Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Rozkład temperatur „naskórkowych" terenu w Polsce - wstępne spostrzeżenia geologiczne

Ostaficzuk S.

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2013

|

nr 84

131--135

PL

Przeprowadzono analizę rozkładu temperatur w przypowierzchniowej strefie Ziemi na podstawie danych satelitarnych NASA (http://earthobservatory.nasa.gov/GlobalMaps/). Bezpośredni wpływ oświetlenia słonecznego, pokryw śniegowych oraz lodów wyeliminowano przez wykorzystanie tylko średnich nocnych temperatur miesięcznych z czerwca, lipca, sierpnia i września z lat 2000 i 2012. Pobierane były obrazy globalne z tego okresu w przedziale EO° do E360° i N-63° do N63°; dla Polski przyjęto lądowy obszar E14° do E25°/N49° do N55° oraz obszar NW Polski od E14° do E18°/ od N51° do N55°. Miesięczne średnie temperatur nocnych były pobierane z całych wymienionych obszarów oraz dla porównania z profili diagonalnych NW-SE i SW-NE. Stwierdzono wyraźne podwyższenia temperatury w obszarach miejskich i przy zbiornikach wód otwartych. Mniej wyraźne, ale nieprzypadkowe odchyłki negatywne temperatur średnich stwierdzono w obszarach spiętrzeń morenowych i w obszarach górskich. Mniejszy wpływ na odchyłki temperatur powierzchni terenu ma zróżnicowanie pokryw roślinnych. Stwierdzona regionalizacja rozkładu anomalii średnich może mieć związek ze zróżnicowaniem intensywności naturalnego strumienia cieplnego Ziemi (por. Szewczyk i Gientka 2009). Badania są dopiero zainicjowane, ale pierwsze wyniki wykazują przydatność tego źródła danych w określaniu: wstępnych parametrów ujęć geotermalnych, temperaturowych anomalii antropogenicznych oraz trendów krótkotrwałych zmian klimatycznych.

EN

The Earth's superficial temperature distribution in Poland was analyzed based on the NASA satellite data (http://earthobservatory.nasa.gov/GlobalMaps/). The direct impact of sunrays, snow cover and ices was eliminated by using only night pictures from the months without snow — June to September 2000 and 2013. Geographically, data images were acquired from images covering the following areas: global EO° to E360°/N —63° to N63°; for Poland E14° to E25°/N49° to N55° and for the NW Poland E14° to E18°/N51 ° to N55°. Average monthly temperature data were collected from the entirety of the mentioned areas and, for the control, from the diagonal profiles NW-SE and SW-NE: Urbanized areas and peripheries of open waters were characterized by higher temperatures then average, while lower than average were temperatures of glacial end moraines and mountain areas. Vegetation cover has a lesser impact on night temperatures on land. The apparent regional distribution of temperature variances may represent some manifestations of variables in the natural heat flow from the deeper subsurface spheres of the Earth (see Szewczyk and Gientka 2009). The presented analyses have only just been initiated, but preliminary results point to the prospective applicability of global temperature data in geothermic studies, land use planning, and delineating of global temperature trends.

2

Skojarzona eksploatacja gazu i ciepła z łupków

Ostaficzuk S.

