{ I I Dove si trova il petrolio ì- di Dante Jaboli In questo articolo, primo di una serie riguardante i1 petro.lio, si indicano le condizioni necessarie e determinabili per l'esistenza di un giacimento egli Srari Uniti, nella seronda me- mò soltanto dopo il 1 880 pr q>era di tà del secolo scorso, dopo la sco- un alrro geologo. J. C. §(hite: che scrisse peta di ricchi giacimenti di gas' in seguito, nel 1892: « Come è beo noto, e di petrolio oelle regioni atlantiche, gruppi di inrraprendenri cercacori emigrarooo in due direzioni, alla ricerca di altri giacimenti dell'oro nero: l'uno, verso Ie pianure del Texas e della Luisiana, l'altro verso le grandi valli della California. Essi non disponevano di alcuna regola che li guidasr nella ricerca, nè in realrà se ne preoc(upavano troppo: i sondaggi, poco profondi, eseguiri con mezzi semplici, senza alcuna pfeoccupazione di quelle norme che oggi appaiono inevitabili, costavano t I I assai poco. Si era ormai un detto diffuso rra del " petrolio ", che la geologia oon aveva mai riempiro di olio un serbatoio; e tanto in basso eta caduta la stima per la geologia che un eminente produttore di olio e gas, disgustato dalla geologia e dai geologi, non esitò ad affermare che egli si sentiva sicuto che un pozzo sarebbe riuscito sterile, se egli ne avesse richiesra I'ubicazione a un geologo. Mi è stato ben gradito l'aver potuto rimuovere questa macchia dalla nostra professione... » son- dava dove il terreno mosrrava ttacce d.i olio, emanazioni di gas; si moltiplicavano pozzi all ingiro di uno fortunato; si sondava, fiduciosi nel caso, dove era caduto it cappello dal cavallo in corsa. Qualche curiosa e inesplicabile norma veniva ralora casualmenre inrravista. Per esempio. si eta ttovato petrolio perforando attorno a qualche rigonfiamento del terreoo oelle sterminate pianure del Te>ras; e allora runi i pirì piccoli rilievi venivano cercati e sondati febbrilmente: oppure normalmente si ubicavaoo i poszi, come è stato deno da J. Flandrin, « per motivi sremamente personali », senza alcun rapporto con Ia geologia e I arre minemria... Oppure, ogni ranro, qualche pozzo spinto in profondità 1xr ricerca di acqua tro- un nuovo uboom», e uoa si apriva ai « wildcat- nuova regiooe ters ». Nessuno potrebbe ogg.i dire quanti 'sondaggi fuori posto venoero perforati, oonosmote che canadese, fin dal 1842 un geologo §Tilliam Logan, avesse scopet- to e pubblicato una semplice « regola » sulla giacitura del petrolio, la cui ap,pli- cazione avrebbe moltiplicaro i successi e ridotto il rischio; e, attorno aI 1860, H. D. Rogers e T. Sterry Huot ne avessero dare altre conferme. Predominava inve<e il più complero retricismo, quando non era soltanto indifierenza, sulle possibilità della geologia. La prima « regola » geologica si affer2 prcsu.pporri d,i un gincimento Nei paesi ai primi passi dell'esplora- zione petrolifera una cefta incompren- siooe.iniziale è di norma; o perchè si ideotifioa un metodo con qualche sua errata applicazione, o perchè si aspetta da esso di più di quello che possa dare. In realtà la geologia del Ftrolio, nonctante gli enormi ptogressi, non ha ancora una baccherra magica: cioè qualche si- », che pmetta di rilevare dalla superfcie l'esistenza di petrolio nel sottosuolo. Essa in pratica deve ancota seguire la via ap,ertr da '§7hite; perchè, se anche la regola di '§7hite oon è che un caso particolare di un principio piu generale, la felice inruizione in essa implicita è ancora oggi la più importante guida. In sostanza si dwe giuogete all'ubicazione del soodagstema, qualche « detector gio esplorativo con meto.li indiretti, c.ioè: conoscendo quali siano le condizioni necessarie per I'esistenza di un giacimento, F;g. 1 - Corne plò ,rotdrti I'olio in *na tabbia. Attorno ai granr.li di vbbia ti trou *na pellirola di a,qu ;dentiziale. Lolto à in acrc (mobo ìngrand.ito). vava inaspettaramente petrolio: e allora esplodeva gli uomini I White ebbe successo: applicando la « regola, che illustreremo tra semplice breve scoprì ricchi giacimenti : come quello di Washington in Pennsylvania, e quelli di Grapefield e di Belle Vernon nella Virgioia Occidentale. L'industria capì che h geologia poreva dare un grande aiuto e sempre piìr vi ricorse, anche perchè le facili scoperte alle piccole profondità, attorno alle maoifesmzioni superficiali, si andavano rarefacendo io molte regioni. Alta fioe del secolo alcuni geologi olandesi furono iocaricati di ricerche nelle Indie Orientali, e alui geologi inglesi nel Messico: nel 1897 due Compagnie californiane si costituirono propri ufici geologici. Oggi in USA l'indusuia del petrolio impiega circa 6000 geologi. si ricercherà dove tali condizioni esistono o, almeno, dove si può presumere ragionevolmente che esistano, e si teote!à coo un l»zzo. Gli inconvenienti di tale metodo, che è ancora l'unico possibile, sono ben nori; negli Stati Uniri, per esempio, durante il 195) su 8104 sondaggi esplorativi sohanro 918 hanno avuro successo. Si può però anche arguire da ciò quale sarebbe il rischio oggi se si dovessero ubicare pozzi a caso seoza alcuna guida. Esamioiamo perciò aozirutro quali sooo queste condizioni necessarie e determinabili, per I'esistenza di un giacimento. Oggi sappiamo che un giacimenm di perrolio può esisrere soltanto se coesistono almeoo tre elementi: una loccia se!baroio, uoa roccia di coperruta, una trap pola («trap»). Sarebbe tempo perso, e spreco di capirali. ricercare ove non si possa presumele tale coesistenza: anche se affiorassero vistosi segni di olio o di gas, anche r non molto Iontano esistessero ricchi giacimenti. Si trana però di condizioni Decessalie e non suficienri, il Ioro accertamento non ci garantisce successo. L'esistenza di uo e il giacimento è conrrollata da molte alrre variabili, infiuenzate da fattori che ci sono in buona parre noci. ma la cui determinazione I I completa ci è impossibile a priori, aoche se, in pratica, .il geologo riere sernpre a rzlersi d.i qualche altro elemento di giudizio. §i potrà perciò soltanto tenrare una vatlutazione ragionevole dell'impegno frnanziario per una ricerca esarrienre, in rapporto alle probabilità di successo; e, alla fine, si pot!à ricoooscere che il bilaocio complessivo, se non ci si ferma tendenziosamente a casi ed errori singoli, è dovunque a favore assoluto della geologia del petrolio. Ia quale, del resro, non inrerviene più soltanro nella fase di ricerca" ma fornisce anche principi e dati essenziali per lo sfruttamenro razionale batoio deve cioè possedere anche una suffrciente permeabilità. Si conoscono molti casi di serbatoi porosi, impregnati di olio, ma dai quali non si riesce a ortenele produzione per l'insuficienza di permeabilitàr. Per esempio, uru importante ed estesissima formazione rocciosa nel sottosuolo del Texas (nella zona di Spra- bemy), è vistosamente impregnata di olio. e ha discreta porosità media, circa 10/6; ma. wlo in poche località può dare produzione, cioe Iasciare affuire l'olio; io quanto la sua permeabilità media è troppo bassa (circa 0,5 millidarcy). Perciò solo ove cornrpaiono sisremi di firte e minure frarturazioni la roccia diviene produtriva. BITUME dei giacimenti. Il seùatoio È inruiriva la necessirà dell esisrenza un serhatoio, ove possa nel sottosuolo di trovarsi adunaro il petrolio. Ed il \ :\._ \ serba- toio è rappresentato in narura dal complesso dei piccoli pori, vacuoli, interstizi 1ì.-- . Ia porosità è una comune proprietà delle rocce: essa però deve raggiungere cerri va.lori perrhè il rrbaroio abbia inreresse platico. Eoisrono rocce molto porose per la loro stessa natura, come le sabbie (porosità ptimaria): noo sono !a- Fig.2 - L'olio (in nero) a contatto cot I'aria iè biaminizzaro, \-: ecc. che le locce posseggono. ?ed.ito ld dìsqerrione di altro olio. Qletto è sn particaldre d.e! h rcccia; e ha imllilualt (u. fle. lB). cementaado g;dr;nento di ri, nei giacimenti padani, serbatoi sabbio. si con porosità stpetiore al 3OVo del volume totale appalenre della roccia. Ed esisrono locce originariamente compa tre e poco porose, ma divenure molro porose per fenomeni successivi lporosità Lcondaria): Ia causa più frequente è una minuta fratturazione provocata da feno- meni tetrooici, di compressione o di distensione. Nella maggior parte dei colossali giacimenti del Medio Or.iente la roccia seòatoio è appunto costiruira da calcari e calcari dolomirici frarrurati. I casi di vere caverne sono di una raritàL esftema: se ne conosce un caso notevole nel giacimento di Dollarhide, nel Texas, ove l'olio si trova in una estesa cavità, alta , meari, enrro calcari trnleozoici. Uo'alta porosità non è però sufficieote: è necessario anche che i pori siano tra loro in comunicazione, in modo che i fluidi possano spostarsi e afluire verso il foro di sonda. Uoa buooa roccia ser- Ml%dffi M N%t Fìe, 3 - Sezioni immaginarie di pouib;li rcch;enti. Sabporrendoli capouolri, in q*arto gzs e olio nei rcrbaoi ,tatr.rali sì $ortano terto lalto, ti arebbe *nz stie di rczioni di , *apjole pet " nuova feszura. Si può infne combinare la iiace (it fratturazione idraulica cr- n Ia,"idi6cazione, iniettando successivamente un fluido acido nelle fessure aprte della fratrurazione idraulica. Con tali sistemi si possono ottenele miglioramenti notevolisimi; ma essi non sono impiegabili in O) o annalLa (;n P) la capacitì. Lo rterra lrò dttenm p le rrappole: kra laÌle tmmertro ne regtonale ne tidate o annslla la thtu',na. qualsiasi caso. La nora legge di D Arcy infne ci suggerisce come migliorare ancora, 1xr così Fis. 4 - lnclinand.o i rcc;p;eflt;. le ne resa», cioè la portata, di una roccia serbatoio. Si ricorderà infatti che la quantità di fluido che può attravetsate una data roccia permeabile nell'unitàr di tempo è, tra l'altro, diretamente proporzionale alla differenza di pressione (nel senso del flusso) e inversamente alla viscosità del fluido. Si può percìò tentare di ottenere maggiori portate aumentaodo il gradienre di pressione e diminuendo Ia viscositìL dell'olio nella roccia ser- dire, la Si deve gure ricoidare che la permeabilità, nella geologia del petrolio, è s€mpre relativa e noo assoluta; essa varia, per esempio, a seconda delle proprietà dei fluidi che attraversano la roccia. Si complende facilmente che un gas, o un liquido leggero e poco visf,oso, « passeranno » pirì facilmente atuavelso una loccia porosa che un olio denso e molto viroso. E poichè gti oli in natura hanno viscosità variabilissima, 1ruò avvenire che uno sresso ripo di roccia serbatoio sia o no produttivo soltaoto in funzione della v.irosità dell'olio. Se ue è aruto di recente uo esempio in Sicilia: dopo la scoperta del giacimento di Ragusa, un sondaggio di un altra socierà incontrò. a circa 20 chìlomeri, presso Vittolia, la stessa roccia serbaroio, ma con un olio assai pirì denso e viscoso; tanto da rron poterne otte[efe una produzione commerciale, e da doversi abbandonare il pozzo. Si può spesso anun€ntale la porositàr e permeabilità di una roccia serbatoio: per esempio provocandone o esaltandone arrificialmente la framurazione per mezzo violente esplosioni entro il pozzo. Oggi esistono sistemi più efrcaci, come di rrartamenro con acidi (per le rocce intaccabìli), e la « fratturazione idraulica ,. Questa ukima consiste essenzialmente in il una ioiezione radiale nella roccia, entro una ftattura esisterrte o plovocata da una fortissima presione, di un lluido speciale; il quale contiene in sospensione granuli di sabbia. Lasciaodo diminuire la pressione, il fluido rientra in pozzo, meotte i granuli di sabbia restano imprigionati nella fes- suJa estesa e dilatata impedendo che essa si richiuda. Un lxocesso recenticsimo coosente di ripetere piir volte I'operazione aprendo ogni volta una («Multifrac») Si può aumentare il gradiente di pressione diminuendo Ia pressione attorno al foro di sonda (aspirando con una pompa h pnzzo); oppure aumentando la pressione nel serbatoio con.iniezioni di gas o di acqua. Ia viscosità dell'olio potrebbe essere diminuìra aumentando la quantità di gas disciolto nell'olio, o anche riscal dando la roccia serbatoio: rentarivi in quest'ultimo senso, pe! dificoltà pratiche ed economiche, sono però applicabili socasi partìcdlarmente favorevoli. conrrario I iniezione di fluidi Al nel giaci- mento è ormai una pratica corrente nella tecnica , del serbatoio è indispensabile per un corretto calcolo della quanrità di olio o gas presente nel giacimento. Noi però, per semplicità, consideretemo l acqua interstiziale come facenre praricamente parre della roccia. e quindi considereremo il serbatoio produtrivo come contenente solo idrocarburi. La copert ra « baroio. lo in scenza della « saturazione di produ2ione. Ha molta importaoza pratica un'altra caratteristica delle rocce serbatoio: anche quelle imber.ute d'olio contengono sempre una certa quantità di acqua, che vi si trova come una pellicola inamovibile attorno ai granuli rocciosi, o bloccata nei mioimi capillari. L'olìo perciò non è di soliro a contatto dirato con le rocce, ma con I acqua che lascia gli elementi delle rocce (frg. 1). Una delle cons€guenze della presenza di . acqua intersriziale ,, è una riduzione della porosità, cioè del volume disponibile per I'olio o il gas; infami mlamente la « saturazione in acqua r, cioè il volume occupato dall'acqua rispetto al volume to- tale dei pori, è inferiore aL lOVo; e superare aoche il P:uò 10%. Perciò la cono- Se la roccia serbatoio Iosse a conmtto diretro con I armosfera (o con lacqua in aree subacquee). l'oJio e il gas si disperderebbero rapidamente; a meno che, come qualche volta accade, lo stesso petrolio, ossidandosi, divenga un bitume che cemenri gli srrari più alri della roccia blocchi Ia fuga È quindi e di altro petrolio (fig.2). necessario, perchè possa es- sersi formato e conservato un giacimento, che sullla roccia serbatoio si ttovi uo co- perchio impermeabile. cioè una ,, ro(cia copertura r, o, semplicemente, «copertuJa ). Qualunque tipo di roccia, purchè impermeabile, può essere « copertu- di ,a,'; e non è raro il caso. in certe serie di rerreni, che uno stesso tipo di roccia mostri altetnanze di strati più permeabili e oon permeabili: e che quindi essa venga a fungere alternamente da serbaroio o da coprrura. L'esperienza ha mostJato che oon sono necessari grandi spessori perchè la coperrura sia eficiente, In uoo dei più grandi giacimenti del mondo, Burghao (oeù Kuwait), il petrolio si trova in strati sabbiosi, e la copertura è data da una formazione argillosa, in origine assai piÌr porenre, ma che fu erosa 6no a ridursi a poche decioe di meui di slxssore. In seguiro, sopra di essa, si sedimentarono alrre rocce; ma a quei pochi metri si deve I'integrità del giacimento. Nel,la stessa in un'altra trappola, non si sono rrovare queste argille perchè evidenteregione, menre asportate completameote dall'erosione: e oel serbatoio si è trovato solo acqua salata. Ia previsione dell'esistenza o meno di un così esiguo spesore di argiila era certamenre impossibile da)la super6cie, e, ìt panenza, si sarebbe dovuto assegnare allle due trappole la stessa pro- babilità di successo... Dobbiamo pure a una ventina di me- .f rn-at-! .ar -! Fig. 5 - TruPPole cort;t$ite da onlxlazioni degli stlati, come *aterebberc rc non lottao rrate ifir^.cdre dallerc ote. 4 ri Pre' Fig, 6 - Le rese ondnhzìoni corne Posrono preten'tatti q*cado I'erc' one ne abbia dirrrùto lc calorrd dfrotun e, Fìs. 7 - Il celebre antìclinale del llonte Atrnaù in Pertia, iacito d.alla ero!;ane.tahanto rrpe4ticlnente. È ancora ben riconotcibile le c*rldtnrd degli rttnti a célotta e!