Utilizzare la Tecnologia per Trivellare in Modo più Intelligente e Alimentare il Futuro

L’industria del petrolio e del gas è uno dei settori più grandi al mondo, valutata a 6,10 trilioni di dollari nel 2024 e prevista superare gli 8,79 trilioni di dollari entro il 2034. Il settore ha anche generato più di $4,2 trilioni in ricavi globali stimati lo scorso anno.

Alimentando tutto, dal nostro tragitto mattutino alle fabbriche che producono i nostri beni, il petrolio è la spina dorsale della società moderna. Riscalda i nostri edifici, genera elettricità e mantiene le industrie in funzione. Oltre all’energia, il petrolio è una materia prima per i prodotti di cui dipendiamo quotidianamente. Medicinali che ci mantengono in salute, plastica in tutto ciò che tocchiamo e sostanze chimiche che rendono possibili innumerevoli prodotti hanno tutti origine dal petrolio. Il petrolio letteralmente muove il mondo.

Il petrolio, tuttavia, è un combustibile fossile non rinnovabile che ha un impatto ambientale significativo, comprese le emissioni di gas serra (GHG) e il cambiamento climatico. Presenta inoltre sfide geopolitiche a causa della concentrazione delle riserve di petrolio in pochi paesi, minacciando così la sicurezza energetica globale.

Il Petrolio è Finito: Cosa Significa per la Produzione e i Prezzi

Essendo una risorsa non rinnovabile, il petrolio greggio non può essere sostituito naturalmente al ritmo con cui viene consumato. Questo è perché la risorsa finita e rapidamente esaurita si forma in milioni di anni dalla decomposizione di materia organica, piante e animali, sotto estrema calore e pressione.

È una risorsa di idrocarburi, il che significa un composto organico costituito esclusivamente da atomi di carbonio e idrogeno. Gli idrocarburi costituiscono la base del petrolio, del gas naturale e del carbone, sostanze naturali presenti nelle rocce della crosta terrestre. 

La quantità totale di petrolio sulla Terra è limitata. E man mano che il petrolio viene estratto e utilizzato, le riserve disponibili diminuiscono, creando preoccupazioni per l’approvvigionamento futuro.

Per non parlare del fatto che non tutto il petrolio in una riserva viene estratto. Una riserva tipicamente recupera da pochi percenti a oltre il 50% del suo petrolio, a seconda della pressione della riserva, della quantità di gas disciolto, delle proprietà della roccia come porosità e permeabilità, e delle tecniche di recupero impiegate.

Il recupero primario, che è l’estrazione iniziale, spesso produce solo circa il 20% del petrolio. Metodi di recupero avanzati come l’iniezione d’acqua o di gas possono aumentare significativamente la resa totale. Le aziende utilizzano simulazioni al computer per modellare il comportamento della riserva, valutare diversi scenari di produzione, ideare strategie di iniezione e stimare il recupero del petrolio nel tempo.

Pur essendo limitate, nuove riserve vengono costantemente scoperte ed estratte grazie a tecnologie nuove e migliorate che consentono un recupero maggiore di petrolio dai giacimenti esistenti.

Per estrarre il petrolio greggio, le tecniche di perforazione e pompaggio lo portano dalle riserve sotterranee alla superficie. Innanzitutto, vengono utilizzati strumenti per localizzare e valutare le riserve. Una volta trovata una riserva valida, le tecniche di perforazione creano un pozzo da cui il petrolio viene pompato, spesso usando strutture come le piattaforme petrolifere.

Le piattaforme petrolifere perforano fori profondi nella terra per creare pozzi che estraggono il petrolio. Tuttavia, quando la perforazione rivela idrocarburi insufficienti per essere redditizi per l’operatore, si parla di pozzo secco.

Curiosamente, un pozzo di petrolio può prosciugarsi anche quando le misurazioni indicano che c’è ancora petrolio. Per determinare se un pozzo contiene petrolio, vengono impiegati diversi metodi, che vanno da indagini regionali su larga scala a campionamenti diretti sul sito di perforazione. 

Prima di avviare qualsiasi perforazione, gli operatori utilizzano indagini geologiche e geofisiche per identificare aree con potenziale di contenere idrocarburi. I geologi studiano le caratteristiche superficiali, la struttura sotterranea e i tipi di roccia per individuare potenziali riserve di petrolio e gas.

