Przegląd technologii pozyskania metanu z dziewiczych pokładów węgla – w kontekście Polski

Grzybek, I.

Powiadomienia systemowe

Sesja wygasła!

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Przegląd technologii pozyskania metanu z dziewiczych pokładów węgla – w kontekście Polski

Autorzy

Grzybek I.

Identyfikatory

Warianty tytułu

An overview of the technologies for methane acquisition from intact coal seams - in the context of Poland

Języki publikacji

Abstrakty

Artykuł opisuje technologie eksploatacji metanu z dziewiczych pokładów węgla, w tym metody stymulacji przepuszczalności i modele udostępnienia złoża, na tle budowy geologicznej Górnośląskiego Zagłębia Węglowego i uwarunkowań inżynierii złożowej uwalniania gazów z węgla. Prezentuje też wyniki ich dotychczasowego stosowania w Polsce.

In the Upper Silesian Coal Basin carboniferous formations, the presence of methane in the form of free gas, sorbed through the coal matter and dissolved in water is observed in all lithological types of rocks. The highest methane volume is characteristic, however, of coal seams (2.10 m3/m3 on average). Thus, essentially only methane sorbed in the coal seams is here the object of interest of borehole mining industry. However, coal permeability is usually very small. In this regard, the beginning of gas inflow to the borehole requires the use of appropriate methods of stimulation, which include: hydraulic fracturing, caverning, and the so-called "enhanced recovery" (ECBM - still in research phase). The methane exploitation technology involves a number of issues, dependent on local conditions. Therefore, the article discusses only the general models of exploitation, which include: – providing one or more coal seams by a straight well, – executing a group of 4–5 wells, with one central well and 3–4 around it, – boring wells, which intersect each other: vertical or horizontal (or several horizontal), – multi-bottom branching of a vertical well by horizontal sections – using single or multiple fracturing of coal in the horizontal part of the well. – a model used in ECBM projects, having a central vertical well and 3–4 wells located around the horizontal wells. The majority of the described models of methane exploitation and simulation techniques have been used in Poland, so far. Their results were generally unsatisfactory, pointing to unprofitability of methane production. However, the preliminary results of the application of a pair of intersecting wells (vertical and horizontal), with multiple fracturing of the horizontal section give hope.

Słowa kluczowe

metan pokładów węgla technologia eksploatacji stymulacja przepuszczalności GZW

methane coal seams exploitation technology stimulation of permeability GZW

Wydawca

Wyższy Urząd Górniczy

Czasopismo

Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie

Rocznik

2017

Tom

nr 9

Strony

12--21

Opis fizyczny

Bibliogr. 58 poz.

Twórcy

autor

Grzybek I.

