Interpretazione micromeccanica
Abbiamo dimostrato che l’Andesite di Rotokawa contiene una rete pervasiva di microfessure isotropiche., A causa della loro distribuzione isotropa, la maggior parte di queste microfessure sono coerenti con i risultati dello stress termico (Fredrich e Wong ; Reuschlé et al. ; Wang et al. ; David et al. ; Heap et al. ). In effetti, l’Andesite di Rotokawa ha subito diversi cicli di riscaldamento e raffreddamento: l’eruzione iniziale dell’andesite, la sepoltura in un graben guasto, l’alterazione idrotermale e l’eventuale riesumazione durante il recupero del nucleo (Rae; Lim et al. )., La nostra analisi microstrutturale ha evidenziato che la microcracking pervasiva appare indipendente dalla litologia, dalla mineralogia originale e dalla mineralogia secondaria (alterazione idrotermale).
L’intensa microcracking nei nostri campioni ha dimostrato di essere un fattore significativo in tutte le proprietà fisiche misurate. Innanzitutto, la microcracking ha notevolmente ridotto la velocità di propagazione delle onde elastiche attraverso l’andesite., Vediamo una chiara correlazione dell’area di crack per unità di volume (Sv) con le velocità dell’onda di compressione osservate (Figura 8D) e interpretiamo questo come attenuazione dell’onda di compressione attraverso i confini intracristallini e intercristallini incrinati che sono abbondanti nell’andesite (ad esempio, Figure 3 e 4). Molti autori (ad esempio, Vinciguerra et al. ; Keshavarz et al. ; Blake et al. ; Heap et al. ) hanno anche dimostrato che le velocità delle onde elastiche possono essere fortemente attenuate dalla presenza di microfessure.,
In secondo luogo, l’area di crack e UCS hanno prodotto un’eccellente correlazione (Figura 11B). Come notato da Walsh (,), David et al. (), e Chaki et al. (), la densità delle crepe all’interno di un esemplare è critica nel dettare la sua forza. Lo sviluppo di microfessure durante la compressione uniassiale e la coalescenza di queste fessure (di nuova formazione e preesistenti), porta al fallimento del campione (Brace et al. ; Bieniawski). Nei campioni che mostrano già densità di crepe relativamente elevate, è necessaria meno energia per fondere le crepe esistenti e quindi sono intrinsecamente più deboli (David et al., ; Ferrero e Marini; Keshavarz et al. ). Utilizzando il monitoraggio AE durante i nostri test UCS, osserviamo che si verificano meno eventi durante la compressione uniassiale in campioni più deboli rispetto a quelli con resistenza più elevata (Figura 10), indicando che ci sono molte più crepe preesistenti nei campioni più deboli (Hardy ; Eberhardt et al. ; Nicksiar e Martin ). Pertanto, la presenza di microfessure preesistenti nell’Andesite di Rotokawa ha dimostrato di esercitare un forte controllo sulla loro resistenza alla compressione uniassiale.
