Considerazioni sull'evento di M 2.2 di Sergnano 2016 in relazione allo stoccaggio di gas naturale

Paolo Balocchi(1)

Riassunto: In giorno 9 febbraio 2016 è accaduto un terremoto di M 2.2 nella Pianura Padana lombarda. Tale evento si colloca geograficamente all'interno della concessione di stoccaggio gas di Sergnano facendo presupporre una relazione con l'attività umana. Questa “nota breve” si pone come obiettivo quella di fare chiarezza sull'evento e la possibilità di una sua relazione con lo stoccaggio, utilizando dati presi dalla bibliografia. Confrontando il dato della profondità dell'ipocentro e quello relativo alla profondità dei pozzi, si capisce che la relazione non può esserci. Considerando dati più puntuali, relativi al modello geomeccanico del reservoir redato in occasione della Valutazione di Impatto Ambiantale per l'ampiamento delle pressioni di esercizio del giacimento, si evince come lo stato tensionale e deformativo del giacimento al suo contorno, in relazione al valore massimo della pressione considerato nella modellazione numerica, rimane in campo elastico rilevando la tenuta della roccia. Inoltre, confrontando i dati delle tensioni orizzontali efficaci in condizioni di pressione iniziale e valore massimo della pressione considerata nella modellazione numerica, si evidenzia come le eventuali variazioni di pressione nell'area sottostante il reservoir sono trascurabili, e quindi non possono influenzare le zone che si trovano a maggiore profondità come quella dove è collocato l’ipocentro dell’evento sismico. Qualora sia corretta la profondità dell'ipocentro, trova una spiegazione più plausibile se si considerano eventuali strutture sismogenetiche più profonde di età Mesozoica.

(1) Geologo del GeoResearch Center Italy – GeoBlog (sito internet: www.georcit.blogspot.com; mail: georcit@gmail.com).

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GeoResearch Center Italy - GeoBlog, 1 (2016), ISSN: 2240-7847.

 

Introduzione

Figura 1: Localizzazione geografica dell’evento sismico  

di M 2.2 della concessione di stoccaggio di Sergnano  

e delle principali sorgenti sismogenetiche Western  

S-Alps external thrust deep (ITCS002) e Western S-Alps 

 external thrust shallow-west (ITCS115).

Il giorno 9 febbraio 2016 (INGV, 2016) è accaduto un terremoto di M 2.2 alla profondità di 29 km, localizzato dalla rete sismica dell’INGV nella Pianura Padana Lombarda in provincia di Cremona con coordinate geografiche dell’epicentro N 45.43° E 9.70° (fig.1). Tale evento sismico ricade all’interno dell’area della concessione denominata “Sergnano Stoccaggio” (DGS-UNIMIG, 2016; ENI, 2011a).

La seguente “nota breve” si pone come obiettivo quello di verificare l'eventuale relazione tra l'evento sismico e lo stoccaggio di gas naturale, utilizzando i dati bibliografici a disposizione.

Inquadramento geologico e tettonico

Figura 2: Modello geologico del campo pozzi del giacimento  

di Sergnano (da: Pinna e al., 2001).

Il serbatoio, che in precedenza era mineralizzato a gas e attualmente sfruttato come reservoir di stoccaggio, è rappresentato da una trappola stratigrafica in sedimenti terrigeni, caratterizzato da un corpo sabbioso-ghiaioso (Formazione delle Ghiaie di Sergnano, Messiniano sup.), limitato lateralmente da una brusca variazione di facies nella argille del Pliocene inferiore (fig. 2). La messa in posto della formazione è dovuta a processi di erosione subacquea e risedimentazione in ambiente marino-marginale e di scarpata. La copertura è rappresentata dai soprastanti livelli argillosi pliocenici (Argille del Santerno) che nell'area dello stoccaggio mostra spessori medi di 200-300 metri e la cui deposizione è attribuita ad un ambiente tranquillo di scarpata durante un regime tettonico di blando basculamento (Pinna e al., 2001). La formazione delle Argille del Santerno oltre ad essere caratterizzata da una impermeabilità tale da garantire l’isolamento idraulico rispetto ai livelli di superficie, mostra ha una buona continuità alla scala regionale regionale (Fantoni e al., 2001; ENI, 2011b).

La struttura di “anticlinale” mostrata dalle sezioni sismiche non è il risultato di un piegamento dovuto alla tettonica, bensì il prodotto di una compattazione differenziale tra depositi di argille e sabbie-ghiaie del Pliocene inferiore (Pinna e al., 2001; Cantini e al., 2004).

Nell’area del sudalpino (fig. 1) sono presenti due sorgenti sismogenetiche denominate: Western S-Alps external thrust deep (ITCS002) e Western S-Alps external thrust shallow-west (ITCS115)(DISS Working Group, 2015; ISPRA, 2015). La prima sorgente ricade all’interno della concessione ed è rappresentata da thrusts sepolti, al di sotto dei deposti recenti della Pianura Padana, con direzione variabile da N 250° a N 340° e una inclinazione di 25-40° verso Nord. Alla scala regionale sono presenti due superfici di scollamento basale (Livio e al., 2009; ISPRA, 2015): la prima più superficiale si colloca nella parte superiore delle evaporiti triassiche (o alla base della sequenza carbonatica mesozoica), mentre la seconda più profonda è posta alla base dei depositi di avanfossa. La magnitudo massima dedotta dai dati sismologici regionali è di Mw 6.0. La Western S-Alps external thrust deep si trova al di sotto al reservoir ad una profondità di circa 7.0-8.0 km, calcolata in base ai valori di minima e massima profondità (DISS Working Group, 2015).

