Potencjał metanotwórczy węgli kamiennych w odniesieniu do ich pojemności sorpcyjnej oraz współczesnej ilości zakumulowanego metanu termogenicznego w złożu Pawłowice (Górnośląskie Zagłębie Węglowe)

• Autorzy: Kędzior S.

Warianty tytułu

EN

Methane-productive potential of coal in relation to sorption capacity and current quantity of thermogenic methane accumulated in coal deposit Pawłowice (the Upper Silesian Coal Basin)

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Metan występujący w złożach węgla kamiennego powstaje przede wszystkim wskutek przemian termokatalitycznych substancji węglowej podczas procesu uwęglania. Jednym ze wskaźników ilości wytworzonych gazów jest m.in. ubytek części lotnych (Vdaf), tzn. im większy ubytek Vdaf, tym należy oczekiwać większej ilości wytworzonych gazów. W związku z tym podjęto próbę oszacowania możliwej ilości wytworzonego metanu w obrębie złoża węgla Pawłowice na podstawie współczesnej zawartości części lotnych w węglu. Podstawę obliczeń stanowi jeden z modeli generowania metanu z pokładów węgla opracowany przez Kowalskiego i in. (1995). Na jego podstawie oszacowano, że w omawianym złożu wytworzyło się 100 604 mln m3 metanu. Szacunek ten porównano z potencjalną pojemnością gazową węgli z omawianego złoża skalkulowaną na 23 549 mln m3 gazu na podstawie danych uzyskanych z izoterm sorpcji metanu, a także z obliczoną ilością współcześnie zakumulowanego metanu termogenicznego ze złoża wynoszącą około 5 358 mln m3. Otrzymane różnice pomiędzy wytworzoną i zakumulowaną współcześnie ilością gazu mają znaczenie interpretacyjne zarówno co do rozmiarów migracji metanu i odgazowania serii węglonośnej w przeszłości geologicznej, jak i możliwości ekonomicznego pozyskania tego gazu. Skalkulowane na podstawie doświadczeń amerykańskich zasoby przemysłowe metanu wynoszą 373,69 mln m3. Zależność pomiędzy ilością wygenerowanego metanu i współczesnymi jego zasobami jest znana w skali całego Górnośląskiego Zagłębia Węglowego (GZW) i sprawdza się także w przypadku pojedynczego i dobrze rozpoznanego otworowo złoża węgla Pawłowice.

EN

Methane associated with deposits of hard coal generates mainly as a result of thermal alterations of coal substance during coalification process. The one of quantitative indicators of generated gases is among others the volatiles (Vdaf) loss, i.e. more Vdaf loss involves more quantities of generated gases. Owing to this, the attempt was made to assess the possible quantities of generated gas within Pawłowice coal deposit based on the present Vdaf content in coal. The base of calculation is one of patterns of methane generation from coal seams worked out by Kowalski et al. (1995). On the ground of this, 100,604 mln m3 of generated methane within the area of research was estimated. This estimation was compared with sorption capacity of coal which was calculated based on sorption isotherms at 23,549 mln m3 and also with calculated value of currently accumulated thermogenic methane in coal deposit, which amounts about 5,358 mln m3. The obtained differences between the quantities of generated and currently accumulated methane have an interpretive meaning with reference to both scale of methane migration and degassing of coal series in geological past, and also possibilities of economic using for methane. Based on American experiences the economic reserves of methane for the investigated area were calculated at 373.69 mln m3. The dependence between the quantities of generated methane and current methane resources is well-known in the whole of the Upper Silesian Coal Basin and the same trend is observed in case of individual Pawłowice coal deposit which is well geologically prospected by the bore-holes.

Słowa kluczowe

PL

metan termogeniczny; węgiel kamienny; części lotne; II skok uwęglenia; Górnośląskie Zagłębie Węglowe

EN

thermogenic methane; hard coal; volatiles; second coalification jump; Upper Silesian Coal Basin

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Rocznik: 2014
• Tom: nr 88
• Strony: 119--134
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kędzior S.