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2012

|

nr 82

47-56

PL

Eenergia geotermiczna jest ciągle perspektywicznym źródłem ciepła w użytkowaniu na dużą skalę. Przeszkodą w przejściu z perspektyw do powszechnego wykorzystania są wysokie nakłady inwestycyjne - wykonanie otworów wiertniczych oraz szczelinowanie górotworu, konieczne do uzyskania zadawalającej wydajności energetycznej ujęć ciepła. Te nakłady można obniżyć przy okazji poszukiwania i udostępniania gazu łupkowego w Polsce przez zainicjowanie przekształcania głębokich otworów "gazowych" (>3,5 km) po szczelinowaniu - "suchych" oraz wyeksploatowanych, w produkcyjne i chłonne otwory geotermalne. Jeden km3 szczelinowanych łupków zawiera gaz niskokaloryczny (14,5 MJ/m3) w wydobywalnej ilości około ok. 1,5 do ok. 3,0 Gm3, co w przeliczeniu odpowiada od ok. 22 PJ (PJ = Peta Joule = 1015 Joule) do ok. 44 PJ energii. Natomiast jeden km3 skał na głębokości od około 3,5 km do około 4,5 km zawiera 2,6 PJ/K ciepła. To oznacza, że przy spadku temperatury o 2 stopnie Celsjusza zostanie wydzielone 5,2 PJ energii cieplnej. Pobieranie ciepła z łupków gazonośnych zwiększy opłacalność operacji wydobywczych gazu oraz spowoduje rozwój geotermii w Polsce. Transfer ciepła skał z głębi otworu na powierzchnię będzie się odbywał za pośrednictwem wód technologicznych, zatłaczanych po oddaniu ciepła z powrotem do górotworu, tak jak w systemie pozyskiwania ciepła w technologii gorących skał suchych (HDR). Potencjalne zasoby gazu łupkowego w Polsce znajdują się w trzech paleozoicznych basenach geologicznych - bałtyckim, podlaskim i lubelskim (jak na rys. 1 według DOE-EIA 2011a) o powierzchni/średniej miąższości, odpowiednio: 22 911 km2/96 m; 3432 km2/90,6 m oraz 30 044 km2 /69 m, na głębokości od kilkuset metrów do ponad 4 kilometrów. Zatem w najgłębszym - bałtyckim basenie łupkowym gazonośne łupki tworzą blok o objętości niemal 2200 km3 o średniej temperaturze sięgającej 90 stopni Celsjusza.

EN

Heat extraction from Hot Dry Rocks (HDR) is difficult and expensive due to costly prerequisite drilling and fracking. According to Kastei (2011), the cost of drilling and fracking reaches $4,500 per kW of installed power. In geothermal development on shale gas fields, these costs would be substantially reduced. The remaining costs would be adaptation of the well, installation of heat exchangers, and maintenance of hydraulic connections between the production and injection wells. According to available data (Michalczyk 2011), shale gas possesses low calorific power of approx. 14.5 MJ/m3; on the other hand, one cubic kilometer of fractured shale may provide about 1.5 to about 3.0 bln. m3 of low calorific gas with a total energy content of about 22 PJ (PJ = Peta Joule = 1015 Joule) to about 44PJ. One km3 of rock at depth of from approx. 3.5 km to 4.5 km within the shale gas exploitation zone contains 2.6 PJ/K of heat. This indicates a release of 5.2 PJ of heat energy at 2 degrees of Celsius drop in temperature; the natural geothermic heat flux within the 50 to 75 mW/m2 range typical in Poland (Szewczyk, Gientka 2009) was ignored in this assessment. Extracting heat from within the gas-bearing shales may contribute significantly to the Polish economy and may help in geothermal development. Heat will be transferred from downhole rocks by hot water to the surface heat exchangers, and the water will be injected back into the fractured rocks similarly to the traditional HDR system technology. The prospective Polish resources of gas shales are in three geological basins: the Baltic, Podlasie, and Lublin Basins (see Fig. 1 after DOE-EIA 2011a) of an areal extent/average thickness (in meters) as follows: 22,911 km2/96 m; 3,432 km2/90.6 m and 30,044 km2 /69 m respectively. Depth varies from several hundred to 4,000 meters. Thus, the deepest basin shales constitute a volume of almost 2,200 km3, with an average temperature reaching up to 90 degrees of Celsius.

3

Polscy pionierzy geotermiki

Dowgiałło J.

