Diapositiva 1 - INFN

Daniele Masetti,
Prof. Ordinario di Geologia
Stratigrafica
Dipartimento di Fisica e
Scienze della Terra
Università di Ferrara
Shale gas: un
esempio di
combustibili fossili
non convenzionali
-la roccia madre, (source rock);
- la roccia serbatoio, (reservoir);
- la roccia di copertura (seal);
- la trappola o (trap).
Roccia madre
La sostanza organica presente nelle rocce madri prende il
nome di kerogene, quantificato dal TOC
Una buona roccia madre ha un TOC
variabile da 0,5 a 3 %
Il kerogene genera petrolio e gas quando raggiunge la
corretta maturità, corrispondente ad una temperatura
di circa 60°(435 °C in laboratorio) durante il crescente
seppellimento della roccia madre fino alla finestra
dell’olio (oil window, circa 1,5-2 Km di profondità). Lo
strumento che ci permette di misurare la maturità è la
riflettanza della vitrinite, componente del kerogene,
misurata in RO
La finestra dell’olio
430°
480°
A seguito della
maturazione
nella finestra
dell’olio, gli
idrocarburi
migrano nel
serbatoio e si
concentrano
nella trappola
per formare un
GIACIMENTO
CONVENZIONALE
Migrazione degli
idrocarburi
Se questa migrazione non avviene, gli
idrocarburi rimangono intrappolato
all’interno della roccia madre dando
origine ad un giacimento
NON CONVENZIONALE
Conventional / Unconventional
giacimenti di idrocarburi
• I giacimenti
“conventional” sono
quelli che possono
essere sfruttati con
profitto senza
particolari
metodologie di
recupero.
• I giacimenti
“unconventional” sono
quelli che NON
possono essere
sfruttati senza
particolari
metodologie di
recupero, quali, ad
esempio, il fracking.
Giacimenti convenzionali e non
Giacimenti non convenzionali sono
gas shale, oil shales, tight gas and oil,
tar sands, coal bed methane ecc.
Gas Shale negli Stati Uniti
Barnett Shale: Texas, Carbonifero, 350 MA
Marcellus Fm: Pennsylvania, Devoniano, 400 MA
Le Barnett shale affiorano nel
sottosuolo di Fort Worth con uno
spessore di circa 120 m
LE BARNETT SHALE IN AFFIORAMENTO sono in condizioni di
IMMATURITA’
Tmax = 418°C
TOC = 9,18%
DATI di POZZO: condizione di elevata MATURITA’
Tmax > 450°C
il kerogene è da maturo a
sovramaturo
1,35 < Ro% <2
gas window
Il lavoro preliminare eseguito ha permesso di
accertare che il permesso acquisito nelle Barnett
Shale risulta
ECONOMICAMENTE INTERESSANTE.
Saranno eseguite ulteriori analisi per la stima sui
volumi di idrocarburi effettivamente estraibili.
ESEMPI EUROPEI DI GAS SHALE: BALTIC-LUBLIN
BASIN
•Età: Siluriano inferiore
430MA
•Spessore 100-300
•TOC medio 1-2%
•Maturità: gas window
•Un recente rapporto (2012)
dell’Istituto geologico
Polacco valuta in 346-768
miliardi di metri cubi di
metano il gas estraibile dai
gas shale, da 2,5 a 5,5
maggiore rispetto alle
riserve stimate dei
giacimenti convenzionali di
gas presenti in territorio
Polacco
Gli Shale gas
Un buon giacimento di shale gas ha le seguenti
caratteristiche :
• Spessore adeguato (non inferiore a 100 m);
• Profondità possibilmente non superiore a 2Km;
• Elevata maturità (RO da 1,4 a 2,2);
• Buona quantità di gas intrappolato;
• Buona fragilità degli shales (determinata dal variabile
contenuto di argilla, quarzo e calcite) che aumenti la
fratturazione durante il fracking;
• Scarsa deformazione tettonica.
POSSIBILI ESEMPI ITALIANI DI GAS SHALE: IL NORD EST
Masetti et al 2012, AAPG Bull
Alpi e Pianura
Lombarde: Argilliti
«mesozoiche»
Spessore : 1001000 m
TOC 0,5 -7%
Maturità : elevata
ESEMPI ITALIANI DI GAS UNCONVENTIONAL:
IL BACINO DI RIBOLLA
SI TRATTA DI CBM, COAL BED
METHANE, IN CUI LIVELLI DI
CARBONE SONO PRESENTI NELLE
ROCCE MIOCENICHE. IL METANO E’
ADSORBITO ALLA SUPERFICIE DEL
CARBONE E SI LIBERA NON CON IL
FRACKING MA DEPRESSURIZANDO IL
GIACIMENTO ATTRAVERSO
L’EMUNGIMENTO DI ACQUA
Fracking
gergo petrolifero che significa“hydraulic
fracturing”, fratturazione idraulica ottenuta
attraverso l’immissione di acqua a forte
pressione nel sottosuolo
L’iniezione di acqua prevista dal fracking
avviene con l’utilizzo della cosiddetta
SLICKWATER
acqua contenente diversi tipi di additivi,
chimici e meccanici, per una percentuale
del 5%. Tra i primi, CO2, HCl, glicole
etilenico, l’antigelo per ridurre l’attrito
interno, tra i secondi grani e microsfere di
quarzo, ceramica od alluminio, i cosiddetti
proppants
Sabbia con
granuli di
quarzo o di
ceramica che
viene iniettata
nelle fratture
Il “CASING”
• I Casing sono dei tubi metallici che
vengono collocati in pozzo con lo scopo
di rivestire il foro
• Il Casing, una volta posizionato alla
quota desiderata, viene cementato
pompando al suo interno della malta
• Lo scopo è quello di Impedire il crossflow di fluidi di formazione da un
livello ad un altro
Il Fracking
Impatto in superficie di un impianto di
shale gas
wellpad
GAS
EXPORT
WELLPAD
NODE
TREATMENT HUB
Possibili
problemi
durante la
coltivazione di
shale gas
MICROSIMICITÀ INDOTTA
DALLA COLTIVAZIONE
DELLE BARNETT SHALE,
ben inferiore ai più
piccoli tremori avvertibili
in superficie. Non sono
documentati in
letteratura eventi sismici
di una certa importanza
riconducibili al FRACKING
DEI GAS SHALE
Per concludere: In negativo
• problemi di inquinamento alle falde segnalati in
Pennsylvania (Marcellus FM) ed altrove;
• Necessità di enormi quantità di acqua (2-3 milioni
di litri per la perforazione e 17 milioni per il
fracking)
• Impatto sul paesaggio della rete degli impianti
necessari per il fracking
• In Italia, una geologia giovane e complessa che
spesso non consente lo stabilirsi delle condizioni
richieste per la formazione di un buon giacimento
di shale gas
PER CONCLUDERE: IN POSITIVO
*Il miglioramento delle
tecniche di estrazione ha
permesso la crescita
vertiginosa della estrazione
di shale gas, nelle Barnett e
a livello mondiale.
PER CONCLUDERE:
IN POSITIVO
*L’immissione di grandi
quantità di shale gas ha
comportato diminuzione del
prezzo del gas sul mercato
americano. Ben altri risultati
in quello europeo ed
italiano, sotto a sx.
*Il passaggio dal carbone al
gas naturale è stato l’evento
che, secondo qualche
esperto americano più di
ogni altro ha migliorato la
qualità dell’aria in tutti gli
Stati Uniti.
Grazie per
l’attenzione!