La massiccia fuga di gas naturale ad Aliso Canyon ha fatto luce sull'invecchiamento dell'infrastruttura di gas naturale della California. E cinque anni di estrema siccità hanno anche imposto il suo tributo alle condutture di trasmissione. Ora il Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) del Dipartimento dell'Energia ha ricevuto 4,6 milioni di dollari dalla California Energy Commission per due progetti volti a migliorare la sicurezza e l'affidabilità del sistema di gas naturale dello stato.

Il primo progetto, guidato da Yingqi Zhang, riceverà 3 milioni di dollari per sviluppare un approccio più completo alla gestione del rischio, basato sull'integrazione di dati in tempo reale e modelli scientifici. Il secondo progetto, guidato da Jonny Rutqvist, riceverà 1,6 milioni di dollari per sviluppare una nuova metodologia 3D per identificare e monitorare le aree ad alto rischio di deformazione del suolo causata dall'affondamento del terreno.

"I pozzi e le condutture di gas naturale della California affrontano rischi che potrebbero causare potenziali danni o eventi catastrofici, "disse Zhang, un idrogeologo. "C'è un urgente bisogno di un sistema di gestione del rischio che sia completo, robusto, e affidabile e ciò faciliterà il rilevamento precoce dei danni e la prevenzione delle perdite."

Sia Zhang che Rutqvist sono scienziati dell'Area di Scienze della Terra e dell'Ambiente del Berkeley Lab. Zhang guiderà un team multidisciplinare di scienziati che svilupperanno e dimostreranno un sistema volto ad aiutare gli operatori delle strutture e i gestori del rischio a caratterizzare, modello, e gestire la sicurezza e l'integrità delle infrastrutture sotterranee di stoccaggio del gas naturale.

Modelli scientifici per gestire il rischio

La California ha 14 impianti di stoccaggio sotterranei in 12 campi con una capacità di 385 miliardi di piedi cubi di gas naturale. Ci sono circa 350 pozzi attivi in ​​quei campi, molti dei quali sono attualmente utilizzati per il gas naturale ma sono stati progettati per la produzione di petrolio e gas e costruiti prima del 1970. Oltre alle perdite attraverso i pozzi, terremoti, frane, e la frattura del caprock potrebbe anche causare potenziali danni agli impianti di stoccaggio del gas naturale e possibili perdite di gas naturale.

"Il modo in cui questi pozzi sono stati costruiti decenni fa potrebbe non essere adeguato per gli standard odierni, " Zhang ha detto. "Le sollecitazioni che incontrano oggi quando vengono utilizzate per l'iniezione e il prelievo di gas naturale non sono state prese in considerazione durante il processo di progettazione del pozzo originale".

Il sistema di Zhang, soprannominato Sistema integrato di gestione dei rischi e supporto alle decisioni (IRMDSS), unirà tecnologie di monitoraggio avanzate con modelli scientifici per valutare continuamente i rischi e fornire un rilevamento precoce delle perdite. Identificherà anche potenziali minacce al sistema, assistere gli operatori della struttura nella gestione dei dati e nell'analisi delle tendenze, ed eventualmente aiutarli a valutare le opzioni volte a prevenire perdite o mitigare i rischi.

In altre parole, IRMDSS sarà progettato per consentire agli operatori di essere più proattivi nell'adottare misure preventive in anticipo, invece di risolvere un problema dopo che si è verificato. "Rispetto agli attuali metodi di analisi del rischio, IRMDSS fornisce un più quantitativo, analisi lungimirante con tecnologie avanzate, " ha detto. "Abbiamo in programma di incorporare dati in tempo reale per aggiornare il nostro modello e aggiornare le nostre previsioni".

In qualità di partner ufficiale del progetto, l'utility Southern California Gas lavorerà con il team per testare e dimostrare l'IRMDSS in uno dei suoi impianti di stoccaggio sotterranei di gas naturale.

Come la siccità ha portato alla deformazione del suolo

A peggiorare le cose per i vecchi oleodotti dello stato, l'estrema siccità ha portato a grandi aumenti del pompaggio delle acque sotterranee, che a sua volta ha portato a tassi di subsidenza senza precedenti. La Pacific Gas and Electric Company (PG&E) ha affermato che circa 50 miglia dei suoi gasdotti potrebbero essere colpite dall'affondamento del terreno.

La California attualmente importa circa il 90% del suo gas naturale, e si prevede che il cambiamento climatico non farà altro che aumentare la dipendenza dello stato dalle acque sotterranee. "Una comprensione e una valutazione fondamentali dei possibili impatti sulle linee di trasporto del gas naturale sono fondamentali per la valutazione e il monitoraggio dei rischi, " ha detto Rutqvist.

Berkeley Lab e InfraTerra Inc., in collaborazione con il Jet Propulsion Laboratory, PG&E, e Risorse Naturali Canada, svilupperà una nuova metodologia che combina su larga scala, indagini di telerilevamento all'avanguardia collegate a modelli avanzati e analisi inverse della deformazione del suolo. Un progresso chiave di questa tecnologia è considerare le deformazioni tridimensionali del terreno e il loro impatto sulle condutture, comprese le componenti orizzontali (laterali) e verticali della deformazione superficiale.

Le mappe di deformazione superficiale saranno integrate con dati geologici, idrologico, e dati ingegneristici sull'infrastruttura del gas naturale utilizzando un sistema informativo geografico (GIS).

"Combineremo tutte queste analisi e cercheremo di elaborare una metodologia predittiva per prevedere il rischio per l'infrastruttura del gas naturale rappresentato da futuri scenari di subsidenza legati alla siccità, " ha detto Rutqvist.

Entrambi i progetti non solo ridurranno i costi e forniranno una maggiore affidabilità del sistema del gas naturale, ma ridurranno anche le perdite di metano e quindi le emissioni di gas serra e proteggeranno la salute pubblica.

"Il nostro team ha molta esperienza nella tecnologia di monitoraggio avanzata e nella modellazione, " ha detto Zhang. "È molto eccitante che possiamo usare le nostre conoscenze per affrontare un problema reale. Ci aspettiamo che l'applicazione del nostro sistema riduca i costi di mitigazione e prevenga interruzioni della nostra fornitura di energia".