Technika Poszukiwań Geologicznych

|

2008

|

R. 47, nr 1-2

179-195

PL

Fascynacja ludzkości zjawiskami spowodowanymi ciepłem Ziemi (wybuchy wulkanów, naturalne wypływy gorących wód podziemnych) sięga czasów najdawniejszych. Zarówno w starożytności, jak w średniowieczu i w początkach ery nowożytnej zadawano sobie pytanie o genezę tych zjawisk, wiążąc je często z działaniem sił nadprzyrodzonych. Zainteresowanie wodami termalnymi było tym większe, że stosowano Je w lecznictwie, często skutecznie. W Polsce epoki Odrodzenia działali uczeni lekarze - przyrodnicy zainteresowani takimi wodami nie tylko ze względu na ich właściwości lecznicze. Wśród najwybitniejszych byli Wojciech Oczko i Erazm Sykstus. Opublikowane przez nich traktaty pozwalają określić ich jako najwcześniejszych polskich przedstawicieli "przednaukowej" geotermiki teoretycznej. Pod koniec XIX w., wraz z rozwojem technologii wiertniczej, pojawili się geotermicy- praktycy, wśród nich odkrywcy wód termalnych na Niżu Polskim (Aleksandrów Kujawski) - bracia Aleksander i Bolesław Rychłowscy. W okresie międzywojennym oraz po drugiej wojnie światowej autorem ważnych prac hydrogeologicznych na temat polskich wód termalnych (Ozorków, Ciechocinek) był Jan Samsonowicz.

EN

Mankind's fascination with phenomena due to Earth's heat (volcanic eruptions, hot water outflows) goes back to times immemorial. In ancient and mediaeval as well as in early modern times the question was frequently put concerning the origin of these phenomena, which often were attributed to supernatural forces. The interest in thermal waters was the higher as they were applied to therapy, often successfully. The Renaissance epoch in Poland brought some learned physicians - naturalists who were interested in such waters not only because of their therapeutic qualities. Wojciech Oczko and Erasmus Sixtus were among the most eminent ones, Their published treaties allow us to quality them as the earliest Polish representatives of "pre-scientific" theoretical geothermics. By the end of the XIX-th century, along with the development of drilling technology, there appeared geothermal practicians, among them the discoverers of thermal waters in the Polish Lowlands - brothers Aleksander and Bolesław Rychłowski. Between the two wars and after WW II Jan Samsonowicz was the author of important hydrogeological studies concerning Polish thermal waters (Ozorków, Ciechocinek).

4

Udostępnienie złoża rud miedzi Lubin-Sieroszowice w trudnych warunkach hydrogeologicznych i geologiczno-inżynierskich

Downorowicz S.

Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego

|

2007

|

nr 423

11-22

PL

Wszystkie odnotowane niepowodzenia, jak też sukcesy, przy zagospodarowaniu złoża rud miedzi monokliny przedsudeckiej, w tym przy budowie poszczególnych kopalń i obiektów górniczych, są skutkiem braku lub posiadania niedostatecznej wiedzy na temat warunków hydrogeologicznych i geologiczno-inżynierskich. W początkowym okresie budowy kopalni, próby forsowania rozwiązań gdzie indziej znanych, a niedostosowanych do warunków miejscowych, przyroda odrzucała w sposób bolesny, kosztowny i powodujący zwłokę w budowie kopalń, jak również rozwoju przemysłu miedziowego w Polsce. Z perspektywy minionych pięćdziesięciu lat od chwili odkrycia i przystąpienia do zagospodarowania złoża, celowe jest spojrzenie na całość uwarunkowań hydrogeologicznych i geologiczno-inżynierskich budowy kopalń i dokonanie ogólnej oceny przyczyn sukcesów i porażek. W artykule przedstawiono zasadnicze problemy hydrogeologiczne i geologiczno-inżynierskie związane z ewolucją modelu przestrzennego kopalń rud miedzi, budową szybów, prowadzeniem kapitalnych robót udostępniających oraz robót eksploatacyjnych.

