laurea GEA

Il Corso di Laurea

Cos'è la Geofisica di Esplorazione

La Geofisica di Esplorazione è una disciplina che, integrando principi e conoscenze fisiche con conoscenze di geologia, ingegneria ed elaborazione numerica, sviluppa metodi e tecniche di indagine non invasiva rivolte allo studio dell'interno della Terra, della superficie terrestre e dei manufatti.
In origine le metodologie di indagine erano essenzialmente "passive" basate cioè sulla rilevazione di anomalie di campi terrestri naturali quali il campo di gravità e il campo magnetico. Nacquero così le prime discipline quali la Gravimetria e la Magnetometria rivolte principalmente allo studio delle strutture terrestri a media e grande scala e all'individuazione del "basamento" sul quale poggiano coltri di rocce sedimentarie più o meno spesse. Successivamente si svilupparono metodologie di tipo attivo, metodologie cioè che studiano la propagazione nel sottosuolo di onde elastiche o di correnti elettriche generate da sorgenti artificiali. Le metodologie di tipo "passivo" e quelle di tipo "attivo" oggi convivono e si integrano vicendevolmente in funzione dell'oggetto di indagine.

RICERCA DI FONTI DI ENERGIA

Il grande sviluppo della Geofisica di Esplorazione è in gran parte dovuto al suo impiego nella ricerca di fonti di energia ed in particolare di idrocarburi e geotermica. Fino alla prima metà degli anni '50 i metodi gravimetrici, magnetometrici e di sismica a rifrazione erano quelli utilizzati dalle grandi compagnie petrolifere per contribuire alla ubicazione di pozzi esplorativi.
Successivamente, a partire da circa il 1955, grazie anche a due grandi innovazioni tecnologiche (la tecnica di acquisizione dei segnali sismici in "copertura multipla" e l'avvento della registrazione digitale), che hanno consentito un balzo in avanti nella qualità dei risultati, il metodo di esplorazione geofisica che è progressivamente diventato lo strumento di gran lunga più utilizzato è la Sismica a Riflessione. Questo è dovuto al semplice fatto che la sismica a riflessione fornisce un'immagine del sottosuolo che può essere in due dimensioni (distanza-profondità, fig. 1) o addirittura tridimensionale. Questo indubbio vantaggio ha fatto sì che negli ultimi 40 anni le grandi industrie petrolifere e le compagnie di servizio geofisico internazionali abbiano investito ingenti quantità di denaro e di risorse per lo sviluppo di questa tecnologia sia a livello di ricerca scientifica, anche di base, sia a livello applicativo su vasta scala.

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Figura 1. Sezione sismica a riflessione per ricerca petrolifera. L'ascissa indica una coordinata orizzontale. In ordinate le profondità (da 0 a 5 km). La scala di colori indica l'ampiezza dei segnali riflessi dalle discontinuità del sottosuolo. La geometria delle strutture, la presenza di fratture (faglie) è ben evidente. Successivamente alla realizzazione del survey sismico è stato perforato un pozzo nella posizione indicata.

Attualmente, la sismica a riflessione affiancata dalle altre metodologie di indagine geofisica, comprese quelle applicate direttamente nei pozzi di esplorazione e/o produzione, costituiscono uno strumento importantissimo per la ricerca e la produzione di fonti di energia. La localizzazione di trappole stratigrafiche e/o strutturali favorevoli all'accumulo di idrocarburi (fig. 2), l'individuazione di depositi geotermici, la caratterizzazione petrofisica dei reservoir, l'ottimizzazione della produzione delle risorse di un giacimento sono alcuni esempi di attività nelle quali le metodologie geofisiche di esplorazione, sia di superficie che di pozzo, sia in mare che a terra, giocano un ruolo indispensabile e fondamentale.

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Figura 2. Sezione sismica a riflessione per ricerca petrolifera. L'ascissa indica una coordinata orizzontale. In ordinate i tempi di transito del segnale riflesso dalle rocce in profondità. La scala di colori indica l'ampiezza dei segnali riflessi. Le due ellissi evidenziano due giacimenti a gas metano (presenti in sequenze torbiditiche Plioceniche in onlap sulla unconformity Miocenica) che sono stati poi perforati dai pozzi B e C.

