Impact of hydraulic fracturing operations of coal seams on the acoustic climate

• Autorzy: Siemek Jakub , Łukańko Łukasz , Macuda Jan , Maruta Michał

Identyfikatory

DOI

10.24425/ams.2019.126271

Warianty tytułu

PL

Oddziaływanie na klimat akustyczny zabiegów hydraulicznego szczelinowania pokładów węgla kamiennego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In Poland, the economic use of methane from coal seams has been recognized as one of the objectives of the „Energy Policy of Poland until 2030“. In Poland at the Upper Silesian Coal Basin, reconnaissance operations were initiated to collect methane from coal seams using drilling wells and hydraulic fracturing operations. During these operations, noise emission can have a significant impact on the environment. In order to limit the negative impact of noise, well pads are usually located in undeveloped areas. However, in the European Union, the majority of hard coal deposits from which methane can be extracted are located in areas with a high population density. This article presents the results of noise measurements carried out during hydraulic fracturing operations of coal seams and the results of calculations of the equivalent sound level during the daytime. Based on the analysis of noise emission, some recommendations are given regarding the location of planned new well pads in highly urbanized areas in order to meet the applicable standards of noise protection.

PL

W Polsce ekonomiczne wykorzystanie metanu z pokładów węgla zostało uznane za jeden z celów “Polityki energetycznej Polski do 2030 roku”. W ostatnich latach powrócono do prac badawczych nad pozyskaniem metanu z pokładów węgla przy wykorzystaniu otworów wiertniczych realizowanych z powierzchni i hydraulicznego szczelinowania węgla. Takie prace prowadzone na szeroką skalę mogą mieć istotny wpływ na środowisko, a zwłaszcza na zmianę klimatu akustycznego w rejonie wiertni. Problem ten nabiera szczególnego znaczenia zwłaszcza przy realizacji prac poszukiwawczych w rejonie Górnośląskiego Zagłębia Węglowego (GZW), gdzie złoża węgla kamiennego zlokalizowane są w obszarach o wysokim stopniu zurbanizowania. W artykule przedstawiono wyniki pomiarów hałasu wykonanych podczas hydraulicznego szczelinowania pokładów węgla w rejonie GZW. Prace te były realizowane w porze dziennej przy wykorzystaniu sześciu wysokociśnieniowych pomp o mocy akustycznej 110 dB oraz jednego blendera o mocy akustycznej 105 dB. Czas trwania zabiegu hydraulicznego szczelinowania wynosił 3 h. Pomiary hałasu wykonano zgodnie z obowiązującymi przepisami prawa, przy pomocy analizatora firmy NORSONIC typ. Nor – 121 z użyciem korelacji spektralnej typu A oraz ze stałą czasową F. Wszystkie pomiary zostały wykonane na wysokości 1,5 m n.p.t., w dniach bez opadów atmosferycznych, w temperaturze otoczenia powyżej 5°C i z założoną na mikrofon osłoną przeciwwietrzną. Przed rozpoczęciem zabiegu oraz po jego zakończeniu zostały wykonane pomiary tła akustycznego. Na podstawie analizy wyników pomiarów hałasu oraz wykonanego modelowania jego rozprzestrzenienia wykonano mapy akustyczne dla rejonu wiertni.

Słowa kluczowe

EN

coal seams; CBM; drilling wells; hydraulic fracturing; noise emission; noise map

PL

metan pokładów węgla; CBM; otwory wiertnicze; hydrauliczne szczelinowanie; emisja hałasu; mapa hałasu

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 64, no. 1
• Strony: 51--64
• Opis fizyczny: Bibliogr. 35 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Siemek Jakub