Altre tecniche includono indagini gravitazionali, che misurano lievi variazioni nella gravità terrestre, e indagini magnetiche, che misurano anomalie magnetiche. I geologi analizzano anche i suoli superficiali e la vegetazione per trovare tracce di idrocarburi che potrebbero essere emerse da riserve più profonde.

Tra questi metodi, le indagini sismiche sono particolarmente importanti. Utilizzano onde sonore che viaggiano attraverso la Terra per rivelare la posizione dei giacimenti di petrolio e fornire stime della dimensione approssimativa di una riserva.

Tuttavia, è piuttosto comune che un pozzo di petrolio si prosciughi subito dopo che una parte del petrolio previsto è stata estratta. 

Perché i Pozzi ‘Secchi’ Accadono—e Come la Sismica 4D li Risolve

Trovare il petrolio, una risorsa critica e limitata, è complesso. Inoltre, l’impatto ambientale negativo dell’estrazione di petrolio e gas aggiunge un ulteriore livello di urgenza: la perforazione deve essere più intelligente e più efficiente. Ciò richiede misurazioni più accurate della quantità di petrolio che una riserva contiene realmente.

Un gruppo di ricercatori della Penn State University ha sviluppato calcoli più precisi sulla quantità di petrolio che un determinato pozzo produrrà effettivamente. Il loro lavoro affronta una domanda chiave: perché un pozzo si prosciuga anche quando le scansioni sismiche indicano che c’è ancora petrolio sottoterra?

“Abbiamo effettivamente testato … dati del Mare del Nord. Sai, hanno iniziato a perforare nel 2008 e basandosi sulla loro stima … avrebbero potuto produrre petrolio per 20 anni, 30 anni. Ma sfortunatamente, dopo due anni, non c’era nulla. Il loro pozzo è secco. Si sono confusi. Dov’è il petrolio? Sparito? Il vero problema è la complessità della geologia nella riserva.”

– Autore dello studio Tieyuan Zhu, un geofisico della Penn State

Quindi, Zhu, insieme ai suoi studenti e ai ricercatori post‑doc, ha deciso di studiare più dettagliatamente i dati delle misurazioni sonore rispetto a quanto usato in precedenza.

Questo ha significato che il team aveva bisogno di più potenza di calcolo così come di grande memoria per memorizzare parti del problema nei processori del computer, evitando viaggi lunghi e costosi verso l’archiviazione dei dati.

La soluzione è stato il supercomputer Bridges-2, il progetto di punta di PSC finanziato dalla National Science Foundation, che consente ricerche intensive di dati integrando nuove tecnologie per HPC convergente e scalabile, apprendimento automatico e analisi dei dati.

Dispone di oltre mille potenti CPU nei suoi centinaia di nodi di memoria regolare che forniscono la velocità per il calcolo generico e l’analisi dei dati. Il supercomputer può anche fornire la memoria, poiché ciascun nodo CPU contiene da 256 GB a 512 GB di RAM, ovvero 8‑16 volte quella di un laptop da gaming avanzato.

Inoltre, dispone di nodi Extreme Memory (EM), che forniscono 4 TB di memoria condivisa, e nodi GPU per prestazioni eccezionali e scalabilità per deep learning e calcolo accelerato.

Con questa potenza computazionale, i ricercatori hanno usato Bridges-2 per aggiungere una dimensione temporale alle misurazioni sismiche e analizzare come il petrolio attenua l’intensità del suono che vi viaggia attraverso.

L’analisi iniziale del team ha trovato strutture rocciose nascoste nelle riserve di petrolio responsabili di impedire l’estrazione di tutto il petrolio al loro interno. Per affrontare grandi giacimenti petroliferi, i ricercatori stanno attualmente lavorando per scalare il loro sistema.

I ricercatori hanno riportato per la prima volta i loro risultati sulla rivista Geophysics lo scorso anno e poi di nuovo quest’anno con risultati più estesi.

