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Tesi etd-11262014-190851


Tipo di tesi
Tesi di laurea magistrale
Autore
ALTIERI, TOMMASO
URN
etd-11262014-190851
Titolo
Elaborazione di dati sismici a riflessione e loro analisi per individuazione di strati in sovrapressione
Struttura
SCIENZE DELLA TERRA
Corso di studi
GEOFISICA DI ESPLORAZIONE E APPLICATA
Commissione
relatore Prof. Mazzotti, Alfredo
correlatore Aleardi, Mattia
correlatore Mapelli, Luca
controrelatore Prof. Capaccioli, Simone
Parole chiave
  • Sovrapressione
  • Normal Compaction Trend
  • Pre Stack Depth Migration
  • Stress Efficace
  • Processing
Data inizio appello
19/12/2014;
Disponibilità
parziale
Riassunto analitico
L’estrazione di idrocarburi in ambiente deepwater (profondità del mare maggiore di 500 m) è diventata una delle principali fonti di produzione delle industrie. Tuttavia la perforazione in tali aree è soggetta a diversi problemi fra i quali, uno dei più comuni, è quello della presenza di sovrappressione nelle formazioni, cioè quando la pressione del fluido all’interno dei pori (pore pressure) è maggiore di quella idrostatica. La stima della pressione è di estrema importanza per un duplice motivo: innanzitutto, una pore pressure maggiore di quella che ci si aspetta permette ai fluidi all’interno delle formazioni di entrare nel foro del pozzo, con conseguenze che possono essere disastrose; in secondo luogo, la sovrappressione stessa può essere indice della presenza di idrocarburi.
Uno dei principali obiettivi in fase di esplorazione è quello di conoscere il profilo di pressione prima della perforazione; a tale scopo è possibile trovare in letteratura diverse metodologie di stima della pore pressure. Di norma, una delle informazioni sempre disponibili in fase esplorativa è il profilo di velocità sismica. Pertanto, una delle tecniche più utilizzate nella previsione di formazioni in sovrappressione è quella che relaziona direttamente la velocità sismica allo stress efficace, dal quale si può risalire al valore di pressione dei fluidi interstiziali.
Nel lavoro di tesi, sono stati considerati un dataset sismico marino e un pozzo perforato nella medesima area, caratterizzata dalla presenza di estesi livelli in sovrappressione. La fase iniziale del lavoro si è concentrata sul dato sismico, sul quale sono state applicate una serie di operazioni di elaborazione finalizzate all’ottenimento di un campo di velocità ottimale ai fini della stima della pressione. L’attenzione, quindi, si è orientata su quelle operazioni che permettono di ricavare il campo di velocità, quali l’analisi di velocità e la migrazione. L’analisi di velocità è stata effettuata, oltre che con l’algoritmo standard della semblance, con altre tecniche che producono una maggiore risoluzione nel calcolo delle misure di coerenza, quali il Complex Matched Filter (Spagnolini et al, 1993) e l’algoritmo Eigenstructure (Key e Smithson, 1990). Queste funzioni di velocità sono state affiancate da quella ottenuta con la tecnica della migrazione pre stack in profondità (PSDM), una delle metodologie migliori nel fornire un profilo di velocità che si avvicina a quello reale del sottosuolo (condizione fondamentale per una stima affidabile della pressione).
La fase successiva del lavoro ha riguardato la stima della pressione nel sottosuolo, in corrispondenza della posizione del pozzo, a partire dalle velocità sismiche ottenute dall’elaborazione del dato. Ciò è stato affrontato con due diversi approcci; in entrambi i casi, i dati di pozzo sono stati utilizzati solo come confronto con i risultati ottenuti dalla predizione. Nel primo approccio, supponendo di non avere alcuna informazione geologica dell’area circostante, si è tentato di valutare la pore pressure esclusivamente dalle velocità sismiche. A tal fine, è stata scelta una strada che prevede il confronto tra le velocità così ricavate e un trend normale di velocità, costruito tramite relazioni empiriche, che rappresenta quella velocità che si avrebbe in condizioni di pressione normale. Gli eventuali discostamenti della velocità sismica da questo trend normale sono considerati indice della presenza di sovrappressione. In particolare, si è scelto di calcolare il trend normale tramite due diverse formule, quella di Bowers (Bowers, 1995) e quella di Miller (Miller, 2002), con lo scopo di confrontarle e valutarne le differenze; i discostamenti tra le velocità sismiche e i trend costruiti, invece, sono stati trasformati in pressione tramite la formula di Eaton (Eaton, 1975), utilizzando diversi valori per l’esponente caratteristico di tale formula. La valutazione del valore più adatto per l’esponente è stata effettuata confrontando le curve di pressione con le misure puntuali di pressione in pozzo.
Nel secondo approccio, invece, si è tenuto conto delle informazioni geologiche dell’area circostante. Ciò è stato possibile attraverso la scelta di alcuni pozzi posizionati in prossimità di quello di riferimento nell’area indagata. Tali pozzi sono stati utilizzati per la costruzione di un modello di pressione dell’area: il sonic log è servito come base per il calcolo del trend normale e della curva di pressione tramite le formule citate in precedenza, le quali sono state calibrate tenendo conto di tutte le informazioni disponibili (colonna litologica, gamma ray log, misure puntuali di pressione, mud weight, kiks, ecc). Il modello creato è stato applicato alla velocità sismica ottenuta dall’elaborazione del dato in corrispondenza della posizione del pozzo di riferimento, così da ottenere un profilo di pressione che è stato confrontato e calibrato sia con le misure di pore pressure, sia con tutte le altre informazioni registrate in fase di perforazione.
Il lavoro dimostra come, a causa di problemi di risoluzione temporale ed errori nel picking dovuti all’ambiguità nella scelta del massimo della coerenza, le velocità sismiche ottenute da tecniche di analisi di velocità non si rivelano affidabili ai fini di predire la pressione dei pori. Al contrario la velocità ottenuta tramite PSDM, grazie all’aggiornamento del campo di velocità con tecniche di ray tracing che forniscono una buona risoluzione spaziale, è un ottimo strumento per stimare la pore pressure. Tuttavia, senza ulteriori informazioni geologiche dell’area, si riscontrano diversi problemi: da una parte, non è possibile stabilire con certezza quale dei metodi disponibili in letteratura (Bowers, Miller ecc.) fornisca il trend normale di velocità con maggior affidabilità. Inoltre, indipendentemente dal tipo di trend normale scelto, nell’operazione di calcolo della pressione esiste una intrinseca ambiguità nella scelta del valore dell’esponente da utilizzare nella formula di Eaton. La disponibilità di informazioni geologiche dell’area, derivate da pozzi, permette di superare queste problematiche. Non solo il trend normale di velocità e la curva di pressione dei pori possono essere determinate con buona affidabilità e calibrate sulle informazioni disponibili, ma è possibile tenere in considerazione anche effetti locali che aumentano l’entità della sovrappressione, e che altrimenti sarebbero impossibili da prevedere.
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