ESPLORAZIONE PETROLIFERA

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1 E&P di Idrocarburi in Italia: Una convergenza Stato Regioni - Operatori Workshop Tecnico: Upstream e Territorio ESPLORAZIONE PETROLIFERA Sergio Morandi ( Shell Italia E&P E&P SpA )

2 Agenda: ESPLORAZIONE PETROLIFERA generalità sulla ricerca petrolifera ingredienti dell esplorazione petrolifera: rischio geologico e valutazione geo.mineraria Il permesso di ricerca e le fasi esplorative

3 LA RICERCA PETROLIFERA (1) Gli idrocarburi: si generano esclusivamente nelle rocce sedimentarie si accumulano generalmente nei bacini sedimentari rappresentano un evento raro nel contesto dei fluidi generalmente intrappolati nel sottosuolo hanno una densità minore delle rocce e dell acqua per cui, una volta generatisi, tendono a migrare naturalmente verso la superficie attraverso i pori e/o le fratture delle rocce e vengono trattenuti nel sottosuolo sol nel caso in cui incontrino barriere di permeabilità

4 LA RICERCA PETROLIFERA (2) Elementi principali dell esplorazione petrolifera: Petroleum Play (tema di ricerca) Play Fairway : area di estensione del tema di ricerca Petroleum system : ipotesi sui meccanismi di generazione, migrazione ed accumulo degli idrocarburi in un Play Fairway Valutazione geo-mineraria : Permesso di ricerca prospezioni di dettaglio definizione dei singoli prospetti rischio geologico stima delle riserve possibili pozzo esplorativo analisi dei risultati

5 LA RICERCA PETROLIFERA (3) L esplorazione è un investimento a rischio : parte da ipotesi geologiche acquisisce ed interpreta dati per : verificare o modificare tali ipotesi identificare, gestire e ridurre le incertezze geologiche quantificare e predirre un potenziale non ancora scoperto e valutare le percentuali di successo, in funzione : delle incertezze geologiche del volume di idrocarburi che si potrebbero scoprire degli investimenti necessari

6 IL CONCETTO DI PETROLEUM PLAY Il Petroleum play è un modello geologico iniziale che spiega come la combinazione di un certo numero di fattori geologici potrebbe aver prodotto un accumulo di idrocarburi. Ingredienti del Petroleum Play: roccia madre (source rock & petroleum charge system) roccia serbatoio (reservoir) roccia di copertura (top seal o cap rock) trappola (trap)

7 IL CONCETTO DI PETROLEUM PLAY Come si sviluppa un tema di ricerca (Play) lay): studio regionale: conoscenza dell evoluzione stratigrafica e strutturale di un bacino sedimentario modello geologico: risultato dello studio regionale dal quale predirre la presenza di rocce madri, sistema di caricamento, rocce serbatoio e rocce di copertura ( Petroleum System ) interpretazione di dettaglio per valutare la prospettività di un area Dati necessari per sviluppare un Play: geologia regionale dati sismici pozzi geologia di superficie altri dati geofisici

8 Esempio di Petroleum System Adriatico Meridionale SEAL R S R S RESERVOIR S R S Roccia di copertura Roccia serbatoio Roccia Madre S R S S SOURCE

9 IL PLAY FAIRWAY il Play Fairway: è l area geografica per la quale si ritiene valido il modello geologico di un singolo Petroleum Play Esempio: Petroleum Play: margine della Piattaforma Carbonatica Apula

10 Esempio di mappa di PLAY FAIRWAY Adriatico Meridionale

11 Agenda: ESPLORAZIONE PETROLIFERA generalità sulla ricerca petrolifera ingredienti dell esplorazione petrolifera rischio geologico e valutazione geo.mineraria Il permesso di ricerca e le fasi esplorative

