G. Piffer(1), M. Rinaldi(1), B. Della Vedova (2)
(1) Waterstones S.r.l. Via Bolzano/Bozenstrasse 40, 39044 Egna/Neumarkt (Bz) – Italy
(2) Dipartimento di Ingegneria Architettura, Università degli Studi di Trieste, Via Valerio 10, 34127 Trieste – Italy
ABSTRACT
Il presente contributo è focalizzato sull’acquisizione e l’interpretazione dei logs geofisici eseguiti nel pozzo geotermico Grado2 con la supervisione tecnico-scientifica del Dipartimento di Ingegneria e Architettura dell’Università di Trieste.
Lo sfruttamento dei sistemi geotermici caratterizzati da conduzione dominante, richiede una profonda comprensione delle principali proprietà fisiche dei sistemi di fratturazione e del modello di circolazione dei fluidi nel serbatoio. La tecnica del Wireline log, con l’acquisizione di set completi di dati petrofisici e geologici (calibro meccanico, gamma ray naturale, resistività normale e potenziale spontaneo, sonica, scanner acustico radiale e micro mulinello), integrati con i dati di produzione, rappresenta un potente strumento per la valutazione di questi importanti parametri.
I dati acquisiti consentono di calibrare ed integrare i dati geologici e geofisici disponibili e permettono la corretta valutazione delle risorse geotermiche e delle operazioni di perforazione e completamento del pozzo.
Il pozzo Grado2 rappresenta il pozzo di produzione del doppietto geotermico realizzato per il sistema di teleriscaldamento, mentre il pozzo Grado1 rappresenta quello di re-iniezione nello stesso serbatoio.
Il Progetto Geotermico Pilota di Grado è una iniziativa della Regione Friuli Venezia Giulia, Italia, sostenuto da finanziamenti comunitari, per lo sfruttamento razionale delle risorse geotermiche a bassa entalpia contenute nei serbatoi carbonatici profondi del bacino nord-Adriatico.
1. IL PROGETTO PILOTA DI GRADO
Fig. 1 – Ubicazione dei pozzi Grado1 e Grado 2 sull’isola di Grado
Il progetto ha previsto la realizzazione di un impianto pilota di teleriscaldamento geotermico per alcuni edifici pubblici della città. La rete di teleriscaldamento è stata allacciata a due pozzi di ca. 1100 e 1200 m di profondità, ubicati all’interno della città di Grado e distanti l’uno dall’altro circa un chilometro (fig. 1). Il pozzo di derivazione Grado2 fornirà acqua geotermica a 47°-49°C cedendo calore agli scambiatori. L’acqua di ritorno dagli scambiatori è convogliata verso il pozzo di re-iniezione Grado1 nel medesimo serbatoio profondo (Gruppo di lavoro DIA-UNITS e FIT, 2014).
Il Servizio Geologico della Regione FVG e il Comune di Grado hanno eseguito le due fasi principali del Progetto per il teleriscaldamento di Grado:
• la prima fase mirava alla caratterizzazione del serbatoio geotermico carbonatico profondo nell’area di Grado, per ottenere una valutazione preliminare del potenziale geotermico attraverso l’esecuzione di indagini geofisiche e la perforazione del primo pozzo esplorativo denominato Grado1; questa fase si è conclusa nel mese di luglio 2008;
• la seconda fase è stata finalizzata al completamento delle indagini geofisiche per l’ubicazione del secondo pozzo, alla trivellazione del pozzo denominato Grado 2, alla valutazione del potenziale geotermico e della capacità di produzione. I lavori sono iniziati nel 2012 e sono stati completati nel dicembre 2014 gennaio 2015.
2. INQUADRAMENTO IDRO-GEOLOGICO
Figura 2. mappa delle isobate della parte superiore della piatta- forma carbonatica nella pianura Veneto – Friulana. La linea trat- teggiata indica il limite occidenta- le della piattaforma; le anomalie geotermiche positive sono di colore rosa; linea azzurra indica la sezione di figura 3. E’ indicata la posizione dell’ Isola di Grado (Cimolino et al., 2010; Della Vedova et al., 2014)
L’Isola di Grado è situata al limite sud-orientale della Laguna di Grado, nella Regione Friuli Venezia Giulia, Provincia di Gorizia. La pianura friulana ospita un complesso sistema di acquiferi confinati e non confinati all’interno di un sistema idrogeologico complesso, sviluppato prevalentemente in direzione N – S. Questo sistema idrogeologico è allogato all’interno di un cuneo sedimentario eterogeneo, caratterizzato da un incremento progressivo dello spessore in direzione W e verso il mare Adriatico dove supera localmente lo spessore di 500 m (Della Vedova et al., 2014) ed è costituito dalla seguente successione stratigrafica:
• sedimenti Plio-Quaternari deposti in ambiente marino poco profondo, litorale e alluvionale organizzati secondo più cicli trasgressivi – regressivi; questa copertura terrigena è costituita principalmente da strati sabbiosi/ghiaiosi e limosi, dotati di porosità primaria estremamente variabile;
• molassa alpina di età Oligo–Miocenica, costituita da prevalenti intervalli marnosi con scarse arenarie, depositati in ambiente marino poco profondo; caratterizzati da bassa permeabilità di matrice, ma localmente interessati da sistemi di fratture e faglie;
• Flysch torbiditico eocenico dell’avanfossa dinarica costituito da prevalenti intervalli marnosi, ricchi di faune pelagiche di mare profondo; con caratteristiche di bassa-bassissima permeabilità. Il cuneo clastico sedimentario si sovrappone ai calcari di piattafor ma Paleocenici e Mesozoici. Al di sotto dell’area costiera veneto-friulana i calcari di piattaforma presentano due chiare culmina zioni delimitate da sistemi di faglie normali e transtensionali profondamente radicate nel basamento carbonatico con direzione sub-parallela alle catene orogeniche delle Alpi meridionali e delle Dinaridi (Della Vedova et al., 1988, 2008, 2014).
