Intervento Dr Susanni - Comune di San Possidonio

LABORATORIO DI MONITORAGGIO CAVONE
Progetto nato dall'Accordo di collaborazione tra Regione Emilia‐Romagna, Ministero dello Sviluppo Economico, Assomineraria e Società Padana Energia LabCavone
Risultati dello Studio di giacimento
“Sotto i nostri piedi”
San Possidonio– 4 dicembre 2014
Daniele Susanni, PhD
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Argomenti trattati
I ‐ La coltivazione del petrolio
– Il petrolio e i giacimenti petroliferi;
– Sviluppo e produzione;
– La coltivazione del giacimento di Cavone.
II ‐ Lo studio di giacimento
– Il Laboratorio Cavone;
– L’origine tettonica della sequenza sismica;
– La modellistica.
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La coltivazione dei giacimenti petroliferi
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Il Petrolio
I ‐ Cos’è E’ una miscela di idrocarburi, composti organici costituiti da carbonio e idrogeno con atomi principalmente di azoto, ossigeno, zolfo.
III – Da cosa ha origine
Ha origine dalla trasformazione di materia organica (vegetale e animale) accumulata su fondali marini e lacustri insieme ai sedimenti nel corso dei millenni.
II ‐ Da quando è noto
Citato da diversi autori antichi e nella Bibbia, era utilizzato come impermeabilizzante, come conservante e nell’edilizia (famoso il catrame di Babilonia).
IV – Dove si trova
In trappole petrolifere, costituite da uno strato impermeabile superiore e da uno strato poroso sottostante, contenenti gocce oleose di idrocarburi.
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Il giacimento petrolifero
Accumulo di petrolio
L’accumulo di idrocarburi è riconducibile alla concomitanza di quattro condizioni fondamentali quali:
1. La Roccia madre: deposito che in determinate condizioni di T e P permette la generazione degli idrocarburi;
Roccia permeabile
Roccia
madre
Migrazione primaria
Migrazione secondaria
2. Le Rocce serbatoio (o reservoir): formazione porosa che può contenere gli idrocarburi migrati;
3. Le Rocce di copertura impermeabili che ne garantiscano la conservazione in posto;
4. La trappola, che arresta la migrazione degli idrocarburi.
Accumulo di idrocarburi all’interno delle trappole.
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Sviluppo e produzione (1)
Il petrolio può essere estratto sfruttando l’energia stessa del giacimento o per mezzo di sollevamento. Le acque estratte insieme al petrolio (chiamate in gergo tecnico acque di strato) generalmente vengono reiniettate nel giacimento stesso.
Risalita naturale del petrolio per effetto della pressione
Estrazione mediante sistemi di sollevamento
Iniezione di acqua
Rocce di copertura
Fluidi di giacimento
Rocce serbatoio
Acquifero di fondo
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Sviluppo e produzione (2)
L’operazione di perforazione di un pozzo dura generalmente pochi mesi ed è realizzata con sistemi a rotazione utilizzando scalpelli di varia forma. È effettuata utilizzando una torre a traliccio, chiamata derrick. Il foro viene poi completato con varie incamiciature (che mettono in comunicazione con la superficie soltanto i livelli produttivi) e con la croce di produzione, nella quale sono presenti diverse valvole e sistemi di sicurezza. Schema degli impianti utilizzati in fase di perforazione.
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Esempio di croce di produzione utilizzata durante lo sfruttamento di un giacimento petrolifero.
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Sviluppo e produzione (3)
Nel caso del giacimento di Cavone, che si trova in condizioni idrostatiche, i pozzi produttivi sono tutti dotati di sistemi di sollevamento che permettono l’estrazione dei fluidi di giacimento, ad eccezione del pozzo Cavone 9 che ha una produzione spontanea.
La pompa a cavalletto del pozzo Cavone 8
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Il giacimento petrolifero di Cavone
Il reservoir è di tipo carbonatico e giace ad una profondità di circa 2.900 metri. Entrato in produzione nel 1980 e allo stato attuale sono attivi 4 pozzi produttori ed 1 pozzo iniettore.