osg@wug.gov.pl

Wyższy Urząd Górniczy w Katowicach

Bibliografia

1. Bilgesu H.I.: Drilling Marcellus Shale for natural gas production. Morgantown, January 27, 2011 (prezentacja niepublik.).
2. Buła Z., Kotarba M., Smolarski L.: Ocena objętości podstawowych typów litologicznych tworzących utwory wę- glonośne górnego karbonu Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. [w:] Ney R., Kotarba M. (red.): Opracowanie modeli oraz bilansu generowania i akumulacji gazów w serii węglonośnej Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Wyd. Centrum PPGSMiE PAN, Kraków 1995, s. 53-60.
3. Coal Bed Methane Primer. New Source of Natural Gas – Environmental Implications. ALL Consulting – Montana Board of Oil and Gas Conservation, U.S. DoE, February 2004.
4. Coalbed methane reservoir engineering, Short course by ARI at The 1993 Int. Coalbed Methanc Symp., Birmingham, USA, May 17-21, 1993.
5. Diamond W.P., Oyler D.C.: Effects of stimulation treatments on coalbeds and surrounding strata. Evidence from underground observations. USBM Rept. of Investig. 1987, no 9083.
6. Greaves K.H., Owen L.U., McLennan J.D., Olszewski A.: Multi-component gas adsorption-desorption behavior of coal. Procs. of The 1993 Int. Coalbed Methane Symp., Birmingham, USA, May 17-21, 1993, s. 197–205.
7. Grudnik J., Wątor L.: Ocena możliwości eksploatacji metanu wolnego nagromadzonego przy stropie utworów karbonu w złożu KWK Silesia. Prace Naukowe GIG 2000, nr 35, s. 121-127.
8. Grzybek I.: Nowe zastosowania wierceń horyzontalnych. Bezp. Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie 1993, nr 4, s. 19.
9. Grzybek I.: Wprowadzenie w zagadnienia stymulacji pokładów węgla. Biul. FEWE: Metan Pokładów Węgla 1993, nr 4; s. 9-12.
10. Grzybek I.: Perspektywy rozwoju górnictwa metanu pokładów węgla. Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie 1997, nr 7, s. 26-28.
11. Grzybek I.: Grubengasnutzung in Polen Geschichte und Gegenwart. UMSICHT – Schriftenreihe 2002, nr 37, s. 75-92.
12. Grzybek I.: Techniczne i środowiskowe aspekty pozyskania gazu łupkowego. Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie 2011, nr 6, s. 12–20.
13. Grzybek I.: Studium uwarunkowań emisji gazów ze zlikwidowanych kopalń SW części GZW. Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie 2012, nr 1, s. 23-27, nr 2, s. 31-39, nr 3, s. 21-35, nr 4, s. 22-33, nr 5, s. 10-18, nr 8, s. 13-23, nr 9, s. 20-29, nr 10, s. 18-20.
14. Grzybek I., Respondek A.: Polskie doświadczenia w zakresie odgazowania złóż węgla. Wiadomości Naftowe i Gazownicze 2012, nr 5, s. 4-10.
15. Harpalani S., Chen G.: Gas slippage and matrix shrinkage effects on coal permeability. Procs. of the 1993 Int. Coalbed Methane Symp. Birmingham, USA, May 17–21, 1993, s. 285-294.
16. Hadro J., Wójcik I.: Metan pokładów węgla: zasoby i eksploatacja. Przegl. Geol. 2013, nr 7, s. 404-410.
17. Hollub V.A.: Results of camera surveys at Rock Creek. Procs. of The 1993 Int. Coalbed Methane Symp., Birmingham, USA, May 17–21, 1993, s. 659-666.
18. Hollub V.A., Schafer P.S.: A guide to coalbed methane operations. Wyd. Gas Research Institute, 1992.
19. Jeu S.J., Logan T.L., McBane R.A.: Exploitation of deeply buried coalbed methane using different hydraulic fracturing techniques in the Piceance Basin, Colorado and San Juan Basin, New Mexico. Procs. of the 63rd Ann. Techn. Conf. and Exh. SPE 18253, Houston 1988, s. 12.
20. Jureczka J.: Koncepcja odmetanowania pokładów węgla otworami z powierzchni i koncepcja utylizacji metanu. Wiadomości Górnicze 2012, nr 12, s. 714-721.
21. Jureczka J.: Perspektywy przedeksploatacyjnego ujęcia metanu z pokładów węgla otworami kierunkowymi – w świetle wyników projektu badawczego Państwowego Instytutu Geologicznego. Inżynieria Górnicza 2014, nr 4, s. 24-27.