Alcune strutture tettoniche permettono la migrazione di fluidi e di acque calde mineralizzate lungo un esteso reticolo di fratture (Della Vedova et al., 2008). In corrispondenza dell’alto di Grado, ad ovest dell’isola, la piattaforma si trova ad una profondità di ca. 500-600 m (Figura 2 e 3), (Della Vedova et al., 2008; Della Vedova et al., 2014).
3. IL MODELLO GEOTERMICO
Gli alti strutturali della piattaforma carbonatica ospitano un serbatoio idrotermale poroso e fratturato che permette la circolazione convettiva di acque geotermiche nei primi 1-2 km di profondità (Della Vedova et al., 2014). Le celle convettive generano gradienti di temperatura anomali alla base del cuneo sedimentario sovrastante, i quali contengono falde acquifere idrotermali più fredde che vengono riscaldate principalmente per conduzione di calore dal basso (Figura 3). In questo quadro le successioni marnose non permeabili del Neogene e del Paleogene costituiscono una vera e propria barriera idraulica.
4. POZZI GEOTERMICI GRADO1 E GRADO2
In accordo con il contesto geologico/geofisico elaborato dai dati raccolti, il pozzo esplorativo Grado1, perforato sulla spiaggia nel settore occidentale della città di Grado, a circa 100 m dalla battigia, ha intercettato il serbatoio carbonatico a 618 m di profondità ed ha raggiunto un totale di 1.110 metri di profondità (Della Vedova et al., 2008).
Il pozzo Grado2 è stato perforato su un alto strutturale locale del basamento carbonatico (Poletto et al., 2013; Della Vedova et al., 2015) nel centro della città, a circa un chilometro ad est del pozzo Grado1.
Il programma di perforazione di entrambi i pozzi ha previsto l’adozione di diametri decrescenti con la profondità (24″, 17″ 1⁄2, 12″1⁄4, 8″ 1⁄2); da ca. 680 m di profondità, nell’intervallo superiore del serbatoio carbonatico, il foro è stato lasciato scoperto per l’esecuzione di logs geofisici e prove downhole. Rivestimenti in acciaio K55 API (20″, 13″ 3/8, 9″ 5/8) sono stati installati e cementati nell’intervallo superiore.
Le stratigrafie dei pozzi Grado1 e Grado2 hanno permesso di caratterizzare il reservoir geotermico negli alti strutturali della piattaforma carbonatica, sepolta sotto circa 620 m di sedimenti silicoclastici. La piattaforma carbonatica è costituita da calcari di età Paleogenica e del Cretaceo superiore (fig. 4) (Cimolino et al. 2010; Della Vedova et al., 2014). Il limite Cretaceo-Terziario è caratterizzato, in entrambi i fori a circa 1000-1010 m di profondità, da picchi ad elevata concentrazione di Uranio, riconosciuti in altri contesti dell’Adriatico settentrionale (Cimolino et al., 2010; Della Vedova et al., 2014).
Fig. 4. Pozzo Grado 2: stratigrafia (F. Podda, modificata) e logs geofisici con dettaglio del passaggio Cretaceo-Terziario
5. POTENZIALE GEOTERMICO DEL SERBATOIO
Tutti i dati raccolti in pozzo sono stati integrati in un modello numerico termofluidodinamico preliminare e comparati con il quadro geologico rilevato a terra ed in mare, compresi i dati dei pozzi petroliferi e idrici (Della Vedova et al., 2008; Cimolino et al, 2010).
Il serbatoio è costituito da un acquifero fratturato confinato, avente una salinità superiore a 30 ‰ e una temperatura di 49,5 ° C nella parte inferiore del pozzo Grado2 e di circa 42 ° C in Grado1. Le analisi geochimiche delle acque geotermiche indicano che il fluido è acqua di mare anossica avente presumibilmente un’età di oltre 10 milioni di anni (Della Vedova et al., 2014). Ciò significa che le acque geotermiche circolano attraverso una complessa rete dai più antichi calcari cretacei ai più giovani calcari paleogenici, il volume del serbatoio può essere stimato attorno a 75-100 Km3 (Della Vedova et al., 2014).
A seguito di due cicli di acidificazione nel pozzo Grado2 è stato raggiunto un deflusso artesiano spontaneo di circa 100 t/h (flusso laminare fino a 28 L/s) con una pressione di 240 kPa a testa pozzo (Della Vedova et al., 2014). Considerando questo deflusso artesiano spontaneo ed assumendo 20 ° C come una differenza di temperatura utile, la potenza termica naturale di Grado2 risulta essere 2,3 MWth (1700 TEP/a). Poiché una produzione sostenibile è stata stimata in circa 126 t/h (≈ 35 L/s), il potenziale termico disponibile è valutato in circa 3 MWth (2200 TEP/a), (Della Vedova et al., 2014).