Rappresentazione del sistema di faglie presente nell’area.
Tetto del giacimento con ubicazione dei pozzi.
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Rappresentazione planimetrica delle superfici di faglia.
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Le profondità di esercizio dei pozzi
Pozzo
Profondità (m)
Cav‐9
2.652 – 2.680
Cav‐8
3.070 – 3.080
3.108 – 3.121
Cav‐14
3.302 – 3.367
Cav‐7
3.065 – 3.073
3.116 – 3.124
3.132 – 3.144
3.163 – 3.173
Cav‐17
2.899 – 2.909
2.921 – 2.936
Schema (non in scala) degli intervalli aperti sui pozzi.
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Lo Studio di giacimento di Cavone
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Il Laboratorio Cavone
Il Laboratorio di monitoraggio Cavone
Nato dall’accordo di collaborazione sottoscritto dal Ministero dello Sviluppo Economico, dalla Regione Emilia‐Romagna e dalla Società Padana Energia S.p.A. con il patrocinio di Assomineraria il 17/04/2014.
Nel periodo da aprile a luglio 2014 ha provveduto ad:
• aggiornare il modello statico e dinamico del giacimento;
• eseguire prove di interferenza/iniettività ai pozzi che hanno permesso di verificare l’assenza di interferenze derivanti dall’attività di reiniezione;
• valutazione dell’applicabilità degli ulteriori monitoraggi per la prima applicazione delle nuove Linee Guida ministeriali;
I risultati delle attività sono stati resi accessibili, con la dovuta trasparenza e diffusione attraverso un punto informativo locale presso il Centro Olio Cavone ed un sito web dedicato (www.labcavone.it).
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Lo Studio del Laboratorio Cavone
Lo Studio di aggiornamento del modello statico e dinamico del giacimento:
1. Raccoglie e analizza tutte le informazioni disponibili: l’inquadramento tettonico, sismicità storica, caratterizzazione delle strutture tettoniche e l’evidenza delle deformazioni nel campo di Cavone e nel suo intorno;
2. Illustra dettagli tecnici rilevanti in merito ai terremoti avvenuti nel maggio 2012 e all’attività sismica negli anni precedenti;
3. Rivede i meccanismi fisici per l’induzione degli eventi sismici proposti dalla letteratura scientifica calandoli nel contesto delle condizioni e strutture relative al campo di Cavone e alle aree circostanti;
4. Descrive lo sviluppo dei modelli utilizzati per indagare le variazioni di pressione e degli sforzi associati alle attività di produzione di idrocarburi e iniezione di acque di strato nel giacimento di Cavone.
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Gli specialisti
Composto da 6 professori statunitensi ciascuno dei quali con competenze specifiche per affrontare tutti gli argomenti nella maniera più completa e organica possibile.
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I possibili meccanismi indagati
L’ANALISI SI E’ CONCENTRATA SULLE POSSIBILI ATTIVITÀ ANTROPICHE E MECCANISMI FISICI DI POTENZIALE INDUZIONE/INNESCO DI EVENTI SISMICI Attività
Effetto potenziale
Meccanismo Iniezione di fluidi
Incremento della pressione dei fluidi e riduzione degli sforzi efficaci su piani di rottura esistenti
Variazione dello stato tensionale (incremento delle pressioni)
Rimozione di fluidi
Variazioni volumetriche con conseguenti variazioni degli sforzi poro‐elastici (sforzi di Coulomb)
Interazioni poro‐elastiche
Rimozione di fluidi
(massa) dal sottosuolo
Variazione dei carichi con conseguente compensazione isostatica
Recupero isostatico
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La sequenza sismica
Concessione Mirandola
1‐28 maggio: eventi sismici M>3
29 maggio – 30 giugno: eventi sismici M>3
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Elementi indicativi dell’origine tettonica
• La sequenza di terremoti del 20 Maggio 2012 si è scatenata a circa 20 km dal campo di Cavone e si è spostata verso il campo: non sono noti in letteratura casi in cui attività di iniezione fluidi abbiano innescato dei terremoti a distanze così elevate, con successiva migrazione verso l’area di iniezione;
• Il terremoto del 20 Maggio 2012 ha prodotto cambiamenti delle tensioni di Coulomb in prossimità dell’ipocentro della scossa di assestamento del 29 Maggio 2012, sufficientemente grandi (6 bar) da aver innescato quest’ultima;
• Considerando le attività di iniezione, i dati a disposizione mostrano una variazione nulla o negativa della pressione complessiva dei fluidi nel giacimento, escludendo qualsiasi correlazione fra le attività estrattive nel campo Cavone e gli eventi del maggio 2012;
• I volumi estratti non sono tali da generare variazioni nello sforzo poro‐elastico in grado di generare eventi di magnitudo come quelli verificatisi (1 mbar, inferiore di un fattore 100 rispetto al valore minimo riconosciuto nella letteratura scientifica);
• Gli effetti dovuti alla riduzione di peso conseguenza della produzione sono estremamente più piccoli dei precedenti (e dell’attrazione lunare).