12 LA ROCCIA MADRE (SOURCE ROCK) La roccia madre (source rock) è una roccia sedimentaria ricca in materia organica capace di generare ed espellere composti di idrocarburi La generazione degli idrocarburi è causata da due fattori principali: il seppellimento progressivo fino a raggiungere temperature comprese tra 60 e 150 C, corrispondenti a profondità di seppellimento dei sedimenti comprese tra 2000 e 6500 m, in aree con gradiente geotermico normale. il tempo: durata nel tempo delle condizioni di seppellimento Condizioni ideali per la deposizione della roccia madre: Ambienti deposizionali per possibili rocce madri: ambiente anossico caratterizzato da alta produttività organica e scarso apporto di bacini marini, lagune, scarpata continentale, laghi, delta ossigeno (bassa energia e scarsa circolazione d acqua) sedimenti a grana fine (generalmente argillosi)

13 LA ROCCIA MADRE (SOURCE ROCK) ** Il kerogene rappresenta il prodotto finale dei processi di trasformazione della MO ad opera dei batteri aerobi ed anaerobi Il processo di evoluzione della materia organica contenuta nelle rocce sedimentarie può essere suddiviso in quattro stadi: accumulo in ambiente anossico diagenesi: trasformazione della materia organica in kerogene** e/o produzione di gas metano biogenico catagenesi: trasformazione del kerogene in idrocarburi liquidi (olio) in funzione della temperatura, della profondità di seppellimento e dell età del sedimento metamorfismo: produzione di metano (gas termogenico/gas secco ) e di grafite dal kerogene residuo Temperatura e Profondità aumentano dalla fase di accumulo a quella di metamorfismo

14 MIGRAZIONE DEGLI IDROCARBURI (PETROLEUM CHARGE SYSTEM) Dopo essere stati generati, gli idrocarburi vengono espulsi dalla roccia madre (migrazione primaria) in un mezzo poroso ( roccia porosa) entro il quale si muovono (migrazione secondaria), finché non vengono bloccati ed accumulati in una trappola geologica strutturale o stratigrafica (accumulo). Talvolta gli idrocarburi possono passare da un mezzo poroso ad un altro o essere rimessi in movimento dopo essersi accumulati in una trappola (migrazione terziaria, trasmigrazione).

15 MIGRAZIONE DEGLI IDROCARBURI ( PETROLEUM CHARGE SYSTEM ) MIGRAZIONE PRIMARIA ( interna alla roccia madre ) MIGRAZIONE SECONDARIA ( nella roccia serbatoio dopo l espulsione dalla A) espulsione roccia madre ) B) migrazione verticale C) Accumulo iniziale D) Migrazione laterale Il movimento degli idrocarburi in una roccia serbatoio, fino al raggiungimento di una trappola, è regolato da tre forze: Spinta di galleggiamento Gradiente di pressione Pressione capillare E) intrappolamento

16 LA ROCCIA SERBATOIO (RESERVOIR) Il reservoir è costituito da una roccia capace non solo di contenere i fluidi, ma anche di permetterne il movimento. I fattori che caratterizzano la roccia serbatoio sono, quindi, la porosità e la permeabilità. La porosità influisce sulle riserve di un prospetto. La permeabilità influisce sul flusso di produzione del petrolio Si distinguono due tipi di reservoirs (rocce serbatoio): reservoir clastici (sabbie, arenarie, ecc ) reservoir carbonatici (calcari,dolomie,ecc)

17 LA ROCCIA DI COPERTURA (SEAL) Una roccia di copertura è efficace se la sua pressione capillare è maggiore della spinta di galleggiamento degli idrocarburi sottostanti ( A e B ) Le rocce di copertura più efficaci sono costituite da rocce clastiche a grana fine (argille) ed evaporiti (gessi ed anidriti) Ai fini dell efficacia è più importante l estensione laterale del seal piuttosto che il suo spessore La duttilità aumenta l efficacia La profondità di seppellimento non influisce sulle rocce di copertura

18 LA TRAPPOLA (TRAP) La trappola geologica è il punto dove gli idrocarburi si accumulano quando tutte le condizioni ideali del petroleum system sno presenti:: (roccia madre, roccia serbatoio,,migrazione, roccia di copertura ed.. chiusura strutturale o stratigrafica) Le trappole geologiche sono generalmente classificate in: strutturali stratigrafiche TERMINI COMUNEMENTE USATI PER DESCRIVERE UNA TRAPPOLA water Roccia di copertura Roccia serbatoio

