Pianificazione del monitoraggio di un sito in terraferma: l esperienza italiana a Cortemaggiore e Besenzone

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1 Pianificazione del monitoraggio di un sito in terraferma: l esperienza italiana a Cortemaggiore e Besenzone B. Boiardi eni e&p Seminario "Il Monitoraggio della CCS" Osservatorio CCS Roma, 3 febbraio 2012

2 L accordo strategico eni Enel sulla CCS Il 21 ottobre 2008 eni ed Enel hanno firmato un Accordo di Cooperazione Strategica per sviluppare tecnologie per la cattura, il trasporto e la sequestrazione geologica della CO 2 e per facilitare e velocizzare la definitiva affermazione della tecnologia CCS. Fra le finalità del programma vi è: Realizzare il primo progetto pilota italiano di CCS, con l integrazione dell unità Enel di cattura della CO 2 dai fumi di combustione prodotti dalla centrale di Brindisi con il pilota eni di iniezione di CO 2 presso il giacimento di stoccaggio gas Stogit di Cortemaggiore/ Besenzone(Piacenza).

3 Il Pilota di Cortemaggiore / Besenzone: Obiettivi Maturare conoscenze e sviluppare know-how per progettare applicazioni della CCS su scala industriale finalizzate alla riduzione delle emissioni di CO 2 ; Verificare sul campo le previsioni sul comportamento della CO 2 iniettata (spostamento nel sottosuolo, confinamento, effetti sulla pressione, ); Definire una metodologia per l iniezione di CO 2 nel sottosuolo, sia tecnica che di approccio autorizzativo; Applicare il know-how sull iniezione di CO 2 in un giacimento di stoccaggio per uno scenario di lungo termine di sostituzione di parte del cushion gas nonché per applicazioni di EOR/EGR ( Enhanced Oil/Gas Recovery )

4 Il Pilota di Cortemaggiore / Besenzone: Idoneità del sito Campo adibito a stoccaggio gas da circa 40 anni senza alcun problema di sicurezza sia degli impianti che del giacimento; Profondità ottimale del giacimento, tra 1200 e 1500 m s.l.m.; Efficaci barriere impermeabili (spessori di argille dell ordine dei 300 m), che hanno garantito per tempi geologici la conservazione del gas nel livello, impediscono la migrazione indesiderata della CO 2 ; Disponibilità di informazioni geologiche e dinamiche del giacimento e della roccia di copertura; Supporto logistico operativo ed adeguato numero di pozzi per il monitoraggio; Processo di ottimizzazione per lo stoccaggio di gas naturale finalizzato all utilizzo della CO 2 come cushion gas.

5 Il reservoir (1) S 10 km Pool A - C N Cap rock (300 metri di argille)

6 Il reservoir (2) Pozzo Argilla di copertura (spessore 300 m) Iniezione CO 2 giacimento a gas Inizio produzione: 1950 Inizio stoccaggio gas: 1964 Volume di gas presente al 2009: 4.5 miliardi di m 3 CO 2 da iniettare: t/anno per un periodo massimo di tre anni % CO 2 totale da iniettare rispetto al volume di gas presente: 0,28%

7 Monitoraggio Duplice obiettivo: Verificare sul campo le previsioni sul comportamento della CO 2 iniettata (spostamento nel sottosuolo, effetti sulle variazioni di pressione); Controllare i possibili fenomeni indesiderati (riattivazione di fratture esistenti, deformazione della roccia di copertura, mancato confinamento e fuoriuscita da vie naturali o artificiali); Sono previste differenti modalità di monitoraggio: Microsismico; Geochimico; Controllo delle variazioni di pressione ed altimetriche.

8 Studi preliminari Modellazione del reservoir: Modello statico e dinamico Iniettività Modellazione numerica e studi di laboratorio: Interazione CO 2 roccia Interazione CO 2 cementi/acciai Possibili vie di fuga della CO 2 : Valutazione tenuta delle rocce al top e bottom Presenza di faglie Tenuta di cementi ed acciai dei vecchi pozzi e del pozzo iniettore Studi sismologici Modellazione geomeccanica: Assenza di effetti di fratturazione o riattivazione di faglie o tensioni indotte dall iniezione di CO 2

9 Modello dinamico Evoluzione del fronte della CO2 iniettata Pozzo Iniettore Dopo 100 anni la nube di CO2 raggiunge circainjection 800 m End of C2 After di estensione laterale 30 years After 10After years 90 years La presenza di una faglia influenza lo spostamento della CO2 9

10 Modeling geomeccanico Nessun effetto sulla fratturazione o riattivazione di faglie; L effetto dell iniezione di CO 2 è trascurabile; Al termine dell iniezione di CO 2 non si genera alcun effetto tensionale.

11 Microsismica di superficie e di pozzo Studio preliminare dell area per caratterizzare la storia sismologica e l attività sismica attuale ai fini di valutare del rischio sismico; Progettazione e messa in opera di una rete di monitoraggio in continuo costituita da sensori superficiali ed in profondità che misurano la microattività locale prima, durante e dopo il periodo di iniezione. Microsismica di superficie Fenomeni di fratturazione della roccia di copertura; Riattivazione di faglie. Microsismica in pozzo Installazione di una stringa di sensori sismici ad alta risoluzione fra il tubing ed il casing del pozzo iniettore per controllare le microfratture della roccia di copertura.

12 Caratterizzazione sismica del sito Studio della sismicità storica (principale e minore) dell area in esame e delle zone circostanti Studio della sismicità attuale Stato dello stress e dello strain crostale Stato delle conoscenze sulle strutture tettoniche e sismogenetiche Studio della pericolosità sismica locale

13 Rete microsismica di superficie Progettazione tramite valutazione di: Stato del rumore di fondo nell'area Numero e tipo delle stazioni e dei sensori da installare: 7 stazioni in pozzetto, di cui 3 in borehole a 100 m Geometria della rete: distribuzione azimutale uniforme (3+3 concentriche), una centrale. Redistribuzione per necessità logistiche Acquisizione dati in continuo (rete LAN via radio)

14 Analisi geochimiche Analisi in continuo del gas prelevato da un pozzo in prossimità di quello iniettore Analisi periodica su otto pozzi circostanti il punto di iniezione Campagne di analisi superficiali di aria acqua terreno

15 Caratterizzazione geochimica dei gas di giacimento Criteri di valutazione Campionamento ed analisi Elaborazione dei dati Caratterizzazione

16 Progettazione ed installazione della stazione geochimica Installata la stazione geochimica per il monitoraggio CO 2 in gas spillato a testa pozzo Trasmissione dati in continuo via GSM

17 Analisi emissioni naturali di CO 2 (1)

18 Analisi emissioni naturali di CO 2 (2)

19 Assestimetri e piezometri L assestimetro è ancorato ad una certa profondità. Se la sezione di terreno compresa tra piano campagna e tale quota si compatta, l assestimetro registra un raccorciamento. Dalla misura dei livelli nei piezometri si può individuare quale o quali acquiferi possano essere stati depletati (differenza tra il valore piezometrico a t 0 e quello nel corso del monitoraggio). Distribuzione, numero e profondità dei piezometri sono finalizzati allo scopo del monitoraggio.

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