ùrcid.ica (da laer, io Science of Petro- leum. vol. VI. I. Oxlotd Uniuenin Prets, 1953). rri di argille I'integrità di uno dei più glaodi giacimenti gassiferi padani, quello di Ravenna. AI disorro delle argille si rrovano sabbie gassifere; al di sopra, sabbie solranto acquifere. Senza quel sottile dia- framma il gas si sarebbe dislxrso atcra- verso gli srrari sabbiosi sovrasranri. In un bacino sedimentario notevolmen- Fig, 8 - Anticlinali ?lalon,lanente ero nelle Marcbe, ùconotcibili dalla di:potìziore concentricd delle d.it ere lormazioni, (Riduzione fotografrca di un particolare della Catta Geologica d'Italia, Ìilevata e pubblirata dal Servizio Geologico dkalia, scala oiginale 1: 100.000), e permeabilità1, ci appaiono slxsso variabilissime, anche enrlo uno sresso srmro, o in strari conrigui, e anche su brevi distanze: per cui le piir ragionevoli speranze di successo possono essere frustrate da irnprevedibili o cornunque noo localizzabili a priori diminuzioni di Però le proprietà determinantì, porosità - di una formazioporosità e permeabilirà rie locciosa. Abbiamo un recente esempio nel Sahara algerino; ove, come è noto. in quesri ulrimi rempi sono srari scopeni alcuni imporranri giacimenti. L'olio si trova per lo più entro serbatoi sabbiosi coperti di argille. Le sabbie sono sempre, e più o meoo valiamenle, saldate da sostanze minerali cemerÌrare; e di frequente la cemeotazione è ranto spinta da annullare completamente la permeabilità. Di conseguenza, accanto ad alcuni sr:ccessi. scanno molri risultari neg.rrivil e purtroppo aflcora nessuna regola si è potuta l.!.q. 9 (c rin;rttu) e 10 (a q*i d*e etemli ;Ìr- re esteso e di forre spessore la presenza di enrrambi i ripi di roccia. serbaroio e coperrùra, e piir Ia regola che l'eccezionc: il geologo si preoccupa piurtosro di prevederne fin dove possibile. e magari anche facendosi aiurare dd soodaggi appositi (pozzi stratigra.fici) rapporti di posiziooe, spessori, estensione, ecc. In pratica cioè Ie nostre due plime condi zioni esistenza di serbatoi e di copertLrra - Possono essere amme§se con mol- - prob.rbilira jn quasi rissime turti i bacini. destra). - Sono d.ati maginari d.i truppole profonde, marharte àa terren) towaxatti awa- afierare, che consenta qualche prevrsrone su tali capricciose variaziooi di permea- bilità. Non resra quindi che sondare tutte le « trappole », prepatati anche all'insuccesso nonostaote le apparenze piìr favorefoli. La fiappola Il terzo elemento essenziale è la « trap- pola ,,1 cioè. praricamence, vn ,, recipien- te, dove il perrolio pqssa essersi accu- mularo. Non è infaLri sufficienre che nei terreni di uoa certa regione si sia formaro peuolio, e che vi e§israno rocce s€r- batoio e rocce cop€rnua, pelchè irr essa si rrovino giacimenri indusrriali. Se noi potessimo trovare e vedremo che ciò - per rdimenti ree impossibile. se Don cenrissimi una serie di srrati. nei qua- non si fosse assolutamente li il petroLio t; artétro d.ìfrerente; rcw q*ind.i tr.lroJe ion determinzbilò mediante l' o t s et v az io n e g e olo g ìca e rc g*ita in t *PeÌ frcie. sPosraro dal momento della sua geoesi e artrord. negJi sressi ,apporti quantitativi corl l'acqua (che è sempre vi si rrovassc vi acceltelernmo soka[to ul]a impregnazione di olio difiusa, estremamente « diluita », a bassissima coocentlazione rìslxtto all'acqua; e si dovrebbero estrarre quantjr; enormi di acqua per ricavare esigue quanritàL di olio. L'olio però può muoversi abbaodonando Ì'acqua, e raccogliersi in qualche settore privilegiato delia roccia serbaroiq spostandovi buona parre dellacqua ,.he ne occupava i pre§ente), Fig. 11 - Come und Jaglia paò aigindre na pori. e sosriruendosi ad essa. Qresri serrori privilegiati. e sempre di dimensioni esigue rislxtto a quelle del bacino sedimentario da cui proviene l'olio, sono le « tlaPPole ). Poichè il concetto di « trappola», e quello srletamente cooflesso di « chiusura », sooo essenziali nella geologia del petrolio, cercheremo di farcene una idea quanto più semplice e chiara possibile. Un qualunque liquido può essere raccolto soltanro in un recipiente concavo; oofl ha alcuna importanza nè la natura del recipiente, purchè impermeabile; rtè la forma. se non in rapporro alla capacirà. Possiamo immaginare le forme piir F;9, 12 - TraqPola prorocata ialla rìsalita di bizzzre: per esempio, quelle rappresentale in seziofle nella fig. 3; esse sono tutte possibili recipie0ri. Osserviamo anche che, ìn ciascuno dei casi M e N. è evidente che in realrà si seguenti (69. 4). il liquido natulalmente traboccherà, cioè in definitiva verrà ridotta la capacità del recipiente. Un geologo direbbe che « diminuisce la chiusura r, fino ad annullaisi nell'esempio di 6e.4, P. La « chìusura » è infatti, più esatta- menre. Ialtezza dal fondo del recipiente al pir) basso punto di uabocco (« spillPoint » ). Esiste però una diflerenza semplicissima, ma sostanziale. 111 i ,, recipienti ,' a immaginare siamo essere certi che in narula trovefemmo sempre qualche forma simile. Ci sarà aoche chiaro che la capacità di una trappola, cioè la sua dimersione e la sua chjusura. ci rappresenra la dimensione massima possibile del giacimento: da una trappola esigua, con chiusura di pochi merri. non possiamo aspttarci un giacimento colossale. È di scolxrta recentissima, nell'Arabia Saudita, una trappola lunga oltre 200 chilometri, e piena di olio per tutÉ la sua lunghezza (Ghawar): cioe per una distanza. all incirca. pari a quella da Milano a Bologna. Sarebbe grottesco sperare in qualcosa di simile nella Pianura Padana, o temere che, ammesso che vi esista. essa possa essere sfuggita tra le maglie dei rilievi e dei pozzi fatti fioora... o aromatìci; liquidi o -sosi,paraffinicì, così oon esisre alcun metodo ecc. che ci permetra di determinare dalla sugas- perficie la qudntità di idrocarburi. Ini- ziando un sondaggio esplorarivo. possiamo atenderci qualsiasi quanrità compresa rra un massimo (che è quanto può essere contenuto nei pori deila porzione di roccia serbatoio compresa entro la trap- pola) e un mioimo, che può essere zelo. Naruralmente, quando si conoscessero altri giacimenti riella stessa regiooe geologica, e si conoscesse suficientemente il numelo, la forma e I'entità delle trappo- di le, Ie coodizioni a sposlarsi lefio I'aLto, e non basto; ciò soprattutto perchè I'olio e il gas si trovano in ambiente imPregnaro d acqua, ed, essendo piu leggeri, che ordine grossolano di gratdezza; ma ua professionista scrupoloso preferiràr sempre asrenersi da prev:sioni quanrita- reodooo terro il debbono galleggiare soPra l'arqua. Di cons€guenza, §alanno reciPienti Per idrocarburi, in natula, quelli aYenti cooca- 6 Potremmo sbizzarrirci quante forme di trappole vogliamo: pos- semplificati sopra e quelli contenenri in natura peuolio o gas: dovuta al fatto che nelle rocce serbatoio il gas e l'olio Fig, 14 - TruPPole rrtutiSrdfcbe: corpi ubbio' ti e ciottolo)i alla bate ù kna lratSÌe!iane rali). come non esiste ancora alcun merodo per determinare dalla superficie la prctenza o meno di idrocarburi in una trappola; come non esisre ancola alcun metodo per determinare dalla suprrfrcie la. qualità degli idrocarburi che vi possiamo trovare Ammertiamo che questi recipieori si rrovino incìinati. come nei due esempi =é 1914, e ormai entrato nel linguaggio tec- nico del petrolio (in ltalia si parla comunemente di « strutture », ma p€r una irnpropria geoeralizzazione, derivata daLl fatro che per la maggior pa.rre igiacimenti padari soflo ill trappole struttu- Chiameremo convenzionalmente «chiusura,, Ialrezza h dal fondo del recipienre al suo bordo superiore: essa ci rappresenrerà l'alrezza massima che Iruò essere raggiunta dal liquido nel recìpiente. qireÌli contigui. i schizzi precedenti, si da tratta di recipienti diversi, e che si potreb- F;s. 13 - Trdtpole rarìsnf..be: cot,; !abb;oi lenti,olari enrrc a,g le totperneaùlr. gli dà il nome di « tra;pole, («t!aps»); nome introdotto da M. Collough ael Dobbiamo inoltre far tilevare che ralameote Ie tfappole sooo « piene » di iJlocarburi fino al punro di rrabocco: in genere gli idrocarburi ne occupano solo una parte (e, per essere esatti, la parte pirì alta), e in quantità valiabilissima. E, be vuotarne uno indipendeotemente }-.<=?TF=--=: capovolgendo tità oerso ìl batto, non vet:o I'alto A tali recipieoti, che si Possono lapPre§entare sedimeotazione, ecc., si porrebbe avanzare quaiche previsione e arrischiare, in via di probabilità, qual- tive. Tenìamo a rilevare che rurto ciò non significa che i giacimenti siano prodotti del caso: ma semplicemente che [a tec- nica aruale ci permette di riconoscere e misuiale soltatto alc*ni dei tanti fat' gli strati visibili in superflcie oon può dare alcuna indicazione sulle trappole di strati profondi, e sarà. perciò inevitabile il ricorso a metodi geofuici per il rilievo tori che oe determinano la formazione e la conservazione; e dobbiamo pure aggiungere che anche se. a srremo rigore. ogni rlappola può essere una sorpresa. ìn pratica un bacino sedimentario ,icco di buone trappole, in condizioni gmlogiche relativamenre uniformi e . regolari ,' e nel quale si siano già trovati aicuni imporranti giacimenti, deve autorizzare il più ampio otrimisrno sul risultato positivo 6nale. E ciò è esperienza comune: pe! reslare in Europa, dal bacino di Aquitania a quello di Vienna, da quello Padano alla Bassa Sassooia, alla Sava ecc. Ne appariranno piu evidenri le ragioni quando si parlerà dei bacini sedimentari. Io sostanza uoa tlappola per il petroli<r (o gast è un settore più ako di una roccia serbatoio, fariato attotno e supetiotmenre da una roccia di coperrura: che poi Ia rrappola si sia formara per onduJazione degli strari, o in qualsiasi altro modo; che il vi sia afluito per ,, migrazione laterale », cioè spostamenti entro e lungo gli srrari. o . migrazione verrjcale », cioè trasversalmente agli strati, da perrolio terreni più profondi: noo ne viene modiEcato il carattete esseoziale, e la sua funzione di drenaggio, accumulo e con- dellolio originariamenre diffusi negli srrari di un bacino. Un elenco di otti i tipi di trappole servazione del gas e riconosciuti fioora nelle regioni petrolifere apparirebbe prolisso e di poca urilirà. Basrerà ricordare che esse possono essere raggruppate in due classi, a seconda che siano determinare da deformazion.i strutturali degli strati rocciosi (trappole strutturali) oppu-re da fenomeni di sedimentazione e diageoesi (trappole stratigrahcher. Non mancano in6ne esempi di rrappole miste, stratigra6co-strutturalì. Daremo qualche esempio per ogni classe. del sottosuolo. Diciamo subito che qualsìasi tipo di :i----- =:S\ Fig..15 - Etemtio di ,tupqola rrtu ìgralicd Lel t;po d.e,o " iinch-or, ,. come si possa liconoscere egualmente l'anriclìnale. Un caso reale è riportato nella Ég. 8, che è uno stralcio della carta geologica d'Italia, rilevata e pubblicata dal Servizio Geologico d'lralia tlorigina- le è a co,lori, e in scala 1: 100.000). Si tratta di un sertore delle Marche; e sono molto evidenti le due anticlinali piir gratdi, grazie all'affioramento in fascie concentriche di dìverse formazioni, più antiche al ceotro e più recenti verso I'esterno. Sulla anticlinale di Fosombrone è in corso un sondaggio esplorativo. Esisrono però regioni ove soltanto gli strati profondi sooo deformati, e quindi costiruiscono trappole, meotre quelli superiori hanno un assetlo diversot per esempio. sono orizzontcli, o disposti a piaoo inclioato (« moooolinale »); oppure piegati, ma in modo diverso da quelli trappola può trovarsi mascherato da una coltre piir o meno spessa, anche di 2 o 3 mila metri, di terreni superiori: e ciò spiega l'intenso impiego della geofsica nelle ricerche petrolifere. Le due 6gure seguenti ne schemarizzano due casi piuttosto Irequenti; per escmpio, quello della fig.9 è comune nella Pianura Padana; quello della figura 10 in giacimenri dell'lraq e della Persia: Un altro tipo di trappole suumurali può essere provocato da rotture e dislocazioni degli stlati («faglie»). Nel mo- dellino della 69. 