SUMMER SCHOOL 2013 INNOVATIVE TECHNOLOGIES FOR THE SUSTAINABLE MANAGEMENT AND POLLUTION REDUCTION OF WATER RESOURCES

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Artemisia Liliana Luciani
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(Ferrara) Metodologie di perforazione e misure geofisiche in pozzo ai fini della

1 SUMMER SCHOOL 2013 INNOVATIVE TECHNOLOGIES FOR THE SUSTAINABLE MANAGEMENT AND POLLUTION REDUCTION OF WATER RESOURCES Ferrara, 2 6 settembre 2013 Via saragat, 1 (Ferrara) Metodologie di perforazione e misure geofisiche in pozzo ai fini della caratterizzazione degli acquiferi alluvionali Alessandro Affatato (OGS) Ferrara, 3 settembre 2013

2 Misure geofisiche in pozzo ai fini della caratterizzazione degli acquiferi alluvionali Caratterizzare un sistema acquifero necessita della definizione di: Definizione assetto stratigrafico Valori di permeabilità (insieme di fattori da cui dipende il deflusso idrico sotterraneo) Peculiarità litologiche e granulometriche Trasmissività, conducibilità idraulica, porosità totale/efficace, coefficiente d immagazinamento La geofisica è in grado di determinare le incognite idrogeologiche!!!

cui dipende il deflusso idrico sotterraneo) Peculiarità litologiche e granulometriche Trasmissività, conducibilità

3 Tecniche di indagine diretta dello spazio sotterraneo Log di Pozzo + VSP Tecniche down Hole e Cross Hole Geofisica in Foro

4 Come si realizzano i log log geofisicidi pozzo Il termine log, di uso corrente nell industria petrolifera, indica genericamente una serie di registrazioni in pozzo (well logging) eseguite allo scopo di valutare le proprietà del sottosuolo Si introducono opportune strumentazioni: (sonde) calate nel pozzo sia con un cavo (in questo caso le registrazioni sono comunemente denominate wireline logs) o attraverso le aste Le grandezze registrate riguardano lo studio e l identificazione geologica, geometrica, geomeccanica e petrofisica delle formazioni attraversate dalla perforazione

(sonde) calate nel pozzo sia con un cavo (in questo caso le registrazioni sono comunemente denominate wireline logs) o attraverso le aste Le

Potenziale Spontaneo SP (log elettrico) Gamma Ray GNT (log nucleare) Caliper CALI (log geometrico) Log Litologici Essi permettono di distinguere intervalli di argilla da intervalli di non argilla

5 Potenziale Spontaneo SP (log elettrico) Gamma Ray GNT (log nucleare) Caliper CALI (log geometrico) Log Litologici Essi permettono di distinguere intervalli di argilla da intervalli di non argilla (rocce porose e permeabili quali sabbia, arenaria, calcare), intervalli tra litologie e qualità acqua GNT: (mgraeq/ton) SM-A: 3-14 M: 5-20 S,C: 1-10 SP: (mv) <0=porose-perm acqua strato è più salata fango perf. <0=sottili intercalazioni SM

permeabili quali sabbia, arenaria, calcare), intervalli tra litologie e qualità acqua GNT: (mgraeq/ton)

6 Neutron GNT (log nucleare) Density RHOB (log nucleare) Sonic DT /BHC (log acustico) Log di Porosità Il loro responso è in funzione della litologia, porosità e dei fluidi contenuti nei pori. Il DT riportano le misure nelle formazioni della velocità delle onde elastiche Elettromagnetico EATT (log acustico)

porosità e dei fluidi contenuti nei pori.

7 Log di resistività Proprietà petrofisiche della roccia: porosità, saturazione in acqua, permeabilità Convenzionale ES (log elettrico) Induttivo IES (log elettrico) Laterolog LL/LLD LLS (log elettrico) Microlog ML (log elettrico) Potenziale Spontaneo SP (log elettrico)

elettrico) Induttivo IES (log elettrico) Laterolog LL/LLD LLS (log

Log dei fluidi Essa può dare informazioni sui punti o sulle zone in cui si ha una penetrazione di acqua nel foro e gas Termometria (log di temperatura) Log

8 Log dei fluidi Essa può dare informazioni sui punti o sulle zone in cui si ha una penetrazione di acqua nel foro e gas Termometria (log di temperatura) Log geometrico La sonda televisiva fornisce un registrazione delle pareti del sondaggio permettendo di osservare contatti litologici, discontinuità, fratture, cavità etc..

geometrico La sonda televisiva fornisce un registrazione delle pareti del

9 Schema indicativo del comportamento dei principali log in funzione della litologia e dei fluidi di strato

10 Parametri misurati log da pozzo Interpretazione log Resistività Densità Intervallo di transito delle onde Potenziale spontaneo Radioattività naturale Contenuto idrogeno nelle rocce processo attraverso il quale i parametri misurati vengono convertiti nei PARAMETRI PETROFISICI Porosità+fattore di formazione Saturazione in acqua Litologia Permeabilità

nelle rocce processo attraverso il quale i parametri misurati vengono convertiti nei

