44711 - INGEGNERIA DEI GIACIMENTI DI IDROCARBURI LS

Conoscenze e abilità da conseguire

Scopo dell'Insegnamento è di fornire le conoscenze di base per lo studio dei giacimenti di petrolio e di gas naturale, per la progettazione del loro sviluppo e per la loro coltivazione razionale. A complemento degli argomenti trattati si suggerisce allo studente di seguire l'insegnamento di Produzione e trasporto degli idrocarburi.

Contenuti

Giacimenti di idrocarburi: condizioni di esistenza di giacimenti di olio e di gas, sedimentologia, genesi degli idrocarburi e loro migrazione, temperatura e pressione in giacimento.
Fluidi di giacimento: composizione, comportamento di fase in condizione di giacimento, proprieta'  termodinamiche dei fluidi di giacimento, comportamento volumetrico dei gas e gas a condensati, comportamento volumetrico e viscosita' dell'olio, viscosita' dell'olio contenente gas disciolto, correlazioni per valutare la solubilita' del gas nell'olio, fattore di volume e di comprimibilita' dell'olio, proprita' dell'acqua di giacimento.
Rocce di giacimento: analisi carote, porosita', comprimibilita', bagnabilita', cancetti basi di capillarita', drenaggio e imbibizione, curve di pressione capillare, conversione di curve di pressione capillare di laboratorio a condizioni di giacimento, calcolo della curva media di pressione capillare di un giacimento -funzione di Leverett, porosita', permeabilita' assoluta.
Proprieta' dinamiche della roccia: porosita', permeabilita', curve di permeabilita' relativa (gas-olio e olio-acqua), permeabilita' effettiva, calcolo della curva di permeabilita' media per una unita' sedimentaria, uso dell'analisi statistica per la zonazione di un giacimento.
Valutazione delle riserve di olio e gas: definizioni, classificazione di riserve sulla base dello stato di produzione, dati di base per il calcolo volumetrico delle riserve, area del giacimento, spessore produttivo del giacimento, porosita' e porosita' media, saturazione in acqua e valor medio della saturazione, fattore di volume dell'olio, fattore di volume del gas, fattore di recupero. Classificazione dei giacimenti sulla base del contenuto in volume di idrocarburi. Flusso radiale nei mezzi porosi per fluidi poco comprimibili: equazione per flusso radiale monofasico, linearizzazione dell'equazione della diffusivita', flusso radiale orizzontale, forma adimensionale dell'equazione di diffusivita' radiale per fluido monofasico a comprimibilita' costante, soluzione dell'equazione della diffusivita' in regime transitorio, pseudo stazionario e stazionario, applicazione ad un pozzo reale, effetto skin. Il principio di sovrapposizione degli effetti utilizzato per la soluzione dell'equazione della diffusivita'.
Interpretazione delle prove di produzione in pozzi ad olio: calcolo della pressione del tempo e raggio adimensionali, prove di produzione a portata costante, prove di produzione a portata a gradini, uso delle curve tipo, fottore di skin dovuto alla geometria, prove di interferenza tra pozzi.
Interpretazione delle prove i produzione in pozzi a gas: pseudo pressione per un gas reale, linearizzazione dell'equazione della diffusivita' per un gas reale, forma adimensionale dell'equazione della diffusivita' per gas, flusso non-Darcy, flusso orizzontale del gas verso il pozzo, flusso in regime transitorio, pseudo stazionario e stazionario. Soluzione generalizzata dell'equazione della diffusivita' per flusso di gas, prova di massima erogazione di un pozzo, prova di erogazione " back pressure ", prove a produzione intermittente (isocronal test flow), prove di declino di pressione per produzione multiple, provedi risalita della pressione.
Modelli di valutazione dell'ingresso acqua in giacimento: Schilthuis, Huntus, global equation, Van Everdinghe-Hurst, e Fetkovich.
Equazione di bilancio di massa e predizione della produzione di gas nel tempo per: giacimenti di gas secco e a gas condensati a contatto con acquifero. Mantenimento della pressione in giacimenti di gas a condensati mediante iniezione d'acqua o di gas. Calcolo del comportamento di fase e volumetrico di un giacimento di gas a condensati mediante EOS. Equazione generale di bilancio di massa per un giacimento di olio, gli indici di spinta, bilancio di massa per giacimento ad olio sottosaturo e giacimento di olio saturo senza cappa di gas.
Spiazzamento con fluidi immiscibili in mezzo poroso omogeneo: equazione del flusso frazionario, equazione dello spiazzamento di Bukley-Leverett, curve di flusso frazionario con concavita' verso il basso, verso l'alto ed a forma di S. Calcolo del valore medio di saturazione di olio dietro al fronte di spiazzamento con acqua utilizzando l'equazione di Weldge. Calcolo del recupero  di olio in funzione del tempo. L'influenza della viscosita' e della velocita' di spiazzamento nel recupero di olio in un processo di spiazzamento con acqua.
Fattori che influenano il recupero di olio in processi di spiazzamento con acqua: efficienza di spiazzamento microscopica, efficienza volumetrica di invasione, ed efficienza di invasione verticale. Coni d'acqua e di gas, calcolo della portata critica per cono d'acqua e di gas.
Simulazione del comportameno di un giacimento mediante modelli numerici: filosfia e metodologia della modellazione numerica, classificazione dei modelli sulla base della geometria e sul numero delle fasi mobili, l'equazione di continuita', equazione del moto per un fluido monofasico poco comprimibile, equazione del flusso per un gas, equazione di flusso per due o tre fasi senza scambio dimassa tra le fasi, equazioni per modello trifasico con scambio di massa per olio pesante tipo "black oil" e per olio volatile, modello di flusso composizionale.
Concetti di base sull'integrazione di modelli di giacimento con l'uso della tecnica alle differenze finite (DF): rappresentazione alle DF delle derivate spaziali del primo e del secondo ordine, errori di troncamento e condizioni di stabilita' di uno schema alle DF. Forma matriciale di uno schema alle DF. Diverso grado di impliciticita' nella realizzazione dei codici a multifase: IMPES (Implicit Pressure Explicit Saurations), SEQ (Sequential),  SIMULTANEOUS (metodo completamente implicito).
Risoluzione di sistemi sparsi di equazioni lineari: metodi diretti (metodo ad eliminazione di Gauss, metodi di fattorizzazione, algoritmo di Thomas per sistemi tridiagonali), metodi iterativi (Jacobi, Gauss Siedel, LSOR).

Testi/Bibliografia

- GIAN LUIGI CHIERICI, PRINCIPI DI INGEGNERIA DEI GIACIMENTI PETROLIFERI, VOL. 1-2, AGIP, 1991 - L.P. DAKE, FUNDAMENTAL OF RESERVOIR ENGINEERING, ELSEVIER, NEW-YORK, 1978

Metodi didattici

Le lezioni saranno di tipo tradizionale con dimostrazioni svolte alla lavagna e con esercitazioni numeriche riguardanti gli argomenti trattati durante le lezioni. Verranno inoltre consegnati ed illustrati agli studenti codici di calcolo alle differenze finite ed agli elementi finiti per la simulazione di problemi di flusso e di trasporto di inquinanti, ciò al fine di abituare gli studenti all'uso di codici di calcolo attualmente largamente utilizzati nella progettazione di opere ingegneristiche.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La prova di accertamento è orale e conterrà domande atte ad accertare la conoscenza teorica della materia, verranno inoltre fatte domande per la soluzione di semplici problemi pratici.

Strumenti a supporto della didattica

Lavagna luminosa, proiettore.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Guido Gottardi