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La modellistica ‐ I parametri principali
• Geometria del sottosuolo:
o Assetto strutturale;
o Orizzonti geologici;
o Dimensioni del giacimento.
• Parametri petrofisici:
o Porosità;
o Permeabilità.
• Condizioni iniziali di pre‐
produzione:
o Pressione originale.
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• Andamento delle pressioni nel tempo;
• Proprietà geomeccaniche:
o Dati da prove di laboratorio;
o Dati da test nel pozzo;
o Da letteratura scientifica.
• Misure di deformazione del suolo:
o Registrazioni GPS;
o InSAR;
o Livellazioni.
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La modellizzazione degli effetti della coltivazione
Allo scopo di calcolare gli eventuali disturbi di pressione indotti dall’iniezione anche a notevole distanza è stata effettuata dapprima una simulazione analitica del comportamento dinamico del campo.
I risultati confermano:
• Il raggio di influenza di Cavone 14, determinato durante le prove di campo;
• Che gli ipocentri dei terremoti del maggio 2012 sono ampiamente al di fuori dell’area di influenza del pozzo iniettore.
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Pozzi produttori
Pozzo iniettore
Epicentro del 29/05/12
Variazioni delle pressioni nel campo di Cavone. Si noti che l’epicentro della scossa del 20 maggio 2014 è localizzata al di fuori della figura ‐10 km ad Est).
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La modellizzazione degli effetti della coltivazione
Alla luce delle raccomandazioni date dalla Commissione ICHESE, le attività del Laboratorio Cavone si sono focalizzate anche sulla realizzazione un MODELLO 3D GEOMECCANICO ‐
FLUIDODINAMICO INTEGRATO per verificare se la coltivazione del giacimento, in termini di disturbo di pressione e stress geomeccanico, possa aver raggiunto o meno le strutture sismogenetiche dell’area ed eventualmente aver influenzato l’accadimento degli eventi sismici del maggio del 2012.
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Estensione del dominio di modellazione.
Rappresentazione del giacimento con il codice di simulazione
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Sintesi dei risultati del modello
• Lo strumento simula l’intera vita di Cavone: dati reali di produzione e iniezione sono stati utilizzati per calcolare le variazioni dei parametri.
• Ad eccezione di poche centinaia di metri attorno al pozzo iniettore, la variazione della pressione dei fluidi nel giacimento è sempre negativa (iniezione = ½ produzione). Questo riduce la possibilità di accadimento dei terremoti nella regione in comunicazione idraulica con il giacimento.
• «..non vi è alcuna ragione fisica per sospettare che le variazioni di pressione agli ipocentri derivanti dalle attività di produzione o iniezione del Campo di Cavone abbiano innescato la sequenza del Maggio 2012»
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Estensione dell’area modellizzata.
Modellizzazione degli elementi geologico‐strutturali.
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Sintesi dei risultati del modello
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Tutti i dati di monitoraggio del campo di Cavone e tutte le iniziative e risultati del Laboratorio continueranno ad essere pubblicati sul sito www.labcavone.it
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