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Drilling, Oil and Gas, al. Mickiewicza 30-059 Kraków, Poland

autor

Łukańko Łukasz

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Drilling, Oil and Gas, al. Mickiewicza 30-059 Kraków, Poland

autor

Macuda Jan

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Drilling, Oil and Gas, al. Mickiewicza 30-059 Kraków, Poland

autor

Maruta Michał

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Drilling, Oil and Gas, al. Mickiewicza 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] Behrens and Associates, Inc., 2006. Gas Well Drilling Noise Impact and Mitigation Study. Hawthorne, California. Report. Available: http://pstrust.org/docs/GasWellDrillingNoiseImpactandMitigationStudy.pdf.
• [2] DeGagne D.C., Burke D., 2008. Controlling environmental noise from coalbed methane operations. CIPC/SPE Gas Technology Symposium 2008 Joint Conference held in Calgary, Alberta Canada. SPE-114495-MS, doi.org/10.2118/114495-MS.
• [3] Department of Environmental Conservation (DEC), 2017. Final supplemental generic environmental impact statement on the oil, gas and solution mining regulatory program. New York. Report. Report.
• [4] European Wind Energy Association (EWEA), 2012. Noise regulation and wind energy deployment in EU Member States. A Report from the National Association Network.
• [5] Environmental Noise Control (ENC). 2016. Temporary Sound Walls. Hawthorne. Available: http://www.drillingnoisecontrol.com/tempwalls.html.
• [6] Everest F.A, Pohlmann K.C., 2013. Master Handbook of Acoustics (Fifth Edition). New York. ISBN-13: 978-0071603324.
• [7] Fang Ch., Ling D., 2003. Investigation of the noise reduction provided by tree belts. Landsc. Urban Plan. 63 (4), p. 187-195, doi:10.1016/S0169-2046(02)00190-1.
• [8] Flores R.M., 2014. Coalbed Gas Production. Coal and Coalbed Gas., 369-436. ISBN: 978012397281.
• [9] Fry M., 2013. Urban gas drilling and distance ordinances in the Texas Barnett Shale. Energy Policy 62 (0), p. 79-89, doi.org/10.1016/j.enpol.2013.07.107.
• [10] Gonet A. Nagy S. Rybicki Cz. Siemek J. Stryczek S. Wiśniowski R., 2010. Technologia wydobycia metanu z pokładów węgla (CBM). Górnictwo i Geologia 5, 3, 5-25.
• [11] Griffiths M., Severson-Baker Ch., 2003. Unconventional Gas. The environmental challenges of coalbed methane development in Alberta. Pembina Institute. Report. Avaiable: www.jstor.org/stable/resrep00148.
• [12] Hadro J., Wójcik I., 2013. Metan pokładów węgla: zasoby i eksploatacja. Prz. Geol. 61, p. 404-410.
• [13] Hays J., McCawley M., Shonkoff S.B.C., 2017. Public health implications of environmental noise associated with unconventional oil and gas development. Sci. Total Environ. 580, 448-456, doi.org/10.1016/j.scitotenv.2016.11.118
• [14] ISO 1996-2:2007; Acoustics - Description, measurement and assessment of environmental noise - Part 2: Determination of environmental noise levels.
• [15] Jureczka J., 2017. Kopalnie węgla kamiennego i… metanu? Doświadczenia ze szczelinowania pokładów węgla. II Konferencja Techniczna – Metan Kopalniany. Szanse i zagrożenia. Katowice. Avaiable: https://www.pgi.gov.pl/dokumenty-pig-pib-all/aktualnosci-2017/4595-metan-kopalniany-janusz-jureczka/file.html.
• [16] Jureczka J., 2018. Znaczenie przedeksploatacyjnego ujęcia metanu z pokładów węgla – w świetle objęcia emisji metanu systemem EU ETS. III Konferencja Metan Kopalniany, Energia-Ekologia-Ekonomia, Katowice. Avaiable: https://www.metankopalniany.pl/wp-content/uploads/2018/02/Jureczka-Janusz_PIG.pdf.
• [17] Kędzior S., 2008. Potencjał zasobowy metanu pokładów węgla w Polsce w kontekście uwarunkowań geologicznych. Gosp. Sur. Min. 24 (4/4), p. 155-173.