11 si noterà come lo strato sabbioso del blocco rìbassato venga tÀmpooato da atgille impetmeabili. Se ora a sinistra. lungo lo strato sabbioao. ri- ì salisse petrdlio, esso si accumulerebbe nel I più alto, arrestandosi contro le argille. Il dislivello tra i due blocchi (« rigetto » ) può essere anche di migliaia di metri. Nella Pianura Padana si soao riconosciute faglie con rìgetti di 3.000 settore metri e oltre. Anche i « domi salini » possono provocare rrappole strutrurali. Si trarra di intrusioni verticali, dal basso, di colonne di sale (in assolura prevalenza salgemma); che risalendo inatcano e perforano gli stlati sovlaslaori, raggiungendo talora la profondi (« piegamento disarmonico » ), e, in casi estremì, addirittuta sconvolti in modo caotico, tanto da far pensale, secondo alcuni, a una specie di colossali frane (« frane tettoniche »), ecc. In tali superEcie. Ricordiamo incidentalmente un Ienomeno sorprendente osservato in qual- casi I osservazione della disposìzione de- ciaio. che caso: anche dopo aver raggiunto la superEcie e « colare (Il il sale può continuare l'ascesa, » lateralmente come un ghiacfenomeno dei domi salini ha Trappole rtr .k rali Il tipo più frequente di trappole srrutrurali è quello daro da ondulazioni. o pieghe, degli strati: nelle quali la parte convessa (detta anticlinale) rappresenta la trappola. Non vi è un minimo per il raggio di curvarura di tali pieghe, e il massimo di metri. essere di molte migliaia genere rali anriclinali 'non può In sono cilindrìche, ma si presenrano come calotte etrlissoidiche; la frgtra ) ne dà un esempio schematico. Talora le volte di tali pieghe coinc.idono con riiievi topografici, e sono immediatamente riconoscibìli: come il celebre Monte Asmari della Persia, riprodotto tella frq. 7, che è aplrunto una calotta di anticlinale. Pirìr spesso esse sono profoodamente intaccate ed incise dall'erosione. e il geologo deve pazienremenre riconoscerle cartolgafando le diverse formazioni srrarigrafche affioranri. e misutando acculatamente le pendenze deg.li strari. Il modellino della fig. 6 suggerire F;9. 16 - Una piccola bioenna turnatol;tica intuetra in argille camùriane rlel Texas, e mesta allo roperto dall'erosione (d.a: Biblìography of Orgaoic Reefs, Bioherms and Seismoaraph Service Co., 1950). Biosrromes, :---\ \-\\.\--. '\l=----.-t3 ì\§ì\,\ì 'r\\\ìù Fig. 17 - Giacimento di Seh,e, »ella Piznura Paàana (Agip MiBe- FiB. 19 - Giacineito di Serynano. nella Pianara Paddna (Ag;p Mi- Fig. 18 Gìacimento di F*,20 - Giacinenro dì Qùreq*ire, nel Venez*ela ùIìdua1. in Calif onia (:econlo Hellit, (rec, Baryet, I F;8. 21 - Giacìnenti in *n " rhoetting R*tth (rccondo Mahtimar,. rcmblil. ). " nella rcgiane di l|a;io,, i11 Fig.22 - Giacir)rc t; in bioerme nella zona dì Led*c, in Caxaià (mol- to rchenal;zzatì). l ::-;,-.««« Pig. 23 - Ghcirnenro E4rt Texar, ,xel Texa!. È il maggiore degli Stati Uriti, tcopeto nel 1930. Nel 1938 ù eruno il laod&ione q&$i 8 27.000 pozzi; oggi N n'è dncorn circ,t 20,000, Oerchè q*elli margi- nali tuno rtati ruggittntì dalle ntq e tdlate. la sua causa esseozialmenre nella alta plasticità del sale, e nella sua minore densità risperto alle rocce sovrasranri). Gli strati pelfolati dal sale si deformano, trascinati, per così dire, verso l'alro, dal movimento del sale; per cui attoroo alla colonna di sale compaiono « tlappole » disposte anularmente (Ég. 12). Se la resta del domo giungerà presso alla super6cie, si solleveràr una leggera intumes<enza del terleno. Si tratta di quelle collinette che abbiamo già ricordato, attorno rlle quali. ncrl Texas e in u wildcatters , afiondavaoo co.rrispondevaoo i loro soo- a domi salini. Ora la ragione appare molro semplice. Trappole si ha mento costituiscono ffappole. Se De ffo- sosriuiamo «rru?Pola» ad « anliclinale », troviamo in queste righe un condensato della Seologia del petrolio: compresa la constatazione che, se è vefo che il petrolio o il gas si rrovano soltanro nelle uappole, non è pumoppo vero l'inverso, cioè che in rutte le trappole deb- verà un esempio nella fig.21. Altro caso relativamente frequente è quello dei cosiddetti « pinch-outs ». fa 69. t) larrà piu di qualsiasi spiegazione. LEasr Texas, che è il colosso dei giacimeqti statunìrensi, è in situazione simile (v. fig. 23). Ricordiamo infne Luisiana, i daggi. F,ra uoa norma empirica, e per molro tempo non si capì perchè proprio atrorno esse si ?oreLa tlovare p€rrolio; si «^d poreva ,,. in quanro non rurti i rilievi portati da una trasgressione. Se questi sdlchi sono incisi in rocce impermeabili, i corpi porosi, piir o meno discontinui, che si trovano nel mareriale di riempi- ratigrafrcbe Le trappole stratigrafche sooo dere!minate in genere da fenomeni di sedimentazione; yariazioni di spessore di s[ati e di formazioni, variaziooi laterali nella natura litologica degli strari, Della composizione granulometrica delle sabbie, ecc.; da discordanze di giacitura; da variazioni di porosirà e permeabilirà nella stessa formaz.ione per differenze nelle cementazioni successive; da cosrruzioni organogene, e così via. Va però ootaro che oella maggior parte dei casi oon sooo estranei, più che nella loro genesi, nella loro funzione di trappole, fattori srumu!ali. Arche pe! quesro tipo di trappole ci si limiterà a qualche esempio. Si supponga una successione di srrati argilJosi. impermeabili. nei quali si rrovino intercalati srrari sabbiosi disconrinui, cioe «lenti» di sabbia (fg. 13): tali lenti, viste come corpi porosi tamponari da argille, hanno rurti i caratreri delle trappole. Naruralmente gli idrocarburi possooo riernpire utta la leote, o oc«rpaloe solo il setrore più alto; può rrovarvisi do ga§. o solo olio, come in qualsiasi altro tipo di trappola. Possono costiruire trappole anche vec- chie spiagge sabbiose, sepolce in seguito sotto fanghiglie marine atgillose. La sommersione di una estesa legione ad opera del mare (« trasgressione ») lascia spesso uoa tlaccia cararaelistica: barre e cordoni lirorali, ,lenri di sabbie e di ciotroli, ecc., sepolre in seguito sotto altri sed! menti (É9. 14: se ne ha qualche esempio anche nella Pianura Padana). Anche tali corpi porosi possooo fuogele da rrappole. Un tipo curioso di trappole sono i cosi detti « shoesrliogs ». Per lo più si tlatta di vecchi solchi fluviali, o di canali in aree deltizie, riempiti da sedi- menti di natura owiamente variabile, e in genere porosi; ricoperti itr seguito, come rutta la regione. da alrri sedimenti, uo alffo tipo cimenti di gas e di petrolio nell'.immeoso bacino del Caoa.dà Occidentale: le cosiddette « bioerme r. Sono esse edifici organogeni fossili, cioè cosuuiri da organismi (come le attuali scogliere colalline, atolli ecc.), s€polri lentamente dalla {anghiglia marina. Nella forma pirì frequenre si presentano come solidi ilregolari talora enormi, molto porosi; i quali essendo immersi in rerreni impermeabiùi, hanno agiro come spugne, imbeveodosi di perolio o di gas. Nella 6gura 16 è liprodotta una piccola bioerma stromatolitica nel Cambriano del Texas. ineisa e messa a giorno dall'erosiooe: se ne conoscono però molte altre estese per decine e decine di chilometri. A questo punto sarà opporruno risparmiare al lettole altri schemi, e riportare piuttosto alcuni casi reali. Nelle 6gure letrore può trovare qualche zione molto sempli6cata I* « regola d.i \Vhite se- di nori giaci- in quale menti, e riconoscere facilmente ripo di rlappole essi si trovano. » In Peonsylvania e nella Virginia Occ! dentale le anriclinalì affioranri, e più o meno integre, sono flequ€ntisime, e facilmente riconoscibili: ciò ci riporta a Logane, a §/hite e alla loro regola, oota anche come « regola dell'aoticlinale ». Scrisse §0'hite nel 1885: u Dopo aver visiraro i grandi pozzi gassiferi della Pennsylvania e della Virginia, e averoe attentameore esaminato la siruazione geologica, io ho constatato che ognuno di essi si flova esattamente, o quasi esattamente, sul culmine di un an- ticlinale; mentre rutti i pozzi perforati io sinclinale o sui fianchi ploducono poco o niente gas, ma io molri casi grandi quantità di acque salate... « Però, se si può afiermare con cerrezza che tutti i gandi pozzi si trovano sull'asse dell'anticlinale, non è vero l'ilverso; cioè che su rutri gli anticlinali si trovino grandi pozzi... «...La ragione per cui il Se, o bano trovarsi gas rrappola. già noro da rempo. ma divenu- il tuire da anticlinali. pìrì generalmente, petrolio... di to celeble dopo le grandi scopeffe di gia- 17-2J alcuna difierenza nel meccanismo di accumulo tJa gas e petrolio). Vhire riconobbe solo Ie rrappole cosri- gas si è rac- colto soato la volta rocciosa è abbasmnza semplice, considerandone la sua natuta volatile... » (Avvetiamo incidentalmente che noq ll co'rrrrib to dei aari tipi dt trappole Recenremente lAmerican Association of Petroleum Geologists ha condotto habirar del petrolio in bacini sedimentati nel mondo (e- un indagine sr.ull rurti i dusa Russia e Stati alleati). Finora sono srari pubblicari solo j dari relativi ai «major 6elds », cioè ai giacimenti piÌr grandi (si vedrà più avaoti di quale eotità debba essere w giacim,ett o pel meritare Ia definizione di « grande , ). Quesri « ma.ior 6elds, sono così di- stribuiti nei vari tipi di trappole: - 156 sono in trap,pole anticlinaliche; essi però conteogono l'80% delle ri- rrve di tutri j . major 6elds,. 2l in trappole per faglie; contenendo però sokatto iL 2,4/6. 16 in trappole per dixordaoza, con iL 2,8Vo. 1l in trappole per costruzioni orgaìl 2,4/6, 30 in alri tipi di trappole strarigraf,- che, cor iI 1,1Vo. 32 in trappole di tipo misto, con il - 6,3%. Come si vede, il tipo ant.iclinale ha un'assoluta pteralenza. Va però notato che questi lapporti tra i tipi di trappole produttive verrebbero notevolmeote modi6cari. se si poresse comprendervi rutti i giacimenti già noti, e che si ritiene che, con I'affinamento dei metodi di ricerca, aumenterà il numero delle trappole strarigra6che, che sono di pirì dificile rinveoimento. Non sembra invece che possa tariare di molro il rapporto rra Ie riserve nei vari tipi di trappole: perchè nei 2l « major 6elds » (tutti in anticlinale) - noger:e, coa del Medio Oriente si ttoya ber l'80/o delle riserve d.i tutti i 156 u major 6elds , jn anriolinale: e perchè si sa che esisrono nel Medio Oriente moltissime altre colossali trappole anticlinaliche, che non sono ancola state soodate, ma hanno tutte le carte in regola 1xr dimosrarsi al- uettanro produrtive. Il Dott. Darrte laboli le*ra àa *at'anni azlI'inA*trlia Perrc lera, pet cai ba nolto laoxo di cetca in ltalid e all'Elrero. Q$erto arr;colo urà rcgùto da ahti ùg ardo.ti lo otdio e ,lz ùterca degli ilÌocaùr.ri iatratul;. Le ,rorizia a scbizzi titerentìti dll. Pidn,rd Pzdaa o,to lrar; r;portar; per gen ile coacastione d.el- gli lAgip Mirr*aria. Dircgni di Paolo Be i. Aprile Anno L]LLUSTRAZIONE SCIENTI FICA 1957 lX - N. 89 La, struttura di un g,aclmento di Dante Jaboli In questo secondo articolo riguardante il petrolio si descrivono le conformazioni principali e le condizioni fisiche dei giacimenti. i rempi awenturosi dei « wildcat- r, quando un sondaggio fornrnato ropriva petrolio, si perforava attorno ad eso il maggior numero di rers : « more wells, more oil », più pozzi, più olio. E se il petrolig copozzi posibile me spesso aweniva, risaliva 6no a gior- oo e sgorgava copiosamente, .lo si lasciava affiuire liberamente. A ciò si era indotti anche dall'eccessivo frazionamen- ro delle concessioni, per cui ognuno dei tirolari cercava di estrarre quanto più possibile, a scapito dei vicini. Passatono molri anni prima che ci si reodesse conto dellentità enorme dei danni che tale condotta recava ai giacimenti. Iofani, non curto i olio presente nella roccia serbaoio può essere estlatto: e la quantità estrama (riceperc) con tale sisqema er-a modestissima rispetto a quella che restava nel giacirnento, aoche solo ìl 5 o il lOVo delI'olio presente: mentle con tecnica razionale okre il i ricupero può essere spinto anche 50V0. Si compreoderà lxrciò come sia rire- mrto indispensabile oggi, non appna scoperto uo serbatoio lxtrolifero, accertarne rutte le condizioni, in modo da plogrammaJe lo sfruttamento più ade- guato: esteosiooe, porosità e permeabi lità della roccia impregnata; natura e distribuzione dei fluidi, loro temlxratura e pressiorc nel wbaroio, ecc. E queste osservaziotri vengono raccolte arrche a costo di un rirardo nell'inizio della produzione regolare. Dobbiamo perciò furci un'idea anche della srrurrura di un giacimento, pe! comprendere la tecnica moderna di produzione. Molti articoli divulgativi di quesri ultimi anni ci hanno reso familiare urlo schema di giacimento, che riproduciamo semplificato nelle due versi«ri apparse pirì di frequenre (frgg. 1 e 2: avverriamo una volta per tutte che si indicheranno con puntini le rocce serbatoio, e con uarti le rocce colxrtura). Tale schema (purchè non lasci su1> i fluidi si trovano in una s1xcie di caverna) è sostanzialmente esatto: ma riproduce solo una delle tante si- porre che tuazioni possibili e acc€ttate, e potrebbe lasciare credere clrc la presenza e successione gas-olio-acqua sia la regola; il che sarebbe uo grave errore. Cetchiamo di farcene un quadro meno approssimarivo. Compoizione d,el petrolio naturale È ben noto che il petroliq o olio greggio, o semplicemente « olio.», non è un compocto chimico de6nito, ma una complicatissima mirela di composti diversissimi, con prevalenza in genete assoluta di idrocarburi; i quali idrocarburi, a loro vol,ra, comprendono una serie in- termioabile di comlrosti diversi, tanto della serie paraftnica quanto delle serie isopara6nica, ciclo-paraftnica e beozeni- ca. A tale variabiiissima miscela viene dato un nome unico: « petrolio ». E v.i è in ciò anche un motivo pratico: la determinazione dei singoli componenti presenterebbe grandi di6coltà, e richiederebbe ricerche lunghissime per ogni « petrolio ». Per esempio, secoqdo il « ,Research 6 ,, del,l'American Petroleum Institute, da un pettolio del giacimento di Ponca City (Oklahoma), il cui studio è Project iniziato nel 1927, si sono finora isolati 141 idrocarburi, in cui sono iaPPreseo- R ffi ?.ZZlll4r'A'""'"^\\ Fig, t e 2 - Qt e!t; dta rcto gli rhemi piì.,rori à; *r giacimerto di iìrocarbui. Etri aon torlo peò che ca patticohi. variabili, anche se in complesso, alla mi scela risultante, viene dato in pratica lo saesso nome generico « petro.lio ». Non sappiamo quali fatori conrollino queste diversissime composizioni. e