Lo stoccaggio di gas

Il campo di Sergnano, mineralizzato a gas, è stato scoperto nel 1953 attraverso indagini geofisiche di sismica a riflessione, che ha messo in luce un alto morfologico (Pinna e al., 2001) e la successiva perforazione di un pozzo esplorativo (Sergnano1)(Petroleum Engineering Group, 2007). Fino al 1965, il campo è stato messo in produzione primaria, anno in cui è stato poi convertito in campo di stoccaggio (Petroleum Engineering Group, 2007; ENI, 2011b).

Il giacimento comprende tre livelli sovrastanti ed idraulicamente connessi tra loro; solo i due livelli più superficiali sono adibiti allo stoccaggio del gas naturale. Dall’interpretazione sismica, i tre livelli sembrano essere interessati nell’area meridionale e centrale del giacimento da diaclasi subverticali (Petroleum Engineering Group, 2007).

La conversione del sito in stoccaggio comporta due cicli operativi nell’arco dell’anno, uno estivo in cui il gas viene compresso in giacimento e l’altro invernale durante il quale il gas erogato dai pozzi che viene trattato e immesso nella rete nazionale per la sua commercializzazione (ENI, 2011a). In tutto il campo sono attivi 35 pozzi di stoccaggio raggruppati in cinque clusters. Sono presenti 2 pozzi spia, posti al margine est della zona di stoccaggio e nella parte centrale del campo, impiegati per il monitoraggio della pressione di giacimento. La profondità dei pozzi va da un valore minimo di 1400 metri ad un valore massimo di 1737 metri (DGS-UNIMIG, 2016).

Dati inerenti allo studio geomeccanico

Figura 3: Giacimento di stoccaggio di Sergnano dove 

 viene mostrato l'andamento della base del cap-rock 

 (isolinee della profondità e colorazione dal rosso al 

 viola) e le traccia delle sezioni analizzate nel modello  

geomeccanico (da: Oreste, 2011).

Lo studio geomeccanico, condotto dal Politecnico di Torino (Oreste, 2011), descrive le condizioni tensionali e deformative che si hanno nel giacimento di stoccaggio di Sergnano, nella sovrastante cap-rock e in una limitata regione di contorno. Tale stato tensionale è stato calcolato in relazione a differenti pressioni di esercizio, tenuto conto anche dell'influenza della pressione interstiziale.

Al fine di tale studio, sono stati presi i risultati del modello geomeccanico calcolati lungo diverse sezioni (fig. 3). Si sono considerate le pressioni di esercizio pari a quella iniziale del giacimento (Pi = 15,43 MPa) e al massimo valore considerato nella modellazione numerica (Pmax = 130% Pi), al fine di confrontarle ed individuare eventuali variazione di pressione nell’intorno del giacimento che potenzialmente potrebbero influenzarne lo stato tensionale. Nelle sezioni sono riportati i valori in MPa delle tensioni orizzontali efficaci alle condizioni di Pi (fig. 4) e Pmax (fig. 5). 

Figura 4: Analisi numerica del modello geomeccanico lungo le sezioni riportate in Figura 3. Tensioni orizontali efficaci in MPa alle condizioni iniziali di pressione (Pi = 15,43 MPa)(da: Oreste, 2011).

Figura 5: Analisi numerica del modello geomeccanico lungo le sezioni riportate in figura 3. Tensioni orizontali efficaci in MPa alle condizioni massime di pressione (Pmax = 130% Pi MPa)(da: Oreste, 2011).

Conclusioni

I dati sopra esposti evidenziano come l'evento sismico di M 2.2 ricade all'interno della concessione di stoccaggio, ma la sua profondità non è confrontabile con quella dei pozzi del reservoir.

Il modello geomeccanico (Oreste, 2011) definisce lo stato tensionale e deformativo in relazione al valore della pressione, rilevando la tenuta della roccia al contorno del serbatoio, al suo letto che al tetto, durante lo stoccaggio in sovrappressione con Pmax = 130% Pi (massimo valore considerato nella modellazione numerica). La roccia al contorno del giacimento rimane in campo elastico, con tensioni di confinamento sempre molto alte, e la deformazione orizzontale media del cap-rock è di 7.5mm/100m (distensione).

Confrontando i dati delle tensioni orizzontali efficaci in condizioni di Pi (fig. 4) e Pmax (fig. 5), si evidenzia come le eventuali variazioni di pressione nell'area sottostante il reservoir sono trascurabili, e quindi non possono influenzare le zone che si trovano a maggiore profondità come quella dove è collocato l’ipocentro dell’evento sismico di M 2.2 del 9 febbraio.

Attraverso l’analisi dei dati bibliografici disponibili, si può dire che l'evento sismico di M 2.2 non è da considerarsi indotto, qualora la pressione dello stoccaggio non sia superiore al valore della Pmax = 130%Pi. Per eventuali pressioni maggiori (Cappa e al., 2011) alla Pmax (massimo valore considerato nella modellazione numerica), sarebbe opportuno elaborare un nuovo modello geomeccanico che tenga in considerazione il nuovo valore della pressione di esercizio.

L'evento sismico con ipocentro alla profondità di 29 km, non può essere stato generato dalla sorgente sismogenetica denominata Western S-Alps external thrust deep che si trova ad una profondità di 7.0-8.0 km in prossimità dell'epicentro, perché le due quote di profondità non sono confrontabili. Pertanto se si considera corretta la localizzazione dell’ipocentro, è più plausibile che tale evento sia stato generato da strutture sismogenetiche più profonde probabilmente di età Mesozoica.

Bibliografia

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