Lo stoccaggio

Per stoccaggio s’intende il deposito in strutture del sottosuolo del gas naturale prelevato dalla rete di trasporto nazionale e successivamente reimmesso nella rete in funzione delle richieste del mercato. Lo stoccaggio soddisfa diverse esigenze:

! Rispondere in tempo reale alle richieste di gas del mercato.

! Assicurare un alto margine di elasticità alla gestione delle struttura produttive e di trasporto.

! Garantire il mantenimento di riserve strategiche da utilizzare esclusivamente per fronteggiare situazioni eccezionali.

I componenti principali di un sito di stoccaggio sono: il giacimento, la centrale di stoccaggio con gli impianti di compressione e di trattamento e i pozzi.

Il giacimento è la struttura geologica sotterranea in cui viene stipato il gas prelevato dalla rete nazionale e prodotto anche a grandi distanze. I giacimenti sono costituiti da rocce porose e permeabili presenti nel sottosuolo al di sotto di rocce di copertura impermeabili, come le argille, in strutture geologiche che hanno impedito in passato la migrazione degli idrocarburi. La struttura geologica che ha generato il giacimento produttivo può essere utilizzabile anche per lo stoccaggio di gas. In particolare, lo stoccaggio viene considerato di tipo convenzionale quando è realizzato utilizzando giacimenti di produzione di gas esauriti o semi esauriti, di tipo semi convenzionale quando si utilizzano giacimenti di olio esauriti o acquiferi, di tipo speciale quando è realizzato in cavità ricavate da formazioni saline sotterranee o in miniere di carbone abbandonate. In Italia l’attività di stoccaggio è iniziata nel 1964 nel campo di Cortemaggiore in Emilia che è ancora in esercizio.

Per mezzo della centrale di stoccaggio il gas si muove tra la Rete di Trasporto Nazionale e il giacimento; nella centrale sono allocate tutte le apparecchiature necessarie all’iniezione, all’erogazione e al trattamento del gas.

I pozzi sono le strutture che collegano i giacimenti con gli impianti di superficie mentre un insieme di tubazioni permette il trasporto del gas tra i pozzi e la centrale e tra la centrale e la RTN.

Nell’ambito dello stoccaggio si distingue:

! Stoccaggio strategico: finalizzato a sopperire a situazioni di mancanza o riduzione degli approvvigionamenti o di crisi del sistema del gas.

! Stoccaggio di modulazione: finalizzato a soddisfare la modulazione dell’andamento giornaliero, stagionale e di punta dei consumi.

! Stoccaggio minerario: necessario per motivi tecnici ed economici a consentire lo svolgimento ottimale della coltivazione di giacimenti di gas naturale nel territorio italiano. Quando si parla di stoccaggio di gas naturale e delle sue prestazioni, è giusto anche fare riferimento ai seguenti parametri:

! Working gas: volume di gas che può essere iniettato nel periodo estivo ed estratto nel periodo invernale senza pregiudicare la normale prestazione del giacimento. A sua volta si può suddividere in:

o Working gas erogabile (o WGe): è il gas che viene ciclicamente iniettato ed erogato dal campo di stoccaggio nell’arco del ciclo di stoccaggio ovvero il gas che può essere messo a disposizione e reintegrato per essere utilizzato ai fini della prestazione di servizi di stoccaggio.

o Pseudo-working gas (o cushion gas addizionale): si tratta di un ulteriore quantitativo di gas necessario per garantire una determinata capacità di erogazione. Sono volumi producibili in tempi più lunghi rispetto a quelli necessari al mercato, ma molto importanti per assicurare la capacità di erogazione di punta necessaria per la copertura dei picchi di consumo giornalieri o orari.

! Cushion gas: volume di gas che resta immobilizzato in giacimento per tutto il periodo in cui questo è utilizzato come stoccaggio. Ha quindi lo scopo di consentire un efficiente funzionamento dello stoccaggio alle massime prestazioni possibili.

! Portata di punta: portata giornaliera massima che può essere estratta quando il giacimento è completamente riempito.