EN

All registered, successful and unsuccessful, site planning and mining management of ore-copper deposit of Fore-Sudetic Monocline, as well as construction of the specific mines and some of mining-base constructions, are the result of lack of- or inadequate knowledge in relation to hydrogeological and geological-engineering conditions. During the first-driving of ore-copper construction site in the area of Lubin-Sieroszowice, the implementation of already known and used strategies in deposit-construction management from other mining regions in Poland, was not satisfactory for the Lubin-Sieroszowice conditions. The consequences from this painful battle between man vs. nature, were not only costly but they significantly decreased a progress of the mine construction and, in general, the development of an ore-copper industry in Poland. The last fifty years from the moment of discovery, the opening and mining management of ore-copper Lubin-Sieroszowice deposit, are specifically analyzed here from the hydrogeological and geological-engineering conditions, not excluding general conclusions of all successes and failures in this matter. This paper represents the basic hydrogeological and geological-engineering problems related to: an evolution and expansion model of ore-copper mines, site planning of the deposits, openings driving, shaft constructions, leading in working development and exploitation of ore-copper deposits in underground mining.

5

Struktura litosfery wzdłuż profili projektu Polonaise’97 na podstawie dwuwymiarowych modelowań termiczno-grawimetrycznych

Polechońska O., Wróblewska M.

Prace Państwowego Instytutu Geologicznego

|

2006

|

T. 188

89--96

PL

Istotnym elementem zintegrowanej analizy danych geofizycznych jest modelowanie pól potencjalnych. Artykuł przedstawia modele stanowiące powiązanie dwóch metod rozpoznawania wgłębnej budowy Ziemi: grawimetrii i geotermiki. Modele zostały opracowane wzdłuż profili P2 i P4 projektu głębokiej sejsmiki refrakcyjnej POLONAISE’97. Przecinają one trzy główne jednostki geologiczne Polski: platformę paleozoiczną, strefę szwu transeuropejskiego (TESZ) oraz platformę wschodnioeuropejską. Efektem takiego usytuowania jest ogromne zróżnicowanie obrazu wgłębnej struktury litosfery. Bazując na wynikach modelowań prędkościowych, obliczono dwuwymiarowy rozkład temperatury. Umożliwił on obliczenie gęstości dla wydzieleń dolnej i środkowej skorupy. Dla płaszcza oraz niskoprędkościowych osadów górnej skorupy gęstości zostały określone metodą doboru. W celu uzyskania zgodności pomiędzy krzywą modelową i krzywą pomiarową było konieczne wprowadzenie relatywnie (w stosunku do obrazu sejsmicznego) podwyższonych gęstości wypełnienia osadowego pryzmy akrecyjnej w obrębie profilu P2. Problem tego rodzaju nie wystąpił natomiast w obrębie profilu P4.

6

Model termiczny litosfery centralnej i północno-zachodniej Polski

Wróblewska A., Majorowicz J.

Prace Państwowego Instytutu Geologicznego

|

2006

|

T. 188

69--76

PL

Dwuwymiarowe modelowania termiczne pozwalają uzyskać nowe informacje na temat termicznej struktury litosfery. Korzystając z wyników interpretacji danych sejsmicznych projektu POLONAISE’97, przeprowadzono analizę produkcji ciepła radiogenicznego. Prześledzono również wpływ przewodności cieplnej na wyniki modelowań geotermicznych. W artykule przedstawiono wyniki modelowań wzdłuż profilu P2, przecinającego główne jednostki strukturalne Polski. Temperatury na powierzchni Moho (600–700°C) w części profilu na Niżu Polskim, uzyskane w wyniku modelowania strumienia cieplnego, są o około 200–300°C wyższe, niż obliczone na podstawie relacji z prędkością fali sejsmicznej Pn. Znaczne prędkości fali wskazują raczej na występowanie w tym rejonie chłodnej skorupy. Analiza parametrów geotermicznych wykazała możliwość obniżenia temperatury na powierzchni Moho w południowo-zachodniej części profilu. Zastosowanie podwyższonych wartości ciepła radiogenicznego w górnej skorupie w obrębie częściowo zmetamorfizowanych osadów i obniżenie przewodności cieplnej w obrębie górnego płaszcza dało spadek temperatury rzędu 100°C. Wynikowa temperatura 500°C nadal pozostaje w sprzeczności z dużymi prędkościami fali Pn w tym rejonie.

