Scopri di più sulla saldatura orbitale della conduttura "verde" di Shell!

Il progetto Athabasca Oil Sands (AOSP) è una joint venture tra Shell Canada, proprietaria di maggioranza, Chevron Canada e Marathon Oil Canada Corporation.  AOSP gestisce due miniere. Nelle miniere non viene effettuata alcuna lavorazione e il bitume viene trasportato in forma diluita tramite oleodotto all'impianto di upgrading di Scotford, situato 50 km a nord-est di Edmonton, Alberta. L'impianto di upgrading di Scotford produce attualmente 255.000 barili al giorno di greggio sintetico. Ciò soddisfa attualmente il 10% del fabbisogno del Canada.

Il progetto dell'oleodotto Keystone XL, destinato a trasportare il petrolio dell'Alberta alle raffinerie del Golfo del Messico, ha scatenato una tempesta di polemiche ed è stato infine bloccato dal presidente Obama. I critici sostengono che incoraggi l'uso di petrolio "sporco". (Fino a poco tempo fa, il petrolio canadese forniva il 17% della domanda statunitense; le sabbie bituminose sono state attivamente sfruttate dalla metà degli anni '60).  I critici hanno diverse lamentele, ma un fatto significativo è che nel "miglioramento" del bitume vengono generate grandi quantità di CO2.

Shell Canada sta investendo 1,4 miliardi di dollari nel progetto dimostrativo Quest per la cattura e lo stoccaggio del carbonio. Il progetto è stato concepito per catturare un milione di tonnellate di CO2 all'anno dall'impianto di upgrading dell'olio pesante di Scotford dell'azienda. La CO2 viene convertita da gas a liquido e trasportata tramite un nuovo gasdotto lungo 60 km fino a un sito di stoccaggio.  Per dare un'idea della portata dell'iniziativa, un milione di tonnellate di anidride carbonica equivale alle emissioni annuali dei tubi di scappamento di 175.000 automobili. Anche il governo del Canada e la provincia dell'Alberta stanno finanziando questa iniziativa.

Il gas e il petrolio vengono solitamente estratti da giacimenti intrappolati in formazioni rocciose sotto la superficie terrestre. In una svolta innovativa, la CO2 catturata verrà iniettata in una formazione di arenaria a due chilometri di profondità. La CO2 viene iniettata sotto pressione nella formazione geologica porosa di arenaria. Una volta iniettata, la CO2 si muove attraverso la formazione, ma viene intrappolata da uno strato impermeabile di roccia di copertura che ricopre il deposito di arenaria.  Questo metodo di stoccaggio (sequestro) dell'anidride carbonica è denominato "stoccaggio strutturale". Esiste una notevole esperienza con progetti di cattura e sequestro del carbonio (CSS) in tutto il mondo e l'evidenza dimostra che l'anidride carbonica può essere catturata in modo permanente nelle formazioni geologiche. Ad esempio, il progetto norvegese Sleipner, operativo dal 1996, ha stoccato CO2 che viene iniettata nei pozzi petroliferi per migliorare il recupero del petrolio in questi giacimenti offshore.  Formazioni geologiche impermeabili hanno intrappolato petrolio e gas per milioni di anni, il che garantisce che l'anidride carbonica sarà stoccata in modo sicuro a tempo indeterminato. Nel sito di stoccaggio Quest sono presenti tre strati di roccia impermeabili. Shell ha decenni di esperienza nella modellizzazione delle formazioni geologiche sotterranee durante l'esplorazione del gas, il che le conferisce una competenza unica nella selezione dei siti di stoccaggio.

Uno dei processi utilizzati per trasformare il bitume in petrolio sintetico più leggero prevede l'idrocracking, in cui vapore, metano e un catalizzatore vengono combinati con il bitume ad alta pressione. La reazione chimica produce idrogeno, che viene poi utilizzato per convertire il petrolio pesante in greggio più leggero attraverso un processo chiamato "aggiunta di idrogeno". Tuttavia, il biossido di carbonio è un sottoprodotto di questo processo. L'impianto di trasformazione di Scotford attualmente rilascia tre milioni di tonnellate all'anno nell'atmosfera.

L'impianto Quest convoglia il gas CO2 in un serbatoio contenente la tecnologia di cattura basata su amminoacidi ADIP-X brevettata da Shell, che assorbe la CO2. La soluzione viene quindi convogliata in una torre di stripping dove il calore e la pressione rilasciano la CO2, che viene poi convogliata in una stazione di compressione. Il compressore trasforma il gas in un liquido che può essere trasportato tramite condutture.