nemmeflo disponiamo di stumenti che, dalla super6cie, ci diano qualche indicazione su di esse; e ciò significa che, iniziando il primo sondaggio esplorarivo Fig. 3 - Arnentd.rrlo h la Ofttr;oie, t*rto il qdr Può Oa$4re ifi rolr.' zione nell'olio, e ierciò Prlò Jconqaite il prolo*dità, e q*hdi su una trappola, non possiamo afatto prevedere quale ripo di p€.lolio trove!emo, se pute ne troveremo. §oltaato se io un certo bacino sed.i,mentario, di natura relativamente ornogenea, abbiamo già. altri giacimenti in produzione, se conosciamo la storia delJa sedimencazione, le coodizioni srlarigrafche, i rapporti fra le trappole, ecc., poffemo dedurre qual- che previsione artendibile dalla media delle condizioni dei giacimenti già scoperti. Bene inteso dei giacimenti di quel dato bacino, e non di alrri bacini in altre parti del mondo, anche se geologicamente affini, come spesso e a sproposi.to viene detto e sCritto. Pelrolio e Tra gli idrocarburi costiruenti il petrolio sono pure presenti quelli che a temperatura e pressione ordinaria sono gassosi: per esempio, tra i paraffinìcì, metaoo, etano, propano, n-butano, isobutano (questi ultimi tre, assieine al pen- tano, cosriruiscono i cosiddetti gas lìquidi, o GPL). Il metano specialmente è presente di norma .in notevole quantità, lenrel fino ai il composro preva- casi esrr€mi, ma nienre affatto ruri, nei quali esso si presenta solo, Figg. 4 e 5 - Speuo le truPPole hanno Oiìt di n setbdto;o. Ogn*no d.i q erti Ètò coÌrpot- ta , .ome /r, giacinento ;nl;peflAenre. Le lrccce ind.icaao manilettazioni r&Oerfrciah Aì olio, cioè rtie di la.ga, che intetesvno solo i r etb droi dO erti dall' ero s ione. o accompagnaro tati n-pamfi ne, alchil-ciclopentani, alchil- e un cicloepTali (omposri finora riconosciuti costituiscono solo il 44/o di quel petrocicloesani; alchil-benzeni, raflo. lio, la cui analisi non è ancora complelata. Non esiste in nauia un perrolio costituito da uri i composti noti degli idrocarburi: ma oemmeno esistono due perroli, anche in giacimenri conrigui, an, che in serbaroi diversi nello sresso giacimento, che siano identici. È cararterisrica del perrolio greggio nei vari giacimenti una straordinaria eterogeneità: prevalgono, in alcuni, composti paraffinici. però con prevalenza di legqeri, opPUre or Pesanu: compostr benzen,ct. pure essendo presenri alùi composri, e così via. I rapporri quanritarivi e qLralirarivi composti sono esremamenre va i vari 4 da piccole quantirà di idrocarburi leggeri; puro, o inquinato da quantità anche norevoli di " impurità », per esempio H2S, come nel gia- cimento gassifero di Lacq Profondo in Francia: o CO: come in quello pure gassifero di Catania. GIi idrocarburi gassosi sono solubili in quelli liquidì, per cui un serbatoio può presentarsi solo « petrolifero » se la quantità di gas presenre è ioferiore a quella necessaria per la saturaziooe, e quindi tutto il gas si trova discic{to nel liquido (« giacimenti sorrosaluri r,; oppure, se vr e gas ln eccesso sPeEo a quanto il Iiquido può porrarne in soluzìone, nel serbatoio (cioè un si avrà gas lìbero sopra I'olio « gas-cap »), e « sovrasaturo ». Solo quidi. Si vedrà inoltre, tra breve, che anche un aluo importante fenomeno porta a modificazioni dello srato fisico dei fluidi. un gas-cap non è codi solo metano, ma di una mi, scela di idrocarburi piir complessi, allo stato di gas, o di « vapore »; tla i quali Praticamente stiruiro il metano. Inversamenre, uno stlato cott metano pulo lascia poche speranze che a conrarto diretto si trovi petrolio liquido. Nei giacimentì di petrolio, a certe con- dizioni d.i tempemrula e pressione, av- gas e può anche divenire il gas, alla profondità per es. di 1210 metri. e quindi non avere gar-cop \v. fig. 3). È evidenre lxrciò che-la associazione olio-gas cap, cioè la pesenza di una oppure due fasi, non è che uo caso particolare. dipendenre sia dal rapporto quanritativo rra idrocatburi Iiquidi e gassosi sia dalle condizioni fisiche del giacimento. Nè si può dìmenticare che tale rapporto è in narura variabilissimo, 6no alla scomparsa totale dei composti li- il in tale giacimenro è caso si avrane 2. no le sezioni delle figg. 1 Inoltre: è ben noto che la solubilità del gas aumena corr la pressiofle, e che rla pressiooe di un giacimento, di regola, aumenra con la profondità. Perciò un olio con lo stesso rapporro quanritarivo gas-liquido può risulrare sovrasaruro in un serMtoio, per es., alla profondirà di 100 rnetri, e qr:iodi formare il gat-cap; oppure sortosaturo, cioè sciogliere rutro viene uo fenomeno singolare, dètto dolla r, condensazione rerrograda " (i giacimeoti interessari da questo fenomeoo sono detti « a condensati »). Il fenomeno è piuttosto complesso; ma cerchelemo di darne una idea sufficiente per capire alcuni fenomeni della produzione. Si è visto che un « petrolio » nel giacimenro può essere compreso rra i due limiti estremi di una fase esclusivamente gassosa e una fase esclusivameote liquida; e, finchè si è estratro il petrolio da gìacimenti poco profoodì, a pressione (P) e temperatura (T) moderate, si è potuto ammettele che lo sraro fisico dei fluidi alla bocca pozzo fosse lo stesso dei fluidi in giacimento. Con la scopelta di giacimenti pìù profondi, a pressioni altissime e temperature piir elevate, si è riconosciuto che rale corrispoodenza può non esistere: per es., un fluido che, alla pressione normale, sgorga come gas accompagoato da poco liquido può in realtà. trovarsi allo stato liquido nel giacimento. La distinzione rla le due fasi, liquida e gassosa, diviene meno netta aumentando ancora P e T, e in molti casi sono necessari laboriosi esperimenri per determinare in quale stato si trovino i fluidi in narura, enrro il serbaroio. Si è pure visto che, aumentando la pressione, aumenta la solubilitàr del gas nel ùiquido, e che la pane di sosranza più volariJe. disrribuira rra gas e liquido, rende a condensarsi mento di P; cioè malmenre, riduce potizzazione in liquido con I'au- I'aumento e fa di P, norla « va- sparire ». Quesro comportamenro ( norrnale ,, c carareristico fino a pressioni dell'ordine di 4) atm. Tra 45 e 9O arm. si florano già deviazioni; e olme 90 atm. il comporaamento diviene molto variabile, n seconda della composizione della mi- Fig.7 - Giacimento di Goote Creek, ,rel Tet6 (rec. Minot emqlif.). Si noti la itrego,larc l;Jtribr.zioae delle lerr; Perrolilerc (ir, ,rero: Fig. 6 - Sezione d.imottratba del giaàmento d.; Cortem4ggio?e, ,tell. Piat*u Pdanz (Agi.P M;ncrulia). E e den e cbe ?4ò errere e§tÌdtto il gat dai terbztoi lr.re or,, tenzd ifitaccdte; teù.toi peholifel; q{.elle gasilale rono l*nte88;4e) e, dentità dà Pozzi. p;ù ptoloa.di. scela. Aumenrando P, il progressivo pas" in soluzlooe del metano reode il liquido pirì leggero, più comprimibile, saggio in sostanza facendogli assumere alcuoe cararterisriche proprie dei gas; nello stesso .empo, la fase gassosa diviene più densa, meno comprimibile, più simile cioè a un liquido. Qqando ormai le due fasi sono molto simili, i costiruenri meno volarili gassano in soùuzione nella fase gassosa, aumentaodone la densità e rendendola arrcota pirì simile a uo liquido. Alle P e T critiche della miscela, per il processo descritto, le due fasi raggiungooo composizione identica e proprietàr idenriche sorto tutti gJi asperti e vengono a trovarsi confuse in una unica fase omogenea. A questo particolare fenomeno è dato il nome di « condensazione retrograda r. Normalmente esa ha conseguenze pratiche importanti quando la pressione su- pera I8O arm.: e diciamo sr:biro che in caso occorrono parricolari accorgimenti oella produzione, Per non correle il rischio di dovere abbandonare nel gia- ial cimento una altissima lxrcentuale di idrocarburi che diverrebbero non ricuperabili. Trappole a serbatoi n ultiPli Nel caso piir semplice una trappola può avere un solo serbatoio produrrivo, conrenente idrocarburi galleggianti sopra acqua; e in rale serbatoio si possono rrovare idrocarburi soltanro liquidi (con I gas discioltot. liquidi. In o soJo gassosi, o quest'ulrimo caso gassosi e il gas si trova semPre sopra l'olio, e I'olio sopra l'acqua. La separazione tra olio e acqua non è netta, ma è rapPresenrata Àa una mna di transizione, con progressivo aumento verso i[ basso della saturazione in acqua. In pratica tale zona viene asimi' ln* n ,r.. supcr6cie, àetta n,aeoh àacqua » («'Varer table "). La tavola d'acqua è di norma orizzontale. Quaodo però il serbatoio non è in equilibrio idrostatico, ma esistono gradienti idrodinamici, e quindi movimento di fluidi, la tavola d'acqua appare più o meno ioclinata. Tali casi sono rarissimi: e costituiscono l'unica eccezione alla regola che vuole gli idrocarburi nel settore pir) alto del selbatoio; inoltre si tratta di siruazioni transitorie, in quanto i fluidi raggiungono presto o tardi I'equilibrio idrosratico. Si ritiene di averne un esempìo, ma poco rilevante, anche in Italia, nel grandioso giacimento gassifero di Ravenna. Spesso però una uappola cootiene diverse zooe porose, tfa loro seParate da setti impermeabili, e allora in ognuna di queste si possono trovare Siacimenri indipendenti. 1* frgg. 4 e 5 ne schematìzzano due esempi. ln questi casi indipendenza dei vari serbatoi (« pools ») può essere assoluta: ognuno di essi può avere un proprio regime di pressioni. una tavola d'acqua a quota propria, e 1ruò conrenere idrocar' buri di diverse composizioni, e in quantità variabile. Ne è un esempio in ltaI lia ii noto giacimento di Corremaggiore (fig. 6) ove le rocce serbatoio sono costiruire da strati sabbiosi, sep@rati rra loro, sulla vefiicale, da strati argillo§i impermeabili. Nei serbatoi suPerjori si trova solo gas, in quelli inferiori si uova olio liquido. È chiaro che si può estrane e si estrae gas dai « » su' Poots senza -che vengano intaccati i . pools " inferiori, ptroliferi. può anche una disffibu- -periori, trovare Si zione inversa. Per esempio, nel giacimento di Aderklaa in Ausffia, e in quel- di conteg*enza, la ecceztonale però si rmtta di serbatoi ind.ipendenti, praricamenre cioè di giacimeari diversi, distribuiti verticalmente anzichè orizzontaimente. E tale variabile distribuzione dei fluidi ne è una prova. lr siruazioni più sconcerlanri e imprevedibili si uovaoo nelle trappole costituite da lenti porose d.isperse in terreni impermeabili, perchè noo soltanto ogni lente ha :una miaenlizazione propria, ma la distribuzione della mineraliz- lerri sembra in genere complecamenre capricciosa, e raramen!e si !iezazione nelle sce a capile quali nolme la controllino. dal giacimento della fig.7: anche in Italia si ha un caso simile. ma forrunaramente meno calxic- Un esemp.io è dato cioso, nel giacimento gassifero di Piadena presso Cremona. Tipicamente lenticolare è pure il noto giacimenm petro- lifero del Devoli, in Albaoia. Alcuni giacimeoti di questo gruppo sono di di mensioni grandiose: per esempio quello di Bradford, in Pennsylvania, che ha una riserva estraibile di olio di olffe 100 milioni di tonnellate. Si può ctedere che i giacimenti leoticolari non sono i piir graditi ai geologi e ai tecnici che deb- lo sfruttamento... Va però genere Ie lenri produnive, che in notaro anche se intercalate a leoti soltanto acquifere, si uovano di nomìa sPatse efltro una graode trappola di primo ordine; mentie nei settori relativamente piir bassi si trovano solo lenti acquifere. Per esem- booo curarne pio, nel gruppo di giacimend di Com- modoro Rivadavia, in Patagooia, i quali hanoo per 1o più assetto lenticolare, si è c..d,rto a lunsò che Ia distribuzione delle lenti produtri"re fosse indipendence dal- l asrtio strutrurale; ma si è dovuto ri' conoscere, di recente, che le lenti porose contengono idrocarburi soltanto lo già ricordaro di Lacq in Francia. si trova olio nei serbaroi sup€riori, e gas in quelli più Profondi. Ciò non deve ouando esse-si trovano nella zooa di cilrnine di lunghe antictinali rpolre, aooarire in contraddizione con la norgas non riconosciute in un Primo temPo pr densità: nìj della strarificazione troppo blande. - olio - acqua, che si verifica semPre psrchè Nelle frÀÀ. da 1 a 11 il lettore può trowll'dmbito ài n iugolo serbatoio Qua Fig.8 - Giairrrento ài Fig.9 - Giacimetto BlacL Mo*atai.i, ael Vyombtg (tec. Dobb;rr, Jen irtcato), ù Aga labn, ir Peniz ttec. l-cre, rernplifi.atoJ. .\t.t.\ ---:- Fig. 10 - Giaàmento di Santz Fe S.pria*r, bt Calilonìz (tec, Wia.ter, rcnflificato.) Pig. 11 - Giaimento d.i Cdùiaga, ,relh P;ar,sra Pzàau ( Agip Mineraria). FiC. 12 - G;acimerno d.i Eakàag, in Inghil. ,efta (rec. Kent, ternpm.do). '---->--=-..---ì=-§ -:--..- --------l --=.-\__ì ...