22. Jureczka J.: Projekt przedeksploatacyjnego odzysku metanu z pokładów węgla kierunkowymi otworami powierzchniowymi w KWK „Mysłowice-Wesoła” – zaawansowanie oraz wstępna ocena prac. Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie 2014, nr 12. s. 21-26.
23. Kędzior S., Wątor L.: 2002: Odnawialność zasobów gazu ziemnego na przykładzie złoża metanu wolnego KWK „Silesia”. Górnictwo Odkrywkowe 2002, nr 2-3, s. 73-78.
24. Khodaverdian M., McLennan J.D.: Cavity completions: A study of mechanisms and applicability. Procs. of The 1993 Int. Coalbed Methane Symp. Birmingham, USA, May 17-21, 1993, s. 89-97.
25. Knox L.M.: Coalbed methane in Upper Silesia. A comprehensive, integrated study. Procs. of the 1997 Coalbed Methane Symposium, Tuscaloosa 12-16 May 1997, s. 127–135.
26. Kotarba M., Ney R., Hołda S.: Bilans akumulacji metanu w pokładach węgla kamiennego i w kompleksie skał iłowcowo-mułowcowych górnego karbonu produktywnego Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. [w:] Ney R., Kotarba M. (red.): Opracowanie modeli oraz bilansu generowania i akumulacji gazów w serii węglonośnej Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Wyd. CPPGSMiE PAN, Kraków 1995, s. 175-180.
27. Kotas A. (red.): Coal-Bed Methane Potential of The Upper Silesian Coal Basin, Poland. Prace PIG, CXLII, Warszawa 1994.
28. Kulczycki Z., Grzybek I.: Gazy kopalniane jako zagrożenie dla bezpieczeństwa powszechnego. Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie 1999, nr 1, s. 16-25.
29. Mazzsi D.: Cavity stress relief method for recovering methane from coal seam. Procs. of UN ECE Workshop on Recovery and End-Use of Coal-Bed Methane, Katowice, Poland, March 16-21, 1992, s. 22.
30. Metcalfe R.S., Yee D., Seidle J.P., Puri R.: Review of research efforts in coalbed methane recovery. Procs. of SPE Asia-Pacific Conf., Perth, Australia, November 4–7, 1991, SPE 23025, s. 727-740.
31. Modern shale gas development in the United States. A primer: Report DE-FG26-04NT15455 for U.S. DoE and National Energy Technology Laboratory, prepared by Ground Water Protection Council and ALL Consulting, Oklahoma City – Tulsa, April 2009.
32. Moors K.F.: Marcellus shale drilling: Prospects and challenges. Pittsburgh, January 28, 2011 [prezentacja niepublik.].
33. Nawrat S., Stopa J., Napieraj S.: Szacowanie zasobów metanu pokładów węgla z wykorzystaniem modelowania matematycznego. Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie 2015, nr 4, s. 3-11.
34. Nieć M.: Złoża metanu w formacjach węglonośnych. Mat. konf. Szkoła Eksploatacji Podziemnej’93, t. 2. Wyd. CPPGSMiE PAN, Kraków 1993, s. 281-301. 35. Palmer I.D.: Hydraulic fracture height growth in San Juan Basin Coalbeds. Procs. of SPE Joint Rocky Mountain Region. Meet. and Low Permeability Reservoir Symp., Denver 1991, s. 24.
36. Palmer I.D.: Review of coalbed methane well stimulation. Procs. of SPE Intern. Meet. on Petroleum Engineering, Beijing, March 24–27, 1992, SPE 22395, s. 679-703.
37. Palmer I.D., Davids M.W., Jeu S.J.: Analysis of unconventional behavior observed during coalbed fracturing treatments. Procs. of the 1989 Coalbed Methane Symp., Tuscaloosa, USA, April 17–20, 1989, s. 395-415.
38. Palmer I.D., Fryar R.T., Tumino K.A., Puri R.: Water fracs outperform gel fracs in coalbed pilot. Oil and Gas Journ. 1991, no 9, s. 71-78.
39. Palmer I.D., King N.S., Sparks D.P.: The character of coal fracture treatments in Oak Grove Field, Black Warrior Basin. Procs. of SPE 66th Ann. Techn. Conf. and Exh., Dallas, USA, October 6-9, 1991, SPE 22914, s. 277-292.