11 Tecniche Vertical Seismic Profile Il profilo sismico verticale (Vertical Seismic Profiling - VSP) è una misura sismica effettuata in pozzo. La realizzazione di un VSP prevede la registrazione di energizzazioni eseguite in superficie con sensori calati a diversi livelli di profondità lungo il sondaggio geognostici I sensori, solitamente geofoni a 3 componenti, registrano gli eventi sismici diretti che si propagano dalla superficie in profondità (campo downgoing) e gli eventi sismici riflessi, che si propagano verso la superficie (campo up-going), generati all interfaccia tra formazioni geologiche a diversa impedenza acustica

sondaggio geognostici I sensori, solitamente geofoni a 3 componenti, registrano gli eventi sismici diretti che si propagano dalla superficie in profondità

Tecniche down-hole Il rilievo down-hole è una tecnica d'indagine che permette di determinare la velocità di propagazione delle onde elastiche (sia longitudinali - P che trasversali - S) nei materiali

12 Tecniche down-hole Il rilievo down-hole è una tecnica d'indagine che permette di determinare la velocità di propagazione delle onde elastiche (sia longitudinali - P che trasversali - S) nei materiali attraversati dal foro d indagine. I rilievi consistono infatti nella misura dei tempi di percorso che le onde elastiche (P ed S), generate in un punto in superficie vicino alla bocca-foro impiegano per raggiungere uno o più geofoni posti nel foro a profondità diverse Ricevitore (Geofono) Ener gia ADCon verter Ricevitore (Idrofono) Sorgente(Vibro) Sond a Le misure down-hole sono utilizzate essenzialmente per la determinazione delle velocità di propagazione delle onde P e delle onde S nei materiali attraversati dal foro d indagine; il potere di risoluzione è però nettamente inferiore a quello del cross-hole Sorgente(Air Gun)

I rilievi consistono infatti nella misura dei tempi di percorso che le onde elastiche (P ed S), generate in un punto in superficie vicino alla bocca-foro impiegano per raggiungere uno o più geofoni

13 Down-hole A1 Prof. Vp Vs [m] [m/s] [m/s] (230) (490)

12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27

Tecniche Cross-Hole Le misure di cross-hole danno informazioni sulle caratteristiche medie del materiale interposto fra trasmettitori e ricevitori con lunghezze di misura dell'ordine di qualche metro.

14 Tecniche Cross-Hole Le misure di cross-hole danno informazioni sulle caratteristiche medie del materiale interposto fra trasmettitori e ricevitori con lunghezze di misura dell'ordine di qualche metro. Per la determinazione delle distanze tra i punti di trasmissione e ricezione si esegue un rilievo clinometrico dei fori Ene rgia AD Conv erter Trasmettitor e Ricevitore Ricevitore (Geofono) Generatore di onde S (GEOS) Generatore onde P (Sparker) Essendo nota la distanza fra il trasmettitore ed il ricevitore si calcolano le velocità delle onde longitudinali (Vp) e trasversali (Vs) e si rappresentano i risultati sotto forma di diagrammi di velocità in funzione della profondità. Si dispone così dell'andamento di grandezze (velocità delle onde P ed S) che sono in relazione con le caratteristiche elastiche del materiale investigato

Generatore di onde S (GEOS) Generatore onde P (Sparker) Essendo nota la distanza fra il trasmettitore ed il ricevitore si calcolano le velocità delle onde longitudinali (Vp) e trasversali (Vs) e si

Diagrafia sonica foro P1 Diagrafia sonica foro P2 Oscillogrammi onde P Oscillogrammi onde S Tabella valori Profondità Distanza TP TS VP VS u d E d Gd [m] [m] [ms] [ms] [m/s] [m/s] [Mpa] [Mpa]

15 Diagrafia sonica foro P1 Diagrafia sonica foro P2 Oscillogrammi onde P Oscillogrammi onde S Tabella valori Profondità Distanza TP TS VP VS u d E d Gd [m] [m] [ms] [ms] [m/s] [m/s] [Mpa] [Mpa] (10.51) 2236 (477) (0.4762) (1341) (455) (11.15) 2060 (449) (0.4751) (1188) (403)

[Mpa] 1 5.006 4.32 13.49 1159 371 0.4429 795 275 2 5.008 2.29 9.42 2187 532 0.4686 1660 566 3 5.

16 Cross-Hole tomografico Copertura raggi sismici di una tomografia cross-hole

17 VSP Tecniche Down hole Tecniche Cross hole Misurare le velocità intervallari delle onde P lungo il sondaggio al fine di definire un modello di velocità dei litotipi attraversati dalla perforazione Calibrare il dato sismico a riflessione di superficie (tempi/profondità) Definire la riflettività della sequenza sedimentaria e valutare l eventuale presenza di interfacce non stratigrafiche Diagrammare i tempi di tragitto calcolati lungo il percorso Sorgentericevitore in funzione di z Determinazione delle velocità di propagazione delle onde P e delle onde Ricostruzione profilo velocità P ed S Definire continuità stratigrafica depositi Definire continuità litologica depositi Caratterizzazione velocità alte e basse Riconoscimento dei terreni ghiaie/ciottoli

stratigrafiche Diagrammare i tempi di tragitto calcolati lungo il percorso Sorgentericevitore in funzione di z Determinazione delle velocità di propagazione delle onde P e delle onde

18 Grazie per la cortese attenzione!!!!!!

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