---.. Fig. 13 - G;acirnenro di Geneseo, nel K4rrrdr (rec. Corad e Gttm, ftmplif.ato), va.re diversi esempi di casi reali. IÉ 6gule sono state imitare da diverse pubblicazioni un po' libelamenre, n€l senso che sono srate s€mplificare per rendere piir evidenri le condizioni ess€nziali. Pressione e tetupe%rtma La conoscenza di un giacimento sarebbe insuficiente senza lo srudio delle condizioni fisiche dei fluidi nella roccia serbatoio, e in parricolare deLla temDerarura e della-.pressione. Questi paramerii esprimono l energia porenziale del giacimenro. croe un dato essenziale1xr la produ_ zron€. Ifltafti perchè il giacimento produrtivo 6 i fluidi debbono q>ostarsi sia ar- Fig. 14 - Giaiimento d.i Gaitelbug, in A*ttrù (sec. laaotcheà, rernrl;faato), uaverso la roccia, affuire ai fori di sonda, risalire lungo .i pozli: e tale lavoto può essele compiuro solranro grazie alla energia pocenziale del giacimenro. Variaziooi di pressione o di temlxratura influiscono sul volume dei fluidi, su alcune loro proprietà; per es. la viscositàr, sul loro stato fisico, ecc Un regime razionale di produziooe, tale cioè da consenrire il massimo ricupero al mi oimo costo, non può essere determinato senza uno .studio approfondiro delle condizioni e dei Eppotti pressione - volume - tempelarura: e perciò le maggiori Compagnie dispongono di complese atttezzattte, dette brevemente pV! che coosentono lo studio dei fluidi anche Fig. 15 - Gìdcior€nto di Nigger CreeÉ, nel Texat (tec. Bdltarr, tefipl;fi.cato). nelle condiziori orgioali del giacimenro. di P, V e T Prcssione I fluidi oel giacimento hanoo una pressione di formazione » che neLla rnaggior parre dei casi è abbasmnza vicina (se oon coincidenre) a quella esercitara da una colonna di acqua alla sre.sa profondità; il gradienre di pressi,.ne (gradiente idrosratico) è in rale caso, in cifre tonde. di circa una arm. ogni l0 meui di profondirà. Per es.. in un giaci« mento profondo 600 merri si avrà una di 60 arm.; e di circa 300 atm. in uoo profondo 3.000 metri. In pra- pressione tica fattori minori modificano tale gra- i diente, che di norma varia anche con la profondità. Si conoscono pure molti giacimenri nei quali la pressione si scosta moltissimo dalla normale idrosratica: talora in difeno, pirì frequentemente in eccesso. Ciò può essere dovuto al fatto che la superficie piezomerrica corre sopra o sorto quella topografica; ma più spesso le cause sono diverse. Per esempio, in un giacimento leoticolare chiuso da ogni parte da tereni impermeabili la naturale co- =:_=- stipazione (u compaction » ) del terreno può, per così dire, comprimere il serbaroio, riducendo il volume dei pori. e quindi aumeomre la pressiooe. Può perciò aweoire che un sondaggio, doPo aver atrraversato molti strati porosi aventi pressioni normali, intacchi improwisa' mente e inaspettatameote una lente sabbiosa con 6uidi in sovrapressione (6gura 18); e ciò può provocare talora una disastrosa eruzione, con distluzione delle atrrezzarure di lxrforazione. e magari inceodio del petrolio o del gas che si scatenano selvaggiamenre. Casi del Seoere sono purtroppo abbastanza frequenti. In altri casi la sovraptessione può essere donrta alla enorme alteza d.el gas' caP. Nella 6g. 19 la pressione idrostatica P della zona coo ptrolio si trasmette Fig. 16 - Giacimearo Il limite massimo camente possibile di 1ea Sectioa, in Calilorriz (rec. lylatt e Baptie, remplil.), della pressione teon- in un giacimento è quindi rappresenrara all incirca dal carico delle rocce sovrastanri (densità per l'alrezza), cioè dalla u pressione geosratica,. 6no al culmioe della piega. ove, anzi- Si sono trovari giacimenti con pressioni anormali. 6no al 9O7o della pressione geostatica; aoche nella Pianura Padana si sono spesso trovati strati sabbiosi con pressioni paurosamente in eccesso. Si chè una minore pressione P' corrispondente a quella minore profondità, si avrà comprenderà facilmente quale peticolosa diffcoltà debba presentare la perforazio- una pressione eguale a P diminuita del ne peso della colonna di gas, che è praticamente trascurabile. Potrebbe essere tale la causa delle sovrapressioni osservate in alcuni giacimenti della Persia. Sovraptes- sioni per la stessa causa sono. Pure frequenti nelle tlaPpole che si trovano contro i fianchi dei domi salini, perchè esse normaLnente sono costituire da srrati molto inclinati, e quindi il gas, anche se in quantità modesta, può costiruire nn gar-cdp di grande tezza. ll fetomeoo è evidente rclla fi4. 20. Nel Texas di simili serbaroi. te è di circa 1o centigmdo per 33 metrt approfondimento; ma si hanno sco- di stamenti arrche notevoli. Per esempio, da una lunga rrie di misure in mokissimi pozzi in varie regioni statunitensi risulra che: in un rerzo dei casi osservari si ha la temperatura di 100f, a lxofondità minori di 2000 metri; e in un altro terzo si risconua la stessa temlxratura soltanto a profondità maggiori di 30O0 metri. La temperarura di un giacimento ha minore importanza della pressione, alrneno .6no alle profondirà raggiunte 6nora dai pozzi produttivi: però alcuni suoi elletti sooo di interesse Pratico considerevole, per es. quelli sulla viscosità T em..?eratura Come la pressione, aoche la temperatula aummta con la profondità. ll gradiente geotermico è variabile secondo Ie regioni, in diverse localirà nella stessa regione. e anche secondo Ja profondirà. È noto che il valore medio pirì frequen- dei fluidi. Come si rapPresenta . " Iiacinten Finota abbiamo considerato soltanto seziooi verticali dei giacimenti: ma è Louisiaoa tali situazioni sono comuni, e si devono ad esse tovinose etu- e in zioni. Vorremmo ora prevenire un possibile dubbio. Si è decro che una roccia di copemum anche se di minimo spesscre può tenere chiuso un giacimento. E ciò è esatto, ma solo 1xr quanto si riferisce aJIa impermeabilica- non alla pressione. Se il giacimento raggiungese una pres- sione superiore al carico esercitato dai terreni sovrastanti la copertura verrebbe incrinata o squarciata: e ciò può avvenire quando I'azione etosiva io super6cie asporta progressivamente terteno alleggerendo i[ carico. Negli esempi cicati di Burghan e di Ravenna la roccia di colxrtura ha uno spessole esiguo: ma su di essa si trovano alci tereni, con un car.ico complessivo piìr che suficiente a contenere la pressione dei giacimenti. F;g, 17 - G;acimer,to di Mor.n, o Czlrn, nel Texat (ec. Hood, rcrnplifcao). ,,r% ////l ,r,/h FiA. 18 - nirnale Preuione Negli itÌati .ontiaù ri bd prctthne P; mettre it qulli letkoloi io si hz ecceuo P'. chiaro che esse, per quanto signi6ca(ive, non possono dare una rappreseorazione complea di un giacinì€trto. Perciò la n suLsurface geology » licofle a molti al- rri tipi di rapptesentazione. Ci limite- remo a ricordarne alcuoi di impiego piìr frequente anche perchè dovremo servircene in seguito. L'andamento di una suPerficie viene lappresentata con le « contour-maPs ,, dette anche, un po' imProPriamente, u carte strutturali ». Ia superficie prtscelta, per esempio la suPerficie di sePa- razione ta due strati, o la superficie estetna delle rrappole o dello straro serbaroio perrolifero, eccetera, viene raPPleseotata in piano con curve di livello, come qualsiasi rilievo topografico. Le quote delle isoipse (e in molti casi, piuttosto. isobate) vengono riferite a una superfrcie orizzontale convenziooale, geoemlmente il livello del mare; e quindi possooo avere anche segno negarivo. Si riporra come esempio nella fig. 2l una sezione verricale e ufla contour-map di un giacimento. La supericie tappresentata è indicata nella seziooe da uoa freccia (le quote sooo in piedi e riferite al l.d.m.). Naruralmente si porranno cosrruire tante « cootou!-maps » quante sono le superici che interessano. Un dato essenziale di un è la forma ed esrensione giacimento della roccia serbatoio. Spesso essa varia rapidamente di spessore, per esempio r.ei pincb-outs o nelle lenti: e perciò appare assai urile un modo di rappresentazione, che con- la letruia immediata della estensione nelle 3 dimensioni del corpo poroso; o, in genere, di qualsiasi unità, senta litologica o stratigrafica. Si usano a quesro scopo [e carte di u isogache,. inrendendosi con tale nome le linee colleganti punti rappresentativì di egual spessore del corpo prescelto. Tali curve daranno gli spessori nei vari punti senza alcun riferimenro alla posizione evidenremente del co.rpo nello « carte di facies Fi8.20 - milione, », cioè carte nelle quali in *r'akra rrftri, lo cato timih al Q&rtd figua ill*ata, con$guaione d.i o a 100 milioni di tonnellate, Tutto ciò potrebbe aplnrire una curiosità statistica; rna è invece del più grande ioteresse pratico: speciakneflte sono indicate queste variazioni con segai convenzionali. k carte di facies rovaoo maggiore impiego nello srudio di inrere regioni, ma si ricolre talom ad ese an- ecc. giacimenti. trnÉne, si possono usale, per la rappresentazione di altre condiziooi dei giacirnenti, molti altri tipi di curve, che non richiedono pafticolari chiarimenti: curve di egual zione geologica, con quale frequenza ecc., si rovano i giacimenti maggiori; e perchè solmnto così ci metteremo in grado che per c'erti pressione (isobariche), ti, di quando si osserverà dove, in quale situa- tipi di di eguali di valuure da un punto di vista mine- rario I'entità di una scoperta: avremo cioè un metro con cui stimarne I'importana minetaia. Uno studio comprendente rutti i giaci- gradieo- egual tempelatura (isoterme), ecc. menti scopetti 6oora sarebbe impoesibile (e in ogni caso si spera che essi siano solo uoa parte di quelli esistenti; e che molri altri se ne possano ancora scoprire). Non si hanno dati per i vecchi giacimenti; non sempre, e specialmeote per i minori, vengono calcolate o rese note le Le dimensioni di un giacimmto Quanto può essere grande un giacimento? Il limite ioferiore è di mtura : un giacimento modesto, ma a piccola profondità e posto in una teeconom.ica gione industriale, può essere economicamente sfruttabile; un giacimento nel Sahara Io sarà soltanto se di dimensioni riserve; ecc., e quindi si hanno solo studi parziali. Lo srudio piùr ampio è stato condotto da F. H. Lahee, che ha potuto raccogliere i dari relativi a quasi runi i giacimenti scoperti negli §tati Uniti dal eccezionali. Il limite superiore ci è dato dalle dimensioni del piir grande giacimento scoperto finora: ed è un limice che possiamo considerare provvisorio. Tra questi due estremi, il più piccolo e il più graode. sono distribuiri tutri i giacimenti noti. Possiamo raggruppadi secondo le dimensioni in classi opportunamente scelte, (intendendo p,er dimenioni la gu,antirà di olio esrraibile); e vedere quanri ne venga a comprendere ciascuna classe; inolre, per ottenere risultati pirì evidenti, esprimere il numero dei giacìmenti di ogni classe come percentuale del numero al 1948, considerandone ben 1326. Uniti si cerca in un territorio immenso, dovunque vi sia qual. 1936 Poichè negli Stati i mezzi pirì aggiornati, e poich§ la ricerca è condotta con una intensità eccezionale, senza artificiali selezioni, e in molti bacini con caratteristiche diverse, i risultati possono essere che possibilità, e con rirenuri sufficienremente rappresentarivi della siruazione media dei giacimenri in altri bacini sedimenari, escluso forse il Medio Oriente. In base a tale studio, F. H. Lahee ha proposrc una classifrcaziooe ormai entrata nell'uso, e le cui definizioni sono adorrare da rutta la letterarura tecnica. Lahee suddivide i giacimenti in cinque clasi: sono piccoli qurelli che hanno riserve inferiori a 150.000 tonnellate; e grandi quelli che hanno riserve superiori totale dei giacimerti. Fissiamo perciò una classe dei piri piccoli, per esempio di tutti i giacimeoti che hanno meno di z tonnellare; una classe dei maggiori, cioè con più di a tonnellate, e una serie di classi intermedie e classifichiamo i giacimenri nori; porremo allora sapere in quale classe si trova il maggior numeto di giacimeoti; quanta parte abbiano guelli con riserve superiori per esempio a l. a 8 milioni di tonnellate. La classifica- zione completa è la seguente: spazio. Le fornrazioni rocciose possono anche variare, gradualmeote o bruscamenre, non in alrri caratteri: litologici, petrofsici, ecc. Queste variazioni sono rappresentate dalle solo nello slxssore, ma anche 8 PiE. 19 - Ia ptertione à aormale aclla zona OetraLleft, ,neir?e rir*hz ia ecceuo aell.z p. e ?ià dha Ael gdt-cd?, Classi: Riserve: E D meno di 150.000 t 110.000 1.500.000 c a da ra 1.r00.q00 4.000.000 B da 4.000.000 I I oltre 8.ooo.ooo ,.1 s.OoO.OOo ,. Lahee ripona il numero dei giacimenti per ogni clase, e relativa per i 5.126 ricordati: il nome di « major- fields » o « giant fields». Perciò I'espresione «gianr felds» pole solo poche dozzine sono stare soodate, e scelte tra le più grandi e più promettenti; alcuni rinvenimenti, che sareb- perceoruale, ha un significato minerario ben preciso. Secondo una inchiesa recentissima dell'« American Association of Petroleum Geologists » i gio* felù h tutto il mo* do (esclusa la Russia e i suoi alleati) sono 236. Negli Stati Uniti it piir grande è I'East Texas, la cui produzione cumula- Quindi, soltanto il 6,25Vo del rotale di quesri giacimenti ha riserve superiori a un milione e mezzo di tonnellate, e sol- bero srati preziosi in Europa o in U.S.A., sono stati abbandonati come non com- merciali, ecc. & si intensi6casse l'esplorazione, e si esplorassero tutte le trappole, anche le pirì esigue, certamente si troverebbero anohe giacimenri di classi minori; ma si ritiene che in ogoi caso la frequenza dei giacimenti maggiori resterebbe ecceziooalmente alta,.Non è molto ttoro L'Il/6 ha riserve superiori a 8 milioni di mnnellate. Di fronre a queste cifre dobbiamo concludere che, almeno in scala mioeraria, un giacimento, per milioni di tonnellare è «grander; e che esso non è cerro uoa xoperta di tuni i gioroi. Ma su questo af,gomenro si porrà discurere piir ampiamente in seguito. Osscrviamo che i risultad cambierebbero radicalmente se si applicasse tale dassifcazione al Medio .Oriente: perchè tutti i giacimenti del Medio Orienre sono della classe A! Ciò è dovuro sopratesempio, coo 10 con circa 160 milioni di tonnellate. Come si vede, vi è un brusco salto. Riportiamo un elenco dei giacimenti statunitensi con riserve superiori a 100 milioni di tonnellate (vedi rabella in basso a sinistra): uoa dozzina io tutto. Ma i colossi sono in Medio Orienrc. It gidcimeno di Burghan, nel Kuwait, ha alcuni miliardi di toonellate. po le condizioni geo-Ixrroli,fere narurali dell'Europa Occidenale sono peggioli di quelle degli Stati Uniti e enormemenre lontaoe da quelle del Mediò Orienre. Nella classe A, che non ha un limite superiore. vengono a trovarsi anche giaciinenti colossali: perciò è in uso una suddivisione della classe,{ io due sottoclassi: cioè, giacimenti con riserve com- il Medio Oriente è irna favolosa e ancora inesplicabile cccezione: ma anche al fatto che la esplorazione ne è appena all'inizio (anche se cominciara di cimento della California (§filmington) consolante dovet constatare che purtrop- tutto al fatto che quarant'anni rfa): su centinaia tiva è prevista in circa 800 milioni di tonnellare; esso è però una mostluosa eccezione. in condizioni eccezionali, in un bacino sedimentario grande re volte lltalia. Segue infarri al 2o posto un gia- prèse tia 8 e 15 milioni di tonoellare, e giacimenti con riselve supeliori a 15 milioni di tooaellate. A questi ultimi si dà trap- A Abbiamo frnora esaminato come è costiruito un giacimenro e quali sono i presu,fliosti necessari, anohe se non su6cienti, per la sua esistenza, ma abbia.mo ' evitato qualsiasi speculazione teorica sulle questioni fondamenrali: come e dove si generano gli idrocarburi: come avviene la loro migrazione verso le trappole; per- chè aplziooo di composizione ranto va- A F;9. 