20 Il Rischio Geologico L esplorazione è un investimento a rischio che cerca di quantificare un potenziale petrolifero non ancora scoperto valutando e pesando le incertezze Il rischio geologico esprime in % quante possibilità si hanno di scoprire un giacimento di idrocarburi Per valutare un prospetto esplorativo bisogna combinare insieme due livelli di rischio geologico : A) Play Risk: il rischio relativo all efficacia del Petroleum Play ipotizzato B) Prospect Specific Risk: Il rischio relativo all efficacia del singolo prospetto esplorativo A) ) Play Risk formula: Geological Model Risk x Conditional Play Risk = Play Chance % Geological Model Risk ( possibilità in % che il modello geologico sia valido) Conditional Play Risk (possibilità in % che sui sia prodotto effettivamente un Petroleum System) Play Chance ( possibilità in % di trovare il Play sia effettivamente presente ) B) Prospect Specific Risk % = Trap/Seal risk x Charge risk x Reservoir risk Trap/Seal risk ( presenza ed efficacia della trappola geologica e della roccia di copertura ) Charge Risk (possibilità che la trappola sia stata caricata di idrocarburi ) Reservoir risk ( presenza e qualità della roccia serbatoio ) Play Chance x Prospect Specific Risk = Prospect Success Chance (%) Prospect Success Chance (Rischio Geologico = probabilità di scoprire un giacimento di idrocarburi)

21 Il Rischio Geologico IN ITALIA Catena Il Prospect Success Chance Avanfossa Avanfossa (Rischio Geologico) è mediamente del 16% Ciò significa che ogni volta che si perfora un pozzo esplorativo si hanno solo Retro Retro Arco Arco Catena Catena Avampaese Avampaese B il 16% di possibilità di scoprire un giacimento di idrocarburi A (.e quindi l 84% di possibiltà di fallire ) A CHAIN BACK ARCH foredeep FORELAND C T Pl-Q T C Pl-Q C C P C T Convegno Annuale Settore Idrocarburi e Geotermia, C Tirrenia ottobre 2003 B Catena

22 Valutazione Geo -mineraria Dati geofisici (sismica, ecc) Dati Geologici ( modello geologico, pozzi,ecc) Prospetto Minerario mappa della trappola geologica (interpretazione dei dati sismici) RESERVOIR: caratteristiche geologiche e petrofisiche della roccia serbatoio SOURCE: tipo di idrocarburi che ipotizziamo essersi accumulati Valutazione del potenziale petrolifero di un Prospetto Minerario ( riserve di idrocarburi recuperabil ) GRV mc x N/G% x O% x Shc% % x RF = Riserve Recuperabili GRV mc = trappola; volume di roccia impregnata di idrocarburi N/G % = Net/gross ratio % di roccia potenzialmente occupata da fluidi O % = porosità del reservoir Shc% = saturazione in Idrocarburi del reservoir RF = fattore di recupero degli idrocarburi

23 Valutazione Geo -mineraria RISERVE RECUPERABILI x RISCHIO GEOLOGICO = RISERVE RISCHIATE Risultato POZZO ESPLORATIVO VALUTAZIONE ECONOMICA DEL PROSPETTO E DEL PERMESSO DI RICERCA DECISIONE ABBANDONO Istanza di Concessione (Sviluppo e Produzione) INVESTIMENTI NECESSARI / $ (esplorazione, sviluppo e produzione )

24 ESPLORAZIONE PETROILIFERA un lungo percorso ricco di scelte ed incertezze Fase preliminare Permesso di ricerca Area Bacino Petroleum Play Permessi Prospezionie Prospetto Pozzo geografica Sedimentario Play fairway di ricerca esplorativa esplorativo Italia 1 catena Area a pieve sismica 1 a Spagna 2 avampaese Area b mulino MT 2 b Libia Tunisia ecc 3 4 ecc Margine di piattaforma avanfossa ecc Area c Area d ecc fosso Monte X ecc Gravim. Magnet. ecc 3 4 ecc c d ecc Pozzo esplorativo a b c d ecc Risultato della ricerca scoperta sterile shows Concessione di coltivazione valutazione abbandono dell area si riparte dalla prospezione

