Application of seismic methods to identify potential gas concentration zones at the Zechstein Limestone Level in the "Rudna" mining area, SW Poland

• Autorzy: Dec J. , Pietsch K. , Marzec P.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A block development operation at the "Rudna" copper mine (KGHM Polska Miedź S.A.) encountered a "compressed gas trap" that caused the ejection of fragmented rock material into a drift. Faced with a new threat of gas ejection the mine needed to find methods to identify potential gas concentration zones prior to any further exploration work. Surface seismic surveying was chosen as a widely-accepted standard method of investigating rockmass structure and tectonics and pinpointing natural gas deposits. An area of one square kilometre was selected directly above the ejection site, a 3D seismic survey, known as Duża Wólka 3D, was performed and a survey well S-421A was drilled. The objective was to investigate the overall rock structure, especially the structure of Zechstein and top Rotliegendes formations, as well as to attempt identifying anomalous zones, which could be linked with the gas saturation of Ca1 dolomites, on the 3D seismic image at the P1 level (Zechstein/ Rotliegendes boundary). An interpretation of multi-scenario seismic modelling of the recorded data helped to: – recognize the structure and tectonics of the area, including minor faults cutting through the top-level Rotliegendes formations and floor-level Zechstein formations. Such faults could constitute migration channels for Carboniferous-period gases, – locate zones with nearly zero-reflection amplitude at the surface of the top-level Rotliegendes (P1 seismic boundary), which would suggest a reduction of elastic parameters of the Ca1 dolomite. This reduction could be linked to an increased porosity and fracturing of the dolomite and its saturation with gas (a reduction of the seismic wavelet propagation velocity). Credibility of this interpretation is already partly corroborated by data from wells drilled in the Zechstein limestone by the mine. The paper presents the first in the world attempt to use the surface seismic survey for location of zones with small gas concentration in porous rocks at the Zechstein/Rotliegendes boundary. Such zones should not be identified with gas pools that occur in the Zechstein Limestone (Ca1) in the area of the Fore-Sudetic Monocline.

Słowa kluczowe

EN

3D seismics; seismic modelling; gas accumulation zones; Zechstein Limestone; Rudna copper mine; SW Poland

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Geologiczne
• Czasopismo: Annales Societatis Geologorum Poloniae
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 81, No 1
• Strony: 63--78
• Opis fizyczny: Bibliogr. 36 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Dec J.

autor

Pietsch K.

autor

Marzec P.

• AGH Uni ver sity of Sci ence and Technology, Faculty of Geology, Geophysics and Environmental Protection, Depart ment of Geophysics, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland,