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Strutture Sotterranee Nascoste: La Vera Ragione per cui i Pozzi Sottoperformano

Il petrolio non è semplicemente seduto in pozze sotterranee, pronto per essere estratto. In realtà si impregna nella roccia sedimentaria porosa e poi migra attraverso di essa verso la superficie terrestre. Ma quando il petrolio rimane intrappolato sotto una roccia di copertura meno porosa, si forma un giacimento.

È qui che entra in gioco il suono. La roccia solida trasmette il suono a una velocità più alta rispetto alla roccia saturata di petrolio. Misurando quanto il petrolio rallenta il suono mentre viaggia attraverso le rocce, gli esperti possono identificare le riserve di petrolio.

Questi metodi sismici creano immagini 3D di dove si trova la roccia impregnata di petrolio, proprio come un’ecografia medica dei muscoli e degli organi interni.

Nonostante queste capacità, i pozzi perforati sulla base di queste immagini sofisticate spesso producono meno petrolio del previsto. Questo perché l’imaging 3D non cattura l’intero quadro. Mancano informazioni chiave.

Il team di ricerca sospetta che l’imaging delle stesse riserve in momenti diversi produrrebbe un’animazione 4D che crea un quadro più accurato. L’uso di più aspetti dei dati sismici nella loro analisi fornirebbe anche una migliore comprensione di ciò che sta accadendo.

In precedenza, le riserve di petrolio venivano rilevate in base al tempo più lungo impiegato dal suono per attraversarle. Ora, i ricercatori hanno aggiunto l’ampiezza del segnale, come il petrolio attenua l’intensità, ai dati temporali.

Per eseguire tutti i calcoli rapidamente e memorizzare temporaneamente diversi componenti del problema nella sua memoria, il team ha usato Bridges-2.

Il supercomputer è stato usato in due fasi. La prima fase ha coinvolto la parallelizzazione del codice di ricerca e la sua resa più pratica. La seconda fase ha coinvolto l’implementazione del codice nei dati di campo.

“PSC mi ha garantito centomila ore di calcolo, e anche la memoria per archiviare i miei dati, i dati di campo … Questo non può essere ottenuto con le nostre risorse locali.”

– Zhu

Tutta questa analisi ampliata e le misurazioni ripetute hanno dato i loro frutti. Gli scienziati della Penn State hanno scoperto che quando mappate solo in base al tempo, in una singola misurazione, le immagini non catturavano le strutture all’interno della riserva di petrolio.

Ciò è dovuto al fatto che alcune di queste strutture, come uno strato di roccia più solida all’interno della riserva, non influenzerebbero abbastanza la velocità del suono da essere rilevate, ma impedirebbero il pompaggio del petrolio da sotto di esse.

In alcuni casi, perforare un po’ più in profondità può risolvere questo problema e accedere al resto del petrolio nel pozzo.

Tuttavia, i ricercatori hanno applicato il loro approccio a un’area geologica piuttosto limitata, di circa 9 miglia quadrate. A questo punto, il lavoro degli scienziati della Penn State è solo una prova di concetto. Il team ora si concentra sull’espansione dei loro calcoli a più nodi, il che consentirà di creare mappe accurate per aree molto più grandi.

Il team ha un’altra opzione per scalare il loro lavoro, che potrebbero esplorare, ed è l’uso dei nodi di memoria estrema di Bridges-2, che hanno ciascuno 4.000 gigabyte (GB) di RAM.

Da Pozzi Esauriti a Stoccaggio di Energia: CAES e Geotermia

Il petrolio è stato una fonte energetica dominante per oltre un secolo. Tuttavia, il mondo sta ora passando dai combustibili fossili a fonti di energia rinnovabile come vento e solare, spinto da preoccupazioni sul cambiamento climatico, inquinamento dell’aria e dell’acqua, e distruzione degli habitat causata dalle risorse non rinnovabili.

Fonti di energia rinnovabile sono intermittenti per natura e richiedono modi migliori per immagazzinare l’energia per un uso successivo. Curiosamente, i pozzi di petrolio e gas esauriti possono fornire una soluzione a questa sfida.
Questi pozzi sono in realtà una fonte significativa di calore geotermico naturale, e uno studio di ricercatori della Penn State di inizio anno ha scoperto che tale calore può essere utilizzato per aumentare l’efficienza dello stoccaggio di energia ad aria compressa (CAES) del 9,5%, consentendo di recuperare e trasformare in elettricità una maggiore parte dell’energia immagazzinata.

