Determinazione e studio delle pressioni di soglia su cap-rock per applicazioni in giacimenti di stoccaggio gas in esercizio in sovra-pressione. = Experimental study on the evaluation of the threshold pressure of the cap rock of gas reservoirs

Oggi lo stoccaggio di gas riveste un ruolo fondamentale nel settore energetico. Basti pensare all’enorme differenza in termini di consumi, tra le stagioni autunnali ed invernali, dove questi sono molto rilevanti, e le stagioni primaverili ed estive, dove sono invece molto limitati. Alla fluttuazione della domanda, va aggiunto l’approvvigionamento che invece si mantiene pressoché costante sia per caratteri tecnici che economici: da qui che nasce la necessità di stoccare il gas come strumento di compensazione tra una domanda sempre più fluttuante, e un approvvigionamento sostanzialmente costante oltre che alla funzione di riserva strategica dello stoccaggio soprattutto per quei paesi in cui l'approvvigionamento dipende dall'importazione dall'estero. Stoccare gas in sotterraneo vuol dire quindi immagazzinare gas naturale in particolari strutture geologiche per poi essere prelevato in periodi specifici in funzione delle richieste di mercato. Un ruolo chiave ai fini della valutazione di un sito che si vuole convertire a stoccaggio è rappresentato dalla tenuta idraulica della roccia di copertura. Questo lavoro di tesi quindi è stato incentrato nella determinazione delle caratteristiche in termini di porosità e permeabilità della roccia di copertura ai fini della valutazione della pressione di soglia che può essere definita come la pressione superata la quale il gas comincia a migrare verso l’alto attraversando la roccia di copertura. Conoscere il valore di tale pressione è particolarmente importante sia in termini di sicurezza, che in termini di efficienza del giacimento stesso. Grazie alla porosimetria, in particolare attraverso l’utilizzo del porosimetro ad intrusione di mercurio, è stato possibile ricavare la distribuzione dei pori di un campione prelevato dalla roccia di copertura, da cui, utilizzando delle relazioni presenti in letteratura, è stato possibile stimare la pressione di soglia. Partendo quindi da una caratterizzazione geotecnica del campione (curva granulometrica, limiti di Atterberg, densità dei grani, prove edometriche), si è passato poi alle prove di porosimetria ad intrusione di mercurio. Inoltre, sono state investigate nello studio molte variabili che possono influenzare i risultati della porosimetria e quindi della distribuzione porosa dei campioni (litologia, influenza del metodo di preparazione, effetto del carico), in modo da ottenere una caratterizzazione della roccia di copertura, quanto più completa possibile. Infine, è stata valutata la permeabilità della roccia di copertura, per capire se, una volta raggiunta la pressione di soglia si attivi o meno un flusso continuo di gas, tenendo anche conto che il serbatoio adibito allo stoccaggio, non si trova mai alla massima pressione per tutto l’arco dell’anno. Gli aspetti più rilevanti ottenuti da questo studio sono sicuramente da un lato, quelli legati alla notevole influenza della litologia dei campioni, sui risultati di pressione di soglia ottenuti, dall’altro, che le permeabilità al gas corrispondenti al grado di saturazione della roccia nel momento in cui si raggiunge la pressione di soglia, sono risultate essere molto modeste.