Tuttavia, la rilevante importanza economica di queste metodologie geofisiche, e quindi il frequente carattere riservato dei metodi e delle tecniche, abbinata alla necessità di disporre di grandi risorse di calcolo in termini di computer e di attrezzature, hanno fatto sì che queste conoscenze e metodologie rimanessero confinate per lungo tempo all'interno dell'industria. Solo successivamente, grazie alla riduzione dei costi dei computer, del software e delle apparecchiature e ad una certa osmosi fra l'Industria e il mondo esterno, si è verificata una penetrazione di queste metodologie, ed in particolare della sismica a riflessione di tipo industriale, nelle università, nei centri di ricerca, negli studi professionali e negli enti pubblici con un conseguente allargamento delle sue applicazioni a nuovi settori, quali quello ambientale, dell' ingegneria civile e dei beni culturali. Questo spiega anche la facilità con la quale quei giovani laureati con una buona preparazione specifica trovino impieghi soddisfacenti sia in Italia che in Europa.

E' infine da notare le metodologie che si studiano all'interno del Corso di Laurea Magistrale, oltre a trovare uso nella ricerca di risorse di energia, possono essere applicate ad importanti problematiche nel settore ambientale, quali ad esempio il monitoraggio della iniezione della CO2 (ad esempio conseguente alla produzione di idrogeno o a emissioni) in giacimenti petroliferi esauriti.

INDAGINI GEOFISICHE A SCOPI AMBIENTALI

Da alcuni decenni la Geofisica Applicata mette a disposizione diverse metodologie, come la gravimetria, la magnetometria, l'elettrica, la sismica a rifrazione, etc, utili per indagare le immediate profondità del sottosuolo a scopi civili, ambientali ed ingegneristici. Negli ultimi anni tuttavia, strumenti più sofisticati come la sismica a riflessione ed il GPR (Ground Penetrating Radar), hanno trovato sempre maggior diffusione ed impiego in questo settore, in cui le indagini eseguite per individuare obiettivi a bassa o bassissima profondità, necessitano di una risoluzione molto elevata (dell'ordine di qualche metro per la sismica e di decine di centimetri per il GPR).

Obiettivi di indagini condotte utilizzando la sismica a riflessione sono l'individuazione delle geometrie e delle proprietà elastiche del sottosuolo (velocità, impedenza acustica), dalle quali si può risalire, grazie anche ad una interazione con le conoscenze geologiche della zona, al tipo di rocce che lo compongono ed alle loro caratteristiche di resistenza, compattezza, porosità ecc. Ciò e' molto utile per valutarne la consistenza in posti critici prima della costruzione di centrali od impianti potenzialmente pericolosi, per individuare la profondità del substrato roccioso a fini idrogeologici o per determinare la presenza di eventuali piani di scollamento in zone caratterizzate da movimenti franosi, e così via.

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Figura 1. Particolare dell'acquisizione della linea sismica ad alta risoluzione terra-mare ad Ancona. In primo piano è visibile una unità di controllo remota ed il tratto finale della parte a terra della linea. Sullo sfondo il battello utilizzato per l'acquisizione marina

Per esempio, per quanto riguarda quest'ultimo aspetto si mostrano alcuni risultati di un progetto col Comune di Ancona, mirato determinare la profondità della superficie di scollamento della Grande Frana che interessa parte della città e monitorarne i movimenti. Il monitoraggio avviene tramite l'uso dell' interferometria radar, mentre la sismica a riflessione (fig. 1) è stata in grado di produrre un'immagine in tempi (fig. 2) ed una in profondità (fig. 3) della probabile superficie di scollamento e della struttura a sinclinale su cui insiste la frana.

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Figura 2. Immagine stack ottenuta dai dati di sismica a riflessione ad alta risoluzione acquisiti sulla Grande Frana di Ancona. Sono chiaramente visibili diverse riflessioni sia a terra (destra in figura) che a mare (primi 250 m a sinistra in figura). E' evidente la struttura della sinclinale di Tavernelle e la geometria del corpo in frana.

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Figura 3. Immagine stack del tratto di linea a terra, migrato in profondità. Diversi riflettori sono visibili. L'interpretazione corretta della linea consente di individuare le eventuali superfici di scollamento, la loro zona di emersione ed in generale la geometria della frana.

L'utilizzo della sismica a riflessione su una scala di piccole dimensioni come quella ambientale, presenta ulteriori problematiche rispetto alla ormai consolidata metodologia adottata nell'industria per la ricerca delle fonti energetiche, in cui si è originariamente sviluppata. Infatti, la variazione rapida delle geometrie e delle velocità degli strati più superficiali accresce di molto il problema della loro ricostruzione tramite le "ecografie" mostrate nelle Figg. 2 e 3, sia da un punto di vista pratico che da un punto di vista teorico. L'impiego in tal senso della sismica a riflessione è stato reso possibile solo recentemente, grazie allo sviluppo tecnologico ed alla riduzione dei costi delle apparecchiature e dell'elaborazione. Si è infatti ora in grado di effettuare acquisizioni ed elaborazioni di dati sismici con grande ridondanza e a costi non proibitivi almeno per linee 2D, aprendo così nuovi sbocchi professionali nell'ambito di indagini effettuate per scopi civili ed ambientali, dove generalmente si hanno a disposizione risorse più limitate che non nell'industria energetica.