• [18] Kędzior S., Hadro J., Kwarciński J., Nagy S., Młynarczyk M., Rostkowski R., Zalewska E., 2007. Warunki naturalne występowania i metody eksploatacji metanu pokładów węgla w wybranych zagłębiach USA oraz możliwości rozwoju eksploatacji tego gazu w Polsce – sprawozdanie z wyjazdu szkoleniowego do USA. Prz. Geol. 55, 7, 565-570.
• [19] Krupnick A.J., Echarte I., 2017. Economic Impacts of Unconventional Oil and Gas Development. Resource for the future. Washington. Report. Avaiable: http://www.rff.org/files/document/file/RFF-Rpt-ShaleReviews_Economic%20 Impacts_0.pdf.
• [20] Kuuskraa V.A., Stevens S.H., 2009. Worldwide gas shales and unconventional gas: a status report. In: United Nations Climate Change Conference, COP15, Copenhagen, Denmark.
• [21] Łukańko Ł., Macuda J., 2016a. The influence of prospecting unconventional hydrocarbon reservoirs on acoustic climate. AGH Drilling, Oil, Gas 33 (4), 747-755, doi: 10.7494/drill.2016.33.4.747.
• [22] Łukańko Ł., Macuda J., 2016b. Methodics of assessing environmental noise emission while performing hydraulic fracturing operations in shale formations. AGH Drilling, Oil, Gas, 33 (4), 779-780, doi: 10.7494/drill.2016.33.4.769.
• [23] McMillan D.W., Palanyk V.S., 2007. CBM: Fracture Stimulation – An Australian Experience. SPE Annual Technical Conference and Exhibition. Anaheim, USA, SPE-110137-MS, p. 11-14., doi: 10.2118/110137-MS.
• [24] Moor T.A., 2012. Coalbed methane: A review. Int. J. of Coal Geol. 101, 36-81, doi: 10.1016/j.coal.2012.05.011.
• [25] Naizhong D., Zhimin G., Helin W., Zengshun W., Lixin L., Qingquan H., Zhihui X., 2012. Application of multi-branch horizontal well technology in CBM drilling. IADC/SPE Asia Pacific Drilling Technology Conference and Exibition, Tianjin, China.
• [26] Nawrat S., Kuczera Z., Łuczak R., Życzkowski P., Napieraj S., Gatnar K., 2009. Utylizacja metanu z pokładów węgla w polskich kopalniach podziemnych. AGH Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne. Kraków.
• [27] New York State Department of Environmental Conservation, 2015. Final SGEIS on the Oil, Gas and Solution Mining Regulatory Program. Report. Available: http://www.dec.ny.gov/energy/75370.html.
• [28] Radtke C., 2016. Noise Characterization of Oil and Gas Operations. Colorado State University. Department of Environmental and Radiological Health Sciences. Fort Collins, Colorado Spring. Thesis. Avaiable: https://mountainscholar.org/bitstream/handle/10217/173508/Radtke_colostate_0053N_13531.pdf?sequence=1&isAllowed=y.
• [29] Rozporządzenie Ministra Środowiska (RMS, 2007) w sprawie dopuszczalnych poziomów hałasu w środowisku. Dz.U. 2007 nr 120 poz. 826.
• [30] Rozporządzenie Ministra Środowiska (RMS, 2014) w sprawie wymagań w zakresie prowadzenia pomiarów wielkości emisji oraz pomiarów ilości pobieranej wody. Dz.U. 2014 poz. 1542.
• [31] Suárez A.A., 2012. The Expansion of Unconventional Production of Natural Gas (Tight Gas, Gas Shale and Coal Bed Methane). Advances in Natural Gas Technology, p. 123-146, doi: 10.5772/37404.
• [32] Szuflicki M., Malon A., Tymiński M., 2016 . Bilans zasobów kopalin i wód podziemnych w Polsce wg stanu na 31 XII 2015 r. PIG. Warszawa.
• [33] Werner A.K., Vink S., Watt K., Jagals P., 2015. Environmental health impacts of unconventional natural gas development: A review of the current strength of evidence. Sci. Total Environ. 505, p. 1127-1141, doi: 10.1016/j.scitotenv. 2014.10.084.
• [34] Yuan Z., Kleverlaan M., Dong J., 2013. Advances in technology of CBM horizontal well completion in Deep Area. International Petroleum Technology Conference, Beijing. IPTC-17121-MS, doi: 10.2523/IPTC-17121-MS.
• [35] Zhang J., 2014. Numerical simulation of hydraulic fracturing coalbed methane reservoir. Fuel, p. 57-61, doi: 10.1016/j.fuel.2014.07.013.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019)