Bibliografia

• 1.Bała, M., 1994. Effect of water and gas saturation in layers on elastic parameters of rocks and coefficients of waves. Acta Geophysica Polonica, 42: 149-158.
• 2.Bała, M. & Cichy, A., 2007. Comparison of Pwave and Swave velocities estimated from Biot-Gassmann and Kuster-Toksoz models with result from acoustic wavetrains interpretation. Acta Geophysica, 55: 222-230.
• 3.Blaszczyk, J. K., 1981. Palaeomorphology of Weissliegendes top as the control on facies variability in ore-bearing series of Lubin Copperfield, southwestern Poland. Geologia Sudetica, 16: 195-214.
• 4.Dąbrowska-Żurawik, E., Kotarba, M., Piela, J. & Żołnierczuk, T., 1993. Results of isotope studies of hydrocarbons in the Permian deposits of the Fore-Sudetic area (SW Poland). (In Polish, English sumary). Przegląd Geologiczny, 41: 721-724.
• 5.Fagin, S. W, 1991. Seismic modeling of geological structures. Society of Exploration Geophysical Development Series, 2: 269
• 6.Geofizyka Kraków Sp. z o.o., 2010a. Dokumentacja wyników badań sejsmicznych, temat - sejsmiczne badania powierzchniowe 3D Duża Wólka. (In Polish). Unpublished report, Archive KGHM Polska Miedź S.A.
• 7.Geofizyka Kraków Sp. z o.o., 2010b. Zestawienie wyników przetwarzania i transformacji danych geofizyki wiertniczej do standardów sejsmicznych, temat - Duża Wólka 3D. (In Polish). Unpublished report, Archive KGHM Polska Miedź S.A.
• 8.Geofizyka Kraków Sp. z o.o., 2010c. Sprawozdanie końcowe z prac polowych, temat- Duża Wólka 3D. (In Polish). Unpublished report, Archive KGHM Polska Miedź S.A.
• 9.Geofizyka Kraków Sp. z o.o., 2010d. Raport z przetwarzania danych sejsmicznych, temat - Duża Wólka 3D. (In Polish). Unpublished report, Archive KGHM Polska Miedź S.A.
• 10.Golonka, J., Pietsch, K., Marzec, P., Stefaniuk, M., Waśkowska, A. & Cieszkowski, M., 2009. Tectonics of the western part of the Polish Outer Carpathians. Geodinamica Acta, 22: 127-143.
• 11.Hardage, B. A., 1987. Seismic Stratigraphy. Philips Petroleum Company, Oklahoma, USA.
• 12.Jerzykiewicz, T., Kijewski, P., Mroczkowski, J. & Teisseyre, A. K., 1976. Origin of the Weissliegendes deposit in the Fore-Sudetic Monocline. Geologia Sudetica, 11 (1): 57-97.
• 13.Kaczmarek, W., Rożek, R., Sosnowski, K. & Śliwiński, W., 2006. Piaskowce o podwyższonych parametrach wytrzymałościowych i ich wpływ na eksploatację rud miedzi w kopalni Rudna. (In Polish). Materiały Konferencji Szkoła Eksploatacji Podziemnej, Wyd. Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN, Kraków, 15: 861-869.
• 14.Kłapciński, J. & Peryt, T. M., 1996. Budowa geologiczna Monokliny Przedsudeckiej. (In Polish). In: Piestrzyński A. (ed.), Monografia KGHM Polska Miedź S.A. Lubin: 76-88.
• 15.Kłapciński, J. & Peryt, T. M., 2007. Budowa geologiczna Monokliny Przedsudeckiej. (In Polish). In: Piestrzyński A. (ed.), Monografia KGHM Polska Miedź S.A. Lubin: 69-77.
• 16.KGHM POLSKA MIED• S.A., OZG "Rudna", 2010. Aktualny stan rozpoznania stanu zagrożenia gazowego w chodnikach T-169 i W-169. (In Polish). Unpublished report, Archive WUG, Katowice.
• 17.Kobylarski, M., Pietsch, K., Marzec, P., Frankowicz, E. & Tatarata, A., 2007. Synthetic Seismic as a Tool for Verifying Geological Models of Gas Reservoirs in the Carpathian Fore-deep. 69th EAGE Conference & Exhibition, London.
• 18.Kotarba, M., 2010. Badania geochemiczne i interpretacja genetyczna gazu ziemnego z otworu badawczego JM-20-H-5. (In Polish). Unpublished report, Archive Towarzystwo Badania Przemian Środowiska "Geosfera", Kraków.
• 19.Krasoń, J. & Grodzicki, A., 1964. Uwagi o genezie, mineralizacji i wieku białego spągowca. (In Polish, English summary). Przegląd Geologiczny, 12: 323-325.
• 20.Kuster, G. T. & Toksöz, M. N., 1974a. Velocity and attenuation of seismic waves in two-phase media. Part I. Theoretical formulations. Geophysics, 39: 587-606.
• 21.Kuster, G. T. & Toksöz, M. N., 1974b. Velocity and attenuation of seismic waves in two-phase media. Part II. Experimental results. Geophysics, 39: 607-616.
• 22.Markiewicz, A., 2007. Tektonika obszaru złoża. (In Polish). In: Piestrzyński A. (ed.) Monografia KGHM Polska Miedź S.A. Lubin: 115-132.
• 23.May, B. T. & Hron, F., 1978. Synthetic seismic section of typical petroleum traps. Geophysics, 43: 1119-1147.
• 24.Neidell, N. S. & Poggiagliolmi, E., 1977. Stratigraphic modeling and interpretation. In C. E. Payton (ed.), Seismic Stratigraphy - Applications in Hydrocarbon Analysis, AAPG Memoir, 26: 389-116.
• 25.Nieć, M., 1997. Złoża rud miedzi i srebra. (In Polish). In: Surowce mineralne Polski - Surowce metaliczne: miedź, srebro. Wyd. Instytut Gospodarką Surowcami Mineralnymi i Energią PAN, Kraków.
• 26.Oberc, J., 1978. Rozwój formacji i tektoniki Ziemi Lubuskiej i Legnicko-Głogowskiego Okręgu Miedziowego ze szczególnym uwzględnieniem utworów podpermskich. (In Polish). Przewodnik 50 Zjazdu PTG Zielona Góra. Wyd. Geol., Warszawa: 18-41.
• 27.Pajchlowa, M. & Wagner, R. (eds), 2001. Młodszy paleozoik -perm. (In Polish). In: Budowa geologiczna Polski tom III. Atlas skamieniałości przewodnich i charakterystycznych. Państwowy Instytut Geologiczny, Warszawa.
• 28.Pietsch, K. & Strzetelski, W., 2001. Seismic and geochemical anomalies related to vertical migration of gas in the Radlin gas field. Geological Quarterly, 45: 1-14.
• 29.Pietsch, K., Dec J. & Marzec, P., 2010. Nadzór naukowy oraz geologiczna interpretacja doświadczalnych badań geofizycznych. (In Polish). Unpublished report, Archive Stowarzyszenie Naukowe im. Stanisława Staszica, Kraków.
• 30.Pietsch, K. & Jarzyna, J. 2002. Identification of Miocene gas deposits in SE part of Carpathian Foredeep from seismic data. Geological Quarterly, 46: 449-461.
• 31.Pietsch, K., Marzec, P., Kobylarski, M., Danek, T., Leśniak, A., Tatarata, A. & Gruszczyk, E., 2007. Identification of Seismic Anomalies Caused by Gas Saturation on the Basis of Theoretical P and PS Wavefield - Carpathian Foredeep, SE Poland. Acta Geophysica, 55: 191-205.
• 32.Pietsch, K., Nawieśniak, A., Kobylarski, M. & Tatarata, A., 2008. Can seismic wave attenuation be a source of information about gas saturation degree of reservoir layers? - A modeling case study. Przegląd Geologiczny, 56: 545-551.
• 33.Pożaryski, W., 1979. Mapa geologiczna Polski i krajów ościennych 1:1000000. (In Polish). Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa.
• 34.Wierzchowska-Kicułowa, K., 1996. Podłoże monokliny. (In Polish). In: Piestrzyński A. (ed.) Monografia KGHM Polska Miedź S.A. Lubin: 105-109.
• 35.Zaczek, F., 1972. Wysortowanie składników terygenicznych piaskowców białego spągowca. (In Polish). Rudy i Metale Nieżelazne, 17 (6): 260-261.
• 36.Zorychta, A., 2010. Geomechaniczne i gazowe uwarunkowania wystąpienia zdarzenia o charakterze wyrzutu gazów i skal jakie miało miejsce w rejonie chodników T,W-169 O/ZG "Rudna" w dniu 6.09.2009r. (In Polish). Unpublished report, Archive Instytut Mechaniki Górotworu PAN, Kraków.