7.4 Stoccaggio di gas naturale in sotterraneo - …

1 Principii, tecniche e sviluppodei sistemi di stoccaggioIntroduzioneLo Stoccaggio di gas naturale in sotterraneo ha luogoin strutture geologiche che hanno caratteristiche tali dapermetterne l immagazzinamento e, quando richiesto, ilprelievo. Lo stoccaggioviene considerato di tipo convenzio-nalequando realizzato utilizzando giacimenti di pro-duzione di gas esauriti o semiesauriti, di tipo semicon-venzionalequando si utilizzano giacimenti di olio esau-riti o acquiferi (cio strutture geologiche contenentiacqua), di tipo specialequando realizzato in cavit rica-vate in formazioni saline sotterranee o in miniere di car-bone abbandonate. Lo Stoccaggio di gas in sotterraneo ha avuto e ha unruolo determinante per lo sviluppo del mercato del gase la sua stabilizzazione.

2 La domanda presenta infattiun alta variabilit stagionale e giornaliera, causata prin-cipalmente dal settore civile, in cui prevalente l uso digas per riscaldamento: basti ricordare che i consumi dellastagione invernale rispetto a quelli della stagione estivasono mediamente nel rapporto 3:1, rapporto che pu diventare 4:1 nel caso di massima richiesta fig. 1 riportato un esempio di valori giornalieri diconsumi e approvvigionamenti di gas; si ricorda che ivolumi si misurano in Sm3(m3 standard), le portate inSm3/d (m3 standard al giorno); lo Sm3 il volume di gasin condizioni normali , cio a 15,5 C e a 1,01315 bar(pressione atmosferica).I sistemi di produzione e di trasporto necessitano, perragioni tecniche ed economiche, di un regime sostan-zialmente stabile per massimizzarne l utilizzo e ridurrei costi; pertanto necessario disporre di strutture di stoc-caggio in grado di conciliare le modalit dell approvvi-gionamento con le suddette richieste del Stoccaggio fornisce pertanto un servizio di baseche consiste, in primo luogo, nell immagazzinare duran-te il periodo primaverile-estivo il gas messo a disposi-zione dal sistema di approvvigionamento/produzione enon utilizzato dal mercato a causa della flessione dei con-sumi (in particolare di quelli per riscaldamento).

3 In secon-do luogo nell estrarre, in autunno-inverno, i volumi cheil sistema stesso non in grado di fornire e che si ren-dono necessari per saturare le richieste di questi ultimi anni, con l avvio della liberalizza-zione del mercato del gas anche in ambito europeo, leimprese di Stoccaggio hanno messo a disposizione, oltreal servizio di base, servizi speciali caratterizzati da mag-giore flessibilit , quali il parking, il controflusso, il ser-vizio interrompibile, gi presenti nei mercati maturi degliStati Uniti e del Regno Unito (v. oltre). Tali servizi con-sentono di ottimizzare l utilizzo della capacit di stoc-caggio a tutto vantaggio del va inoltre dimenticato il ruolo fondamentale perla sicurezza del mercato del gas assunto dallo stoccag-gio: la riserva strategica di gas, normalmente mantenu-ta nei sistemi di Stoccaggio dei diversi paesi, in gradodi garantire infatti la fornitura dei mercati anche nel casodi riduzione degli approvvigionamenti nazionali o da879 VOLUME I / ESPLORAZIONE, PRODUZIONE E Stoccaggio di gas naturalein sotterraneoportata (MSm3/d)gen feb mar apr mag giu lug ago setott nov dicconsumo giornalieroapprovvigionamento giornalierofig.

4 Tipico del consumo di gas naturale e dell approvvigionamento. importazione e di condizioni meteo particolarmente seve-re che si protraggono per lunghi periodi di caratteristici dello stoccaggioSi ricorda che nello Stoccaggio di gas naturale si fanormalmente riferimento ai seguenti quattro gas. Volume di gas che pu essere iniettatonel periodo estivo ed estratto nel periodo invernale senzapregiudicare la normale prestazione del gas. Volume di gas che resta immobilizza-to in giacimento per tutto il periodo in cui questo uti-lizzato come Stoccaggio ; il cushion gasha lo scopo diconsentire un efficiente funzionamento dello stoccaggioalle massime prestazioni possibili.

5 Portata di punta. Portata giornaliera massima chepu essere estratta quando il giacimento completamenteriempito. Efficienza. Rapporto tra working gase gas immobi-lizzato. Con l espressione gas immobilizzato si intendel insieme di working gas, cushion gased eventuale riser-va presente in giacimento al momento della sua conver-sione a di Stoccaggio e relative problematicheGli stoccaggi pi diffusi sono quelli in giacimenti agas esauriti (circa il 70%), secondi per diffusione sonoquelli realizzati in acquiferi, terzi quelli in cavit a gas esauriti (e simili)L esperienza maturata nei paesi dove sono utilizza-ti giacimenti di gas esauriti consente di tracciare le lineeguida per la selezione delle strutture da convertire astoccaggio.