! Efficienza: rapporto tra working gas e gas immobilizzato, ovvero l’insieme di working gas, cushion gas ed eventuale riserva presente in giacimento al momento della sua con- versione a stoccaggi.

Le prestazioni di un campo di stoccaggio sono individuate, oltre che dal WGe, anche dai volumi di gas erogabili ed iniettabili nell’unità di tempo, di regola il giorno. Tali prestazioni, chiamate rispettivamente punta di erogazione e punta d’iniezione, variano principalmente in funzione della giacenza di gas in stoccaggio. In particolare, la punta d’iniezione decresce

all’aumentare della giacenza (aumentando la pressione del gas in stoccaggio) e la punta di erogazione decresce al ridursi della giacenza (riducendosi la pressione del gas in stoccaggio). Le prestazioni dei campi di stoccaggio, sia in termini di WGe che di punta di erogazione e punta d’iniezione, dipendono, oltre che dalle loro caratteristiche geodinamiche, anche dalle scelte operate in ordine alla quantità di CG ed alle infrastrutture funzionali all’esercizio del campo (tra cui in particolare il numero e la dislocazione dei pozzi).

Un’altra particolarità è la classificazione per tipi di giacimenti in cui avviene lo stoccaggio. I giacimenti si dividono in:

! Giacimenti a gas esauriti: per selezionare la struttura da convertire a stoccaggio bisogna considerare i dati geologici e i parametri fisici della stessa. Gli elementi di maggiore interesse sono la forma e la dimensione della struttura, l’ampiezza e le caratteristiche dell’acquifero, il contatto gas-acqua, le caratteristiche delle rocce serbatoio e di copertura. Per quanto riguarda la roccia serbatoio bisogna considerare la porosità, che è bene che sia elevata così come la permeabilità, mentre la saturazione dell’acqua deve essere bassa per non ridurre il volume utile. Bisogna considerare il meccanismo di produzione per analizzare l’attitudine dell’acquifero a spostarsi nella roccia serbatoio a seguito del riempimento e dello svuotamento del serbatoio. Nei giacimenti a semplice espansione, dove il contatto gas-acqua si mantiene costante nelle fasi di erogazione e iniezione, si hanno prestazioni elevate e minori problemi in fase di produzione. Nei giacimenti a spinta d’acqua, dove il contatto gas-acqua risale durante la fase di erogazione e l’acqua deve essere di nuovo spiazzata durante la fase di iniezione, le prestazioni sono limitate.

Lo stoccaggio in giacimenti di olio parzialmente o completamente esauriti ha caratteristiche simile a quello in giacimenti di gas convertiti a stoccaggio. A volte l’iniezione di gas in un giacimento di olio può far parte del progetto di recupero secondario dell’olio stesso.

La soluzione di giacimenti a gas esauriti è la più adottata, con il 70% dei casi.

! Acquiferi: occorre trovare la struttura geologica, individuabile con rilievi geologici di superficie o con sistemi geofisici. La caratteristica principale richiesta è la tenuta delle rocce di copertura, che devono avere uno spessore adeguato e valori di permeabilità prossimi allo zero, come le argille. Questo perché durante l’iniezione di gas si supera sempre la pressione idrostatica. Quando si inizia lo stoccaggio acquifero, il gas spiazza l’acqua avanzando più rapidamente dove la permeabilità è maggiore e dà luogo così a una bolla di gas; proseguendo con l’iniezione, qualche anno dopo, l’acqua nella zona alta del

serbatoio viene spiazzata dal gas e a questo punto lo stoccaggio potrà diventare operativo. ! Formazioni saline: Si utilizzano cavità ottenute sciogliendo la massa salina con l’acqua

dolce; questa viene pompata attraverso uno o più pozzi e poi utilizzata per l’estrazione del sale o re-iniettata in altra formazione geologica individuata. La conoscenza della forma della cavità e delle caratteristiche delle rocce che la circondano sono elementi importanti per determinare la pressione minima e massima alle quali può essere esercitato lo stoccaggio. Con tali stoccaggi non si hanno elevati valori di working gas ma si hanno notevoli portate di punta.