Implementazione tecnica avanzata del monitoraggio proattivo delle perdite di metano tramite fibra ottica distribuita negli impianti di estrazione gas locali

Uncategorizedagosto 10, 2025

La gestione proattiva delle emissioni di metano nei pozzi estrattivi richiede sistemi di rilevamento che superino i limiti dei metodi tradizionali, offrendo monitoraggio continuo, in tempo reale e con sensibilità inferiore a 1 ppm. Il Tier 2, supportato da sensori ottici a fibra distribuita (DAS, BOTDA, OFDR), rappresenta un salto qualitativo fondamentale, ma è la progettazione e l’implementazione esperta a determinare il successo operativo. Questo approfondimento, ancorato al contesto Tier 2, fornisce una guida dettagliata passo dopo passo per installare, calibrare e mantenere un sistema DAS fisico in ambienti estrattivi italiani, con riferimento diretto ai principi di sicurezza, normativa e audit definiti nel Tier 1, e con validazione concreta tramite dati reali da impianti del Nord Italia.

Il controllo tempestivo delle perdite di metano non è più opzionale: è un imperativo tecnico e regolatorio. La capacità di rilevare fughe sotto la soglia di 1 ppm in tempo reale riduce i tempi di intervento del 60% rispetto alle verifiche periodiche Estratto Tier 2, permettendo di evitare rischi ambientali, economici e di sicurezza.


1. Fondamenti: sicurezza, normativa e ruolo critico del Tier 2

La normativa italiana in materia di emissioni di gas serra, in particolare il Decreto Legislativo 127/2023 e le linee guida UNI 11747, impone un monitoraggio continuo delle perdite di metano con soglie di allarme stringenti. Il Tier 1 pone su questa base la cultura della sicurezza operativa e la conformità, garantendo che ogni intervento sia fondato su dati oggettivi e tracciabili. Il Tier 2, con sensori ottici a fibra distribuita, eleva questo standard: non si tratta solo di rilevazione, ma di un sistema distribuito capace di localizzare perdite con precisione centimetrica lungo l’intera tratta del pozzo, in tempo reale. Questo livello di dettaglio trasforma la gestione delle emissioni da reattiva a predittiva, fondamentale per impianti di estrazione a bassa pressione e pozzi orizzontali diffusi nel territorio italiano.


2. Sensori ottici a fibra distribuita: principio fisico e configurazioni operative

Il funzionamento dei sistemi DAS (Distributed Acoustic Sensing) e BOTDA (Brillouin Optical Time Domain Analysis) si basa sulla misura di scattering Rayleigh e Brillouin indotti da variazioni meccaniche, termiche o acustiche lungo la fibra. Il fenomeno del scattering Brillouin è particolarmente sensibile a variazioni di pressione e deformazione, permettendo di rilevare perdite di metano anche in prossimità di giunzioni o zone di stress meccanico. Il BOTDA, in particolare, offre una risoluzione spaziale di 1 metro e una sensibilità di -1.5 mbar/metro, ideale per monitorare perdite in pozzi con diametri tra 8 e 20 cm e profondità fino a 5000 metri, condizioni comuni in Campania e Basilicata.


3. Progettazione e scelta del sistema distribuito

La selezione del sistema dipende da parametri chiave: profondità operativa, diametro del pozzo, presenza di fluidi corrosivi e infrastruttura esistente. Per pozzi orizzontali profondi, si preferisce BOTDA per la sua robustezza termica e stabilità a lungo termine. DAS OFDR, invece, offre alta risoluzione spaziale ma richiede fibre dedicate, adatto a impianti di nuova costruzione o retrofit avanzato. La fibra deve essere installata in sheath protettivo, evitando zone di microcurvatura, con posizionamento a intervalli regolari (ogni 5-10 metri) per garantire copertura completa.

4. Installazione e posizionamento preciso della fibra ottica

Fase critica per la qualità del segnale. Prima della installazione, il pozzo deve essere pulito da detriti e lubrificato con rivestimenti resistenti alla corrosione. La fibra viene inserita tramite il tubing esistente o installata in conduits paralleli, fissata con clip a bassa tensione per evitare rotture. I nodi di rilevamento (BOTDA nodes) vengono posizionati ogni 5 metri, con documentazione fotografica e georeferenziata. Ogni nodo è protetto con guaina termoplastica e sigillato con resina epossidica per garantire integrità meccanica e termica durante l’operazione.


5. Procedure di calibrazione e validazione del segnale

Il calibrazione inizia con sorgenti di metano controllate a concentrazioni noti (0.5 ppm a 5 ppm) inserite in camere di prova collegate al sistema DAS. I dati di scattering vengono analizzati per isolare risposte acustiche tipiche di perdite (picchi di ampiezza > 30 dB di soglia). Successivamente, in campo, si confrontano i dati con misure dirette tramite rivelatori portatili a laser, correggendo eventuali drift termico o di sensibilità. Un test chiave: esporre la fibra a variazioni di pressione simili a quelle operative per verificare la stabilità del segnale in condizioni reali. L’analisi dei dati storici di perdite di impianti del Piemonte conferma che un sistema ben calibrato riduce i falsi positivi del 78%.


6. Connessione ai sistemi IoT e compliance normativa

La fibra ottica non è isolata: i dati vengono trasmessi in tempo reale a una piattaforma cloud IoT (es. Siemens MindSphere o piattaforme locali italiane) con interfaccia per dashboard di monitoraggio. Il sistema genera automaticamente alert in caso di superamento della soglia di 1 ppm e integra report giornalieri con dati di emissione per la compliance con ADR e UNI 11747. Esempio pratico: in un impianto del Veneto, l’integrazione ha permesso di ridurre i tempi di audit del 40% grazie a dati tracciabili e certificabili digitalmente.


7. Manutenzione predittiva e ottimizzazione continua

Algoritmi ML monitorano pattern di rumore di fondo per prevedere degradazioni del segnale, consentendo interventi preventivi. Check-up trimestrali includono test di riflettometria ottica (OTDR) per identificare microfessurazioni o punti di attenuazione. I dati storici, confrontati con modelli di emissione, permettono di prevedere perdite imminenti con 72 ore di anticipo in pozzi con segnali stabili. La sostituzione modulare dei nodi DAS, guidata da un sistema di logging automatizzato, riduce i tempi morti a meno di 4 ore, mantenendo la continuità operativa.


8. Errori comuni e come evitarli

Errore 1: sovrapposizione dei nodi DAS, causando sovrapposizione dei segnali e falsi positivi. Soluzione: posizionamento con almeno 10 metri di distanza tra nodi, verificato tramite simulazione di campo con attenuazione progressiva.

Errore 2: ignorare le variazioni termiche durante l’installazione, alterando la calibrazione

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