Archivio di News - 2022

Nell'arco di due settimane, il gruppo internazionale SPINE eseguirà una decina di test idrici per circa quattro ore ciascuno. Con il termine inglese hydrotesting si indicano i test in cui una piccola quantità d'acqua viene intenzionalmente immessa in piccole fratture che si trovano naturalmente lungo il foro di trivellazione. Poiché verranno iniettati solo piccoli volumi d'acqua, non si prevede il verificarsi di eventi sismici. Ciononostante, verranno applicati i protocolli di sicurezza di prassi e gli esperimenti verranno interrotti se verranno raggiunte soglie di magnitudo predefinite.

In questi esperimenti l'acqua scorre attraverso la sonda SIMFIP che è in grado di catturare spostamenti da millimetrici a nanometrici delle fratture che interessano il foro. Facendo parte di una serie di test condotti in vari laboratori, questi test idrici svolti presso il BedrettoLab contribuiscono allo sviluppo della tecnologia SIMPFIP nell'ambito del progetto SPINE. 1 Dicembre 2022

Con quest’ultima aggiunta, la rete del BedrettoLab è ora composta da cinque gallerie e tre stazioni in superficie che consentono di osservare da vicino le attività sismiche nelle aree circostanti. La nuova stazione è la stazione più vicina al BedrettoLab; si trova a circa 1.2 km sopra e a circa 500 m a nord-est del tunnel.  

La nuova stazione è dotata di un sensore ad alta sensibilità e di un sensore di movimento, anche chiamato accelerometro. Entrambi i sensori fanno parte della dotazione standard delle stazioni sismiche distribuite dal SED. Il sensore ad alta sensibilità è in grado di registrare anche eventi sismici molto piccoli (M<2), mentre l’accelerometro è in grado di misurare scosse locali moderate e forti con grande precisione.

La novità è che il sismometro è stato calato in un foro profondo circa 70 cm, scavato direttamente nel granito di Rotondo. Questa nuova tecnica di installazione può potenzialmente ridurre i livelli di rumore ambientale causati, ad esempio, da vento, acqua di fusione o pioggia. Grazie ai bassi livelli di rumore, è possibile rilevare e caratterizzare anche segnali sismici molto deboli.

La nuova stazione è stata installata come parte dell’estensione del sistema di monitoraggio sismico, su iniziativa del progetto Fault Activation and Earthquake Rupture (FEAR). Lo scopo del progetto è di studiare come i terremoti iniziano e come si fermano, innescando piccoli terremoti non dannosi su una faglia naturale nel BedrettoLab. Il sistema di monitoraggio FEAR dovrebbe consentire di visualizzare i processi di rottura dei terremoti da distanze insolitamente brevi e con dettagli particolari. Novembre 2022

Quando si esegue una perforazione con un determinato metodo, si estrae un carotaggio. In seguito, geologi e geofisici li analizzano per scoprire le condizioni di stress e porosità, come pure le faglie o le fratture esistenti, ecc. Queste informazioni li aiutano poi a caratterizzare la roccia circostante. Inoltre, gli scienziati creano modelli numerici della roccia, utilizzando i dati ricavati dalle analisi dei carotaggi.

I carotaggi del BedrettoLab costituiscono un’impronta geologica che non solo fornisce supporto alle operazioni attuali, ma anche alle future ricerche geologiche o geofisiche sul massiccio del Rotondo. Ottobre 2022

Complessivamente, fino alla fine di settembre verranno effettuate tre trivellazioni. I tre pozzi iniziano a ~2360 metri all’interno della galleria e servono a verificare l’estensione della faglia e quindi il progetto sperimentale di FEAR. Inoltre, le informazioni ricavate da questa campagna di esplorazione ci permetteranno di decidere il punto esatto di inizio della galleria FEAR. Da questa nuova galleria, la faglia sarà stimolata attraverso pozzi di infiltrazione. L’inizio della prima fase di sperimentazione del progetto FEAR è previsto per l’estate del 2023. Settembre 2022

La Mangia e Cammina ha attirato 1'200 visitatori che hanno seguito un itinerario attraverso gli alpi della Valle Bedretto, dove hanno potuto gustare le specialità della regione. Il BedrettoLab è stato una delle mete di questo percorso e ha dato l’opportunità ai partecipanti di iscriversi a delle visite guidate. Circa 50 persone hanno percorso i 5km attraverso la galleria per visitare il BedrettoLab. Davanti alla galleria, la squadra del BedrettoLab e alcuni collaboratori del Politecnico di Zurigo e della SUPSI hanno allestito diverse postazioni dove i visitatori hanno potuto cimentarsi con un quiz sulle rocce, ammirare una piccola mostra di rocce e minerali, vedere come funziona una stazione simica o giocare ad un divertente gioco di società.

