Zmienność ilości i składu gazów pochodzących z degazacji rdzeni skalnych w profilu geologicznym otworu z obszaru LGOM

• Autorzy: Kania Małgorzata , Janiga Marek , Wciślak Agnieszka

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2020.01.01

Warianty tytułu

EN

Variability of the amount and composition of gases from the rock cores degassing in the geological profile of the borehole from the LGOM area

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Głównym celem badań było określenie zależności ilości i składu chemicznego gazów powstałych podczas procesu degazacji skał zróżnicowanych litologicznie i petrofizycznie w nawiązaniu do przykładowego profilu geologicznego otworu. Dla formacji miedzionośnych określenie tego typu prawidłowości dla różnych typów skał pozwoli na przewidywanie miejsc i kierunków ekshalacji gazowych, a w przyszłości może przyczynić się do utrzymania bezpieczeństwa w kopalniach. Przedmiotem badań były próbki skał pochodzące z wybranego pionowego otworu w obrębie formacji miedzionośnej z rejonu południowej części monokliny przedsudeckiej. Pobrane do badań próbki reprezentowały następujące serie litologiczne: piaskowiec czerwony i szary, dolomit, anhydryt oraz sól kamienną. W celu oceny gazonośności skał o różnym wykształceniu litofacjalnym przebadano skład molekularny oraz ilości wydzielonych gazów desorbowanych i resztkowych w obrębie wybranego otworu pionowego. Dodatkowo wszystkie próbki rdzeniowe poddano badaniom porozymetrycznym oraz przepuszczalności w celu oceny podstawowych parametrów petrofizycznych. Na podstawie uzyskanych wyników można stwierdzić, że ilość wydzielonego gazu resztkowego w całym obrębie profilu otworu doskonale koreluje z właściwościami petrofizycznymi, a dokładniej z wartościami porowatości całkowitej. Próbki pochodzące z serii piaskowcowej (zarówno czerwonego, jak i szarego piaskowca) charakteryzują się najwyższą porowatością całkowitą, sięgającą niemal 25%, i w tych porach zostały skumulowane i zamknięte największe ilości gazu resztkowego. Nieco mniejsze ilości gazu wydzieliły się podczas degazacji próbki dolomitu wapnistego pobranej z głębokości 10,00 m, o stosunkowo wysokiej porowatości całkowitej rzędu 7,3%, a jeszcze mniejsze z głębokości 8,35 m. Z kolei ilości gazu resztkowego dla soli kamiennej (Na1) oraz dla próbek anhydrytu (A1d) utrzymywały się na zdecydowanie niższym poziomie. Duże ilości gazu wydzielone z przestrzeni porowej rdzeni w trakcie procesu degazacji związane są z wysoką zawartością azotu nadmiarowego. Największe jego ilości wydzieliły się z serii piaskowców oraz z próbki dolomitu pobranej z głębokości 10,00 m, a więc z rdzeni o dużej porowatości całkowitej. Z kolei anomalnie wysokie wartości azotu nadmiarowego w gazie desorbowanym stwierdzono w próbce anhydrytu z głębokości 52,00 m (o stosunkowo niskiej porowatości). Obecność azotu nadmiarowego w tej próbce można tłumaczyć selektywną adsorpcją gazu podczas migracji na duże odległości, a także możliwością powstawania lokalnych pułapek gazu.

EN

The main objective of the research was to determine the amount and chemical composition dependence of gases formed during the degassing process of lithologically and petrophysically varied rocks in reference to the geological profile of the borehole. In the case of copper-bearing formations, determining this type of regularity for different types of rocks will make it possible to predict places and directions of gas exhalation. This may contribute, in the future, to maintaining safety in mines. The subject of the research were rock samples from a selected vertical borehole within copper-bearing formation from the southern part of the Fore-Sudetic Monocline. The samples collected for testing represented the following lithological series: red and grey sandstone, dolomite, anhydrite and rock salt. In order to assess the gas-bearing capacity of rocks with different lithofacial structure, the molecular composition and the amount of desorbed and residual gases were tested within selected vertical well. In addition, all core samples were subjected to porosimetric and permeability tests to evaluate the basic petrophysical parameters. Based on the obtained results, it was found that the amount of evaporated residual gas in the whole area of the borehole profile correlates perfectly with petrophysical properties, and more specifically with the values of total porosity. Samples from the sandstone series (both red and grey sandstone) are characterized by the highest total porosity reaching almost 25% and in these rock pores, the largest amounts of residual gas were accumulated and closed. Slightly smaller amounts of gas were separated during the degassing process from the limestone dolomite sample, taken from the depth of 10.00 m with a relatively high total porosity of 7.3%, and even smaller from the depth of 8.35 m. The amount of residual gas for rock salt (Na1) and for anhydrite samples (A1d) remained significantly lower. Large amounts of gas separated from the pore space of cores during the degassing process are associated with a high content of excess nitrogen. The largest amounts were separated from a series of sandstones and from a sample of dolomite, taken from a depth of 10.00 m, i.e. from cores with high total porosity. Additionally, anomalously high values of excess nitrogen in desorbed gas were found in the anhydrite sample, taken from a depth of 52.00 m (with relatively low porosity). The presence of excess nitrogen in this sample can be explained by selective gas adsorption during long-distance migration, as well as the possibility of forming of local gas traps.