21 - Se otu te?ricdle r e con- tour-oaup, leJ giacirrrexto ài A- nel;a (Texa). La lrcccia inlio la $Oerfuie tupp?e- tea'tOa d.alla coo- tow-map. Proloni* Piedi tile- dità ite al lballo iel ìr$e (Jec. Alcott, ren lil.). riabile 1. East Teras ('fexas) . 2. §Tilmington (C-aliiornia). . 3. Midway Sunser (Calirfornia) 4. Long Beach (Californial 5. Ventura (California.) 6. Huntington Beach (California) 7. Sho-Vel-Tun (Oklahoma.l 8. Kelly Snyder (Texast !. Yate (Texas) . 10. ll. Oklahorna City (Oklahomal Bradford (Pennsylvanial 12. Elk Hilts (California) . . . . . t. t. t. 800.000.000 160.000.000 140.000.000 t. t. 1 t. t. 130.000.000 1i.000.000 115.000.000 11r.000.000 ancora osorro : ma appaiono già collaudate . Molto ci è alcune teorie ci da applicazioni pratiche. §i cercherà, in un prossimo articolo, di eqporne l'essenziale, prima di afirontare l'argomento di maggiore interesse: dove e come si cerca oggi il pettolio. Dattte ldboli è aneose del ùeceàerrte dricolo .p.trcl;a " Dooe i roaa ,l " cor?.Oeto rrrl N.88 /a Llllusrrazione Scientifica. Dr'ragzi dò Pzolo Beti. Le ,rorizie e gli rcbizzi da- t. t. t. 11r.000.000 t. t. 105.O00.000 tioi allz Piaase Pdan tono rr*i geoil- 100.000.000 meate conceri dall Agip MineÌaÀa. 11r.000.000 110.000.000 VITA DEL PETROLIO di Dante Jaboli I fondatnenti teorici della ricerca: genesi del peuolio e formazione dei giacimenri. opo aver esaminato obiettivamente nei due precedenti articoli (v. nn- 8*89 de L'lll*arazi.ottc S cientifua) come si trovano i petroli oei giacimenti, cercheremo di renderci conto della cause di rali condizioni, seguendo dalla nascira la vita dei petroli. E non si rratrerà solranto di una curiosità scieotifica; alle teorie relative alla genesi del perolio e alla formazione dei giacimenti è vivamente interesata aoche l'industria, che inanzia con estrema larghezza studi e ricerche su tali argomenri, nella certezza di ottenere orienamenti che riducano il rischio dell'e- splorazione petrolifera, sempre più costosa pr I'owia rarefazione delle scoperte più facili. Un sondaggio esplorativo profondo può costare oggi alcune cenrinaia di miliooi di lire in condizioni normali, e assai di piùr in parricolari siuazioni: per esempio in ar€e softomarine o.in teritori deserti. Il costo aum€naa paulosamente con la profondità: negli Stati Uniti si è calcolato di recente un costo medio di circa 20.000 Iire per ogn.i metro se perforato a profondirà comprese tra 400 e 700 metri; ma a profondità superiori a 5000 metri il cosro di ogni merro di perforazione supera le 200.000 lire. La profondità media dei sondaggi esplorativi è in continuo aum€nto: esa è giunta a 1300 metri nel Canadà, a 1500 .meui negli Smri Uniti, a 2200 meni nella Pianura Padana. Se si ricorda che su 10 pozzi esolorativi soltanto uno o due hanno ,r'aa**, a se si considera il grande numero di tali pozzi eseguiti ogni annq si può facilmente comprendere come anche ia sola slxranza di uoa percenruale pir) favorevolì giustifichi ampiamente i più costosi srudi di laboratorio o le più im' Depnative campagne oceanografiche. ' "Anche la .onoi..nza approlondita del2 la vita del petrolio può dare importanti indicazioni all'esplorazione lxtrolifera: e appunro, grazie ai potenti mezzi a dispo. siziong si è porum accumulare una qua[tità enorme di osservazioni, giungendo in questi ultimi anni assai prosimi al tragualdo di una teoria completa. Ma proprio ltnorme produzione bibliografica rende impossibile ai non specialisti uq'informazione aggiornata; i[ questo arricolo ci si fermerà perciò sopratruno sui rizultati più leceoti e più promettenti di tali ricerche. I momeati fondamentali della vita del petrolio sono due: la loro oasc.ita, cioè la naftogercti, e la loro mobilizzazione, da uno stato iniziale difiuso fino al passaggio nelle roccie setbatoio e nelle trappole, cioè le migrazioni, Afierrando que- sti meccanismi capiremo meglio sia come si ricercano oggi altri giacimenti in regioni già produttive, sia come si possano scoprire nuove regioni produttive in territori ancora vergini alla ricerca e spesso privi di qualsiasi indicazione superficiale. cani di fango e petrolio », « salse », « fontane ardenti » e fenomen.i simili, noti da secoli in molte regiooi. k scoprte di idrocarburi in spettri stellari portò addirittura qualche meote più fantasiosa al- la ipotesi di una n origine cosmica »: gli idrocarburi dovevano far parte della u materia primordiale », e rrovarsi ora irnprigionati e compressi nel nucleo terrestre, dal quale sfuggirebbero lentamen- te pr disperdersi nell'atmosfera o accumularsi netle rocre serbatoio. ln laboratorio si erano però ottenuti idrocarburi anche dalla d.isrillazione di organismi marini; 1xr cui si potè validamente conrapporre uoa « teor.ia delI'origine organica,, a quella « dell'origine endogena » dei petroli. Oggi per la geologia del petrolio, una tale contrapposizione ha soltanto valore sroricol come, per la biologia, l'origine delle specie nei termini contrapposti di e Lamarck. Non esistono più ormai ragionevoli dubbi sul latto che i petroli derivano da organismi vegetali e animali. Ma in che modo? Su ciò si di- Cuvier scute aocola, e si discuterà forse ancora La naltogenesi a luogo: ma |ampiezza del dubbio si riduce rmpre più. e ormai le maggiori An;or oggi riaffiora. in qualche articolo dìvulgativo, l'eco di una lunga e inceitezze vertono sul conrributo quantirarivo di diversi fattori naftogenerici, diMrrutissima polemica tra due teoric opposte: origine organica e inorganica dei petroli. k prime ricerche in laboratorio, nella seconda metà dell'Ottocento, avevano dimostrato che si potevano ottenere idrocarburi per siotesi partendo da sostanze inorgaoiche semplici; si era inoltre osselvato metaoo presso manifestazioni vulcaniche, e s.i era concluso che i petroli potevano avere origine da processi del gruppo di quelli che in narura provocano fenomeni vulcanici. E non erano fotse estranee a tale convinzione molte manierate riproduzioni di « vul' piutrosro che sulla natura dei fattori st€ssr. ll problema è stato aggredito per va- rie vie: ricerche di laboratolio; studio dei rapporti ua geologia regionale e pe- rroli; osservazioni direrre in presunti ambienti naftogenetici attuali. Nelle ricerche di laboratorio si battooo due strade: una analitica, con l'esame sempre piir approfondiro della composizione dei perroli; l altra sperimentale, rioroducendò ouei fenomeni che dalla tna' leriu org^ni.n possono far derivare idrocarburi. Analiti àei petroli L'introduzione, nell'analisi dei petroli, della tecnica più raffinata di distillazione rnolecolare, della cromarografia, della spetrromerria di massa ha portato. in quesri ulrimi aoni. a progressi decisivi nella conoscenza della loro composizione. Come infatti si è già detto, ì petroli sono miscele complessissime e variabilissime; ranto che I'American Society for Testing Materials Standard non ha potuto plopolre per .il petrolio naturale altra de60izione che la seguente: « a naruralJy occurring mixture consinsting predominantly of hydrocarbons, and/or of sulphur, nitrogen, and/or oxygen derivarives of hydrocarbons. which is removed from the earth in liquid state, or capable of being so removed »; de6aizione, come si vede, assolutameote gene- rica, e che ammece infinite combinazioni, con una .innumete variabilirà di rapporti qualitarivi .e quantitativi rra i varl comPonenfl net vall Slactmentr. Già questa complessità e variab.ilità ci lascia sceftici su una origine dei petroli Ja reazioni piuttosto semplici, e comunque abbastanza mo[otooe, quali quelle eodogene; occorre ammetrere fenomeni assai piir complessi, e si può anche pensare ad una ererogeneità iniziale di varie « matelie plime », o « protopetroli » co- me qualcuno le chiamò in passato. Naturalmente oon possiamo pretendere che i campiooi che ar.alizziamo og- gi rispecchino fedelmente la composizione originaria del perrolio, e dobbiamo anzi ammettere che essi soqo il lisultato finale di una serie di altli processi avvenuri dalla nascita del perrolio a oggi: separazioni seletrive, reazioni con sostan- ze presenti nella rqccia, azioni 6siche, come variazioni di temperatura e di pressione, ecc. che avraono certamente alteraro il primicivo perrolio. Però sappiamo da molre osservazioni che tali processi non possono averlo afiatto rnodificato in maniera sostanziale, e possiamo quindi sperare di trovale ancora qualche traccia della sua origine. E tracce si sono trovate, perchè i peroli contengono anche sosranze di indubbia origine organica. Porfirine vegetali, derivate dalla clorofilla e porfir.ine animali, derivate da emoglobine, sooo presenti in quaotità sensibili; da un minimo di 0,004 mg 6no a 40O mg;rr 100 grammi della frazione di petrolio considerata. È pure ben nota la polarizzaziote rotamria dei petroli: pro- prietà ignota in sostanze inorganiche (esclusi quarzo e cinabrol, e che, per i peuoli, è attribuita da aluni alla presooza accertata di colesterolo. Molte sostanze presenti nei pemoli so- no rermolabili: tra quesre le porfirine, che si distruggono a temp€tatr.rre superiori a 200oC. Abbiamo con ciò un'altra imp,ortante igdicazione: i processi della naftogenesi, chimici o biochimici, sono processi a bassa temperatura. E ciò non si concilia ffoppo con I'ipotesi di fenomeni endogeni. Con ciò non si esclude che taluni perroli posano anche essersi rovati a temperature superiori, le quali potrebbero avere provocato un'alrerazione nella composizione della miscela; ma non vi è dubbio, che, all'atto della genesi, Ie temperatute non fossero basse. Non possiamo addentrarci in altri da" ti alttettanto importanti emersi da queste delicatissime analisi, e rutri confermanti un'origine organica: ricorderemo soltanro un'altra conclusione, e del più grande irìteresse: i petroli si sono formati in ambiente riducente aflaerobico, cioè p!ivo di ossigeno libero. V'è però un fatto singolare: il contenuto in idrogeno della ma:teria organica marina è, all'incirca, i\l-Ll/o: qtello dei petroli oscilla, nella maggio! par- te dei casi, tra l'11 e il l5Vo. Perchè questa maggiore quantità di idrogeno? E da dove eso proviene? Nelle rocce sedimentarie non si trova idrogeno libero, mentle esso è presente, e in quantità aotevoli, in manifestazioni vulcanichel si è perciò presunto da alcuni che almeno in parre I idrogenazione della materia organica sia causata da idrogeno proveniente dal profondo e filtrante attraverso le rocce. Ma slxrimeotalmente si può realizzare I'idrogenazione della materia organica anche per az.ione batterica; e quiodi il ricorso a fenomeni endogeni non è stretamenre necessario. [n ogni caso si tratterebbe di un conributo secondario a[.la naftogenesi. e non di un ritoroo alla « teoria ioorganica r. F dtt ori nalro gerretici ln vari modi, come si è già detto, si possono ottenele idrocarburi in laboratorio, partendo sia da composti inorganici che dalla materia organica. Tra rutri questi possibili però l'osservazione delle condiziooi naturali ha ristretto la scelta rra quatrro fattori. operanri realmente in nanua, e con molra probabilirà concorrenri, in diversa misura, alla formaziooc narurale del petrolio dalla materia organica: calore e pressione, reazioni catalitiche, artivirà batterica, bomhardameoto radioattivo. Calore e pressione - Catdl;Ji Dalla materia organica si possooo or.. in laborator.io idrocarburi: occorrono però temperarur€ assai superiori a tenere quei 20fC che la presenza di por,firine ci indica come limite massimo in narula. Si possono proporre due spiegazioni: le reazioni avverrebbero in realtà a qual- siasi temperatura, ma quaoto più bassa la temperatura, tanto più lungo sarebbe il tempo richiesto; e I'enorme duraa dei fenomeni geologici fornirebbe rurto il tempo necessario. Oppure si può ricordare che nelle ra6nerie si usaoo catalizzatori per abbassarg e sensibilmeate, le temlxrature e pressioni necessarie per il cracking, e che sostanze catalizzatrici di questo tiI» si ffovano diffuse nelle rocce ed entro i peffoli sa€ssi in uno staro narurale di estrema suddivisione, e perciò con la massima efficacia catalizzatrice, Si ritiene però oggi che il complesso delle reazioni dorute a variazioni di rempefatura e pressiooe, con o senza catalizzatori, afiia assai più importanza per la evoluzione che non peffoli. pr la genesi dei Baxeri Il fanore più importante appare I'at- tività batterica, ad opera di batteri anae- robici e facokativi. Ricche popolazioni di tali batreri sc[ro srate osservate in sedimenti marini receoti, su uoo slxssore di una venrina di metri di fanghiglie sottomarine; e barteri attivi sono pule stati osservari nei petroli estratti da pozzi profondi centioaia di metri. In quest'ultimo caso v'è sempre il sospetto di un inquioamenro. cioè di una inuoduzione artiiciale di barteri dutante la lxrforazione del pozzo. Si sono però trovati batteri anche in petroli provenienti da pozzi pefiorati molti arni addietro, e quindi si deve ammettere che in ogni caso rali batreri sarebbero sopravvissuti e si sarebbero riprodoui nel peffolio. Colonie di barteri isolati da sedimenri marini haono provocato in laboratorio la formazione di idrocarburi da materir organica. L'azione però varia a secooda di diversi gruppi di batteri, e non vi è aocola concordanza di opinioni zul loro ruolo ellettivo in natura: secoodo alcuni essi porterebbero direttamenre ai pe.Ioli, secondo altri a sostanze molto simili ai perroli, che diverrebbero ver petroli in seguito per I'intervento di a.