Ogólna charakterystyka technologii intensyfikacji wydobycia metanu z pokładów węgla poprzez zatłaczanie CO2 (ECBM)

• Autorzy: Uliasz-Misiak B. , Chećko J. , Wątor L. , Zawisza L.

Warianty tytułu

EN

General characteristics of the technology of coal-bed methane output by means of CO2 injection (ECBM)

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Metan zawarty w pokładach węgla powstaje na skutek uweglenia substancji organicznej i traktowany jest jako źródło zagrożenia. Eksploatacja metanu z pokładów węgla prowadzona jest w USA od wielu lat. Pierwotna metoda wydobycia metanu z pokładów węgla polega na zatłaczaniu wody i zmniejszaniu ciśnienia w zbiorniku, pozwala na wydobycie około 20÷60 % gazu. W celu uzyskania większego stopnia sczerpania metanu z pokładów węgla od lat 1990-tych stosuje się zaawansowane metody wydobycia tego gazu (ECBM) poprzez zatłaczanie azotu (N2-ECBM) i zatłaczanie dwutlenku węgla (CO2-ECBM) wykorzystują one różne mechanizmy intensyfikacji desorpcji metanu i jego wydobycia. Dwutlenek węgla jest preferencyjnie sorbowany przez węgiel w stosunku do metanu. W pokładach węgla zawierających metan matryca węgla może kurczyć się w wyniku desorpcji i rozszerzać w wyniku sorpcji gazów. Zmiany objętości węgla są kluczowe ze względu na to, że związane są z przepuszczalnością pokładów węgla, która wpływa na ciśnienie zatłaczania i eksploatację metanu.

EN

Methane contained in coal seams originates as a result of organic substance coalification and is treated as a hazard source. Coal-bed methane exploitation is conducted in the USA since many years. The primary method of coal-bed methane exploitation consists in water injection and pressure reduction in the reservoir; it allows to exploit about 20-60% of gas. In order to obtain a higher degree of coal-bed methane output, since the nineties advanced methods of exploitation of this gas are used (ECBM) by means of nitrogen injection (N2-ECBM) and carbon dioxide injection (CO2-ECBM). These methods use various mechanisms of methane desorption intensification and methane exploitation. Carbon dioxide is preferentially sorbed through coal in relation to methane. In coal seams containing methane the coal matrix can shrink as a result of desorption and extend in consequence of gas sorption. The changes of coal volume are the key ones on account of the fact that they are connected with coal seam permeability, which influences the injection pressure and methane exploitation.

Słowa kluczowe

PL

metan pokładów węgla; dwutlenek węgla; intensyfikacja wydobycia metanu z pokładów węgla

EN

coal-bed methane; carbon dioxide; coal-bed methane output intensification

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Górnictwa
• Czasopismo: Przegląd Górniczy
• Rocznik: 2012
• Tom: T. 68, nr 4
• Strony: 46--52
• Opis fizyczny: Bibliogr. 35 poz.

Twórcy

autor

Uliasz-Misiak B.

• AGH w Krakowie, Wydział Wiertnictwa, Nafty i Gazu

autor

Chećko J.

• Główny Instytut Górnictwa

autor

Wątor L.

• AGH w Krakowie, Wydział Wiertnictwa, Nafty i Gazu

autor

Zawisza L.