La costruzione della conduttura da 60 km e 12 pollici ha comportato sfide significative. Poiché la conduttura avrebbe trasportato CO2 liquida, le saldature dovevano superare il test di impatto Charpy di 60 joule a -50 °C, poiché la costruzione della conduttura per questo progetto avveniva generalmente attraverso terreni agricoli, con diverse zone paludose. Il lavoro è stato svolto durante l'inverno, con temperature che hanno raggiunto i -30 °C.

Shell ha stipulato un contratto con la divisione Flint di Aecom Technology (precedentemente Flint Energy Services Ltd.) per il progetto della conduttura. È stata utilizzata una smussatura standard di 30⁰ fornita dalla fabbrica. È stato mantenuto uno spazio tra le estremità dei tubi ed è stata utilizzata una terra di 1,6 m. La radice e la passata a caldo sono state eseguite utilizzando elettrodi 8010 con saldatura doppia.  Sono stati effettuati due passaggi di riempimento aggiuntivi e un passaggio di copertura utilizzando il processo con filo animato. L'appaltatore ha utilizzatoi sistemi FCAW Magnatech Pipelinersulla base della precedente esperienza di noleggio da John W. Page Welding Consulting.  John ha anche fornito la sua esperienza e il suo supporto tecnico durante il progetto. I passaggi di riempimento e di copertura sono stati eseguiti utilizzando il Magnatech Pipeliner. Il Magnatech Pipeliner è un sistema di tipo "bug and band". Un anello di guida viene prima montato sul tubo e la testa di saldatura viene rapidamente installata sull'anello di guida utilizzando un interruttore a pulsante.  La saldatura viene eseguita in una progressione doppia. Il saldatore inizia la saldatura alle ore sei e salda in senso orario fino alle ore dodici. La testa viene disinnestata e rapidamente riposizionata alle ore sei e la passata completa la saldatura fino alle ore dodici in senso antiorario.

Un braccio laterale montato su un generatore diesel ha abbassato la tenda sopra il giunto. L'alimentatore Pipeliner, il ricircolatore d'acqua e la bombola del gas sono stati montati su una piastra in acciaio fissata al telaio della tenda. L'intero sistema di saldatura era contenuto nella tenda, con la sola necessità di un cavo di alimentazione dal generatore.

Il filo di apporto Corex di Hobart Brothers è stato utilizzato su tubi da 12 pollici, lega E71T-9 con diametro di 1,3 mm.  Per il tubo da 12 pollici X-80 sono stati utilizzati fili di apporto Lincoln Pipeliner G-80M (E101T1-GM-H8) ed ESAB Dual Shield II 101-TC (E80T-a-K2).  È stata utilizzata una miscela di gas composta dal 75% di argon e dal 25% di CO2. È stato necessario un preriscaldamento di almeno 100 °C. Sebbene sia possibile utilizzare contemporaneamente due teste di saldatura per saldare un giunto di tubo, il diametro ridotto del tubo da 12 pollici ha reso poco pratico l'utilizzo di più di una testa di saldatura su un tubo. Il tempo tipico per le sei passate era compreso tra 53 e 62 minuti, sostanzialmente inferiore rispetto alla saldatura manuale.

Il materiale del tubo è stato specificato per soddisfare i requisiti di resistenza alle basse temperature per il trasporto di anidride carbonica liquida. Durante i test procedurali, è diventato evidente che per ottenere le proprietà meccaniche richieste sia nel metallo saldato che nella zona termicamente alterata (HAZ) era necessaria la saldatura meccanizzata. La velocità di rotazione uniforme della torcia ha impedito variazioni nell'apporto di calore. La saldatura manuale con torce FCAW semiautomatiche ha costantemente fallito i test nella zona HAZ.

Le saldature di "collegamento" nei punti di attraversamento di fiumi o strade richiedevano la saldatura a una conduttura esistente già posata sotto l'ostacolo e spesso con uno spessore delle pareti maggiore. Le saldature di collegamento richiedevano la saldatura alla conduttura esistente nel fossato. Il sistema di saldatura e la tenda sono stati calati nel fossato per eseguire le saldature. Sono stati utilizzati in totale dieci sistemi, con diverse squadre di collegamento.