EN

Two-dimensional thermal modelling allows to obtain new information on structure of thermal lithosphere. Analysis of heat generation was performed using the interpretation results of seismic data from the POLONAISE'97 experiment. We have also investigated the influence of thermal conductivity changes on the models. Modelling results along the P2 profile crossing main tectonic units in Poland was presented. Moho temperatures (600-700°C) obtained in model from the heat flow within the Polish Lowland are higher about 200-300°C than values estimated according to the Pn seismic wave relation. High velocities suggest rather cool crust in this region. Significant lateral variations of surface heat flow occur along the profile. These are up to 30 ±10 mW/m2 across the transition zone from the East European Craton and the norteastern part of the Teisseyre-Tornquist Zone (TTZ) to the accreted terranes in Palaeozoic Platform, and up to 25 mW/m2 within the Trans European Suture Zone (TESZ). Modelling shows that temperature at the Moho boundary in the Polish Lowland area (SW part of P2 profile) can be decreased (comparing to previous models) by increasing heat production in upper crust within the thick metasediments and by decreasing thermal conductivity in the upper mantle. However, resulting temperature reduction of about 100°C gives Moho/mantle temperatures 500°C which are still at odds with high Pn velocity that suggests rather cold crust in this area.

7

Pole geotermiczne zlikwidowanej kopalni węgla kamiennego w Nowej Rudzie w aspekcie potencjalnego pozyskiwania energii geotermalnej

Małolepszy Z.

Technika Poszukiwań Geologicznych

|

2003

|

R. 42, nr 4

3-14

PL

W artykule zaprezentowano numeryczne modelowanie pola geotermicznego w obszarze zlikwidowanej kopalni węgla kamiennego w Nowej Rudzie z zastosowaniem programu symulacyjnego TOUGH2. Badania zostały wykonane dla pola eksploatacji "Piast". W pierwszej fazie opracowano trójwymiarowy model górotworu dla symulacji naturalnych warunków geotermicznych nie zaburzonych robotami górniczymi. Dla określenia stopnia wychłodzenia górotworu w trakcie prowadzonych robót górniczych wykonano dwuwymiarowy model wzdłuż przekroju prostopadłego do rozciągłości eksploatowanych pokładów. Przeprowadzone symulacje wskazały na wielkość zaburzonej termicznie strefy w spągu i stropie wyrobisk. Na podstawie symulacji określono czas odbudowy naturalnych warunków geotermicznych po zakończeniu eksploatacji i całkowitym zatopieniu wyrobisk. Prognozy wskazują, że w warunkach całkowitego wypełnienia wyrobisk wodą w ciągu 10 lat po ich zatopieniu temperatura w zrobach osiągnie poziom 85-95% nie zaburzonej temperatury skał otaczających. Wyniki przeprowadzonych symulacji wskazują na korzystne warunki do podjęcia planowanej w Nowej Rudzie eksploatacji ciepłych wód z wyrobisk górniczych w celu pozyskiwania energii geotermalnej. Temperatura wód w wyrobiskach po okresie stabilizacji (około 2005 roku) osiągnie wartości od 15°C w najpłytszych partiach do ponad 26°C w najgłębszych partiach zrobów.