L’evento è stato un’ottima occasione per mostrare al pubblico il nostro laboratorio dopo una lunga pausa legata al Covid. 8 Agosto 2022

Dopo avere effettuato stimolazioni sperimentali nei mesi di giugno e luglio, il team del progetto VALTER sospende la Fase 2 fino alla fine dell’estate. Questo periodo verrà utilizzato per analizzare I numerosissimi dati raccolti e per permettere ai membri del team di riposarsi.  Il team del progetto è particolarmente interessato a comprendere meglio i piccoli terremoti indotti che si sono verificati all’interno del giacimento e più lontano. Questi eventi erano attesi ma esplorare il loro verificarsi in modo dettagliato è esattamente ciò che serve per far progredire la nostra comprensione del comportamento del sottosulo profondo quando viene stimolato nel contesto di un giacimento geotermico. Luglio 2022

A partire da oggi e fino a settembre 2022, il team VALTER applicherà stimolazioni idrauliche su quattro intervalli. Nella fase precedente del progetto, gli intervalli (così sono denominati i segmenti nei fori di trivellazione) nel pozzo ST1 erano stati sottoposti a stimolazione come previsto dal protocollo, con iniezioni costanti e predefinite. In base ai dati ottenuti nella Fase 1, sono stati caratterizzati i sistemi di frattura collegati ai diversi intervalli dei pozzi, in modo da selezionare i segmenti più promettenti per la Fase 2.

Durante la Fase 2, verranno ulteriormente stimolati quattro intervalli circa, che sono risultati i più idonei a completare la connessione fra i fori di trivellazione ST1 e ST2. La stimolazione di un intervallo (che avrà una durata massima di 48 ore) fa in modo che l'acqua crei nuove piccole fratture nella roccia, auspicabilmente collegando i pozzi ST1 e ST2, che distano 35 metri l'uno dall'altro. I sensori termici ad alta precisione che verranno installati nel pozzo ST2 consentiranno di rilevare anche minime variazioni di temperatura al suo interno, confermando così l'eventuale connessione fra i due fori.

Le stimolazioni idrauliche (iniezioni di acqua in pressione) migliorano la trasmissività attraverso deformazioni di tipo sismico e asismico. La trasmissività è un indicatore della quantità di acqua che può essere trasmessa attraverso le fratture. Se oltre il 99% dell'energia idraulica viene rilasciata senza generare eventi sismici, attraverso i processi di scorrimento, prevediamo che nuovi numerosi microsismi accompagnino la stimolazione. Secondo la definizione dei sismologi, gli eventi di magnitudo fra -4 e -2 prendono il nome di nanosismi.

La rete di sensori installata presso il laboratorio di Bedretto è in grado di rilevare eventi di magnitudo fino a -6, denominati picosismi. Durante la stimolazione prevista per la Fase 2 del progetto, si prevede di osservare nuovi numerosi eventi di grado pico e nanosismico. Oltre a essere necessari per creare il giacimento, questi rappresentano una ricca fonte di informazioni sulla sua evoluzione. Durante la stimolazione della fase 1 erano stati rilevati eventi di magnitudo massima pari a -3. Poiché verrà iniettata una maggiore quantità di acqua, è presumibile che nella Fase 2 si verifichino sismi di intensità leggermente superiore.

Tuttavia, non appena si dovessero raggiungere i livelli di magnitudo o vibrazione predefiniti come soglia di sicurezza, le operazioni verranno interrotte e la pressione dell'acqua scaricata. Inoltre, i sismologi del team VALTER continueranno incessantemente a monitorare le stimolazioni, prestando attenzione a ogni sviluppo imprevisto.

