Sviluppo di una metodologia per la modellazione geologica-geomeccanica ed il monitoraggio di reservoir adibiti a siti di stoccaggio di gas naturale

• Main Author: Guido, Francesco Luigi <1983>
• Other Authors: Picotti, Vincenzo
• Format: Doctoral Thesis
• Language: it
• Published: Alma Mater Studiorum - Università di Bologna 2013
• Subjects: GEO/02 Geologia stratigrafica e sedimentologica
• Online Access: http://amsdottorato.unibo.it/5563/

La valutazione dei rischi associati all’operatività dei sistemi di stoccaggio, quali la sismicità indotta e la subsidenza, è requisito basilare per una loro corretta gestione e progettazione, e passa attraverso la definizione dell’influenza sullo stato tensionale delle variazioni di pressione di poro nel sottosuolo. Principale scopo di questo progetto è lo sviluppo di una metodologia in grado di quantificare le deformazioni dei reservoir in funzione della pressione di poro, di tarare i modelli utilizzati con casi studio che presentino dati di monitoraggio reali, tali da consentire un confronto con le previsioni di modello. In questa tesi, la teoria delle inomogeneità è stata utilizzata, tramite un approccio semianalitico, per definire le variazioni dei campi elastici derivanti dalle operazioni di prelievo e immissione di fluidi in serbatoi geologici. Estensione, forma e magnitudo delle variazioni di stress indotte sono state valutate tramite il concetto di variazione dello sforzo critico secondo il criterio di rottura di Coulomb, tramite un’analisi numerica agli elementi finiti. La metodologia sviluppata è stata applicata e tarata su due reservoir sfruttati e riconvertiti a sistemi di stoccaggio che presentano dataset, geologia, petrofisica, e condizioni operative differenti. Sono state calcolate le variazioni dei campi elastici e la subsidenza; è stata mappata la variazione di sforzo critico di Coulomb per entrambi i casi. I risultati ottenuti mostrano buon accordo con le osservazioni dei monitoraggi, suggerendo la bontà della metodologia e indicando la scarsa probabilità di sismicità indotta. Questo progetto ha consentito la creazione di una piattaforma metodologica di rapido ed efficace utilizzo, per stimare l’influenza dei sistemi di stoccaggio di gas sullo stato tensionale della crosta terrestre; in fase di stoccaggio, permette di monitorare le deformazioni e gli sforzi indotti; in fase di progettazione, consente di valutare le strategie operative per monitorare e mitigare i rischi geologici associati a questi sistemi. === The assessment of the risks associated with the operations of the storage systems, such as induced seismicity and subsidence, is a basic requirement for their proper management and planning, through the definition of the stress state changes induced by pore pressure variations underground. The main aims of this project is to develop a methodology for the quantification of reservoir deformation as a function of pore pressure, and to calibrate the models used on case studies with real monitoring data, in order to compare the predictions of the models. In this thesis, the theory of inhomogeneities has been used, by means of a semianalytical approach, to define the elastic fields variations induced by fluids withdrawal and injection in geological reservoirs at depth. The failure stress change concept for a Coulomb failure criterion has been used to study the extension, shape and magnitude of in induced stress changes, through the development of finite element numerical analysis. The developed methodology has been applied and calibrated on two case studies of exploited reservoir actually converted to storage systems, which present dataset, geological and petrophysical, and various operating conditions; Elastic fields variations and subsidence are calculated, and Coulomb failure stress changes have been mapped for both case studies. The results show a good agreement with the observations arising from monitoring available on case studies, suggesting the releability of the developed methodology and suggest the low likelihood of induced seismicity. This project led to the creation of a quickly and effectively usable methodological base to estimate the influence of gas storage systems on the stress state of the crust and to monitor deformations and induced stresses; during the design stage, it helps to evaluate the operative strategies for mitigation of geological risks associated with these storage facilities.