- tri fattori. Sembra però esistete una limitazione all'attività batterica in natura, perchè si è osservato di recente che la qualiràL di barreri nei sedimenti marini diminuisce rapidamente con I'aumentare della pro foodità dei fondali. Per esempio nel Golfo del Messico si sono tlovati 2200 batteri anaerobici per grammo di sedi- menro alla profondità di circa 20 metri, menrre a plofondirà di 150 metri essi sceodono a 20 per grammo. Sembra per- ciò improbabile che tutti i p€tloli siano prodotti esclusivamente per azione batterica. Notiamo, incidenralmente, che I'attivi- tà di batteri è sfruttabile anche per la esrrazione del petrolio. Si può inlatti provocare nel petrolio uoo sviluppo di certi batteri che, liberando COz, aurìen- ter.ia organica, animale e vegerale, si accu- mulino e restino sepolre oella sabbia e nella fanghiglia che si raccoglie sui foìdi marioi o lacustri. Naturalmenre quanrità e composizione di tale mareria organica saranno molro variabili, nei vari ambienri di deposizione, nello spazio e nel tempo: e quesra variabilirà non ci apparirà in conffaddizione con la eterogeoeità de.i petroli nelle vatie regiofli, e la diversissima produttivirà o conr€nuro in idrocarburi di regioni anche geologicamente affini. Il maggior apporto di mareria organi- ! Dtafoùatu tt - RapPotri ha ld ca noo pare dato da forme animali superioli, p€! esempio pesci o cetacei, « ra- ptEot delle arg le, la loro ptolondità e ltecondo G*ttou,, B.A.A.P.G,, 1955, sernplifcaro). FiE. 1 lowità tano la press.ione del giacimento e facili tano il distacco del petrolio dai granuli rocciosi, aumentando la quantità del peEolio esùaibile. Rad.ioattioità Si è dimostrato in laboratorio che il bombardamento di acidi grassi del tipo RCOOH (per esempio acido palmitico) con particelle alfa produce idrocarburi pamfinici. Si ottengono idrogeno e idrocarburi non saturi sottopooeodo alla stessa azio[€ metaflo, e in genere idrocar- buri gassosi. Poichè elementi radioattivi, e in particolare uranio, tolio e potasio, sono presenti, se pule in misuta esigua e variabile, in quasi turte Ie rocce sedimeatarie, si è ritenuto che anche la radioattività pot€sse avere parte nella naftogenesi. Vi sono però molte difficoltà contro tale rpotesr; m ogflr caso Pare ormar acce!- tato che la ,radioattività potrebbe essere solo un fattore secondario. L'azione batterica, ed un aluo processo biochimico cui si accennerà tra breve, sooo oggi ritenuti i fattori principali della naftogenesi. Petroli e geologìa La geografra del ptrolio e lo studio petrolio e la geologia dei rapporti tra il delle regioni produtt.ive e non produtrive porta alle stesse conclusioni delle r.icerche di labolator.io, Non s.i trova perrolio nelle rocce cristalline di origine eodogena; o in rocce metamotfche, an- che se derivate da rocce sedimentarie: si trova petrolio esclusivamente in formazioni sedimentarie non alterate. Nei rarissimi casi in cui la roccia rrbatoio petrolifela è una toccia di origine,enloesemPlo un Sena - Ixr si è semprePolosrsslmo potuto dirufo mlcanico mosrrale che il- petolio vi si è raccolto 4 i rerr?p; d; migrazione per migrazione da rocce sedimentarie, con le quali tali rocce endogene si ttovano a contarto diretto. Sono soprattutto i terreni sedimentari di origine marina quelli produtrivi: ma non esclusivamenre. Anche in deposiri conrinenrali si conoscono accumuli di petrolio; p€r esempio nella antichissima « lormazione di Gondwana, nel Chaco Australe, di origine. fuvio'glaciale. si rrovano imporranti glacrmentl. In conclusione, i giacimenti di petrolio sono presenri solranto in rocce ricche io origine di materia organica, e rocce prive di essa. E ciò è unaltra conferma dell origine organica e non endogena dei petroli. La geologia dei giacimenti insegna anche che la formazione dei petroli non è assenti in srata un fenom€no episodico legato a par- ricolari condizioni di eccezione, perchè petroli si uovano in sedimenti di tutte le erà: esisrono giacimenti nelle antichissi' me sabbie Carnbr.iane di §Tilberns nel Texas, con uoa etàr dell'ordine di ,00 milioni di anni, e aelle sabbie del Terziario più recente della California, di età inferiore a 1 miliooe di aoni. Ed è ri sultato anche che noo vi è alcun rapporto tra età dei rerreni e composizione dei petroli. Si conoscono giacimenti di ,metano nel Paleozoico degli Stati Uniti o del Canàdà1, e nel Pliocene dell'Italia; petroli di composizione afioe si trovano in tetreni di età diversissime, e peroli di composizione diversissima si trovano in terreni della stessa età. I procesi oaftog€netici si sooo liP€tuti nel tempo con le stesse caratteristiche di una complcssa variabilità, evidentemente non iduenzata dall'età dei petroli. Prorenienzt della materin orgattica Rappresentandoci il processo della se- dimentazione possiamo facilmente comprendere come enormi quantità di ma- ri naotes » nelle grandiose masse di acqua degli oceani, né dalle forme che viyono sessili al fondo: ma da quelle innumeri varierà di microrganismi che, vivendo irt tutti gli srrati d'acqua e riproducendosi in un ciclo virale rapidisimo, sono una inesauribile e formidabile macchina produtrice di materia organica. A quesre fonti si deve aggiungere quanto i fiumi portano al mare o ai laghi. Sono note le quantità enormi di sedimenti che verrgono asportate dai [umi; meno nota forse è Ienrità della mareria organica che viene con essi uasportata. Nel Danubio si è osrrvato che ci.;ca il 3/o della mareria solida ffasportata dal fiume è co- stiruita da materia organica; nel Nilo al llVo: si wpera il L5/o nel Rio degli Amazzoni: e si giunge fino essa giunge aL 50Vo nel Rio della Flata e oel Rio Negro e al 60lo nell'Uruguay. In questo materiale organico abbondanti sono le sosranze umiche (acido umico, geico e ulmico) derivate da decomposizione della lignire e impregnanti certi suoli, raschiati in seguito dall'erosione; le quali sono (asportate al mare anche io soluzione o in sospensione colloidale. tale modo tanto la terra, quanto il mare riforniscono di mareria organica i laboratori biochimici subacquei, noa più moro misteriosi, che ininterrottamente atrraverso. i millenni hanno prodorti i Pe- In troli. l* naftogene$ in atto Si è deno che un'altra possibilità di srudio della geoesi del petrolio ci è ofier- ta dalla osservaz.ione direta dei laboratori della narura. Ad essi si è potuto av' vicinatsi solo in questi ultimi at:.ni, grazie al perfezionam€lto della tecnica del carotaggio sottomarino (cioe del prelie' vo di campiooi di sedimenti nel fondo marino in forma di cilindri cooservaoti la disposiziooe originale del materiale, in modo da conrnt.ire lo sruÙo deLla succcssione dei sedimeoti); e grzzie all'afr' namento dei mercdi analitici di laboratorio. Un ampio studio è stato completam di recente sull'argomento da P. V. Smith Jr' Fig, 2 - Sebemà di come axtiene la mìgrazione rccottlaia itt *n bacino ubtidette. nei laboratori della Staldard Oil Developmrot, urilizzando numerosissimi campiòni raccolti e srudiari con eccezionali cau. tele. Tali campioni di sedimenri recentissimi provenivano da diverc località nella regione del Golfo del Messico e compreodevaoo depositi di acque do.lci, sal- mastre e marine. In runi i campioni esaminati si sooo ffovate sensibili quan- tità di idrocarburi, paraftnici, naftinici e aromatici, il che dimostra tra I'aluo che idrocarburi possono formarsi io un tem- po relativamente brevissimq e che la naftogenesi non è solo ua fenomeno del passaro. [e quanrirà di idrocarburi varia- no da 9 a 11.700 parti su un milione (in peso) di sedimento essiccato. Xstrapolando da un campione, e non dei più ricchi, prelevato al Iargo delle coste dèla Luisiana, si giungerebbe a utr contenuro di oltre 1 milione e mezzo di tonnellate di idrocarbur.i per miglio cubico di sedimenri. Aggiungiamo ch€ ogni dubbio sulla erà dei materiali esaminati è staro eli mioato dall'analisi del C-14, ben nota agli archeologi, che ne ha confermato I'età recente (da 3000 a 10.000 anni.) Da dove viene questo petrolio giovaoe? Nel 1946 l'American Petroleum Institute pubblicò una bibliografia di ben 74 lavori che segnalavano l'isolamento di idrocarburi da organismi viventi: licheni. alghe, pianre superiori, inrrri. vermi, 1xsci, ed anche mammiferì. Attre ricerche condotte in seguito confermavaqo la presenza di idrocarburi in aJtri organismi: in crostacei (Shimkin e coll., lr51) in ostriche (Smith, 1!55), ecc. Da un campione di fitoplancton, cioè di plancton vegerale, si sono isolari idrocarburi paraffino-naftenici e aromarici oella proporzione di 2000 parti su un miliooJ (io peso) del fitoplancton essiccato. Ammer- rendo, come valore rappresenrativo, una produzione annuale di 64O0 tonnellare di fitoplancron per miglio quadraro di superfcie marina. si orterreÉbe una produzione di 13 ronnellare di idtocarburi per rniglio quadrato per ogoi anno. eueste quanrità Fig. 3 - Migìaziotue recand.ar;d e inrappoldmento d.egli idro- carbtrù in ,.r, bacino t*bsil,enre. tenuro cooto che al contribu- to del firoplancton si deve aggiungere queUo di altri organismi, mariai e ter- restri sembrano dare, nella durata - ordini di grandezza geologica, confronrabili con le quanrirà di perrolio presumibjlmenre deposiratesi nei sedimenri. Aoche prc.iò '§I'ithmore, Smith e alui aurori rirengooo che i petroli possano essere un prodotto del metabolismo or- ganico, sfuggiri alla disrruzione piu facilmenre degli alrri cosrituenri oìganici in origine assai più abbondaoti. Tale tesi estrema appare per lo meoo p-remarura, si ritiene piuttosto dai piir che tali .idtocarburi che non sono an- - la assai piu crlmcora qualirarivamente Plessa miscela ,, perrolio » -'arricchiscano i peuoli formarisi per altri processi, slxcialme nre batterici. Le migrazioni Qr.ralunque sia ci il processo di formazio- apparirà evidente come i oerroli allinizio della loro vira si rrovano in uno stato esremameflte e minutarnente diffuso entro i sedimeoti, assieme all,acqua per lo più marina, e quindi saIara - della quale questi sediminti sono ne - n€cessariamenre impregnari (( acque sin_ Senetiche » ). Si sa inoltre che i seàimenti argillosi ne sono assai più ricchi, e asmi più,poveri quelli sabbiosi. Come si giun- ge oa qtesro parucolare sraro all.r separazione degli idrocarburi dall acqua, e al Ioro accumulo entro Ie rrappole? Lo studio dei meccanismi e delle forze che enlrano in gioco in queste fasi è rur- talrro che semplice: e àorre.o tentarci di una "cconschematizzazione piurro- sto sommaria. La migrazione primaria f _sedimenri argillosi appena deposri sui fondali subacquei si present"no come una fanghiglia ricchissima di acqua, sioo anche all'80 - N% del volum'c rotale. Qlando altri rdimeoti si depositano su di essi il carico errcitato fa strizate fuor.i una ,parte dell'acqua e, con I'aumentare del carico (cioè della pressione) l espulsione dell'acqua conrinua, per cui la roccia si riduce progressivampnre di volume e la sua porosirà diminuisce (fe. nomeno della « comllaction » ); 6nchè tutta I'acqua « libera » è espulsa (si ricorderà. che resta sempre prigiooiera I'acqua u interstiziale ,, ). Se nelle argi.lle si uovano gocce di olio e bollicine di gas, aache esse vengono strizzare fuori. I fluidi espulsi si sposteranno naturalmente lungo le vie di minor resistenza: all'inizio quindi a.lmeno in palte verso I'alto, r.itornando al mare; in seguitq accumulandosi altri sedimenri, sarà più facile Ia srrada verso il bassq se vi esisrono rocce p.iù porose, cioè rocce serbatoio. Si calcola che il petrolio pei morivi che non è possibile riassu.mere in poche ri ghe cominci a uxire dopo che runa - Jibera è srara espulsa e quando l'acqua la porosirà è scesa sorto iL j5Vo, e cLrc ne 5ia completata I'espulsione prima òe Ia porosità scenÀa al 10g6. A qìesta fase resra nella loccia soltanro acqua inrer- stiziale. Qxesri rapporti fra pressione (espressa dalla profondità raggiunta da uno srrato progressivamente sepolro da altri sedimenri). riduzione della porosirà (come efferro della compaction; ed espul- sione dei fluidi sono mppresenrat.i oel dìagramma di fig. 1. Si può notare che I'olio comincerà a sposrarsi dallo straro quando quest'ulrimo sarà sraro ricoperto da circa 1000 piedi (cioe circa 300 merri) di alrri terreai. Per gli strati sabbiosi non si verificheranno mli fenomeni, r non in misura trascurabile. Infatti ì granuli delle sabbie sono cosrituiri di materiale rigido, incomprimibile e indefor.mabile, per esemplo guarzo: e perciò si a\,rà solranro una limitata diminuzione di porosità per assesta.mento meccanico, ma non una vera compaction. Nelle sabbie si tror"erà sem'pre acqua libera olrre che acqua intersti- ziale, e i fluidi espulsi dalle argille portanno facilmenre penerrarvi e muoversi. costringendo l acqua libera gli suati ,porosi. a NREq AREA TURNER VALLEY HIGHWOOt) sposrarsi .luago Anche dopo I'espulsiooe dell'olio dalle il suo passaggio enuo le tocce serbatoio non avlemmo una « co[cent[azione, sufficienre per dare un giacimento: occore @n(ora un secondo passag- -----'=:- -/.'----;- ----= .---.--== argille ed gio: la « migrazione s€condaria ». Gli srrari accumulatisi nei fondi ,--.---: _--------."- ma- rini possono veaire deformati più o meno inteqsamente dai fenomeni tectog€netici; ma anche rnza giungere a ciò è comune a molti bacini un lento e gtaduale sprofondamento (« subsidenza » ) più intenso al centro e più debole ai bordi, che ha per efietto, tra I'altro, la formazione di pendii regionali: cioe gli strati, originariamente orizzontali o quasi, assumono urr assetto inclinato. L'acqua libera che si trova nelle sabbie, cosuetta a spostarsi dall'affiusso dei fluidi strizzati fuori dalle argille, risalirà lungo gli strari. verso setrori di minor pressione, e pottà uascinare con buri (fig. 2). sè gli A /-t---,--* ,tt-.r-- ----/---- idrocar- Questo movimento dell'acqua può es- sere una delle cause delle migrazioni se- condarie; ma si ammette che la causa principale sia il fatto che gli idrocarburi si raccolgano localmente it chirzze o bolle ,maggiori, e quindi per semplice spinta di galleggiamento, si gostino eotro I acqua risalendo i pendii del bacino. Se lungo questi pendii, si trovano rappole gli idrocarburi vi « cadooo dentro , (per ragioni già esposte essi « cadono, verso l'alto...) e vi si accumulano. E nascono i giacimenti (6g. 3). Se invece la via è libera essi raggiungono i bordi afioranti del bacino, e si diqxrdono oell'aria Hl6HW000 .,,. 