Le stimolazioni saranno inframezzate da periodi di tre o quattro settimane per consentire l'analisi dei dati. In questa fase finale, i ricercatori sperano di acquisire informazioni utili sulla progettazione di un giacimento di scala significativa per l'applicazione nel mondo reale: ne è un esempio il progetto geotermico in programma nella zona di Haute Sorne.

Giugno 2022

A partire dal febbraio 2022, il gruppo multidisciplinare VALTER, che comprende circa 15 ricercatori, ingegneri e tecnici provenienti da diversi ambiti, ha lavorato a ritmo serrato per realizzare la prima serie di stimolazioni multistadio del progetto VALTER. Questo concetto di stimolazione è un approccio unico nel suo genere, in cui un foro di trivellazione viene scomposto tramite il sistema di packer in più segmenti che possono essere stimolati separatamente. Seguendo questa metodologia, che è stata sviluppata e testata ad intervalli nel BedrettoLab da Geoenergie Suisse nell'ambito del progetto Destress, sistemi di frattura specifici possono essere individuati e caratterizzati in modo più dettagliato. Inoltre, le stimolazioni in più fasi possono ridurre al minimo il livello di sismicità indotta.

Test idrici e stimolazioni

Le stimolazioni sono state effettuate nel foro ST1 (v. figura). Sono state realizzate per ottenere maggiori informazioni sulla massa rocciosa fratturata e sulla sua trasmissività. Dei 14 intervalli all'interno di ST1, nove sono stati sondati (i restanti cinque sono stati stimolati in precedenza nell'ambito di Destress). I test comprendevano test idrici iniziali, seguiti da stimolazioni vere e proprie e da un altro test idrico dopo il completamento delle stimolazioni. Durante le stimolazioni, l'acqua è stata iniettata in modo controllato in un intervallo specifico e le variazioni di pressione, temperatura e deformazione risultanti, nonché la sismicità indotta, sono state monitorate con una fitta rete di sensori.

Cercasi sismicità

Oltre all'acquisizione di dati idraulici e idromeccanici, in questi esperimenti è essenziale il monitoraggio in tempo reale della sismicità, perché l'acqua iniettata non solo scorre attraverso fratture preesistenti, ma crea anche nuove fratture di varie dimensioni che contribuiscono ad aumentare la trasmissività del giacimento. Quest'ultima è necessaria per la creazione di un giacimento e quindi per lo sfruttamento dell'energia geotermica e questo processo è anche associato alla sismicità indotta. Durante le stimolazioni VALTER, si sono verificati eventi sismici di magnitudo istantanea compresa tra -6 e -3. Questi terremoti sono troppo piccoli per essere percepiti e possono essere misurati solo da strumenti molto sensibili. Tuttavia, questa sismicità è uno strumento fondamentale di diagnosi durante il processo di creazione del giacimento, e questi piccoli eventi sono quindi graditi. Per evitare terremoti di magnitudo maggiore che potrebbero essere avvertiti o mettere in pericolo qualcuno, è stato messo in atto un cosiddetto sistema a semaforo. Quando vengono raggiunte le soglie predefinite e rilevate dal sistema di monitoraggio, le procedure in corso vengono immediatamente interrotte. Durante questa prima fase di VALTER, nessuno degli esperimenti ha innescato eventi che avrebbero richiesto una modifica delle iniezioni.

Analisi e preparazione dei dati

Le prime analisi dei dati sono attualmente in corso. I primi risultati mostrano una grande varietà del comportamento idraulico, idromeccanico e sismico del volume della massa rocciosa durante le stimolazioni. Ad esempio, alcuni intervalli mostrano una forte risposta sismica ma pochi cambiamenti idraulici, mentre altri intervalli mostrano il contrario. Il gruppo VALTER sta attualmente elaborando modelli concettuali compatibili con tutte queste osservazioni. Questi modelli saranno di grande importanza per la fase successiva del progetto VALTER, in cui dovrebbe essere generato un prototipo di serbatoio geotermico. In questo caso, le strutture più promettenti saranno stimolate con iniezioni più grandi che possono estendersi per periodi più lunghi.