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News

  • Challenge Bowl Italia 2017

    WhatsApp Image 2017 11 15 at 14.41.56Il 14 novembre 2017 durante il Convegno Nazionale GNGTS a Trieste, si è tenuta la undicesima edizione del Challenge Bowl Italia. 

    La sfida a quiz tra gli studenti di Geofisica Applicata organizzata da EAGE italia e dalla Society of Exploration Geophysics ha visto protagonisti due nostri studenti, Rosalia Lo Bue e Francesco Rappisi (in foto) che, portacolori dell'Università di Pisa, hanno prevalso su numerose altre squadre composte da  studenti di laurea e dottorandi delle Università di Napoli, Roma, Bologna, Milano, Torino, superando con successo le batterie di qualificazione, le semifinali ed infine hanno vinto la finale.  Oltre ad un premio assegnato dalla Sezione Italiana EAGE-SEG, i nostri studenti parteciperanno al prossimo congresso della Society of Exploration Geophysics, che si terrà ad Anaheim dal 14 al 19 ottobre 2018.

    Complimenti e auguri ai nostri studenti!

     

     

     

     

  • Stage ENI 2018

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    Anche per l’anno 2018 Eni mette a disposizione degli studenti del ciclo accademico 2016-2018, regolarmente iscritti e frequentanti il percorso di studi della Laurea Magistrale in “Geofisica di Esplorazione ed Applicata” dell’Università di Pisa degli stage trimestrali preparatori alla tesi di laurea magistrale da svolgere presso la sede di San Donato Milanese con tutor dedicati.

    Possono partecipare alle selezioni gli studenti che sono in possesso dei seguenti requisiti:
    1) essere regolarmente iscritti e frequentanti il secondo anno della Laurea Magistrale sopra citata;
    2) non avere più di 26 anni alla data del 31/12/2017;
    3) aver sostenuto almeno tre dei seguenti esami obbligatori previsti dal piano di studi:
    Laboratorio e Campagna di Geofisica, Laboratorio di Elaborazione Numerica dei Dati Geofisici, Elaborazione dei Segnali per la Fisica, Geofisica Applicata, Sismologia d'Esplorazione e Log Geofisici;
    4) avere una media degli esami sostenuti uguale o superiore a 27/30;
    5) avere una adeguata conoscenza della lingua inglese parlata e scritta.

    Le domande dei candidati che rispondono ai requisiti dovranno essere inviate a gea@dst.unipi.it corredate da:

    1) curriculum vitae aggiornato;

    2) dichiarazione sostitutiva di certificazione indicante l’elenco degli esami sostenuti con relativa votazione;

    3) autocertificazione del grado di conoscenza della lingua inglese scritta e orale ed eventuale documentazione a supporto.

    Per coloro che risulteranno vincitori Eni ha previsto un contributo economico mensile. Le domande devono pervenire a gea@dst.unipi.it entro e non oltre il 27 novembre 2017.

     

     

     

     

     

  • Premio Eni Award 2018 – Giovane Ricercatore dell'Anno

    La Call for Proposal dell’edizione 2018 del Premio Eni Award – Giovane Ricercatore dell'Anno è aperta fino a venerdì 24 novembre 2017. Eni Award è il premio internazionale che ogni anno Eni attribuisce ai migliori progetti di ricerca nei campi dell’energia e della sostenibilità.  È stato creato nel 2007 per sviluppare un migliore utilizzo delle fonti energetiche, promuovere scienza e tecnologia applicate all'ambiente e valorizzare le nuove generazioni di ricercatori.

    Questa sezione del Premio prevede l'assegnazione di due riconoscimenti del valore di 25.000 Euro ciascuno, attribuiti a due giovani ricercatori che abbiano conseguito il titolo di dottore di ricerca in Università italiane, nel corso del 2016 o 2017. Le tematiche di riferimento riguardano il settore energetico e ambientale. Il processo di invio delle candidature si effettua online: il candidato dovrà semplicemente fare domanda di partecipazione entro il 10 novembre 2017 e inviare la documentazione richiesta entro le due settimane successive (24 novembre 2017).