Metoda prognozowania deformacji powierzchni terenu w rejonie złóż gazu i ropy naftowej wraz z analizą zagrożeń infrastruktury technicznej

• Autorzy: Hejmanowski R. , Malinowska A.

Warianty tytułu

EN

Method of surface deformations prediction in the natural gas and petroleum mining areas with technical infrastructure risk assessment method

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Eksploatacja złóż gazu ziemnego i ropy naftowej w pewnych warunkach zalegania tych złóż może wywoływać deformacje ciągłe powierzchni terenu. Deformacje takie objawiają się w postaci niecek obniżeniowych o znacznym zasięgu i maksymalnych obniżeniach zależnych od całkowitej miąższości basenu, właściwości kompakcyjnych skał i szeregu innych czynników. W historii zdarzały się niecki o maksymalnych obniżeniach dochodzących do 9 metrów. W niecce obniżeniowej występują także strefy naprężeń niebezpieczne dla infrastruktury technicznej i budynków. Deformacje takie mogą wpływać niekorzystnie na budynki i budowle, ale także na infrastrukturę własną zakładów górniczych. Znane są przypadki zniszczenia otworów i ich uzbrojenia, bądź utraty ich szczelności. Z uwagi na to istnieje konieczność wykonywania analizy możliwości wystąpienia takich niekorzystnych zjawisk, monitorowania deformacji w trakcie eksploatacji złoża i ochrony infrastruktury zlokalizowanej w zasięgu wpływów eksploatacji. W artykule przedstawiona jest problematyka prognozowania deformacji powierzchni w warunkach eksploatacji złóż surowców ciekłych i gazowych. Przyjęto założenie o związku przyczynowo-skutkowym między kompakcją skały basenu a obniżeniem powierzchni terenu. Model obliczeniowy oparto na tzw. funkcji wpływów i superpozycji wpływów elementarnych. Dla celów ochrony obiektów i infrastruktury opracowany został model oceny zagrożenia obiektów bazujący na elementach logiki rozmytej. Model ten pozwala na uwzględnienie w analizach czynników ilościowych i jakościowych determinujących zagrożenie uszkodzeniem. Dzięki temu możliwe jest uzyskanie jednoznacznej wartości różnicującej zagrożenie poszczególnych budynków na danym terenie. Analizy przestrzenne, które pozwalają na uwzględnienie dużej ilości budynków mogą być wspomagane poprzez zastosowanie systemów GIS. W artykule zostało to zilustrowane na przykładzie praktycznym.

EN

Hydrocarbon production under certain geological conditions of these deposits can cause surface subsidence and deformation of the terrain surface. Such deformations appear as subsidence troughs of considerable range and the magnitude of the subsidence depending on the total thickness of the reservoir, compaction properties of reservoir and on the number of other factors. In the past there have been widely recognized magnitudes of the subsidence up to 9 meters. The stress zones in the subsidence trough may affect the buildings and surface structures. However there have been well known some cases of destroyed boreholes or pipelines belonging to the gas or oil mine. Therefore there is a requirement to analyze the possibility of occurrence unfavorable phenomenon on the ground surface, to monitor surface deformations during production and to protect surface infrastructure located in the range of mining influences. In the paper the issue of surface subsidence caused by hydrocarbon production has been presented. The cause - effect relationship between the compaction of thereservoir rock and the subsidence of surface area has been assumed. The prediction model base on the influence function and on the superposition of elementary influences. For the purpose of building damage protection a new model of risk assessment has been developed. This model base on the elements of fuzzy logicallows to incorporate in the analysis the quantitative and qualitative factors that contribute to the risk of building damage. Use of the fuzzy logic made it possible to obtain one value which clearly discriminate the risk of buildings damage. However, risk analyzes of damage to the large number of buildings has been required additional tools. The spatial analysis has been made by using GIS. The subjects of the paper have been illustrated with a practical example.

