Course Syllabus

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Fornire un quadro conoscitivo che renda un geologo in grado di affrontare le emergenti problematiche in tema di geoenergia e sostenibilità

Le fonti di energia sono uno dei fattori di maggiore rilevanza per le attività umane e il consumo di queste fonti ha un impatto immediato sulle condizioni di vita ma anche sugli equilibri del nostro pianeta.

Il corso si propone di coprire gli aspetti fondamentali riguardanti i problemi della ricerca e sfruttamento delle risorse energetiche con cenni sui rischi connessi.

Tale corso avrà i seguenti contenuti:

-           Introduzione generale alle fonti di energia

-           Domanda di energia.

Modelli concettuali di rocce serbatoio

 

Modelli concettuali di giacimenti di idrocarburi

-           Caratteristiche geometriche, fisiche e meccaniche di rocce serbatoio

-           Fattori geologici determinanti

-           Strumenti e tecniche per la caratterizzazione

-           Stratificazione dei fluidi in un giacimento

-           Circolazione multifluido in giacimenti olio e gas, in rocce porose e fratturate

-           Geomeccanica applicata all’estrazione di idrocarburi (stabilità, perforazioni, sforzi in serbatoio, tecniche di miglioramento)

-           Risorse non convenzionali

 

Introduzione alle risorse geotermiche, sistemi geotermici a bassa, media e alta entalpia

 

-           Il campo termico terrestre. Cenni storici di geotermia. Sorgenti di energia termica all’interno della Terra. Il gradiente geotermico. Contrasti di conduttività. Effetti di temperature non uniformi alla superficie sui profili di temperatura. Distribuzione della temperatura entro la Terra e le mappe Geotermiche.

-           Proprietà termiche delle rocce e dei fluidi (Conducibilità, capacità, diffusività). L’impatto delle alte pressioni e temperature sui fluidi. Misura del campo termico, strumentazione, metodi. Anomalie di temperatura e associazione con fenomeni naturali (acque termali, sorgenti calde, geyser, vulcani, vulcani di fango). Interpretazione di misure termiche.

-           Concetti, classificazione e chimica dei sistemi geotermici. Sviluppo di un modello geotermico. Analisi regimi geotermici. Indagini termiche nella ricerca petrolifera. Analisi termiche in idrologia.

-           Sistemi di pompe di calore a ciclo aperto e chiuso. Impatti sulla qualità dell’acqua. Normativa. Flusso d’acqua e trasporto di calore Immagazzinamento calore, capacità specifica e termica, trasporto di calore per advezione, conduzione, convezione.

-           Scambiatori di calore. Stima del potenziale termico di un acquifero superficiale non confinato.

-           Soluzioni analitiche per sistemi chiusi e aperti.

- Soluzioni numeriche.

-           Funzionamento a breve e lungo termine.

-           Metodi di indagine.

-           EGS: enhanced geothermal systems, hot dry rocks, tecniche di miglioramento delle performance di rocce serbatoio

 

Stoccaggio di CO2 e gas naturali

-           Caratterizzazione delle proprietà dei materiali

-           Metodi di modellazione

-           Prove in laboratorio, in sito e monitoraggio

-           Micro-sismicità indotta

-           Tecniche di ricerca geofisica

Valutazioni per lo stoccaggio di scorie radioattive

nessun prerequisito

- Lezione frontale

tutto il materiale è disponibile su elearning

Secondo semestre

Scritta

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Provide a broad framework of knowledge to geologists to address the emerging issues in the field of geo-energy and sustainability

Energy resources are one of the most important factors for human activity and consumption of these sources has an immediate impact on the living conditions but also on the equilibrium and evolution of our planet.

The course will cover the basic aspects regarding the problems of research and exploitation of energy resources with hints about the associated risks.

Main contents of this course are:

- General introduction to energy resources

- Energy demand

Conceptual models of reservoir rocks

 

Conceptual models of oil and gas reservoirs

- Geometric, physical and mechanical properties of reservoir rocks

- Geological key-factors

- Tools and techniques for characterization

- Stratification of fluids in a reservoir

- Multi-fluid circulation in oil and gas deposits in porous rocks and fractured rock masses

- Geomechanics applied to the extraction of  hydrocarbons (drilling, stability, stresses in a reservoir, improvement techniques)

- Unconventional resources

 

Introduction to geothermal resources, geothermal systems in low, medium and high enthalpy

 

- The thermal field of the Earth. A brief history of geothermal energy. Sources of thermal energy within the Earth. The geothermal gradient. Conductivity contrasts. Effects of non-uniform temperatures to the surface on temperature profiles. Temperature distribution within the Earth and the Geothermal maps.

- Thermal properties of the rocks and fluids (conductivity, capacity, diffusivity). The impact of high temperature and pressure on fluids. Measurement of the thermal field, instrumentation, methods. Temperature anomalies and association with natural phenomena (hot springs, geysers, volcanoes, mud volcanoes). Interpretation of thermal measurements.

- Concepts, classification and chemistry of geothermal systems. Development of a geothermal model. Analysis of geothermal systems. Thermal surveys in oil exploration. Thermal analysis in hydrology.

- Systems of heat pumps in open and closed loops. Impacts on water quality. Legislation. Water flow and heat transport Storage heat, specific capacity and thermal, heat transport by advection, conduction, convection.

- Heat exchangers. Estimation of the potential heat of a shallow unconfined aquifer.

- Analytical solutions for closed and open systems.

- Numerical solutions.

- Operation in the short and long term.

- Methods of investigation.

- EGS: enhanced geothermal systems, hot dry rocks, techniques for improving the performance of reservoir rocks

 

CO2 storage and natural gas

- Characterization of material properties

- Modeling Methods

- Tests in the laboratory, and on-site monitoring

- Micro-induced seismicity

- Techniques of Geophysical Research

Evaluation of radioactive waste repositories

none

Lessons

all the lectures material can be downloaded from the elearning site

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Key information

Field of research
GEO/05
ECTS
4
Term
Second semester
Activity type
Mandatory to be chosen
Course Length (Hours)
28
Language
English

Staff

    Teacher

  • GC
    Giovanni Crosta

Students' opinion

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Bibliography

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Enrolment methods

Manual enrolments
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