La permeabilità è una delle proprietà più importanti di un sistema geotermico., In questo studio, abbiamo visto che la porosità (e la densità del campione in serie) e la forza sono correlate all’estensione della microcracking nell’andesite. Non abbiamo misurato la superficie della crepa nei campioni utilizzati per le nostre misure di permeabilità (i campioni saranno utilizzati per studi futuri; il calcolo della superficie della crepa ha richiesto una preparazione distruttiva della sezione sottile). Tuttavia, possiamo, per delega, assumere una correlazione tra permeabilità e l’estensione della rete di microfrattura., Dimostriamo che esiste una chiara relazione inversa tra la permeabilità del campione e la velocità dell’onda P tale che all’aumentare della permeabilità, la velocità dell’onda compressiva diminuisce (Figura 11F). Questi risultati sono coerenti con le molte indagini che hanno mostrato un chiaro legame tra ridotta velocità delle onde elastiche e aumento della permeabilità (David et al. ; Vinciguerra et al. ; Chaki et al. ; Nara et al. ; Faoro et al. ; Heap et al. )., Anche se non abbiamo misurato la relazione tra densità di crack e permeabilità direttamente nel nostro set di dati, mostriamo che Sv e Vp sono inversamente correlati (Figura 8D) e esiste una relazione simile tra Vp e permeabilità. Pertanto, possiamo dedurre che quei campioni con superfici di crack più elevate saranno intrinsecamente più permeabili.,
Relazioni empiriche chiave
In questa sezione, presentiamo relazioni di variabili singolari che potrebbero essere facilmente e facilmente misurate utilizzando strumenti di fotomicrografia o di registrazione geofisica e la loro correlazione con proprietà fisiche più complicate e pertinenti. Tutti questi parametri sono variabili misurabili singolarmente che non si basano su formule complesse per la loro derivazione (come il Modulo dinamico di Young o il rapporto di Poisson) e quindi sono stati selezionati per essere le relazioni chiave che presentiamo con rilevanza per l’Andesite di Rotokawa.,
Porosità e UCS
Esiste una correlazione esponenziale tra porosità del campione e UCS (Figura 11A). Tali correlazioni sono state utilizzate da diversi autori (ad esempio, Vernik et al. ; Li e Aubertin ; Palchik e Hatzor ; Kahraman et al. ; Chang et al. ; Palchik; Pola et al. ) per una varietà di rocce clastiche e vulcaniche e materiali in calcestruzzo. Questi autori presentano misure empiriche per la correlazione delle proprietà fisiche rispetto a UCS e mostrano una vasta gamma di correlazione all’interno dei rispettivi set di dati con valori R2 da vicino a 0,6 a 0,95., Proponiamo che il nostro adattamento empirico tra porosità e UCS (un adattamento esponenziale con un fattore di correlazione di 0,82, Figura 11A) possa fornire stime utili della forza delle rocce del serbatoio all’interno del serbatoio di Andesite di Rotokawa. Utilizzando stime di UCS derivate dalla correlazione della porosità, la resistenza minima delle rocce può essere applicata a importanti questioni ingegneristiche come la stabilità del pozzo (Chang et al. ; Schöpfer et al. ).
Vp e UCS
Esiste una correlazione esponenziale tra forza e Vp con un valore R2 di 0,74 (Figura 11C)., Come notato da Kahraman (), la relazione tra Vp e UCS è generalmente non lineare e maggiore è la resistenza del materiale, più sparsi sono i punti dati. Heap et al. () è giunto a conclusioni simili in seguito a misurazioni su rocce andesitiche da Volcán de Colima (Messico). Nel nostro studio, c’è una tendenza crescente di forza con l’aumento di Vp ma, come mostrato in Figura 9, c’è un alto grado di anisotropia spaziale rispetto a Vp tale che una correlazione robusta di forza alla velocità dell’onda elastica è difficile da ottenere., Tuttavia, Vp è uno strumento di registrazione ampiamente utilizzato nella geofisica del pozzo (Chang et al. ), e usando la correlazione che abbiamo ottenuto, un criterio di resistenza minima potrebbe essere stabilito dalla risposta dello strumento di registrazione. Questa è una correlazione importante in quanto la registrazione geofisica è molto più semplice, veloce e più efficiente del taglio di nuclei spot (come è stato ottenuto il nucleo per questo studio), e quindi lo sviluppo di correlazioni empiriche per vincolare la forza come quella vista in Figura 11B può aiutare a mitigare il rischio e ridurre il costo associato ai programmi,
Vp e porosità
Le correlazioni tra Vp e porosità mostrano un trend crescente di porosità con Vp decrescente (Figura 11D, osservata anche da Al-Harthi et al. ; Rajabzadeh et al. ; Tugrul e Gurpinar; Heap et al. ). Questo può essere attribuito sia alla distribuzione della struttura dei pori che al grado di microcracking all’interno delle andesiti. È chiaro dall’analisi microstrutturale (utilizzando sia analisi al microscopio ottico che a scansione elettronica) che una grande percentuale della porosità nell’Andesite di Rotokawa è probabilmente composta da fratture (macro e mesoscala) e microfessure (ad es.,, Figure 6 e 7).