EN

The numerical models based on the TOUGH2 program have been developed to introduce heat exchange modelling into "Piast" mining field of the flooded coal mine ot Nowa Ruda in south-western Poland. In the Piast mining field the abandoned workings in the Carboniferous Lower Zacler beds contain about 5,000,000 cubic meters of water at a temperature of 16-26°C. The exploitation of this mine water for geothermal heat pumps is planned. The 3-D model of the mining area has been developed for modelIing of natural undisturbed thermal regime. The model of temperature recovery of abandoned workings shows the time required to return to natural thermal conditions in a rock massit that has cooled down during coal mining. The expected time for temperature recovery to 85-95% of natural state formation temperature is approximately 10 years. Water temperature in abandoned workings will reach after the period of thermal stabilisation (ca. 2005 yr.) 15°C in shallow levels and 26°C in deepest levels of the mine. The model of a geothermal doublet producing water at a temperature of 23°C from abandoned workings presents the rate of cooling of the reservoir.

8

Interpretacja i modelowanie ziemskiego strumienia cieplnego w obszarze eksperymentu sejsmicznego POLONAISE'97 - analiza krytyczna

Majorowicz J., Wróblewska M., Krzywiec P.

Przegląd Geologiczny

|

2002

|

Vol. 50, nr 11

848-857

PL

Analiza pola geotermicznego na obszarze eksperymentu sejsmicznego POLONAISE'97 może napotkać na szereg problemów, które poddano krytycznej analizie. Niska lub średnia dokładność profilowań temperatury w kilkuset otworach na terenie Polski wynika głównie z braku dostatecznie ustalonej równowagi termicznej w momencie pomiaru, jednak głębsze partie otworów, gdzie pomiary wykonano po długim czasie tak zwanej "stójki wiertniczej" mogą być wykorzystane do określenia wartości strumienia cieplnego. Błędy określenia strumienia sięgają co najmniej 15% co wynika z błędów określeń gradientu geotermicznego, oraz błędów pomierzonych bądź estymowanych wartości przewodnictwa cieplnego. W związku z tym w interpretacji oraz modelowaniach wzięto pod uwagę tylko wyraźne zmiany wartości, wyższe niż błąd pomiarowy. Zmiany strumienia na terenie Polski są głównie rzędu 40 - 80 mW/m2, co pozwala na interpretację regionalnych zmian strumienia cieplnego. Analiza zmian o mniejszej skali jest mało wiarygodna. Wstępna interpretacja danych geotermicznych przy wykorzystaniu danych sejsmicznych jest niejednoznaczna, co wynika głównie ze słabej znajomości rozkładu ciepła radiogenicznego w skorupie. Modelowanie produkcji ciepła radiogenicznego w oparciu o jego relacje z rozkładem prędkości sejsmicznych daje duży kontrast temperatury obliczonej na granicy Moho między platformą wschodnioeuropejską a obszarami przyległymi. Nie jest to poparte przez bardzo wysokie wartości prędkości sejsmicznych Pn w obszarze o najwyższym strumieniu cieplnym. Przyszłe nowe projekty głębokich wierceń proponowane dla Polski powinny uwzględnić wykonanie badań geotermicznych wyższej jakości.

EN

Interpretation of thermal field within the area of the POLONAISE'97 seismic experiment faces numerous problems, that are analyzed in this paper. Low to medium quality of temperature logs acquired in several hundreds of deep boreholes is mainly result of measurements completed under unstable conditions, before thermal equilibrium time; however, data from deeper parts of boreholes could be used for interpretation. Error of heat flow determination within 15%, and results from errors of measured geothermal gradient, and errors of measured or estimated thermal conductivity. Because of these errors, interpretation and modeling of geothermal data should take into account only significant variations, beyond the measurement error range. Heat flow variations within the Polish territory area in order of'40-80 mW/m , and this allows for interpretation of regional variations of heat flow changes; analysis of smaller variations would be unreliable. The preliminary results of integrated geothermal-seismic analysis are ambiguous, mainly because of poor knowledge of radiogenic heat production within the crust. Modeling of radiogenic heat production using corelation with crustal seismic velocities suggests high thermal contrast across Moho surface within the area between the East European Craton and adjacent areas. These results are not compatible with highPn velocities in the area characterized by highest heat flow. Future projects of deep research boreholes should contain proposals for high quality thermal measurements.