6 Essa si basa su un attenta analisi dei datigeologici e dei parametri fisici delle strutture prescel-te. Gli elementi di maggiore interesse sono la forma ela dimensione della struttura geologica, l ampiezza ele caratteristiche dell acquifero, il contatto gas-acqua,le caratteristiche delle rocce serbatoio e di copertura(fig. 2). I parametri fisici di maggiore interesse della rocciaserbatoio sono: la porosit , che conveniente sia molto elevata, inquanto permette una maggiore capacit di Stoccaggio ; la permeabilit , che esprime la facilit con cui unfluido, liquido o gas in grado di attraversare la roc-cia: quanto maggiore la permeabilit della rocciaserbatoio, tanto pi questa adatta a essere utilizza-ta per lo Stoccaggio .

7 La saturazione in acqua, che bene sia la pi bassapossibile in quanto se alta riduce il volume altro elemento da considerare il meccanismodi produzione che esprime l attitudine dell acquifero aspostarsi nella roccia serbatoio a seguito del riempimentoe dello svuotamento del serbatoio. Nei giacimenti a sem-plice espansione, che sono quelli in cui il contatto gas-acqua si mantiene sostanzialmente alla stessa quota duran-te le fasi di erogazione e iniezione, vengono consentiteelevate prestazioni e si hanno minori problemi in fase diproduzione. Nei giacimenti a spinta d acqua, che sonoquelli in cui il contatto gas-acqua risale invece veloce-mente durante la fase di erogazione e l acqua deve esse-re poi di nuovo spiazzata durante la fase di iniezione, leprestazioni sono limitate dal possibile trascinamentod acqua nella fase di erogazione e dall incremento dipressione necessario per spiazzare l acqua durante la fasedi Stoccaggio in giacimenti di olio parzialmente ocompletamente esauritiha caratteristiche simili a quelloin giacimenti di gas convertiti a Stoccaggio ; pertanto risul-tano validi alcuni dei metodi operativi e di sviluppo chesi applicano a questi ultimi.

8 In qualche caso l iniezionedi gas in un giacimento di olio pu far parte del proget-to di recupero secondario dell olio stesso; in questi casiai vantaggi tipici dello Stoccaggio si associano quelli delrecupero addizionale di olio. Va aggiunto che gli impian-ti di trattamento per conferire al gas le necessarie speci-fiche di qualit , prima che il gas stesso sia immesso nellarete di trasporto, sono spesso diversi da quelli dei giaci-menti precedenti, per la necessit di separare la frazionedi idrocarburi liquidi in sospensione nel vengono descritti gli stoccaggi in miniere abban-donatein quanto di rilevanza DEGLI IDROCARBURITRASPORTO IDROCARBURI E Stoccaggio GASworking gascushion gasacquiferoroccia di coperturafig.

9 In giacimenti a gas injectionfase intermediafine del riempimentofig. dello Stoccaggio in quanto riguarda gli stoccaggi in acquiferi, neces-sario prima di tutto trovare la struttura geologica (trap-pola), meglio se di tipo anticlinale. Tale struttura talvol-ta pu essere individuata con rilievi geologici di super-ficie, ma normalmente viene localizzata con pi importante requisito richiesto per lo stoccag-gio in acquifero la tenuta delle rocce di copertura, chedevono avere uno spessore adeguato e valori di permea-bilit prossimi allo zero, come per esempio nel caso diformazioni argillose; questa esigenza dovuta al fattoche durante l iniezione di gas si supera sempre la pres-sione stoccaggi di questo tipo (ma anche in quelli ingiacimenti a gas esauriti), quando per aumentare il volu-me di working gassi supera la pressione originaria, necessario porre attenzione a non superare la pressionedi soglia, ovvero la pressione oltre la quale il gas inco-mincia a passare attraverso la copertura.

10 La pressione disoglia viene determinata in laboratorio con prove sullecarote estratte in fase di perforazione e successivamen-te con prove prolungate di iniezione attraverso i pozzi(early injection).Per lo studio dello Stoccaggio in acquifero ci siavvale di estrapolazioni basate sui dati acquisiti con laearly injection; pertanto la previsione del comporta-mento del giacimento nelle diverse fasi inizialmen-te incerta in quanto non si ha a disposizione, come nelcaso di giacimenti a gas esauriti, la storia produttivadel si inizia lo Stoccaggio in acquifero, il gasspiazza l acqua avanzando pi rapidamente dove la per-meabilit maggiore e d quindi luogo alla formazionedi una bolla di gas.