Una spiegazione per la variazione e l’ampia distribuzione dei dati di velocità dell’onda elastica per campioni con porosità simili (in particolare per quanto riguarda quei dati che vanno da 4.000 a 4.400 m/s) è che ci deve essere un contenuto di pori variabile (vug / vescicola) o un’alterazione idrotermale tra i campioni. La presenza di pori aumenterà notevolmente la porosità (a causa del loro rapporto di aspetto) ma avrà relativamente poca influenza, rispetto alle microfessure, sulla velocità dell’onda P., L’applicazione della nostra relazione esponenziale (Figura 11D) può dare un’approssimazione approssimativa per velocità sismiche derivate dalla porosità connessa, o viceversa. Questo può essere utile durante la perforazione di ulteriori pozzi a Rotokawa dove la porosità può essere misurata sul sito del pozzo e produrre un’approssimazione approssimativa per le velocità dell’onda P e, come tale, legare alle nostre correlazioni empiriche di forza (Figura 11C).,
Permeabilità e porosità
I nostri dati di permeabilità e porosità mostrano che c’è una chiara tendenza all’aumento della porosità con aumento della permeabilità per l’Andesite di Rotokawa (Figura 11E), un’osservazione comune in più litologie (ad esempio, Heard e Page ; Géraud ; Stimac et al. ; Chaki et al. ; Watanabe et al. ; Heap et al. )., Osserviamo che la nostra relazione tra porosità e permeabilità può essere descritta da una correlazione di legge di potenza ed è coerente con la relazione Kozeny-Carman (Guéguen e Palciauskas , vedi sezione “Applicazione di modelli di permeabilità micromeccanica e geometrica”). La dipendenza della permeabilità dalla porosità è generalmente spiegata dal presupposto che uno spazio dei pori più connesso (crepe e pori) fornisce percorsi più efficienti per la migrazione dei fluidi (ad esempio, Costa ; Chaki et al. )., Dobbiamo tuttavia considerare quei punti dati che hanno un valore di permeabilità molto simile (circa 3,2 × 10-17 m2, Tabella 4), con un intervallo di porosità da 7,6 a 10,3 vol% che indicano che esiste una variabilità dei campioni rispetto alla permeabilità che può riflettersi nella tortuosità della rete porosa. Ciò è coerente con i risultati di Bernard et al. () e Heap et al. () tale che la permeabilità nelle rocce vulcaniche dipende fortemente dalla connettività della microstruttura.,
Per quanto riguarda la microstruttura, abbiamo dimostrato che la porosità è strettamente legata alla superficie di crack (Figura 8D) e, quindi, che l’aumento della densità di crack corrisponde ad un campione con una maggiore permeabilità. I tre campioni che si trovano leggermente al di fuori dell’andamento del set di dati mostrano mesofratture distinte (stelle nere in Figura 11E,F) e che queste mesofratture migliorano notevolmente la permeabilità dei campioni senza aumentare significativamente la loro porosità. Questi campioni mostrano una permeabilità superiore alla media per la loro porosità, che supporta le conclusioni di Stimac et al., () che le meso-e le macrofratture sono fondamentali nel controllo della permeabilità dei sistemi di serbatoi geotermici. Su larga scala, le macrofratture sono necessarie per la produzione di fluidi da serbatoi geotermici, ma le caratteristiche microstrutturali delle rocce ospiti non possono essere trascurate quando si considerano il flusso del fluido, la capacità di stoccaggio e la permeabilità totale del serbatoio (Jafari e Babadagli ).,
La solida relazione tra porosità e permeabilità ha applicazioni di serbatoi su scala più ampia in cui è necessario comprendere la permeabilità della roccia del serbatoio (la massa stessa, non quelle porzioni con fratture altamente macroscopiche, ad esempio Massiot et al. ) è importante per la previsione e la modellazione del serbatoio. Le misurazioni della porosità possono quindi produrre una buona approssimazione della permeabilità della roccia del serbatoio intatto a Rotokawa attraverso la nostra correlazione della legge di potenza (Figura 11E). Tuttavia, raccomandiamo cautela se la porosità non rientra nel nostro intervallo misurato., Poiché la porosità è una proprietà facilmente misurabile dagli strumenti di registrazione geofisica (Ellis e Singer), la risposta da tale strumento, insieme al nostro adattamento empirico, può dare a ingegneri e geoscienziati un’approssimazione delle permeabilità della matrice nell’Andesite di Rotokawa.