26 Il Permesso di Ricerca e le fasi esplorative 1) Fase esplorativa preliminare: se in un Permesso di Ricerca od in aree limitrofe, già esistono dati geologici e geofisici; studi Geologici regionali e di dettaglio dati sismici precedentemente acquisiti dati gravimentrici, Magnetometrici, Magnetotellurici (MT) dati di pozzi già perforati ecc essi, dopo l attribuzione, vengono generalmente acquistati, rielaborati, se necessario, e re-interpretati. 2) Prospezione ed esplorazione: La sintesi di tutti i dati analizzati nella fase preliminare serve a scegliere opportunamente dove e come eseguire le Indagini Geofisiche ( sismica, MT, altro ),senza le quali è impossibile valutare il potenziale minerario del permesso ed ubicare l eventuale pozzo esplorativo Quindi per definizione, nella fase esplorativa e cioè di ricerca, non è possibile conoscere a priori al momento del conferimento del Permesso di Ricerca : quante indagini geofisiche serviranno realmente dove saranno ubicate dove soprattutto sarà ubicato il pozzo esplorativo

27 esplorare Idrocarburi. in ITALIA 1) Se un area è ritenuta interessante,ed è libera da vigenti Permessi e/o Concessioni,si presenta un Istanza di Permesso di Ricerca al Ministero delle Attività Produttive (MAP). A tale Istanza vanno allegati: Relazione Geologica che descrive il Petroleum Play ipotizzato Programma Lavori che contiene la descrizione dei i lavori esplorativi che si intendono realizzare (sismica e pozzo esplorativo in particolare) e la descrizione degli investimenti previsti 2) l istanza di Permesso è valutata inizialmente dal Comitato Tecnico per gli Idrocarburi e la Geotermia, che esamina la validità tecnica del progetto esplorativo e lo confronta con altre eventuali istanze concorrenti 3) se l Istanza è accolta vengono coinvolte le Regioni interessate per ottenere la cosiddetta intesa 4) ottenuta l intesa il MAP emana il Decreto di Conferimento del Permesso di Ricerca. Solo a questo punto può avere inizio la reale della fase esplorativa

28 Il Permesso di Ricerca e le fasi esplorative Il programma di esplorazione (programma lavori) di un un Permesso di Ricerca per Idrocarburi prevede generalmente le seguenti fasi esplorative: Studi Geologici di base Analisi dei dati già disponibili Indagini Geofisiche *** Valutazione Geo mineraria Perforazione di un pozzo esplorativo *** Valutazione dei risultati *** a queste due fasi esplorative vanno riferite tutte le principali attività di terreno che potenzialmente interagiscono con l ambiente ed il contesto antropico locale

29 Indagini Geofisiche (..ne parleremo fra qualche minuto in dettaglio )

30 PERFORAZIONE DEL POZZO ESPLORATIVO Il Programma di Perforazione contiene tutte le informazioni necessarie al raggiungimento dell obiettivo minerario prefissato. Ubicazione del pozzo Progetto di allestimento della piazzola e vie di accesso al cantiere Obiettivo minerario Stratigrafia prevista Previsione di perforazione Metodi ed intervalli di raccolta dei campioni di roccia Programma delle registrazioni petrofisiche in pozzo Previsione delle pressioni e temperature in formazione Diametri del foro e programma di tubaggio Sistema di prevenzione delle eruzioni Programma dei fanghi di perforazione Gestione HSE del cantiere

31 OPERAZIONE LEGATE AL RISULTATO MINERARIO DEL POZZO ESPLORATIVO Pozzo Sterile Chiusura Mineraria Rimozione totale del cantiere di perforazione Ripristino integrale della postazione Pozzo Produttivo Prove di strato o di produzione Completamento del pozzo con discesa di una batteria di tubini di produzione Rimozione totale del cantiere di perforazione Posizionamento in superficie delle apparecchiature di sicurezza e di produzione ripristino parziale ed opere mitigazione del sito di produzione

32 Pozzo Sterile RISULTATO MINERARIO DEL POZZO ESPLORATIVO Sito del pozzo esplorativo prima della perforazione Operazioni di perforazione del pozzo Sito del pozzo esplorativo dopo il ripristino integrale

33 RISULTATO MINERARIO DEL POZZO ESPLORATIVO Pozzo Produttivo