“Questo miglioramento dell’efficienza può essere un punto di svolta per giustificare l’economia dei progetti di stoccaggio di energia ad aria compressa. Inoltre, potremmo ridurre significativamente i costi iniziali utilizzando i pozzi di petrolio e gas esistenti che non sono più in produzione. Questo potrebbe essere una situazione vantaggiosa per tutti.”

– Co‑autore dello studio Arash Dahi Taleghani

Riutilizzare i pozzi di petrolio e gas esauriti può anche aiutare a ridurre gli impatti negativi dei pozzi orfani. Questi sono pozzi non più mantenuti dai loro proprietari perché non sono economicamente sostenibili.

Senza supervisione, questi capi pozzo possono fuoriuscire sostanze tossiche come il metano, che ha un impatto di riscaldamento 84 volte superiore a quello della CO2 su un periodo di 20 anni. Rilasciano anche sostanze come l’idrogeno solforato, l’arsenico e il benzene che si infiltrano nell’aria, nell’acqua e nel suolo locali, creando problemi di inquinamento significativi.

Ci sono almeno 29 milioni di pozzi abbandonati a livello internazionale, secondo una stima del 2020 di Reuters. 

Un rapporto di inizio anno, nel frattempo, stima che il numero totale di pozzi di petrolio e gas abbandonati (AOG) sia 4.499.000, con 3.557.000 pozzi situati negli USA. Inoltre, stimano che le emissioni di metano da quasi 4,5 milioni di pozzi in tutto il mondo ammontino a ∼0,4 milioni di tonnellate (Mt) nel 2022, equivalenti a 10,5 Mt di CO2 su una scala temporale di 100 anni.

Tuttavia, non tutti i pozzi orfani sono documentati. In effetti, molti non sono nemmeno elencati nei registri formali e non hanno operatori noti.

Per affrontare questo problema, i ricercatori del Lawrence Berkeley National Laboratory del Dipartimento dell’Energia hanno utilizzato strumenti moderni, tra cui sensori, imaging laser, droni e IA, per trovare questi pozzi orfani non documentati (UOW).

“Mentre l’IA è una tecnologia contemporanea e in rapida evoluzione, non dovrebbe essere associata esclusivamente a fonti di dati moderne. L’IA può migliorare la nostra comprensione del passato estraendo informazioni da dati storici su una scala che era inarrivabile solo pochi anni fa. Più avanziamo nel futuro, più è possibile utilizzare anche il passato.”

Nella loro ricerca, hanno esaminato quattro contee di interesse che avevano una forte produzione di petrolio precoce e hanno trovato circa 1.300 potenziali UOW. Ventinove sono state verificate tramite immagini satellitari, mentre le indagini sul campo ne hanno verificate altre 15.

Questo lavoro di mappatura e verifica guidato dall’IA fa parte di un’iniziativa più ampia per affrontare i pozzi orfani non documentati. Il programma Consortium Advancing Technology for Assessment of Lost Oil & Gas Wells (CATALOG) è una collaborazione per migliorare i metodi di individuazione dei pozzi, rilevamento e misurazione del metano, screening dei pozzi per il loro stato, priorizzazione dei pozzi per la chiusura e creazione di strumenti economici per un uso diffuso.

“C’è ora la necessità di quantificare le emissioni prima e dopo la chiusura di un pozzo di petrolio e gas. Sia perché si vuole assicurare che la chiusura sia eseguita correttamente, sia perché si vuole quantificare l’impatto del programma stesso sulle nostre strategie di mitigazione climatica – in particolare per le emissioni di metano, che possono causare impatti di riscaldamento globale più rapidamente rispetto all’anidride carbonica.”

– Scienziato Sebastien Biraud, che dirige il progetto CATALOG al Berkeley Lab

Investire nell’Esplorazione Energetica Intelligente

Quando si tratta di perforazione intelligente, Baker Hughes (BKR ) è conosciuta per la leadership nei servizi di tecnologia energetica. L’azienda utilizza sensori avanzati, cloud computing, gemelli digitali e IA per l’ottimizzazione della perforazione. Fornisce anche tecnologie per la rilevazione del metano e la riduzione delle emissioni.