Permeabilità e velocità acustiche
Esiste una chiara relazione inversa tra le nostre misure di permeabilità e velocità dell’onda P (Figura 11F) tale che più permeabile è il campione, più lenta è la velocità dell’onda compressiva. Questi risultati sono coerenti con i risultati di molti altri autori (ad es.,, Vinciguerra et al. ; Chaki et al. ; Nara et al. ; Heap et al. ). La correlazione di tali proprietà è un ottimo strumento per la comprensione del micro – e mesoscopici frattura reti e il loro rapporto di permeabilità nel Rotokawa Andesite come segue: (1) abbiamo dimostrato che la porosità e crack densità sono strettamente collegati (Figura 8A), (2) velocità acustica e crack densità sono strettamente collegati (Figura 8C), e (3) non c’è una legge di potenza di correlazione di Vp e permeabilità (Figura 11F)., Pertanto, esiste un collegamento diretto tra la velocità dell’onda P e la permeabilità che dipende dalle densità delle fessure dei campioni. La relazione che presentiamo in Figura 11F mostra un adattamento della legge di potenza che indicherebbe che i raggi idraulici dello spazio dei pori (pori e fessure) sono di dimensioni simili ma che maggiore è la concentrazione di fessure, maggiore è la permeabilità che osserviamo (Bourbie e Zinszner ).
Allo stesso modo, ci sono mesofratture occasionali (con aperture inferiori a 1 mm di larghezza; notiamo che queste fratture sono molto più piccole di quelle descritte in Massiot et al., ) nei campioni che si discostano dal resto del set di dati (stelle nere, Figura 11F). La presenza di queste macrofratture aumenta la permeabilità (di un fattore 2) e appare anche deleteria alla propagazione delle onde elastiche (tutti e tre i campioni contenenti mesofratture hanno basse velocità di onda elastica, anche se non possiamo separare l’influenza di meso – e microcracks sulle velocità di questi campioni). Inoltre, le onde elastiche sono utili per il rilevamento di crepe nella roccia e nel calcestruzzo (Chaki et al. ; Heap et al., ), e una ridotta velocità dell’onda elastica si correla bene con i media più permeabili che vengono osservati dai tre campioni periferici, più alti di permeabilità, più bassi di velocità dell’onda elastica.
La correlazione tra velocità dell’onda elastica e permeabilità al di fuori del laboratorio ha un valore potenzialmente di vasta portata per la previsione delle interazioni di permeabilità del serbatoio da logging wireline e indagini sismiche e microsismiche su larga scala., C’è una complessa rete microsismica installata a Rotokawa e la posizione dell’attività sismica è stata strettamente legata alla permeabilità macroscopica all’interno del serbatoio (Sewell et al. ; Sherburn et al. ). Il modello esistente della struttura della velocità in profondità potrebbe quindi essere ulteriormente raffinato utilizzando i nostri dati di velocità acustica e permeabilità per la matrice di roccia del serbatoio. Ciò può consentire una comprensione più profonda e più accurata della distribuzione della permeabilità in profondità.,
