Ocena zagrożenia gazowego w kopalni Rudna na podstawie analizy porowatości dolomitów z poziomu zbiornikowego

• Autorzy: Poszytek A. , Rożek R. , Dudek L.

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0010.0070

Warianty tytułu

EN

Gas hazard assessment in the Rudna mine, based on analysis of porosity of dolomites from the reservoir formation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W kopalni Rudna nad stropem wyrobisk górniczych odnotowano występowanie poziomu dolomitu, w obrębie którego znajduja się izolowane pułapki z gazem pod wysokim ciśnieniem. Badany poziom stanowi duże zagrożenie dla prowadzonych robót górniczych i jest obiektem prac badawczych. Do oceny bezpieczeństwa prowadzenia prac górniczych konieczna jest znajomość sposobu występowania gazu w przestrzeni porowej badanych dolomitów. Szczególnie, że dotychczas za „niebezpieczne” uważano dolomity o wysokiej porowatości, gdy tymczasem w wielu otworach wiertniczych stwierdzono produkcję gazu z dolomitów o niskiej porowatości. Celem artykułu jest określenie potencjału zbiornikowego badanych dolomitów i interpretacja ich potencjalnego zagrożenia dla prowadzonych prac górniczych. Na podstawie obserwacji mikroskopowych, analizy mikrotomografii rentgenowskiej i badań porozymetrii rtęciowej stwierdzono, że w poziomie zbiornikowym występują trzy typy dolomitów o zróżnicowanym charakterze porowatości: dolomity o dobrych parametrach zbiornikowych, dolomity o obniżonych parametrach zbiornikowych i dolomity o charakterze skały uszczelniającej. Na szczególną uwagę zasługują dolomity o charakterze skały uszczelniającej, które na podstawie badań porozymetrycznych charakteryzują się bardzo niską porowatością. Na podstawie obserwacji mikroskopowych stwierdzono w nich 4% porowatość zamkniętą, w której jest również uwięziony gaz. Obecność gazu zamkniętego w porach dolomitów jest zjawiskiem dość powszechnym, jednak to obecność wysokociśnieniowych pułapek gazowych w obrębie lokalnie bardziej porowatych, mikroszczelinowatych i przepuszczalnych dolomitów stanowi zasadnicze zagrożenie.

EN

Reservoir dolomites saturated with gas under high pressure were found in the ceiling of excavations in a Rudna copper mine in southwestern Poland. Reservoir dolomites are a major concern in the mining industry and the focus of substantial research. High-porosity dolomites are definitively considered "hazardous", but the gas is extracted from the dolomites with low porosity, too. So, it is necessary to know way of gas occurrence in the pore space. This article aims to describe the reservoir potential of the dolomites through pore space characterisation and determine whether the gas can migrate into the excavations. A comprehensive analysis of the distribution of pore size and nature using microscopic observations, X-ray microtomography and mercury porosimetry. The results distinguished three types of dolomites with different porosities: dolomites with high effective porosity, dolomites with reduced effective porosity, and sealed dolomites. Particular attention should be paid to sealed dolomites. Their effective porosity results from mercury porosimetry are very low. However, they also contained 4% closed porosity described from microscopic observations, where gas is accumulated, too. Presence of gas in the closed pores dolomites is a common phenomenon. However, the presence of high-pressure gas traps within locally more porous, microcraced and permeable dolomites is a major threat.

Słowa kluczowe

PL

dolomit cechsztyński cyklotemu Werra; kopalnia miedzi Rudna; zagrożenie gazowe; porowatość; mikrotomografia komputerowa; porozymetria

EN

Zechstein dolomite of Werra Cyclotem; Rudna copper mine; gas hazard; porosity; computed microtomography; porosimetry

• Wydawca: Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego
• Rocznik: 2017
• Tom: nr 469
• Strony: 47--58
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., wykr., zdj.

Twórcy

autor

Poszytek A.

