Fluidi del sottosuolo - Appunti (prima parte)

INDUSTRIA DELL'UPSTREAM PETROLIFERO

Comprende di operazioni che riguardano:

• Ricerca
• Perforazione
• Trasporto a gomm
• Preparazione prodotti
• Trasporto verso raffinerie

In natura i fluidi si accumulano e rimangono entro rocce porose o fratturate (permeabili) circondate da rocce non porose (impermeabili) che creano riserve connesse o non connesse.

Nel caso di minerali (giacimenti di idrocarburi) essi si trovano sempre in sistemi porosi connessi.

Le condizioni per l'interezza sono:

• roccia madre (ricca di sostanza organica)
• naftaigenesi (premissima di pressione e tempatura ottimale per formazione idrocarburi)
• migrazione della sot. organica (primaria e secondaria)
• trappola (accumulo)
• cap rock (chiusura)

TRAPPOLA ANTICLINALE

Gas

OLIO

ACQUA

MIGRAZIONE

GENERAZIONE

350°F

roccia madre

POROSITÀ

Volume spazi vuoti

Volume della roccia

PERMEABILITÀ

permette il passaggio dei fluidi

NB. Solamente per differenza di densità si forma uno strato di gas a contatto con la roccia superiore (pompa) e con l'olio (noto). Poi c'è lo strato d'olio e sotto di esso si ha l'acqua che ovvero il mezzo di mezzo di trasporto

MIGRAZIONE PRIMARIA

roccia porosa

roccia madre (arginilla)

espulsione da idrocarburi

Progetto pilota

In Italia le zone per gli usi diretti del calore emergono la Toscana e el Lazio, per un funtrono di 35000 km²

Lo sciluppo di un progetto geotermico HDR prevede la creazione di uno scambiatore di calore naturale nel sottosuolo, ottenuto fratturando la rocca e/o sfruttando in parte la sua permeabilità mineraria o secondaria e l'immissione di un fluido vettore (acqua).

Il maggior problema è mantenere la connettività idraulica dei pozzi.

1. Fratturazione idraulica
2. Applicazione di tecniche di perforazione sub-orizzontale

Le Tecniche di perforazione sub-orizzontale e dreni multistrati sono delle tecniche tipiche dell'industria petrolifera ed hanno avuto un forte sviluppo nell'ultimo decennio.

Rocce porose

V_s = volume solido

V_p = volume liquido

Rocce coerenti, i fluidi sono contenuti nelle forme

Quando una porosità è data da:

ψ = ^V_p/_Vs

Porosità:

• Primaria (pori formati con la roccia)
• Secondaria (pori formati dopo, grazie a fenomeni di dissoluzione)

Porosità interconnessa (V_pi):

i pori sono connessi tra loro e permettono al fluido di muoversi

ψ_i = ^V_pi/_Vp

Saturazione:

rapporto tra volume fluido + e quello del volume poroso ed esprime la % di riempimento dei pori

S_i = ^V_i/_Vp

Gradiente di pressione:

esprime la variazione di pressione (o sollecitazione) in funzione della profondità

Gradiente geostatico

Gradiente dei pori

Gradiente di fratturazione

Da qui si possono calcolare le tensioni efficaci radiali e tangenziali

_σer = _σeo (1 - ^a2 / _r² )

_σeo = _σeo (1 + ^a2 / _r² )

a = raggio foror = distanza qualsiasicentro del foro

Nel caso il foro è pieno di fluido di perforazione allora agisce la pressione idrostatica _Pf

_σer = _σeo (1 - ^a2 / _r² ) + (_Pf - _Pp) ^a2 / _r²

_σeo = _σeo (1 + ^a2 / _r² ) - (_Pf - _Pp) ^a2 / _r²

in corrispondenza della parete quando r = a

_σer = _Pf - _Pp

_σeo = 2_σeo - (_Pf - _Pp)

Se la pressione da fratturazione è pari a:

_σeo = -T

-T = 2_σeo - (_Pf - _Pp)

_Pf = 2_σeo + _Pp + T

T = resistenzaa trazionedella roccia