Effect of Drilling for Shale Gas on the Quality of Atmospheric Air

• Autorzy: Macuda J. , Bogacki M. , Siemek J.

Warianty tytułu

PL

Wpływ prac wiertniczych prowadzonych za gazem ziemnym w łupkach na jakość powietrza atmosferycznego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Shale gas is an alternative for conventional energy sources. When extracted in compliance with environmental and sustained development rules, it favors the concept of diversification of energy sources, giving spur to the development of economy and technology, and before all, to the energy safety of the country. Poland is among countries, where expectations regarding shale gas are very high. Most of the exploration works for shale gas there are performed with the use of rigs, whose subassemblies are driven by electrical motors powered by mobile generators driven by diesel engines. The number of aggregates and their total power are selected each time on the basis of power balance of particular technological subassemblies and the emergency generation system. Diesel combustion motors used for powering generators are the only source of dust and gaseous emissions to the air. A mobile technological boiler room fed with oil is another source of emissions in the winter period. For the purpose of evaluating impact of rigs on the air environment in the course of prospecting for shale gas an emission model was worked out with five emission points. Four sources were connected with the operation of combustion motors (each 1257 kW) powering generators, and the fifth one (375 kW) feeding technological boiler room. The results of the tests on the environmental impact on motors and boiler room used during shale gas prospecting on the quality of air have been presented in the paper. The tests were performed with the use of mathematical modeling employing real technological data from existing installations.

PL

Gaz z formacji łupkowych stanowi alternatywę dla konwencjonalnych źródeł energii. Wydobywany z poszanowaniem wymogów ochrony środowiska oraz w zgodzie z regułami zrównoważonego rozwoju jest elementem bezpieczeństwa energetycznego państwa, wpisuje się w logikę dywersyfikacji źródeł energii oraz stanowi impuls do rozwoju gospodarczego i naukowo-technicznego kraju. Polska należy do krajów, w których z gazem łupkowym wiąże się duże nadzieje. Tutaj proces wiercenia otworów poszukiwawczych za gazem ziemnych w skałach łupkowych w większości przypadków prowadzony jest przy wykorzystaniu urządzeń wiertniczych, w których poszczególne podzespoły napędzane są silnikami elektrycznymi. Jednak źródłem energii elektrycznej są dla nich mobilne zestawy generatorów napędzane silnikami wysokoprężnymi dużej mocy. Ilość agregatów oraz ich sumaryczna moc dobierana jest każdorazowo w oparciu o wykonany bilans mocy poszczególnych podzespołów technologicznych i systemu zasilania awaryjnego. Wysokoprężne silniki spalinowe dużej mocy, wykorzystywane do napędu generatorów prądu, stanowią istotne źródło emisji zanieczyszczeń pyłowo-gazowych do powietrza. Ponadto w okresie zimowym dodatkowym źródłem emisji do powietrza jest mobilna kontenerowa kotłownia technologiczna zasilana olejem opałowym. Dla potrzeb oceny wpływu pracujących urządzeń wiertniczych na jakość powietrza w trakcie prowadzenia prac poszukiwawczych za gazem ziemnym w skałach łupkowych, w stworzonym modelu emisyjnym założono pracę 5 punktowych źródeł emisji zorganizowanej. Cztery źródła są związane z pracą silników spalinowych, każdy o mocy 1257 kW, napędzających generatory, a piąty z pracą kotłowni technologicznej o mocy 375 kW. W artykule przedstawiono wyniki badań wpływu na jakość powietrza silników spalinowych oraz kotłowni wykorzystywanych przy realizacji prac wiertniczych związanych z poszukiwaniem gazu ziemnego w skałach łupkowych. Badania prowadzone były metodą modelowania matematycznego w oparciu o rzeczywiste dane technologiczne pochodzące z obszaru wierceń poszukiwawczych.

