Wyniki powierzchniowych badań geochemicznych w rejonie odwiertów ukierunkowanych na poszukiwanie i udostępnienie gazu ze złóż niekonwencjonalnych

• Autorzy: Sechman H. , Dzieniewicz M. , Kotarba M. J. , Guzy P. , Konieczyńska M. , Lipińska O.

Warianty tytułu

EN

The results of geochemical survey in the vicinity of wells exploring and developing the unconventional gas deposits

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W przypadku poszukiwania i eksploatacji gazu ziemnego ze złóż niekonwencjonalnych kontrowersję budzi możliwość pojawienia się zagrożeń dla środowiska. Jednym z nich może być niekontrolowana migracja gazu (głównie metanu) do strefy przypowierzchniowej i atmosfery na skutek np. nieszczelności odwiertu. W ocenie szczelności odwiertów najskuteczniejsze są powierzchniowe metody geochemiczne realizowane w wariancie gazu wolnego. Generalnie polegają one na zassaniu z niewielkiej głębokości mieszaniny gazu wypełniającego wolne przestrzenie w środowisku skalnym i określeniu w nich stężeń metanu i jego lekkich homologów, gazowych alkenów i dwutlenku węgla. W wybranych próbkach o podwyższonych stężeniach węglowodorów i dwutlenku węgla określono również skład izotopowy. W artykule przedstawiono wyniki powierzchniowych badań geochemicznych na obszarze jednego z zakładów prowadzących roboty geologiczne polegające na poszukiwaniu i rozpoznawaniu niekonwencjonalnych złóż węglowodorów metodą otworową z zastosowaniem szczelinowania hydraulicznego. Wyniki wykonanych badań wykazały obecność anomalnych stężeń metanu i dwutlenku węgla, a także podwyższonych stężeń wyższych od metanu alkanów i alkenów gazowych. Maksymalne stężenia metanu, sumy alkanów C2-C5, sumy alkenów C2-C4 i dwutlenku węgla wynosiły odpowiednio: 35,4 % obj., 99,4 ppm, 1,2 ppm i 19,7 % obj. Wyniki badań izotopowych wykazały, że metan i dwutlenek węgla są głównie pochodzenia mikrobialnego. Powstały one współcześnie podczas fermentacji mikrobialnej. Badania te wykazały, że na pewno nie jest to gaz termogeniczny związany z utworami syluru. Procesy fermentacji mikrobialnej mogą być intensyfikowane pod geomembraną izolującą środowisko gruntowo-wodne od atmosfery. Poza efektami współczesnych procesów mikrobialnych, w rejonie badań zarejestrowano w powietrzu gruntowym także naturalne podwyższone mikrostężenia alkanów C2-C5 świadczące o przenikaniu odzłożowym, prawdopodobnie z pokładów węgla w utworach górnego karbonu. Obecność tych gazów w strefie przypowierzchniowej może być rezultatem naruszenia, w czasie wiercenia, ciągłości utworów zawierających naturalne nagromadzenia węglowodorów w utworach karbonu. Geomembrana zaś powoduje zatrzymywanie migrujących składników alkanowych doprowadzając w konsekwencji do wzrostu ich stężeń.

EN

The exploration for and production of natural gas from unconventional deposits raises many controversies concerning the environmental hazard. One of such threats can be an uncontrolled escape of gas (mostly methane) to the near-surface zone and to the atmosphere caused by e.g. leaking wells. In the evaluation of well tightness, the most effective are surface geochemical methods applying the free gas mode. The principle of these methods is the proper sampling of gases filling the open spaces in soils at shallow depths and determination of concentrations of methane and its gaseous homologues, gaseous alkenes and carbon dioxide. In samples showing increased concentrations of hydrocarbons and carbon dioxide, stable isotopes’ composition is analyzed, as well. The following paper presents the results of surface geochemical survey in the area where exploration for unconventional gas deposits is currently run with the fracking method. The results indicate the presence of anomalous concentrations of methane and carbon dioxide together with the increased contents of higher gaseous alkanes and alkenes. Maximum concentrations of the analyzed components are: methane – 35.4 vol.%, total alkanes C2-C5 – 99.4 ppm, total alkenes C2-C4 – 1.2 ppm and carbon dioxide – 19.7 vol.%. The results of stable isotope analyses reveal that methane and carbon dioxide were generated mostly during the recent microbial fermentation and preclude their thermogenic origin related to Silurian formations. Microbial fermentation can be intensified if it proceeds beneath a geomembrane, which isolates the soil and aquatic environment from the atmosphere. Apart from recent microbial reaction, the analyses indicate the increased microconcentrations of alkanes C2-C5, which documents the migration of gases from deep accumulations, presumably from coal seams hosted in Upper Carboniferous formations. The presence of these gases in the near-surface zone may result from the disruption of Carboniferous rocks hosting natural hydrocarbon accumulations during the drillings. The geomembrane restrains the migrating gaseous alkanes and raises their concentrations.

