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Segregazione geologica di CO2


La segregazione geologica della CO2 antropica ha attirato negli ultimi tempi un notevole interesse come mezzo per contribuire alla riduzione di emissione di gas serra nell’atmosfera. Questa tecnologia può essere messa in atto in giacimenti di olio/gas esauriti, acquiferi salini o miniere abbandonate. In particolare, lo stoccaggio in giacimenti o acquiferi profondi costituisce un’alternativa generalmente sostenibile sia a livello tecnologico che economico, soprattutto sfruttando la lunga esperienza acquisita dall’industria petrolifera nell’iniezione di gas a scopo di EOR (Enhanced Oil Recovery) e le infrastrutture spesso già presenti in alcuni campi sfruttati in passato. La fattibilità di ciascun progetto di stoccaggio necessita dell’uso di modelli numerici avanzati per prevedere i principali processi messi in atto dall’iniezione del gas:
  1. mobilità del gas nel mezzo poroso;
  2. deformazione del serbatoio;
  3. interazione del gas con i fluidi e i minerali presenti in sito.
La simulazione accurata dei precedenti fenomeni riveste un’importanza fondamentale per garantire la sicurezza meccanica e idraulica dello stoccaggio, evitando la fuoriuscita della CO2 verso la superficie.
M3E S.r.l. si avvale della pluriennale esperienza dei propri soci in questo settore per porsi all’avanguardia nello sviluppo e nell’utilizzo di strumenti modellistici per la simulazione fluidodinamica e meccanica della segregazione geologica della CO2.

Simulazioni fluidodinamiche
Gli strumenti modellistici messi a punto da M3E consentono di riprodurre in maniera accurata e fedele le complesse geometrie delle strutture geologiche in cui si intende effettuare lo stoccaggio a partire da dati sismici interpretati. E’ possibile posizione uno o più pozzi con finestratura a piacimento imponendo la portata di iniezione prevista o la sovrappressione massima di esercizio.
Il principale risultato consiste nella previsione dell’evoluzione della bolla di CO2 nel tempo, al fine di verificare la capacità di ricezione complessiva della struttura selezionata e stabilire il rischio di moto del gas verso zone ritenute sensibili, ad esempio pozzi abbandonati in giacimenti esausti o faglie che, in seguito ad una possibile attivazione, potrebbero costituire vie di fuga preferenziale per il gas.

Simulazioni geomeccaniche
La CO2 iniettata sposta i fluidi in sito e costituisce una sorgente di stress per la struttura porosa in cui viene effettuato lo stoccaggio. Questo induce una deformazione del mezzo che può produrre varie conseguenze in merito alla fattibilità del progetto:
  1. verifica di rottura a taglio o trazione della roccia serbatoio e dello strato di copertura;
  2. possibile attivazione di faglie confinanti il giacimento;
  3. deformazione in superficie.
La verifica di rottura viene effettuata mediante un’accurata analisi dello stress in giacimento e nello strato di copertura, individuando le zone a rischio fratturazione e la distanza dallo stato critico per diversi scenari. La generazione di zone fratturate a taglio o trazione determina la plasticizzazione della roccia, con la conseguente perdita di rigidezza del materiale e possibilità di grandi deformazioni. Particolare attenzione va posta nella determinazione di tali zone in prossimità dei pozzi di iniezione, in quanto un collasso del materiale circostante potrebbe causare la rottura dello stesso con la possibilità di fuga del gas verso la superficie.
I codici sviluppati da M3E sono in gradi di gestire complesse configurazioni fagliate, simulando l’evoluzione dello stato di stress lungo le superfici di faglia ed evidenziando la possibile attivazione (scorrimento e/o apertura) di tali discontinuità. L’attivazione di una faglia può avere varie conseguenze, sia dal punto di vista meccanico che idraulico, dando luogo a: (1) una possibile attività microsismica; (2) la generazione di una fessurazione che costituisce una via preferenziale di fuga del gas; (3) un incremento delle deformazioni in superficie.
Lo stoccaggio di gas in serbatoi sotterranei determina, infine, un rigonfiamento della struttura ospitante con un conseguente innalzamento della superficie. Evidenza di tale fenomeno è stata recentemente riscontrata in diversi esperimenti di stoccaggio di CO2 mediante tecniche di misurazione satellitare. Il movimento della superficie può destare preoccupazione nel caso in cui strutture di un certo valore, storico o socio-economico, siano interessate da deformazioni differenziali che possano comprometterne l’integrità. Tale situazione va, in particolare, indagata con attenzione nel caso in cui esistano faglie a scala regionale che si propagano verso il piano campagna.

Riferimenti bibliografici
A. Comerlati, M. Ferronato, G. Gambolati, M. Putti, P. Teatini. Some preliminary Finite Element results of CO2 sequestration in a sedimentary basin. In Extended Abstracts of the 64th Europen Association of Geoscientists and Engineers Conference and Exhibition, 2002. EAGE, Florence.
A. Comerlati, M. Ferronato, G. Gambolati, M. Putti, P. Teatini. Can CO2 help save Venice from the sea? EOS Transactions of the American Geophysical Union, 84, pp. 546, 552-553, 2003.
A. Comerlati, M. Ferronato, G. Gambolati, M. Putti, P. Teatini. Upward migration of anthropogenic CO2 and vertical finite element mesh resolution in a layered sedimentary basin. In Proceedings of 2003 Offshore Mediterranean Conference and Exhibition, Cd-Rom, 2003. Ravenna.
A. Comerlati, M. Ferronato, G. Gambolati, M. Putti, P. Teatini. CO2 injection below the Venice Lagoon: a numerical study. In C.T. Miller et al. (eds.), Computational Methods in Water Resources XV, vol. 1, pp. 827-828, 2004. Elsevier Science, Amsterdam.
A. Comerlati, M. Ferronato, G. Gambolati, M. Putti, P. Teatini. Fluid-dynamic and geomechanical effetcs of CO2 sequestration below the Venice Lagoon. Environmental and Engineering Geoscience, 12, pp. 211-226, 2006.
M. Ferronato, G. Gambolati, C. Janna, P. Teatini. Geomechanical issues of anthropogenic CO2 sequestration in exploited gas fields. Energy Conversion and Management, 51, pp. 1918-1928, 2010.
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