Słowa kluczowe

EN

drilling works; shales; shale gas; air quality; emission of pollutants; dust and gaseous pollutants; contamination of air; mathematical modeling

PL

prace wiertnicze; łupki; gaz z łupków; jakość powietrza; emisja zanieczyszczeń; zanieczyszczenia pyłowe i gazowe; zanieczyszczenie powietrza; modelowanie matematyczne

• Wydawca: Lublin University of Technology
• Czasopismo: Problemy Ekorozwoju
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 12, nr 1
• Strony: 91--100
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., fig., tab.

Twórcy

autor

Macuda J.

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

autor

Bogacki M.

• Faculty of Mining Surveying and Environmental Engineering, Department of Management and Protection of Environment, AGH University of Science and Technology, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland,

autor

Siemek J.

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

Bibliografia

• 1. BOGACKI M., MACUDA J., 2014, The Influence of Shale Rock Fracturing Equipment Operation on Atmospheric Air Quality, in: Archives of Mining Sciences, vol. 59, no 4, p. 897-912.
• 2. MACUDA J., 2010, Environmental aspects of natural gas production from unconventional deposits, in: Geological Review, vol. 58 no 3, p. 266-270 (in Polish).
• 3. MACUDA J., MARCHEL P., 2011, Environ-mental impact of drilling works on shale gas prospecting in Poland, in: Drilling Oil Gas, vol. 28 no 1-2, p. 263-271 (in Polish).
• 4. ZAWISZA L. et al., 2007, Evaluation of natural hazards while prospecting, recognizing and extracting hydrocarbon deposits. Grant Nr 640/2004/Wn-06/FG-go-tx/D, (in Polish).
• 5. RAHM B., RIHA S., YOXTHEIMER D., 2011, Environmental water and air quality issues associated with shale gas development in the North-east. Marcellus Center for Outreach & Re-search, http://www.marcellus.psu.edu/research/ pdf/ChangingEnvironment.pdf (05.06.2016).
• 6. MACUDA J., KONIECZYŃSKA M., 2015, Environmental Impact of Exploration from Un-conventional Gas Deposits in Poland, in: Eco-logical Chemistry and Engineering, vol. 22 no 4, p. 703-717.
• 7. CATERPILLAR OIL & GAS, 2013, Power for well servicing, http://catoilandgas.cat.com/cat-3512-well-servicing (01.06.2016).
• 8. U.S. ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY, 2013, Large Stationary Diesel and All Stationary Dual-fuel Engines, Volume I, Chapter 3: Stationary Internal Combustion Sources, AP 42, 5th Edition, https://www3.epa.gov/ttnchie1/ap42/ch03/final/c03s04.pdf (01.06.2016).
• 9. EUROPEAN ENVIRONMENT AGENCY, 2006, Other mobile sources and machinery. Off road transport. Emission Inventory Guidebook, http://www.eea.europa.eu/publications/EMEP-CORINAIR/group08.pdf (01.06.2016).
• 10. POLISH COMMITTEE FOR STANDARDIZATION, 2013, Fuel for vehicles. Diesel oils. Requirements and research methods. PN-EN 590:2013-12 (in Polish).
• 11. DIESELNET, 2016, Emission standards. Non-road diesel engines, https://www.dieselnet.com/ standards/us/nonroad.php (01.06.2016).
• 12. MICHAŁOWSKI M., TORA B., ČABLIK V. ČERNOTOVÁ, L., 2012, Wybrane problemy wydobycia gazu łupkowego, in: Rocznik Ochrona Środowiska/Annual Set Environment Protection, Tom 14, p. 866-874.
• 13. MINISTRY OF ENVIRONMENTAL PRO-TECTION, NATURAL RESOURCES AND FORESTRY, 1996, Emission indices for contaminants introduced to the atmosphere from the combustion of fuels. Information and guide-line materials (1/96), Warsaw, (in Polish).
• 14. Regulation of the ENVIRONMENT MINISTER of 24 August 2012 about the level of some sub-stances in air (Dz.U. 2012 poz. 1031.), 2012 (in Polish).
• 15. Regulation of the ENVIRONMENT MINISTER of 26 January 2010 about reference values for some substances in air (Dz.U. 2010 nr 16 poz. 87), 2010 (in Polish).