Słowa kluczowe

PL

niekonwencjonalne złoża gazu ziemnego; odwiert; gaz glebowy; metan; badania geochemiczne

EN

unconventional natural gas deposits; well; soil gas; methane; geochemical survey

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Górnictwa
• Czasopismo: Przegląd Górniczy
• Rocznik: 2015
• Tom: T. 71, nr 10
• Strony: 68--80
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., mapy, rys., tab.

Twórcy

autor

Sechman H.

• AGH w Krakowie

autor

Dzieniewicz M.

• AGH w Krakowie

autor

Kotarba M. J.

• AGH w Krakowie

autor

Guzy P.

• AGH w Krakowie

autor

Konieczyńska M.

• Państwowy Instytut Geologiczny, Warszawa

autor

Lipińska O.

• Państwowy Instytut Geologiczny, Warszawa

Bibliografia

• 1. Buraczewski G.: Fermentacja metanowa. Warszawa PWN, 1989.
• 2. Dzieniewicz M., Sechman H., Górecki W.: Measurements of soil gas migration around gas wells. -P583- Ext. Abstr. 61th EAGE Conf. and Technical Exhibition, Helsinki, Finland, 7-11 June 1999.
• 3. Dzieniewicz M., Sechman H.: Kowadło sondy udarowej do badania gruntu. Wzór użytkowy RP nr PL 58584, Wiadomości Urzędu Patentowego, 05/2001.
• 4. Dzieniewicz M., Sechman H.: Zestaw do ręcznego pobierania próbek gazowych z warstw przypowierzchniowych. Patent RP nr PL 184080, Wiadomości Urzędu Patentowego, 08/2002.
• 5. Dzieniewicz M., Kuśmierek J., Rusta T.: Optymalizacja techniki prowadzenia zdjęć gazowych w świetle badań eksperymentalnych. Technika Poszukiwań Geologicznych, 1979, z.1, str. 37÷42.
• 6. Dzieniewicz M., Kuśmierek J., Rusta T. 1985: Optimization of soil gas field collection techniques based on experimental studies. Association Petroleum Geochemical Explorationists Bulletin, 1985, vol. 1, str. 43÷56.
• 7. Kotarba, M.J.: Composition and origin of coalbed gases in the Upper Silesian and Lublin Basins, Poland. Organic Geochemistry, 2001, vol. 32, str. 163-180.
• 8. Raport: “Środowisko i prace rozpoznawcze dotyczące gazu z łupków. Wyniki badań środowiska gruntowo-wodnego, powietrza, klimatu akustycznego, płynów technologicznych i odpadów”. PIG-PIB - AGH-PG, 2015, http://www.pgi.gov.pl/pl/instytut-geologiczny-aktualnosci-informacje/5555-gaz-z-lupkow-wyniki-terenowych-prac-badawczych
• 9. Sechman H., Dzieniewicz M., Górecki W.: Wykorzystanie powierzchniowych badań geochemicznych do oceny szczelności naftowych otworów wiertniczych. Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie, 2006, vol. 6, 36–38.
• 10. Sechman H., Mościcki J. W., Dzieniewicz M.: Pollution of near-surface zone in the vicinity of gas wells. Geoderma, 2013, vol. 197-198, str. 193÷204.
• 11. Sechman H.: Głębokość poboru próbki gazu podglebowego w powierzchniowych badaniach geochemicznych – próba optymalizacji. Kwart. AGH – Geologia, 2006, vol. 32 (2), str. 117÷139.
• 12. Waleńczak Z.: Geochemia organiczna, Warszawa PWN, 1987.
• 13. Whiticar M.J.: A geochemical perspective of natural gas and atmospheric methane. Organic Geochemistry, 1990, vol. 16, str. 531÷547.

Uwagi

Wyniki badań sfinansowano ze środków Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej (umowa nr 117/GDOŚ/DON/2012 z dnia 18 lipca 2012 r.)