Inoltre, i dati che abbiamo presentato possono anche essere utilizzati per dedurre i valori di permeabilità della matrice da tronchi di cavi acustici (dipolo sonico) utilizzati durante l’esplorazione nel vicino campo geotermico di Ngatamariki (Wallis et al. ). Se la registrazione geofisica simile dovesse essere utilizzata in futuri pozzi perforati a Rotokawa, la permeabilità della matrice può essere stimata utilizzando la relazione che presentiamo qui. Inoltre, l’accoppiamento di questi dati con dati microsismici potrebbe consentire un aumento significativo nella comprensione della complessità del serbatoio di Andesite di Rotokawa., Mentre siamo consapevoli che le macrofratture aumentano la velocità dell’onda elastica durante la profilatura acustica di routine (ad esempio, Barton e Zoback ), i nostri dati di laboratorio mostrano che sebbene i campioni contenenti mesofratture (cioè sulla scala del campione) siano spostati verso permeabilità più elevate e velocità d’onda elastiche, non si allontanano troppo dalla tendenza estrapolata dalla nostra relazione potere-legge. Nonostante ciò, esortiamo un certo grado di cautela, in base alla potenziale presenza di fratture su larga scala, quando stimiamo la permeabilità usando la nostra relazione derivata permeabilità-velocità d’onda elastica.,
L’applicazione di modelli di permeabilità micromeccanici e geometrici
È utile estrarre relazioni empiriche tra proprietà di roccia derivate da laboratorio; tuttavia, i parametri non sono facilmente correlati a quantità misurabili indipendentemente (cioè mancano di una base fisica). I modelli micromeccanici (ad esempio, il modello wing-crack di Ashby e Sammis ) e geometrici di permeabilità (ad esempio, la relazione Kozeny-Carman, Guéguen e Palciauskas ) possono essere meglio vincolati in quanto i parametri utilizzati in tali modelli hanno un chiaro significato fisico., In questa sezione, tentiamo sia di modellazione ala-crepa scorrevole e modellazione permeabilità Kozeny-Carman per indagare i controlli microstrutturali sulla deformazione e flusso di fluido, rispettivamente.
Modellazione micromeccanica
La modellazione micromeccanica può fornire utili approfondimenti sulla meccanica del cedimento compressivo nelle rocce fragili (Wong e Baud ). Poiché le rocce di questo studio contengono alte densità di microcrack, useremo il modello a fessura scorrevole di Ashby e Sammis ()., Questo modello idealizza la microstruttura rocciosa come un continuum elastico incorporato con microfessure inclinate (45°) (di lunghezza 2c). Queste microfessure fungono da concentratori di stress per l’avvio di fessure “alari” quando la resistenza di attrito della fessura chiusa viene superata e lo stress sulla punta della fessura supera il fattore critico di intensità di stress (CCI). Le fessure possono quindi propagarsi nella direzione dello stress principale massimo. Alla fine, le crepe si uniscono, causando il fallimento del mezzo elastico. Nel caso della compressione uniassiale, Baud et al., () derivato di un analitico approssimazione stima UCS:
dove µ è il coefficiente di attrito di scorrimento, crack e D0 è un danno iniziale parametro che è una funzione dell’angolo iniziale microcrack rispetto alla massima sollecitazione principale e il numero iniziale di scorrimento fessure per unità di superficie (Ashby e Sammis ).