• Uniwersytet Śląski, Wydział Nauk o Ziemi, Sosnowiec

Bibliografia

• 1. Botor, D. 2014. Wiek uwęglenia utworów górnokarbońskich w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym w świetle datowań apatytów za pomocą metody trakowej i helowej. Gospodarka Surowcami Mineralnymi - Mineral resources Management t. 30, s. 85-104.
• 2. Hadro, J. i Kędzior, S. 2013. Testowanie możliwości eksploatacji metanu pokładów węgla w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym otworami horyzontalnymi. [W:] Jureczka J. red. Mat. konf. LXXXII Zjazd Naukowy Polskiego Towarzystwa Geologicznego. Wyzwania geologii regionu górnośląskiego w XXI w. Warszawa: Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy, s. 72.
• 3. Hadro, J. i Wójcik, I. 2013. Metan pokładów węgla: zasoby i eksploatacja. Przeg. Geol. t. 61, s. 404-410.
• 4. Jureczka, J. 2013. Perspektywy i problemy eksploatacji metanu z pokładów węgla w warunkach złożowych, górniczych i środowiskowych Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. [W:] Jureczka J. red. Mat. konf. LXXXII Zjazd Naukowy Polskiego Towarzystwa Geologicznego. Wyzwania geologii regionu górnośląskiego w XXI w. Warszawa: Państwowy Instytut Geologiczny-Państwowy Instytut Badawczy, s. 18-19.
• 5. Kędzior, S. 2008a. Potencjał zasobowy metanu pokładów węgla w Polsce w kontekście uwarunkowań geologicznych. Gospodarka Surowcami Mineralnymi - Mineral resources Management t. 24, z. 4/4, s. 155-173.
• 6. Kędzior, S. 2008b. Występowanie płytkiej strefy wysokometanowych pokładów węgla w rejonie Pawłowic. Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego t. 429, s. 69-74.
• 7. Kędzior, S. 2009. Accumulation of coal-bed methane in the south-west part of the Upper Silesian Coal Basin (southern Poland). International Journal of Coal Geology t. 80, s. 20-34.
• 8. Kędzior, S. 2011. The occurrence of a secondary zone of coal-bed methane in the southern part of the Upper Silesian Coal Basin (southern Poland): potential for methane exploitation. International Journal of Coal Geology t. 86, s. 157-168.
• 9. Kędzior, S. 2012. Przystropowa strefa gazonośna w utworach karbonu południowej części Górnośląskiego Zagłębia Węglowego - występowanie, parametry zbiornikowe węgla oraz możliwości pozyskania metanu. Katowice: Wyd. UŚ.
• 10. Kopp i in. 2000 - Kopp, O.C., Bennett, III M.E. i Clark, C.E. 2000. Volatiles lost during coalification. International Journal of Coal Geology t. 44, s. 69-84.
• 11. Kotarba, M. 1980. Wpływ czynników geologicznych na akumulację gazów górnego karbonu południowej części ROW-u w świetle badań izotopowych. Zeszyty Naukowe AGH, Ser. Górnictwo Z. 110, Kraków: AGH, s. 61-69.
• 12. Kotarba, M.J. 2001. Composition and origin of gases in the Upper Silesian and Lublin Coal Basins, Poland. Organic Geochemistry t. 32, s. 163-180.
• 13. Kotarba, M.J. i Lewan, M.D. 2004. Characterizing thermogenic coalbed gas from Polish coals of different ranks by hydrous pyrolysis. Organic Geochemistry t. 35, s. 615-646.
• 14. Kotarba, M. i Ney, R. 1995. Węglowodory w utworach węglonośnych 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. Kraków: Centrum PPGSMiE PAN, s. 7-24.
• 15. Kotarba i in. 1995 - Kotarba, M., Pękała, Z., Daniel, J., Więcław, D. i Smolarski, L. 1995. Rozkład głębokościowy zawartości metanu i węglowodorów wyższych w utworach węglonośnych 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. Kraków, Centrum PPGSMiE PAN, s. 175-180.
• 16. Kotarba, M.J. i Pluta, I. 2009. Origin of natural waters and gases within the Upper Carboniferous coal-bearing and autochthonous Miocene strata in South-Western part of the Upper Silesian Coal Basin, Poland. Applied Geochemistry t. 24, s. 876-889.
• 17. Kotas i in. 1992 - Kotas, A., Kwarciński, J. i Jureczka, J. 1992. Methods of the estimation of coal bed methane reserves in the Silesia Coal Basin. [W:] Workshop on the "Recovery and End-Use of Coal Bed Methane ", Katowice.
• 18. Kotas, A. red. 1994. Coal-bed methane potential of the Upper Silesian Coal Basin, Poland. Prace Państwowego Instytutu Geologicznego t. 142, Warszawa, 81 s.
• 19. Kowalski i in. 1995 - Kowalski, A., Kotarba, M. i Semyrka, G. 1995. Model i bilans generowania gazów z pokładów węgla utworów 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. Kraków, Centrum PPGSMiE PAN, s. 99-113.
• 20. Kruszewska, K. i Dybova-Jachowicz, S. 1997 - Zarys petrologii węgla. Katowice: Wyd. US.
• 21. Krzanowska, A. 2002. Dodatek Nr 1 do dokumentacji geologicznej złoża węgla kamiennego Pawłowice w kat. C1, C2. Warszawa, NAG Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy (nie publ.)
• 22. Kwarciński, J. i Hadro, J. 2008. Metan pokładów węgla na obszarze Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Przegląd Geologiczny t. 56, s. 485-490.
• 23. Nieć, M. 1993. Złoża metanu w formacjach węglonośnych. Materiały Szkoły Eksploatacji Podziemnej t. 2, s. 281-301.
• 24. Szuflicki M. i in. red. 2014 - Szuflicki, M., Malon, A. i Tymiński, M. 2014. Bilans zasobów kopalin w Polsce wg stanu na 31 XII 2013 r. Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy. Warszawa, 466 s.
• 25. Tarnowski, J. 1989. Geologiczne warunki występowania metanu w Górnośląskiej Niecce Węglowej. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Górnictwo z. 166, Gliwice, 126 s.
• 26. Teichmüller, M. 1989. The genesis of coal from the viewpoint of coal petrology. International Journal of Coal Geology t. 12, s. 1-87.