• AGH w Krakowie, Wydział Wiertnictwa, Nafty i Gazu

Bibliografia

• 1. Bilans zasobów kopalin i wód podziemnych w Polsce wg stanu na 31 XII 2009 r.. Wyd. Państwowego Instytutu Geologicznego, 2010, Warszawa.
• 2. Busch A., Gensterblum Y., Krooss B.M., Siemons N.: Investigation of highpressure selective adsorption/desorption CO2 and CH4 on coals: an experimental study. International Journal of Coal Geology 2006, 66 (1-2), 53÷68.
• 3. Busch A., Gensterblum Y., Krooss B.M.: Methane and CO2 sorption and desorption measurements on dry Argonne premium coals: pure components and mixtures. International Journal of Coal Geology 2003, 55 (2/4), 205÷224.
• 4. Busch, A., Gensterblum Y., Siemons N., Krooss B.M., van Bergen F., Pagnier H.J.M, David P.: Investigation of preferential sorptionbehaviour of CO2 and CH4 on coals by high pressure adsorption/desorption experiments with gas mixtures. Proceeding CBM Symposium Tuscaloosa 2003a, Alabama, May 5-9 2003, 1–14. [dostęp: 15 lutego 2011]. Dostępny w Internecie: http://recopol.nitg.tno.nl/downloads/Busch0350.pdf.
• 5. Ceglarska-Stefańska G., Zarębska K., Wolszczak J.: Sorption of pure components and mixtures CO2 and CH4 on hard coals. Gospodarka Surowcami Mineralnymi 2008, tom 24, zeszyt 4/1, 123÷131.
• 6. Ceglarska-Stefańska G., Zarębska K.: Sorption of carbon dioxide–methane mixtures. International Journal of Coal Geology 2005, 62, 211÷222.
• 7. Ceglarska-Stefańska G., Zarębska K.: The Competitive Sorption of CO2 and CH4 with regard to the release of Methane from Coal. Fuel Processing Technology 2002, 77-78, 423÷429.
• 8. Clayton J. L.: Geochemistry of coalbed gas – A review. International Journal of Coal Geology 1998, volume 35, issues 1-4, 159÷173.
• 9. Coalbed Methane: Principles and Practise. Halliburton, 2008, 504. [dostęp: 15 lutego 2011]. Dostępny w Internecie: http://www.halliburton.com/public/pe/contents/Books_and_Catalogs/web/CBM/CBM_Book_Intro.pdf
• 10. Cui X., Bustin R.M., Dipple G.: Selective transport of CO2, CH4 and N2 in coals: insights from modeling of experimental gas adsorption data. Fuel 2004, 83, 293÷303.
• 11. Czerw K., Ceglarska-Stefańska G.: Dynamika deponowania gazów kopalnianych w strukturze porowatej węgla kamiennego. Gospodarka Surowcami Mineralnymi 2008, tom 24, zeszyt 3/3, 57÷67.
• 12. Day S., Sakurovs R., Weir S.: Supercritical gas sorption on moist coals. International Journal of Coal Geology 2008, 74, 203÷214.
• 13. Durucan S., Shi J.-Q.: Improving the CO2 well injectivity and enhanced coalbed methane production performance in coal seams. International Journal of Coal Geology, 77, 2009 s. 214÷221.
• 14. Firganek B., Klebanow F.: Zagrożenia naturalne w kopalniach. Katowice Wyd. Śląsk 1983.
• 15. Fokker P.A., van der Meer L.G.H.: The injectivity of coalbed CO2 injection wells. Energy 2004, 29, 1423÷1429.
• 16. Gale J., Freund P.: Coal-bed methane enhancement with CO2 sequestration worldwilde potential. Environmental Sciences 2001, vol. 8, no 3, 201÷217.
• 17. Goodman A.L., Favors R.N., Larsen J.W.: Argonne Coal Structure Rearrangement Caused by Sorption of CO2. Energy & Fuels 2006, 20, 2537÷2543.
• 18. Gunter W.D., Mavor M.J., Robinson J.R.: CO2 Storage and Enhanced Methane Production: Field Testing At Fenn-Big Valley, Alberta, Canada, with Application. In: Proceedings of the 7th International Conference on Greenhouse Gas Control Technologies, Vancouver, Canada, September 5–9, 2004, 1÷9.
• 19. Gunter W.D.: Coalbed Methane, A Fossil Fuel Resource with the Potential for Zero Greenhouse Gas Emissions – the Alberta, Canada Program 1996 -2009: A Summary. October 2009. [dostęp: 20 lutego 2011]. Dostępny w Internecie: http://www.cslforum.org/publications.
• 20. Jenkins C.D.: Coalbed- and Shale-Gas Reservoirs. Journal Petroleum Technology February 2008, 92÷99.
• 21. Kozłowski B., Grębski Z.: Odmetanowanie górotworu w kopalniach. Wyd. Śląsk Katowice1982, 259.
• 22. Kulczycki Z., Grzybek I.: Gazy kopalniane jako zagrożenie dla bezpieczeństwa powszechnego. Miesięcznik WUG 1999, nr 1, 16÷25;
• 23. Mastalerz M., Gluskotr H., Rupp J.: Carbon dioxide and methane sorption in high volatile bituminous coals from Indiana, USA. International Journal of Coal Geology 2004, 60, 43÷55.
• 24. Mazzotti M., Pini R., Storti G.: Enhanced coalbed methane recovery. Journal of Supercritical Fluids 2009, 47, 619÷627.
• 25. Morad K., Mireault R., Dean L.: Coalbed Methane Fundamentals. Reservoir 2008, issue 9, 23÷28.
• 26. Pan Z., Connell L.D., Camilleri M.: Laboratory characterisation of coal reservoir permeability for primary and enhanced coalbed methane recovery. International Journal of Coal Geology 2010, 82, 252÷261.
• 27. Seewald H., Klein J., Jungten H.: Pore structure of Coal Derived from Permeation abd Sorption Measurements. In: Procedings Inernational Conference Scientific Sydney, Pergamon Press 1985, 851.
• 28. Shi J.Q., Durucan S., Fujioka M.: A reservoir simulation study of CO2 injection and N2 flooding at the Ishikari coalfield CO2 storage pilot project, Japan. International Journal Greenhouse Gas Control 2008, vol. 2, no 1, 47÷57.
• 29. Shi J.Q., Durucan S.: CO2 Storage in Deep Unminable Coal Seams. Oil & Gas Science and Technology – Rev. IFP 2005, vol. 60, no. 3, 547÷558.
• 30. Smith J.R., Smith J.W.: A relationship between the carbon and hydrogen content of coals and their vitrinite reflectance. International Journal of Coal Geology 2007, 70, 79÷86.
• 31. Stanton R., Flores R., Warwick P.D., Gluskoter H. G.D.S.: Coalbed Sequestration of Carbon Dioxide. 1st National Conference on Carbon Sequestration, Washington, USA 2001. [dostęp: 15 lutego 2011]. Dostępny w Internecie: http://www.netl.doe.gov/publications/proceedings/01/carbon_seq/3a3.pdf
• 32. White C.M., Smith D.H., Jones K.L., Goodman A.L., Jikich S.A., LaCount R.B., DuBose S.B., Ozdemir E., Morsi B.I., Schreder K.T.: Sequestration of carbon dioxide in coal with enhanced coalbed methane recovery – a review. Energy Fuels 2005, 19 (3), 659÷724.
• 33. Zarębska K., Baran P.: Sekwestracja dwutlenku węgla w pokładach węgla kamiennego – wyniki badań sorpcyjnych. Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego 2010, 439, 65÷68.
• 34. Zarębska K., Ceglarska-Stefańska G.: The change in effective stress associated with swelling during carbon dioxide sequestration on natural gas recovery. International Journal of Coal Geology 2008, 74, 167÷174.
• 35. Zarębska K., Dudzińska A.: Możliwości magazynowania CO2 w pokładach węgli kamiennych – weryfikacja danych eksperymentalnych. Gospodarka Surowcami Mineralnymi 2008, tom 24, zeszyt 3/3, 347÷355.