• Uniwersytet Warszawski, Wydział Geologii, ul. Żwirki i Wigury 93, 02-089 Warszawa

autor

Rożek R.

• KGHM Polska Miedź S.A., ul. M. Skłodowskiej-Curie 48, 59-301 Lubin

autor

Dudek L.

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy, Zakład Geologii i Geochemii, ul. Lubicz 25 A, 31-503 Kraków

Bibliografia

• 1. COUVES C., ROBERTS S., RACEY A., TROTH I., BEST A., 2016 — Use of X-ray computed tomography to quantify the petrophysical properties of volcanic rocks: a case study from Teneriffe, Canary Islands. J. Petrol. Geol., 39: 79−94.
• 2. DEC J., PIETSCH K., 2012 — Możliwości sejsmicznej identyfikacji stref akumulacji gazu w utworach węglanowych cechsztynu monokliny przedsudeckiej. Gosp. Sur. Miner., 28: 93–112.
• 3. GIESCHE H., 2006 — Mercury Porosimetry: A General (Practical) Overview. Particle & Particle Systems Characterization, 23, 1: 9−19.
• 4. JARZYNA J., PUSKARCZYK E., WÓJCIK A., SEMYRKA R., 2007 — Pomiary MRJ oraz badania porozymetryczne na wybranych próbkach skał z Karpat Zachodnich. Geologia, 33: 211−236.
• 5. JAVADPOUR F., 2009 — Nanopores and Apparent Permeability of Gas Flow in Mudrocks. J. Can. Petrol. Technol., 48, 8: 16–21.
• 6. KETCHAM R.A., CARLSON W.D., 2001 — Acquisition, optimization and interpretation of X-ray computed tomographic imagery: applications to the geosciences. Comput. & Geosc., 27: 381–400.
• 7. PERYT T.M., PIĄTKOWSKI T.S., WAGNER R., 1978 — Mapa paleogeograficzna wapienia cechsztyńskiego (Ca1). Atlas litofacjalno- paleogeograficzny permu obszarów platformowych. PIG, Warszawa.
• 8. POSZYTEK A., SUCHAN J., 2016 — A tight gas reservoir in the basinal facies of the Upper Permian Ca1 in the southwestern Zechstein Basin, Poland. Facies, 62, 3: doi: 10.1007/s10347- 015-0453-5.
• 9. POSZYTEK A., MIKOŁAJEWSKI Z., DOHNALIK M., 2016 — X-ray microtomography characterization of porosity in Rotliegendes sandstones on the northern slope of the Wolsztyn Ridge, Western Poland. Geol. Quart., 60, 4: doi: http://dx.doiorg/ 107306/gq.1314.
• 10. ROY S., RAJU R., CUANG H. F., CRUDEN B. A., MAYYAPPAN M., 2003 — Modelling Gas Flow Through Microchannels and Nano-pores. J. App. Phys., 93, 8: 4870–4879.
• 11. STOCK S.R., 2008 — Micro Computed Tomography: Methodology and Applications. CRC Press, Boca Raton, Florida, USA.
• 12. SUCHAN J., ROŻEK R., HRYCIUK A., 2013 — Warunki sedymentacji i zróżnicowanie facjalne Wapienia Cechsztyńskiego a zagrożenie gazowe i gazogeodynamiczne w O/ZG „Rudna”, KGHM Polska Miedz S.A. V Konferencja Sedymentologiczna POKOS 5’2013.
• 13. SVITELMAN V., DINARIEV O., 2013 — Geostatistical approach to the anisotropy analysis of 3D rock microtomographic models. Comput. & Geosc., 57: 116–123.
• 14. VAN GEET M., SWENNEN R., WEVERS M., 2001 — Towards 3-D petrography: application of microfocus computer tomography in geological science. Comput. & Geosc., 27: 1091–1099.
• 15. ZAPALSKI M.K., DOHNALIK M., 2013 — Blastogeny in tabulate corals: case studies using X-ray microtomography. Lethaia, 46: 223–231.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).