GNGTS 2013 - Atti del 32° Convegno Nazionale

Per entrambe le inversioni è stata applicata la tecnica delle griglie sfalsate utilizzando sia l’algoritmo SIRT che ART, in alternanza, durante le iterazioni. L’utilizzo delle griglie sfalsate (Vesnaver and Böhm, 2000) è un metodo che permette di ottenere un’immagine tomografica finale ad alta risoluzione utilizzando una griglia di base a minor risoluzione ma ben condizionata rispetto al sistema tomografico. La griglia di base viene più volte perturbata nello spazio (nelle due direzioni degli assi) e per ciascuna griglia si applica separatamente l’inversione. I singoli risultati ottenuti dalla tomografia vengono sommati e mediati su un’unica griglia finale ad alta risoluzione che, pur essendo più fine, ha la stessa alta attendibilità delle griglie a minor risoluzione. In questo esperimento è stata utilizzata una griglia di base di 10x17 pixels. La scelta delle dimensioni della griglia viene fatta dopo un’analisi dello spazio nullo (attendibilità) del sistema tomografico usato (griglia e raggi) per diverse griglie, scegliendo quella che risulta a maggior risoluzione pur mantenendo un’alta attendibilità. Nelle singole inversioni, inoltre, sono stati utilizzati solo i raggi con angolo minore di 30° dall’orizzontale, escludendo gli arrivi da sorgenti e ricevitori lontani; questo per eliminare parzialmente l’effetto di “ smearing ” presente sui valori di velocità lungo le direzioni dei raggi, che in questo caso viene accentuato e che introduce artefatti sul risultato finale. Tomografia dell’attenuazione. In questo esperimento sono stati anche presi in considerazione i valori dell’attenuazione intrinseca dell’area investigata, definiti dal fattore di qualità Q associato alle onde P. Dalla teoria mesoscopica della fisica delle rocce (Carcione, 2007) si è calcolato un valore realistico della distribuzione del Q come funzione della porosità, saturazione del gas, contenuto di argilla e permeabilità (Carcione et al. , 2012). Nel modello qui simulato l’attenuazione è dovuta alla presenza dell’anidride carbonica immessa dal pozzo; per cui nella fase precedente (pre-iniezione), ipotizzando il mezzo saturo d’acqua, il valore Q è considerato costante su tutta l’area. Il metodo usato per la stima del Q , è basato sul calcolo dello spostamento delle frequenze dovuto all’attenuazione (Quan-Harris, 1997). Il metodo sfrutta il fatto che, a causa dell’attenuazione, parte delle alte frequenze del segnale iniziale decrescono in ampiezza mentre l’onda si propaga nelle formazioni, spostando il centroide dello spettro verso basse frequenze. Questo spostamento si calcola come differenza tra il centroide dello spettro dell’ondina di riferimento (segnale prodotto dalla sorgente) e il centroide dello spettro dell’ondina del segnale riflesso/trasmesso (segnale d’arrivo). Il modello del fattore di qualità Q dell’area indagata si può determinare con la tomografia d’attenuazione, allo stesso modo con cui si stima il valore di velocità di propagazione dell’onda attraverso l’inversione dei tempi d’arrivo dell’onda stessa (tomografia sismica). La misura dello spostamento in frequenza è data dall’equazione (1), ottimale per spettri di tipo Gaussiano, dove f s ed f r sono rispettivamente i baricentri dello spettro di riferimento (sorgente) e dello spettro da analizzare, mentre σ s 2 è la varianza dello spettro di riferimento. (1) Questo valore, che rappresenta l’attenuazione α 0 =π/QV (dove Q è il fattore di qualità del mezzo attraversato e V è la velocità) può essere calcolato nel modello utilizzando i raggi di propagazione dell’onda all’interno del mezzo indagato. La stima di Q per ciascun pixel del modello può essere ottenuta attraverso la stessa procedura tomografica utilizzata per l’inversione dei tempi d’arrivo dell’onda P (Rossi et al. , 2007) considerando i residui come differenza tra α 0 , misura calcolata, e ζ , misura osseravata (definendo f r il baricentro dello spettro riferito all’ondina centrata sul tempo di picking considerato per l’inversione). Tomografia elettromagnetica. Nell’ambito di questo esperimento è stato eseguito anche un test con dati elettromagnetici, diverso dal metodo ERT (Electrical Resistivity Tomography), più comunemente utilizzato. Il modello diretto è stato calcolato generando un impulso elettromagnetico nelle varie posizioni dei punti sorgente e registrando nei singoli ricevitori 182 GNGTS 2013 S essione 3.3