40. Palmer I.D., Sparks D.P.: Measurement of induced fractures by downhole TV camera in Black Warrior Basin coalbeds. Jour. of Petroleum Technology 1991, no 3, s. 270-275 i 326-328.
41. Pagnier H.J.M., Van Bergen F.: Demonstrating CO2-ECBM: The RECOPOL project. Greenhouse Issues 2002, no 58.
42. Pilcher R.C., Bibler C.J., Glickert R., Machesky L., Williams J.M.: Assessment of the Potential for Economic Development and Utilization of Coalbed Methane in Poland. U.S. EPA Report no EPA/400/1-91/032, 1991.
43. Puri R., Yee D.: Enhanced coalbed methane recovery. Procs. of SPE 65th Ann. Techn. Conf. and Exh., New Orleans 1990, USA, SPE 20732, s. 193-201.
44. Reduction of CO2 emission by means of CO2 storage in coal seams in the Silesian Coal Basin of Poland. Abstract book of workshop, Szczyrk 10-11 March 2005 (niepublik.).
45. Reznik A.A., Singh P.K., Foley W.L.: An analysis of the effect of CO2 injection on recovery of in-situ methane from bituminuous coal: An experimental simulation. SPE Journ. 1984, v. 36, s. 521-528.
46. Shi J.Q., Durucan S.: CO2 Storage in Deep Unminable Coal Seams. Oil & Gas Science and Technology – Rev. IFP 2005, vol. 60, no. 3, s. 547-558.
47. Siemek P.J., Olajossy P.A., Rybicki P.C. Przepływ gazów w pokładach węgla. Procs. of UN ECE Workshop on Recovery and End-Use of Coal-Bed Methane, Katowice, Poland, March 16–21, 1992, s. 13.
48. Skousen J., Ziemkiewicz P.: Uwagi nt. rewitalizacji placów wiertniczych formacji Marcellus Shale w Zachodniej Wirginii (USA). Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie 2011, nr 6, s. 27-29.
49. Smith I.M., Sloss L.L.: Methane emissions from coal. Perspectives. Wyd. IEA Coal Research, London 1992.
50. Uliasz-Misiak B., Chećko J., Wątor L., Zawisza L.: Przegląd projektów intensyfikacji wydobycia metanu z pokładów węgla poprzez zatłaczanie CO2 i N2. Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie 2012, nr 11, s. 10-19.
51. Van Bergen F., Krzystolik P., Pagnier H.: Field experiment of CO2-ECBM in the Upper Silesian Basin of Poland. [In:] Proceedings of the 8th Intern. Conf. on Greenhouse Gas Control Technologies, Trondheim, Norway, June 19-22, 2006, s. 1-6.
52. Van Bergen F., Krzystolik P., van Wageningen N., Pagnier H., Jura B., Skiba J., Winthaegen P., Kobiela Z.: Production of gas from coal seams in the Upper Silesian Coal Basin in Poland in the post-injection period of an ECBM pilot site. Intern. Journ. of Coal Geology 2009, no 77, s. 175-187.
53. Van Bergen F., Winthaegen P., Pagnier H., Krzystolik P., Jura B., Skiba J., van Wageningen N.: Assessment of CO2 storage performance of the Enhanced Coalbed Methane pilot site in Kaniow. Energy Procedia 2009, no 1, s. 3407-3414.
54. Wiśniowski A., Mędrygał Z.: Doświadczenia w zakresie ujęcia metanu z górotworu otworami powierzchniowymi w polu Marklowice – Świerklany. Mat. semin. Zwalczanie zagrożenia metanowego w kopalniach – Teoria i praktyka, 1991.
55. www.pb.pl/metan-z-gilowic-napawa-optymizmem-862510 (dostęp: 3.08.2017 r.).
56. Zuber M.D., Olszewski A.J.: Coalbed Methane Production Forecasting: Measurement accuracy required for key reservoir properties. Proceedings of the 1993 Intern. Coalbed Methane Symp. v. II, Birmingham, May 17–21, 1993.
57. Yee D., Arri L.E., Morgan W.D.: Binary gas sorption on coal and its influence on produced gas composition. Procs. of Geol. Soc. of Am. Ann Meet, 1991.
58. Yee D., Seidle J.P., Hanson W.B.: Gas sorption on coal and measurement of gas content. [In:] Law B.E., Rice D.D. (red.): Hydrocarbons from Coal. AAPG Studies in Geology 1993, nr 38, s. 20-218.

Uwagi

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

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-c4d34127-8e8c-45fd-8ef5-c9b0fab9850c