Baker Hughes (BKR )

Con una capitalizzazione di mercato di 47,8 miliardi di dollari, le azioni BKR sono scambiate a 48,50 dollari, in rialzo del 18,24% finora quest’anno. L’azienda sta registrando un EPS (TTM) di 2,93 e un P/E (TTM) di 16,58. Baker Hughes paga un rendimento da dividendo dell’1,90%.

Per quanto riguarda il suo posizionamento finanziario, l’azienda ha riportato un fatturato di 6,9 miliardi di dollari per il Q2 2025. L’utile netto attribuibile è stato di 701 milioni di dollari. L’EPS diluito GAAP per il trimestre è stato di 0,71 dollari, e l’EPS diluito rettificato è stato di 0,63 dollari.

“Abbiamo conseguito risultati solidi nel secondo trimestre, con i margini EBITDA aggiustati totali in aumento di 170 punti base rispetto all’anno precedente, arrivando al 17,5% nonostante un modesto calo dei ricavi. Questa performance riflette i benefici dei miglioramenti strutturali dei costi e della continua implementazione del nostro sistema aziendale, che sta guidando una maggiore produttività, una più forte leva operativa e utili più durevoli in tutta l’azienda.”

– CEO Lorenzo Simonelli

Durante questo periodo, l’azienda ha riportato un backlog record di 3,5 miliardi di dollari per il suo settore Industrial & Energy Technology (IET) che fornisce servizi per applicazioni di generazione di energia in tutto il settore energetico.
Ha inoltre generato 510 milioni di dollari di flussi di cassa dalle attività operative, mentre il free cash flow è stato di 239 milioni di dollari. Baker Hughes ha restituito 423 milioni di dollari ai suoi azionisti nel 2Q25, inclusi 196 milioni di dollari tramite riacquisti di azioni.

Ultime Notizie e Sviluppi sulle Azioni di Baker Hughes (BKR)

Conclusione

Il petrolio greggio rimane una delle fonti energetiche più importanti al mondo, poiché costituisce una parte significativa dell’economia globale. Tuttavia, è una risorsa finita, che potrebbe presentare sfide per il futuro.

E man mano che il petrolio facilmente accessibile si esaurisce, le aziende stanno perforando più in profondità che mai, e solo una tecnologia altamente avanzata può superare questo impasse. Ciò richiede calcolo ad alte prestazioni, analisi sismiche avanzate, sensori, data science e IA. Questi strumenti stanno cambiando il modo in cui troviamo il petrolio, lo estraiamo e persino riutilizziamo i vecchi pozzi.

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Riferimenti

<sup>1. Xing, G., & Zhu, T. (2024). Advancing attenuation estimation through integration of the Hessian in multiparameter viscoacoustic full-waveform inversion. Geophysics, 89(5), r429. Pubblicato 1 settembre 2024. https://doi.org/10.1190/geo2023-0634.1
2. Kim, D., & Zhu, T. (2025). Why do seismic attenuation models enhance time-lapse imaging? A 2D viscoacoustic full-waveform inversion case study from the Volve field. Geophysics, 90(4), b193. Pubblicato 1 luglio 2025. https://doi.org/10.1190/geo2024-0793.1
3. Zhang, Q., Taleghani, A. D., & Elsworth, D. (2025). Underground energy storage using abandoned oil & gas wells assisted by geothermal. Journal of Energy Storage, 60, 115317. Pubblicato 8 gennaio 2025. https://doi.org/10.1016/j.est.2025.115317
4. Lei, T., Chen, X., Ma, S., Jing, L., & Guan, D. (2025). A global inventory of methane emissions from abandoned oil and gas wells and possible mitigation pathways. National Science Review, 12(7), nwaf184. Pubblicato luglio 2025. https://doi.org/10.1093/nsr/nwaf184
5. Ciulla, F., Santos, A., Jordan, P., Kneafsey, T., Biraud, S. C., & Varadharajan, C. (2024). A Deep Learning Based Framework to Identify Undocumented Orphaned Oil and Gas Wells from Historical Maps: A Case Study for California and Oklahoma. Environmental Science & Technology, 58(50). Pubblicato dicembre 2024. https://doi.org/10.1021/acs.est.4c04413</sup>