La soluzione analitica (che assume un angolo iniziale di crepa di 45°) presentata sopra contiene cinque parametri., Abbiamo, attraverso dati sperimentali e osservazioni, una buona maniglia su tre parametri: (1) abbiamo misurato l’UCS di 22 campioni (Tabella 3), (2) µ raramente si discosta da 0,6 a 0,7 (Byerlee ), e (3) c può essere determinato con la microscopia ottica (abbiamo determinato c misurando la approssimativo di lunghezza media delle microlesioni al microscopio). Non abbiamo un valore determinato in laboratorio per le CCI. Mentre la CCI di andesite è stata precedentemente misurata per essere circa 1.5 MPam0.5 (Ouchterlony ; Obara et al. ; Tutluoglu e Keles; Nara et al., ), non vi è alcuna garanzia che questo valore sia rappresentativo dell’Andesite di Rotokawa, che probabilmente sarà inferiore a questi valori a causa dell’alterazione idrotermale. Abbiamo quindi scelto una CCI leggermente inferiore a 1,0 MPam0. 5 per la nostra analisi. Usando i nostri dati UCS, possiamo risolvere l’equazione 10 per assegnare un valore di D0 a ciascun esperimento (usando μ = 0.6; KIC = 1.0; c = 0.001 m)., L’obiettivo di tale analisi, supponendo che gli altri parametri rimangano approssimativamente costanti tra diversi campioni / nuclei, è quello di stimare D0 utilizzando una proprietà fisica facilmente misurata, come Vp (consentendo quindi di prevedere la forza della roccia, utilizzando il modello micromeccanico, dalle sole misurazioni Vp). La nostra analisi mostra che D0 varia da 0,0019 a 0,26 per i 22 campioni misurati (con media di 0,039). D0 è tracciata contro l’area crepa per unità di volume (Sv) e Vp in Figura 12 e indica che D0 aumenta all’aumentare Sv (Figura 12A)., Anche se questo può sembrare logico (D0 è una funzione della densità iniziale di crack), serve come una prova incoraggiante del concetto. L’aumento di D0 con densità di crack non è lineare; D0 aumenta più rapidamente oltre 10 mm – 1 (Figura 12A). Vediamo anche che Vp diminuisce con l’aumento di D0; in dettaglio, Vp diminuisce rapidamente come D0 aumenta da 0 a 0.05 e poi diminuisce più gradualmente sopra 0.05., Sfortunatamente, la relazione tra D0 e Vp è un po ‘ più annebbiata (i dati sono più sparsi, Figura 12B) e probabilmente rappresenta una densità variabile delle vescicole (il modello presuppone che le vescicole non giochino un ruolo nel fallimento nella compressione) e un’alterazione idrotermale (assumiamo che la CCI e le lunghezze medie delle fessure siano costanti). La conclusione di questa analisi pilota è che la variabilità all’interno dell’Andesite di Rotokawa è potenzialmente troppo grande per consentire una modellazione microstrutturale significativa delle fessure delle ali, ma un maggiore successo potrebbe essere raggiunto con valori determinati in laboratorio per le CCI., Pertanto, se la modellazione micromeccanica deve essere utilizzata come metodo fattibile per prevedere la forza delle rocce del bacino di Andesite di Rotokawa, i campioni/nuclei devono essere raggruppati in base alla loro alterazione e la CCI misurata per ciascun gruppo di alterazione.
Risultati della modellazione geometrica per l’andesite di Rotokawa. (A) Parametro di danno iniziale D0 come previsto dall’equazione 10 e descritto da Baud et al. () tracciata contro densità crepa calcolati con il metodo di (Underwood)., (B) Previsione della velocità d’onda compressiva (Vp) in funzione del parametro di danno iniziale D0 la relazione tra D0 e Vp mostra una correlazione moderata con un alto parametro di danno iniziale, ma diventa piuttosto annebbiata in quei campioni con un D0 calcolato molto piccolo (vedere il testo per un’ulteriore espansione su questa relazione).,
Permeabilità modellazione
dove kKC è la permeabilità, φ è collegato, la porosità, la b è un fattore di tipo geometrico, τ è la tortuosità del canale equivalente (cioè, il rapporto tra la sua reale lunghezza nominale) e rH è il raggio idraulico (cioè, il volume dei pori diviso per la superficie dei pori). L’esponente della legge di potenza per i nostri dati (esclusi i campioni con macrofratture) è di circa 2.,2 (Figura 11E) ed è quindi coerente con il modello Kozeny-Carman (Bourbie e Zinszner ; Doyen). In dettaglio, ci si aspetterebbe un esponente della legge di potenza di 2 o 3 se gli elementi che controllano la permeabilità sono tubi o fessure, rispettivamente (Guéguen e Palciauskas). Il nostro esponente della legge di potere è tra questi due valori. Questo è un po ‘ sorprendente, considerando la rete di fratture pervasiva in questi materiali, ma potrebbe riflettere il flusso attraverso una combinazione di crepe e tubi o la nostra gamma limitata di porosità., Dal momento che l’intero set di dati può essere descritto da una singola legge di potenza con esponente, possiamo concludere che all’interno della nostra gamma limitata di collegato porosità, non vi è alcun cambiamento drammatico nella poro spazio di connettività o tortuosità, come fu il caso di Fontainebleau, in pietra arenaria a una porosità del 9% vol (Bourbie e Zinszner ) e andesite campioni da Volcán de Colima (Messico) a porosità di circa 11% vol (Heap et al. ). L’estrapolazione di porosità al di fuori di questo intervallo può essere insidiosa soprattutto per porosità inferiori in cui i campioni possono essere soggetti a un esponente della legge di potenza superiore., Tuttavia, all’interno del set di dati, il modello prevede un aumento della permeabilità di un fattore di 1,5 per un aumento della porosità di 1 vol% (un aumento non raro per la roccia a seguito di un episodio di stress termico; ad esempio, Chaki et al. ).
