche di un eventuale residuo dopo

che il solvente è evaporato.

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Foto 5 - Esempi di cuttings, in questo caso quasi esclusivamente argilliti

Foto 6 - Cut fluorescence su

una serie di campioni]

Il WSG ricostruisce quindi la successione litologica utilizzando: i cuttings, i parametri di perforazione, le analisi

dei gas e i dati geofisici ottenuti dai LWD logs, comunemente raggi gamma (GR) e resistività.

Tutte queste informazioni vengono riassunte nel fondamentale Formation Evaluation Log (di seguito).

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Foto 7 - Un esempio di FEL preparato dal WSG

Organizzazione e decision making.

La perforazione avviene per fasi a diametro decrescente, seguite dalla messa in posa e cementazione di un

rivestimento metallico, detto casing.

La decisione di terminare una fase di perforazione al cosiddetto casing point spetta di solito al WSG, in quanto

spesso tale punto è caratterizzato da un cambiamento litologico o da un diverso regime delle pressioni dei

fluidi di formazione.

Analogamente è il WSG che decide quando fermare la perforazione per proseguire poi con una fase di

carotaggio, la quale avviene in sede di valutazione di un prospect (tipico di un appraisal well), oppure dopo

l’identificazione di idrocarburi in un pozzo puramente esplorativo.

Il WSG è responsabile della supervisione del recupero della carota, della corretta misurazione e successivo

taglio in segmenti di un metro. Da ciascuna estremità il WSG preleva dei piccoli frammenti di roccia che

analizzerà con le stesse modalità dei cutting.

Per ciascuna carota il WSG compila un Core Log, analogo al FEL.

Un’altra fase che vede protagonista il WSG è il cosiddetto Geosteering, ovvero lo stabilire la traiettoria del

pozzo, modificando l’inclinazione della testa di perforazione (bit). Questa tecnica è tipica delle perforazioni

orizzontali all’interno di reservoir con una certa complessità, e consente di seguire un particolare orizzonte

produttivo. Il WSG comunica al deviatore i valori di inclinazione desiderati, in base alle valutazioni basate sui

log LWD, tipicamente immagini azimutali di raggi gamma e resistività, oltre che valori di porosità e densità.

I WSG a cui viene affidato il geosteering devono avere una certa esperienza ed attitudine, poiché si tratta di

un procedimento complesso che tra le altre cose richiede la capacità di prendere in continuazione decisioni

basandosi su informazioni incomplete.

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Foto 8 - La traiettoria di un pozzo di produzione orizzontale, tratta dal drilling program. In alto gli orizzonti

geologici, derivati dall’interpretazione sismica, in basso

Foto 9 - Sezione verticale e vista in pianta del medesimo pozzo. Immagini tratte dal drilling program.

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Foto 10 - Traiettoria di un segmento di un pozzo orizzontale plottata con i valori di porosità (PHI%) e saturazione

d’acqua (SW%)

Un’altra tipica mansione del WSG è quella di assistere allo svolgimento dei wire line logs, ovvero la serie di

rilievi geofisici con più stringhe di strumenti calate nel foro mediante un argano ed un cavo, avente la funzione

di fornire energia elettrica e trasmettere i segnali all’unità di superficie per la decodifica. I logs che si

ottengono sono simili a quelli LWD, ma più accurati e con una mole di dati superiore. E’ possibile ottenere

anche campioni di fluidi o campioni litologici (side wall cores) con appositi strumenti.

Riflessioni conclusive Il WSG è un professionista di alto livello che opera in un contesto molto complesso, ma sconosciuto ai più, in

quanto si trova ad operare distante dai luoghi della vita di tutti i giorni, con turni di lavoro che vanno

generalmente da 4 a 2 settimane in cantiere e pari tempo di riposo.

Questo comporta che in Italia, dove l’attività di ricerca e produzione di idrocarburi è in declino ormai da

numerosi anni(*), sempre meno laureati in geologia si interessino ai numerosi campi di applicazione e di

impiego che l’industria può offrire, sebbene quasi esclusivamente all’estero. Ma ancora peggio è la crescente

ostilità ad un’attività fondamentale per la vita di tutti i giorni, anche per il contributo alle conoscenze

geologiche del territorio, che si basa perlopiù su presupposti ideologici piuttosto che sulla vera conoscenza

della materia. Il mio augurio è che questa breva nota costituisca lo spunto iniziale ad approfondire le

conoscenze su uno dei settori più appaganti per la professione del geologo.

(*) Maggiori dettagli qui

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Foto 11 – Esempio di postazione del WSG all’interno di una unità di mud loggers durante il geosteering, a destra il

monitor con LWD logs

Foto 12 - BHA tool diagram per una perforazione

orizzontale da 6”, mostra le distanze (offset) dei

sensori dal bit