Un impegno multidisciplinare

La complessità dell'impostazione sperimentale e la natura multidisciplinare del progetto VALTER hanno richiesto notevoli sforzi di coordinamento. Una comunicazione efficiente tra le singole discipline di ricerca e con il personale tecnico si è rivelata essenziale. In questo caso, il progetto ha beneficiato dell'eccellente infrastruttura del BedrettoLab. L'intera rete di monitoraggio è collegata ad una rete internet veloce. Ciò ha permesso un interazione senza problemi tra il gruppo in loco e i vari esperti del Politecnico di Zurigo. I singoli flussi di dati potevano essere controllati in tempo reale e, se necessario, le decisioni sugli adeguamenti delle procedure potevano essere prese molto rapidamente.

Il progetto del serbatoio di Bedretto

Il progetto VALTER, attualmente in corso, fa parte del Bedretto Reservoir Project, che è un progetto generale che comprende VALTER, Destress e ZoDrEx. Pur avendo obiettivi complementari, i tre progetti testano e sviluppano tecniche diverse per la creazione di un giacimento di prova. In questo contesto, VALTER e Destress studiano il miglioramento dei processi di stimolazione. DESTRESS si è concentrato principalmente sulla verifica del concetto di stimolazione multistadio, mentre VALTER sta monitorando i processi nella roccia in modo più intenso e per un periodo di tempo prolungato. ZoDrEx si concentra sul miglioramento dell'efficienza della perforazione, sulle tecnologie di isolamento zonale e sullo sviluppo di strumentazione per gli impianti di energia geotermica.

Maggio 2022

La riunione si è concentrata sulla preparazione del primo esperimento FEAR. Sono molti i preparativi che devono essere fatti per raggiungere questo risultato. Bisogna trivellare, effettuare campagne di esplorazione, progettare e costruire un tunnel, progettare e ottimizzare i sistemi di monitoraggio, testare i campioni di roccia in laboratorio, calibrare i modelli numerici, stimare i valori dei parametri e le loro incertezze, implementare un sistema di mitigazione del rischio a semaforo in tempo reale e un controllo remoto per il funzionamento sicuro dell'esperimento.

Gli ultimi giorni sono stati caratterizzati da vivaci discussioni e sessioni di approfondimento su chi farà cosa e quando, in modo da poter avviare il progetto tra un anno. Dopo tutto il duro lavoro, era d'obbligo un po' di divertimento. C'è stata una visita al BedrettoLab con cena e concerto.

 Maggio 2022

I lavori di costruzione del nuovo impianto sperimentale FEAR sono in corso. L'esperimento è situato a circa 2,5 km e quindi 400 metri oltre il laboratorio attualmente utilizzato nella galleria Bedretto. Recentemente sono stati fatti i primi fori di trivellazione. Saranno dotati di strumenti e serviranno a determinare se c'è un'attività sismica di fondo nel volume sperimentale, e se la struttura scelta come obiettivo - una zona di faglia naturale inclinata a nord-ovest con prove di attività sismica passata - è abbastanza grande per ospitare gli esperimenti FEAR.
Vi invitiamo a visitare il sito web per trovare informazioni dettagliate su FEAR: http://fear-earthquake-research.org
Aprile 2022

Costantemente, 800 MB di dati al giorno vengono inviati dai sensori di emissione acustica nel BedrettoLab ai server di Zurigo. In più, fino a 1TB di dati al giorno provenienti dagli esperimenti in corso, misurati da sensori come interrogatori a fibre ottiche, geofoni, termometri, misuratori di pressione e di deformazione, sono memorizzati nell'archivio delle serie temporali grezze. Questo è un punto di acceso centrale per tutti i dati assieme ad una informazione temporale consistente. Per i ricercatori, questa è la chiave per qualsiasi tipo di interpretazione sinottica, ad esempio il rilevamento di eventi sismici. Marzo 2022

L'attuale fase di stimolazioni dovrebbe essere completata nella tarda primavera. Per la fase successiva, il gruppo VALTER progetterà protocolli di stimolazione appropriati per migliorare permanentemente la trasmissività del volume di roccia e creare una struttura sperimentale di un serbatoio geotermico. Questa fase dovrebbe essere completata nell'estate del 2022.
Anche in questo caso, la sicurezza ha la massima priorità ed è garantita da diversi piani di sicurezza. Ulteriori informazioni sono disponibili nell'ultimo articolo sulle stimolazioni VALTER.