Słowa kluczowe

PL

logika rozmyta; modelowanie; deformacje górotworu; eksploatacja gazu; ropa naftowa

EN

fuzzy logic; modeling; roc mass deformation; natural gas; oil development

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN ; Komitet Zrównoważonej Gospodarki Surowcami Mineralnymi PAN
• Czasopismo: Gospodarka Surowcami Mineralnymi
• Rocznik: 2012
• Tom: T. 28, z. 3
• Strony: 113--125
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Hejmanowski R.

autor

Malinowska A.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska, Kraków,

Bibliografia

• [1] Bondor P. L., De Rouffignac E., 1995 - Land subsidence andwell failure in the Belridge diatomite oil field, Kern county, California. Part II. Applications. Proceedings of the fifth international symposium on land subsidence FISOLS'95 (ed. by F.B.J. Barends, F.J.J. Brouwer, F.H).
• [2] Hejmanowski R., 1993 - Zur Vorausberechnung förderbedingter Bodensenkungen über Erdöl- und Erdgaslagerstätten. Doctor'sthesis, Technical University Clausthal , Clausthal-Zellerfeld. (ger.).
• [3] Hejmanowski R., 1995 - Prediction of surface subsidence due to oil- or gasfield development. Proceedings of the fifth international symposium on land subsidence FISOLS'95 (ed. by F.B.J. Barends, F.J.J. Brouwer, F.H).
• [4] Hejmanowski R., Malinowska A., 2007 - Ocena wiarygodności prognozy przemieszczeń pionowych w oparciu o przestrzenną analizę statystyczną. WUG: Bezpieczeństwo pracy i ochrona środowiska w górnictwie, nr 2.
• [5] Hejmanowski R., Malinowska A., 2009 - Evaluation of reliability of subsidence prediction based on spatial statistical analysis, International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences Vol. 46, Issue 2, pp. 432-438.
• [6] Hejmanowski R., Kwinta A., 2010 - Modelowanie deformacji ciągłych powierzchni terenu w warunkach zmiennego zalegania złoża. Gospodarka Surowcami Mineralnymi t. 26, z. 3.
• [7] Malinowska A., 2011 - A fuzzy inference-based approach for building damage risk assessment on mining terrains. Engineering Structures. Vol. 33, Issue 1.
• [8] Menghini M. L., 1989 - Compaction monitoring in the Ekofisk area chalk fields. Journal of Petroleum Technology, July.
• [9] Mokrosz R., 2010 - Oczekiwania dotyczące prognoz wpływów eksploatacji górniczej dla celów projektowania obiektów budowlanych. Konferencja: Bezpieczeństwo i ochrona obiektów budowlanych na terenach górniczych/konferencja naukowo-szkoleniowa , Wyd. GIG, Katowice.
• [10] Poland J. F., 1984 - Guidebook to studies of land subsidence due to ground-water withdrawal. UNESCO. Paris.
• [11] Przybyła H., Świądrowski W., 1968 - Określenie kategorii odporności istniejących obiektów budownictwa powszechnego na wpływy eksploatacji górniczej. OTG nr 8, Katowice.
• [12] Rozporządzenie Ministra SprawWewnętrznych i Administracji z dnia 14 czerwca 2002 r.w sprawie planów ruchu zakładów górniczych (Dz.U. z dnia 1 lipca 2002 r.).
• [13] Shahinkar A., Shahriar K., Asadi A., Akbari A. D., 2008 - Feasibility study of oil mining - a fuzzy AHP decision making approach. Gospodarka Surowcami Mineralnymi t. 24, z. 4/2.
• [14] Skinderowicz B., 1975 - Projektowanie eksploatacji pokładów węgla pod trasami kolejowymi. Materiały konferencyjne: Wybrane problemy ochrony obiektów kolejowych na terenach górniczych. Wyd. Zespół Wydawniczy Zarządu Oddziału SITG, Katowice.
• [15] Teeuw D., 1973 - Laboratory measurement of compaction properties of Groningen reservoir rock. Verhandlingen Kon. Ned. Gel. Min. Gen., DEEL Vol. 28.
• [16] Zadeh L. A., 1965 - Fuzzy sets. Information and Control, vol. 38, No. 1, pp 1-14.
• [17] Geology.com - portal internetowy.
• [18] The MathWorks: http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/fuzzy/.