Słowa kluczowe

PL

gaz desorbowany; gaz resztkowy; skład molekularny; właściwości petrofizyczne; profil geologiczny; LGOM

EN

desorbed gas; residual gas; molecular composition; petrophysical properties; geological profile; Legnica-Głogów Copper District; LGOM

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2020
• Tom: R. 76, nr 1
• Strony: 3--11
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kania Małgorzata

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

autor

Janiga Marek

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

autor

Wciślak Agnieszka

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

Bibliografia

• Deczkowski Z., Oszczepalski S., Rydzewski A., 1995. Geology of the Żary Pericline and its economic potential. Prace Państwowego Instytutu Geologicznego, 151: 7–22.
• Diamond W.P., Schatzel S.J., 1998. Measuring the gas content of coal: a review. International Journal of Coal Geology, 35: 311–331.
• Downorowicz S., 2007. Występowanie gazu ziemnego i ropy naftowej. [W:] Piestrzyński A. et al. (red.). Monografia KGHM Polska Miedź S.A. KGHM CUPRUM Sp. z o.o. CBR, Lubin: 142–144.
• Janiga M., Kania M., 2014. Degazacja próbek skał – ocena ilościowa i jakościowa gazu resztkowego. Nafta-Gaz, 1: 8–13.
• Kania M., Janiga M., 2011. Elementy walidacji metody analitycznej oznaczania w mieszaninie gazowej związków węglowodorowych oraz N2, O2, CO i CO2 za pomocą dwukanałowego, zaworowego chromatografu gazowego AGILENT 7890A. Nafta-Gaz, 11: 812–824.
• Kania M., Janiga M., 2018. Wpływ wykształcenia litofacjalnego na ilość i skład molekularny gazu desorbowanego i resztkowego. NaftaGaz, 12: 884–893. DOI: 10.18668/NG.2018.12.02.
• Kania M., Janiga M., 2019. Ocena jakościowo-ilościowa gazów pochodzących z degazacji rdzeni skalnych na tle właściwości petrofizycznych skał kompleksu miedzionośnego południowej części monokliny przedsudeckiej. Nafta-Gaz, 6: 314–323. DOI:10.18668/NG.2019.06.02.
• Kłapciński J., Peryt T.M., 2007. Budowa geologiczna monokliny przedsudeckiej. [W:] Piestrzyński A. et al. (red.). Monografia KGHM Polska Miedź S.A. KGHM CUPRUM Sp. z o.o. CBR, Lubin: 69–77.
• Kondratowicz G., 1998. Prognoza zagrożenia gazowego złoża rud miedzi zalegającego poniżej poziomu 1200 m. Cuprum, Wrocław: 9: 97–118.
• Kotarba M.J., Bilkiewicz E., Manecki M., Pawlik W., Ciesielczyk A., Selerowicz T., 2017. Pochodzenie i zagrożenia siarkowodorem i wysokociśnieniowym gazem ziemnym w złożu kopalń rud miedzi Polkowice–Sieroszowice i Rudna – wstępne badania izotopowe i mineralogiczne. Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego, 469: 9–34. DOI: 10.5604/01.3001.0010.0068.
• Kotarba M.J., Peryt T.M., Kosakowski P., Więcław D., 2006. Organic geochemistry, depositional history and hydrocarbon generation modelling of the Upper Permian Kupferschiefer and Zechstein Limestone strata in south–west Poland. Marine and Petroleum Geology, 23:371–386.
• Poszytek A., Dudek L., Rożek R., 2018. Presence of natural gas in basinal facies of the Zechstein Limestone in a Copper Mine in SW Poland. Journal of Petroleum Geology, 41(1): 67–83.
• Poszytek A., Suchan J., 2016. A tight gas reservoir in the basinal facies of the Upper Permian Ca1 in the southwestern Zechstein Basin, Poland. Facies, 62(3): 1–13. DOI: 10.1007/s10347-015-0453-5.
• Suchan J., Rożek R., Hryciuk A., 2013. Warunki sedymentacji i zróżnicowanie facjalne wapienia cechsztyńskiego a zagrożenie gazowe i gazogeodynamiczne w O/ZG „Rudna”. KGHM Polska Miedź S.A. V Konferencja Sedymentologiczna POKOS 5’, 16–19 maja, Żywiec.
• Zawisza L., Krause E., Czekański E., Czopek Z., Dąbrowska B., Dąbrowski J., Gruszka A., Kozimor T., Marcinkowski A., Maruta M., Mularczyk A., Piestrzyński A., Przybyła P., Raś B., Wątor L., Wierzbiński K., Wójtowicz K., 2010. Prognoza potencjalnych obszarów akumulacji gazów, ocena gazonośności skał złożowych i otaczających oraz identyfikacja potencjalnych źródeł emisji węglowodorów wraz z drogami ich migracji w części złóż Sieroszowice, Rudna oraz Głogów Głęboki Przemysłowy. Stowarzyszenie Naukowe im. St. Staszica, Kraków.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).