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Aug 18, 2023

Il geoscienziato computazionale della LLNL Chris Sherman (a sinistra) e la sismologa Kayla Kroll dimostrano il kit di strumenti Operational FoRecasting for Induced Seismity (ORION) finanziato dal Department of Energy Office of Fossil Energy and Carbon Management nell'ambito della National Risk Assessment Partnership e della Science-Informed Machine Imparare per accelerare la decisione in tempo reale nell'iniziativa per le applicazioni nel sottosuolo. ORION è una piattaforma software di previsione sismica basata sulla fisica per aiutare gli operatori e i regolatori a comprendere e gestire meglio i rischi sismici nei siti di stoccaggio del carbonio.

(Foto di Blaise Douros)

Il Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) ha collaborato con un altro laboratorio nazionale e una società di monitoraggio della strumentazione sismica per sviluppare una piattaforma software di previsione sismica basata sulla fisica per aiutare gli operatori e i regolatori a comprendere e gestire meglio i rischi sismici nei siti di stoccaggio del carbonio.

Gli scienziati LLNL hanno lavorato con ricercatori del Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) e di Nanometrics, Inc. con sede a Ottawa, in Canada, per sviluppare il toolkit Operation FoRecastingof Induced Seismity (ORION), una piattaforma software open source. Le operazioni di stoccaggio del carbonio su scala commerciale corrono un rischio significativo di indurre sismicità quando i fluidi vengono smaltiti nel sottosuolo terrestre. I terremoti indotti, o gli eventi sismici generati da attività antropiche, possono danneggiare la proprietà e minacciare l’integrità delle unità di tenuta meno profonde, consentendo la fuoriuscita di anidride carbonica o CO2. Sebbene nella maggior parte delle operazioni si verifichino terremoti di basso livello, è possibile che si verifichino terremoti di magnitudo maggiore. Tali eventi possono portare all’interruzione dell’iniezione di CO2 in un singolo sito di stoccaggio o minare la fiducia nell’intero settore. Per gestire questi rischi, i singoli operatori devono comprendere sia il rischio sismico attuale che quello futuro in un sito di stoccaggio e i regolatori devono essere in grado di valutare il rischio sismico a scala di bacino. “Lo stoccaggio della CO2 è una componente essenziale di un’efficace mitigazione del clima e la sismicità indotta deve essere gestita per consentire un’implementazione su larga scala”, ha affermato Joe Morris, leader associato del LLNL Subsurface Energy Program. “ORION mette il potere delle tecniche statistiche e di apprendimento automatico nelle mani degli operatori, consentendo loro di gestire questi sistemi sotterranei in modo più sicuro ed efficiente. La complessa combinazione di tecnologie e competenze contenute in ORION non sarebbe stata possibile senza la leadership del laboratorio nazionale”. Dan Flowers, leader del programma energetico della LLNL, concorda con la valutazione di Morris sull'importanza dei laboratori nazionali che lavorano su questo problema. “ORION sfrutta decenni di leadership di laboratorio nazionale nelle misurazioni ad alta fedeltà e nelle simulazioni basate sulla fisica dei processi sismologici nel sottosuolo. Sono entusiasta che il rilascio open source di ORION fornirà all’industria e ai decisori un potente strumento per contribuire ad accelerare l’implementazione dello stoccaggio di CO2 su larga scala”, ha affermato Flowers. ORION incorpora previsioni indipendenti basate sulla fisica, sulla statistica e sull’apprendimento automatico, supportate da stime analitiche, osservative e basate sulla fisica dell’evoluzione della pressione e dello stress legati all’iniezione. ORION fornisce inoltre un'analisi del rischio sismico prima, durante e dopo l'iniezione e può valutare l'efficacia di potenziali strategie di mitigazione, come la riduzione del volume di fluido iniettato in un pozzo o la modulazione dei tassi di iniezione in diversi pozzi per gestire i rischi in cui si sono verificati terremoti indotti. superato le soglie di tolleranza. Il toolkit ORION fornisce un'interfaccia facile da usare per la generazione di previsioni e la visualizzazione del rischio sismico. Le funzionalità di base forniscono all'utente stime del rischio sismico in un luogo basate su fonti di dati disponibili al pubblico provenienti dallo United States Geological Survey e dalle agenzie di regolamentazione statali. Funzionalità avanzate consentono agli utenti di caricare cataloghi locali di terremoti ad alta precisione, profili di iniezione proiettati e/o stime spaziotemporali di pressione e stress e vari parametri di proprietà delle rocce e dei fluidi. ORION produce quindi una previsione spaziale e temporale della sismicità o della probabilità di indurre un terremoto durante il periodo di previsione. ORION genera anche una distribuzione della magnitudo massima possibile del terremoto derivata statisticamente. ORION propone inoltre strategie di gestione operativa, come la riduzione dei volumi di iniezione in pozzi specifici, in base al livello di pericolo. Lo sviluppo di ORION sfrutta le competenze tecniche multidisciplinari di LLNL e LBNL, tra cui fisica dei terremoti e nucleazione, sismologia statistica, geomeccanica dei giacimenti, apprendimento automatico e ingegneria del software. ORION è stato finanziato congiuntamente attraverso due progetti di ricerca applicata finanziati dalla legge bipartisan sulle infrastrutture e sponsorizzati dal DOE Office of Fossil Energy and Carbon Management degli Stati Uniti: il National Risk Assessment Partnership e l'Iniziativa Science-informed Machine Learning to Accelerate Real-Time Decisions in Subsurface Applications. ORION è stato sviluppato dal sismologo della LLNL Kayla Kroll e Christopher Sherman della LLNL, specializzato in geomeccanica computazionale; e l'ex geofisico della LBNL Keurfon Luu.