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Guidelines for the study of subsidence triggered by hydrocarbon production

Benetatos Christoforos Codegone G. Deangeli Chiara Giani G. Gotta A. Marzano F. Rocca V. Verga F.
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ISSN:
1121-9041
Rivista:
GEAM
Anno:
2017
Numero:
152
Fascicolo:
GEAM N.152/2017

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Linee guida per lo studio della subsidenza indotta dalla produzione di idrocarburi.

Questo studio è stato condotto dal Centro di Ricerca SEADOG presso il Politecnico di Torino (Italia). Lo scopo del presente lavoro è stato quello di valutare il grado di complessità opportuno per affron-tare uno studio di subsidenza in modo affidabile. Lo studio è stato basato su analisi parametriche eseguite implementando una serie di modelli numerici sintetici tridimensionali le cui caratteristiche strutturali e le cui proprietà geologiche e meccaniche sono state ricavate sulla base di dati pubblici relativi a giacimenti di idrocarburi a terra e a mare ubicati in Italia. Le simulazioni, condotte con approccio sia di tipo one-way coupling sia di tipo two-way coupling, hanno permesso di valutare l’entità e l’estensione del cono di subsidenza potenzialmente indotta dalla produzione di idrocarburi. Grazie ai risultati ottenuti è stato possibile calcolare gli indici di subsidenza, definiti come il tasso di propagazione della compattazione (cioè il rapporto tra lo spostamento superficiale massimo e la massima compattazione del giacimento) e il tasso di perdita di volume (cioè il rapporto tra il volume del cono di subsidenza e la variazione di volume del giacimento). Questi indici, insieme al grado di eterogeneità dei sistemi sotterranei, hanno portato alla definizione dell’Indice di Subsidenza Qua-litativo della Roccia Integra (IRQSI), in base al quale è possibile discriminare il grado di complessità necessario per valutare la subsidenza in funzione delle caratteristiche del sistema oggetto di studio. 

Parole chiave: subsidenza, compattazione, produzione di idrocarburi, sicurezza, analisi meccanica, roccia integra.

This study was carried out by the SEADOG Research Center at Politecnico di Torino (Italy). The purpose of this work was to evaluate which complexity degree would be required to reliably approach a subsidence study for different scenarios. The study was based on sensitivity analyses which were performed using a series of 3D synthetic numerical models of which the structural characteristics and geological and mechanical properties were based on available public data of onshore and offshore hydrocarbon fields in Italy. An array of simulations, both one-way and two-way coupled, were carried out to assess the magnitude and extension of subsidence potentially induced by hydrocarbon production. The results allowed the calculation of subsidence indices defined as the rate of compaction propagation (i.e., the ratio between the maximum surface displacement and the maximum reservoir compaction) and as the rate of volume loss (i.e. the ratio between the volume of the subsidence bowl or cone and the volume variation of the reservoir). These indices together with the degree of the underground systems’ heterogeneity led to the definition of the Intact Rock Qualitative Subsidence Index (IRQSI), upon which the needed complexity degree of a subsidence study can be discerned.

Keywords: subsidence, compaction, hydrocarbon production, safety, mechanical analysis, intact rock.