Applicazione dei risultati all’esplorazione e all’utilizzo geotermico
Le relazioni tra porosità, velocità delle onde acustiche, resistenza e permeabilità sono preziose per la comprensione di un serbatoio geotermico. I nostri dati indicano forti correlazioni tra questi parametri, come osservato da Stimac et al. (,) tra gli altri., I dati che abbiamo ottenuto provengono da nuclei provenienti da tre pozzi di produzione. Tali materiali sono molto costosi da ottenere, che richiede tempo, e, se carotaggio non è andato come previsto, può comportare grande rischio di perdere il pozzo (Dito e Blankenship ; Foro ). Le correlazioni microstrutturali ed empiriche presentate in questo studio possono essere applicate a nuovi pozzi perforati in ambienti geotermici e possono aiutare a perfezionare gli studi su pozzi preesistenti, se le nostre correlazioni sono vere alla scala del serbatoio., Alcuni parametri fisici, come la porosità e le velocità delle onde elastiche, sono facilmente ottenibili attraverso l’uso di suite di registrazione geofisica down-hole. Le correlazioni empiriche mostrate in questo studio (rafforzate dalla nostra applicazione di modelli classici) mostrano che proprietà fisiche facilmente misurabili possono quindi essere utilizzate per prevedere proprietà più complesse e pertinenti come forza e permeabilità. Tali correlazioni e calibrazioni sono comuni nell’industria degli idrocarburi, specialmente durante le perforazioni esplorative (ad esempio, Vernik et al., e riferimenti in esso), e riteniamo che il nostro set di dati può aiutare a migliorare la comprensione del bacino di Rotokawa, riducendo al minimo il rischio per le future operazioni di perforazione.
Una chiara comprensione dei fattori che controllano la permeabilità della roccia del serbatoio è fondamentale per la pianificazione delle operazioni di stimolazione e potenziamento che possono essere necessarie man mano che il campo di Rotokawa e la dinamica del serbatoio cambiano con la continua produzione. La necessità di perforare pozzi aggiuntivi o di ri-lavorare pozzi preesistenti può diventare evidente e la facilità con cui il serbatoio può accettare e fornire fluidi (es.,, la sua permeabilità) sarà della massima importanza. La stimolazione termica dei pozzi di iniezione ha avuto luogo a Rotokawa per qualche tempo mediante l’iniezione di condensati di centrali elettriche e salamoie esaurite (Siega et al. ), ma la tecnica può svolgere un ruolo significativo nel migliorare i pozzi di produzione in una fase futura.
Pertanto, una comprensione più profonda di come la permeabilità può essere aumentata attraverso la stimolazione è importante. L’applicazione di modelli come il Kozeny-Carman può fornire informazioni sul miglioramento della permeabilità., Un aumento della porosità della roccia del serbatoio di 1 vol%, secondo il modello geometrico, dovrebbe aumentare la permeabilità di un fattore di 1,5. Nel caso di un campo di invecchiamento e di pozzi di invecchiamento, un tale aumento potrebbe prolungare notevolmente la vita del campo. Nell’interesse di mantenere i progetti geotermici commercialmente economici, la comprensione fondamentale delle proprietà della roccia del serbatoio diventa essenziale per il continuo utilizzo e gestione del campo.