7-...- ?=- -- /-- -.- ryrn ./ -/ o nell'acqua. Questi meccanismi suggeriscono uu semplice assioma: ia un bacioo sedimentario possono formarsi giacimenti soltanto se le trappole sono già formate quan- do avviene Ia migrazione secondaria. È chiaro perciò che se si potessero ricostruire a priori le vicende geologiche di un bacino si potrebbero evitare molte ricerche inutili, ma ciò ben di rado ci è possibile. Oggi uh geologo del petrolio non si arrischierebbe ancora a sconsigliare ricerche io una regione soltanto perchè una sua ipotetica ricostruzione lo porta a credete, per esempio, che il pie- gamento è avvenuto quando già la migrazione era pressochè ter'minata. Considerazioni di qu€sto genere sono Premarute: solo da pochi anni si è infatti cominciato a studiare intensamente i fenorneni della « geologia dei fuidi,, ed i suoi rapporti con la evoluzione geologica regionale. 6 Il lettore 1xrò comprenderà .- --ìFig. 4 -Trc tenfr corrrec ;"i dell'eooltzioae geologica Tuner Valley, nel Caaalà (irnildro dz Lhtk, B.A.A.P,G,. perchè la piùr recente geologia del petrolio dedica tanta attenzione allo srudio dei « tempi di migraziooe ». Un semplice e bell esempio delle con' seguenze di tali fenomeni è sraco descrit. to da F. A. Link ( 1949) nel Canadà Oc.cidenale. Presso la Turaer Valley, nelllAlberta, si trovano due anticlinali si- e Turner Valley. Il pri' mo però ha solo acqua salata, e .il secoo- e della nigruzione àel'l'olio wlla 1949). legano gli accumuli alle vicende geologi' che della regione. ln un primo tempo esisteva solo uoa monoclinale, <ioè gli strati erano disposti a piano inclinato: e I'olio (rappresentato in nero) era emigtato verso il pioch-out terminale (69. 4-A). In un secondo rempo è avvenuto uri mili: Highwood .inarcamento regionale: il noto giarimento lxtrolifero omonimo. Non sarebbe facile una spiegrzio- (f,s. do con i vecchi cos' ne di questa difierenza cetti: ma la stranezza sParisce se si ricol- lblio si è spostato nella parte più alta della roccia serbaroio 4-B). In un tetzo temPo una forte compres' siooe tettonica ha provocato la forma' zione delle due anticlinali (69. 4.C)' d Highwood però si sono piegati stragià privi di petrolio; e poichè nessuna alrra migrazione ha più poruro avveniti re, la trappola è « srerile, cioè contie- ne solo acqua, mentre alla Turner Valley si sono piegati strati già impregnati di olio e quindi vi è ora un ricco giacimento. In quest'ordine di studi si sono già otteouti importanti risultati; pe! esempio, nella spiegazione del fenomeno curioso delle tavole d'acqua inclinate (H. M. King, 1953). Ma forse la teoria di maggiore ioteresse è quella del « difierential eotrapment of oil and gas», cioè dell'accumulo selettivo degli idrocarburì gassosi e liquidi, esposta dal geologo canader tJ7. C. Gussow nel t!54; reorir di grande .inreresse, che ha inrodotto nuovi ordini di idee da cui si sperano presto altri risultari della più grande importanza teorica e pratica. Data le novità dell'argomento crediamo darne un breve cenno. La teoria d.i Gassou.t za quesa abbondante migrazione reg.ionale proveniente dalle parti pirì ampie e più profonde del bacino probabilmente le trappole seconda e terza sarebbero sterili, o avrebbero solo piccole quanrità di olio e gas, cioè quanto porebbero avere raccolto dalla piccola area di drenag- gio attorno ad esso. Inolue, 6lo a che le tmppole inrerne e iotermedie noq saranno completamente piene, quelle esterne non potraono ricevere idrocarburi. ll lettore comprenderà facilmente che l'accumulo selettivo può awenire anche se le rappole si tlovano alla stessa quota, purchè esista un suficiente gradiente idrodinamico; che esso può awenire anche per rapporti srrutturali diversi da quelli esemplificati. ecc... Gussow cita numerose applicaziooi, sulle quali norr possiamo dilungarri: le pirì interessanti sembraoo quelle relative ad alcuoe re. gioni del Canadà e della Persia. Nanrralmente un inrappolamento pro- gressivo di questo tipo può awenire anche se nel bacino sono presenti idrocarburi esclusivamente o prevaleotemente gassosi: ma ovviameate vetrà a mancare Cerchiamo di rappreseorarci, nella forma pirì semplice (69. 5-A) l'arivo d,i uo flusso di olio e gas (indicato dalle frecce) io una trappola di tipo aoticlinale, oella quale S sia lo « spill-point » (v. lllastrazione Scientifca, n. 88, pag.26). Il gas (rap,preseotato da tratteggio obliquo) e l'olio (in nero) spostano dalla rrappola una parre dell acqua libera, e si taccolgono al culmioe della trappola, separandosi 1xr gravità; gas in alto e olio in La rnigrozi.one o erticale Finora si è considerata soltanto la migraziote secondaria fungo gli suati per- meabili, cioe la migrazione « laterale », percbè ormai essa.è ritenuta la magglbr responsabile degli spostamenti dei fluidi. Fino a non molto tempo fa si dava un certo lxso anche alla migraz.ione « vertiidrocarburi ra$versalrnenre agli strati, da ipotetiche n rocce madri » profonde. Tale t.ip<i di migrazione è petò l'eccezione e non la regola (essa non va confusa con il localizzato smistamento dei flu.idi, per gravìtà, entro le trappole). Si è giìr detto che pochi metri di argille possond costituire un coperchio efficiente per qualsiasi giacimento: ora, se si ricorda che assai di frequente,..in uo bacino sedinìeaj' tario si alternanò strati impermeabili"ra strati porosi e permeabili, appare vèràmente difrcile spiegare come gli idrocarburi possano avere attraversato tutti gli strati impermeabili per fermarsi tanto saggiamente solraqto coorro il più alto, cale », cioè alla risalita di essi. Ciò ev.identemente può aùv€flir€ soltanto se ,rutto il bacino è costituito da permeabili, uanne gli strati più alri. Potrà interesare il lettore un richiamo a una situazione beo nota in ltalia: il gas a piccole profondità nel- locce polose e le province padane orientali, Ferrara, Ro- A basso. vigo, ecc... Alcuni, poco documenrati sulla geologia padana, hanno scritto che rale gas « verrebbe dal profondo »; e perciò soodaggi pirì profondi .dovrebbero trovare ricchi serbatoi. Noi aggiungiamo che in ogn.i caso tanta abbondanza di gas in superficie avrebbe dovuto piuttosto far presumere l'esistenza di vie di fuga, e quindi serbatoi profondi piutrosto malconci... Ia realtà l'ipotesi di una migrazione verticale è la meno plausi bile tra altre possibili: appunto perchè questo bacino è costituito da alternanze di strati permeabili e impermeabili. E in ogni caso quesro gas superficiale non può dare assolutamente alcuna indica. zione nè a favore nè a sfavore di un'ipo. tesi di giacimenti profondi: la cui ricerca deve essere giustficata da considera. zioni di tutt'alua natura, e condotta coo criteri ben d.iversi da quello, per es., delI approfondimenro dei pozzi esistenti. I'aumento del volume del gas-cap (6gura 5-C); fino a che oella trappola resterà soltanto gas. Supponiamo ora che esisrano diverse tra loro comunicanti disposte di un pendio regiooale (ma non oe- trappole cessariamente allineate su una retta), co- me nella 69. 6. Per il meccanismo descritro la prima trappola conwverà soltanto il gas: l'olio rraboccherà, e si r.iverserà nella seconda trappola, assieme a piccole quantità di gas. Può però inrervenire un altro fenomeno: se nella seconda trappola, meno profonda, vi è mioor pressione, si libererà una parte del gas disciolro nell'ol.io, e si formerà un gas-cap. I[ processo conti nuerà nella terza rappola e così via. &n- mitatamenre al gas. di Continuaodo l'affiuso di idrocarburi Ia trap?ola si riempirà completamente, e ciò avverrà quando la tavola d'acqua vertà a trovarsi alla quota dello « spillpoint » (fig. 5-B). Se giuogeranno ancora alri idrocarburi essi dovranno traboccaie dal recipiente, cioe dalla trappola, che è ormai colma. Però l'altro gas in arrivo. più leggero dell olio, si porrerà in alto verso il «gas-cap»; e di conseguenza verà espulso dalla trappola soltanro I'olio, sposrato velso il basso dai- su la rlezione tra gas e liquidi. È probabile che anche nella Pianura Padasa siano avvenuti fenomeni del genere almeno li- L'evoluzione dei giacimenti - La rie- nigrazione C Fig. 5 - Fati s.uestire del ierr?l;mento di ,.nn ttuppola cot accsmr.lo teÌ.ttito Itm;taro da G rcu, 1954). A proposito del meccanismo suggerito da Gussow dobbiamo osservare che noo è necessario che le trappole risulrino oggi » piere frno allo ryill-poiat pr ammetlele che sia avvenuto il processo « ----./rr. .zr< ,/,///1-::a:j:::= /-/.:'... i. :' ,1:>= l. '.;--r*" ,/r"--\ \ ..,,\\ Fig. 6 - Didgranrrrd dimottuatiao di migazione econdaria con d..zn*li telett;uj tt ttappole intetcom*nrcanti ls *ao ttetto Aexi;o strrlt&rcle regiorale (imitao da Gattot 1954), sopra descritto. Dobbia.mo invece avere semple presente che i giacimenti non so- no qualcosa di statico, di definitivo, cioè tali che, una volta formatisi, soltanto l'intervento umano possa modificarne le cond.iziooi: al contrario, essi possono evolversi nel tempo, seosibilissimi a qualsiasi mod.i6cazione delle condizioni geologiche, esseodo costiruiti da fluidi esuemamente mobili com€ rutti gli idrocarburi liquidi e gassosi, e altamente comprimibili e solubili come il gas. Supponiamo per esempio che un gruppo d.i giacimenti veoga portato a ma8- giore profondità per graduale sprofondamenro e colmata del bacino; il consegueore aumento di pressione potrà portare alla scom,parsa del gas-cap, in quanto il gas passerà .in soluzione nell'olio, come già si è visro nel precedente articolo: oppu{e potterà a una fortissima di volume del gas, nel caso di giacimenti esclusivamente gassiferi: per cui la rrappola non risulterà più « piena»; e potrebbe aoche ricevere altri idrocarburi, se la migrazione oon fosse riduzione tetminata. Ma può awenire il contrario: se il bacino si sol'leva, o si alza deformandosi in rughe montane, ecc..., e uoa parte dei terreni soprastanti viene asportata per erosione, si avrà un alleggerimento del carico e quindi una diminuzione di pres- sione. ll gas si eqpanderà, spingeràL I'olio verso il basso e 1»rà costringedo a uaboccare dalle trappole: oppure una parte dello stesso gas, se il giacimento è sol. tanto gassifero, dovrà sfuggire quando avrà raggiunto lo « spill-point ». Un altro caso ancora: se nel bacino prorgu.irà la subsidenza (cioè il lentt, sprofondamento della sua parte centrale, mencre i bordi restano immobili, o si alzano) compariranno pendii regionali, o si 8 accenrueranno quelli esistenri: si ri- durrà perciò Ia chilvtaa delle trappole con ogoi verosimiglianza scaricati dalle (\. Ill&rtrdtione Scientificz, ,r. 88, Pag, monragne, quando Ie colossali tlaPPole 26) e qu,indi la loro capacità; e una parte anticlinaliche si alzarono fino a 2000 e degli idrocarburi maboccherà e, ripron- 1000 merri pelil sollevamento delh caderà la migrazione verso altre trappole, o tena dello Z,agtos, ed I torrenti si appro- toodirono sveacando i gtandiosi serbarari: toi petroliferi dell'« Asmari » e apreodo tanto che 1>el questa riprcsa della migra. la fuga ai petroli. Alto stesso modo, dal.zione degli idrocarburi da giacimenti già le Montagne Rocciose in solleramento, verso la dispersione. Tali feoomeni non sono affatto formati è stato coniato un nome appo- quanrità enormi di petr'olio si scaricacioè riemigaziott<. rono nei baci,ni del Mid-Continent e del sito: « renigration ", l-a mìgrazione Texas, e terziaria Per chiudere questi argomenti accenniamo in6ne alla cosidderta migraziote terzia,ria, Stpponiamo che una serie di trappole venga sollevata in una cate[a montuosa: la distruzione di molti giaa meno di situazioni locali - possibili ma ecceziooali difavorevoli, - tetviene inevirabile. O perchè le azioni toniche smembrano, fmntumano, accavallano le formazioni rocciose, aprendo ìnnumeri vie di fuga ai volatilissimi idro- cimenti carburi: o perchè l'erosione intacca e in-le tocce, frno a metrere allo scoperro i serbatoi produrrivi. Gli idrocarburi più volatili si disperderanoo nell'atmosfera: e gli altri? Si osideranno in buona parte: o testeranno a impregnare irregolarmente qualche roccia più o meno porosa. creando quei gruppi di manifestazioni su'Perfrciali cide profondamente ranto frequenti anche ove a illudere e a in Italia, da un secolo cootinuano deludere canti appassionari pionieri; ma per la maggior parte. se i giacimenti erano ricchi, veranno trasportati a val- le e, ormai allerati e degassificari, si accumuleranno con i detriti ffasPortati dai torrenti. N€l Medio Oriente urna Potente ed esresissima formazione, ricca di cior- toli (il « Bakhtiari ») è sovente impregnata di bitumi e perroliacci vischiosi: si svuotatono giacimenti forse quelli ora sfruttari l-"i^::T in regionr "'^::11.ii contrgue ma m€no tolmeomte dalle tectogenesi. La migrazione terziaria è così forse I'ultimo momento della vita del petrolio: la sua distruzione e la sua morte. Non pretendiamo con queste notizie di avere dato al lettore un quadro completo dei moderni orientamenti della geologia del pettolio. Vouemmo però essere riusciti a mostlar€ quanti progres- si siano stati fatti dai tempi dei will.'§flhite; e come ci catter di Logan o di sia leciro affermare che oggi la tecnica di ricerca, anche se non possiede it derector magico. può procedere con criteri mineratiamente ed economicameote ra- giooevoli, senza dovet ricorrere esclusivamenre a migliaia o decine di migliaia di sondaggi, paurosament€ costosi, ubi- cati dovunque si rrovino rocce sedimentarie, nella speranza di azzeccatne uno buono ra taoti. E ciò grazie ad wa eslxrieoza e soprattutto a una piattafor' ma teorica otmai beo solida oelle sue fondamenra. E speria.mo anche che riu' scirà ora asai facile al lettore seguirci, nel prossimo articolq in una rapida corsa nella tecpica moderna di ricerca. Dante laboli è l'aaora dei tteadefli dtti coli rr.l Oebol;o corrrqeri ,te, N. 88 e 89 y'dla rbiaa, Ditegni di Paolo Be$;
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