Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Emission Measurements of Geogenic Greenhouse Gases in the Area of “Pusty Las” Abandoned Oilfield (Polish Outer Carpathians)

Guzy P., Pietrzycki D., Świerczewska A., Sechman H., Twaróg A., Góra A.

Journal of Ecological Engineering

|

2017

|

Vol. 18, nr 4

100--109

EN

The Carpathians may play a significant role as a supplier of greenhouse gases to the atmosphere. Unfortunately, most of the discovered oil and gas deposits are recently only historical objects. An example is the Sękowa-Ropica Górna-Siary oil deposit located in the marginal part of the Magura Nappe where oil had been extracted in dug wells until the mid XX century. One of such extraction sites is the “Pusty Las” oilfield. In that area, 10 methane and carbon dioxide emission measurement sites were located, among which 4 in dried dug wells and 6 in dig wells still filled with oil and/or water. Dynamics of methane and carbon dioxide concentration changes were measured with the modified static chambers method. Gas samples were collected immediately after the installation of the chamber and again, after 5 and 10 minutes. In the case of reclaimed or dry dug wells, static chamber was installed directly at the ground surface. In wells still filled with oil and/or water the chamber was equipped with an “apron” mounted on special sticks. The dynamics of concentrations changes varied from -0.871 to 119.924 ppm∙min-1 for methane and from -0.005 to 0.053% obj∙min-1 for carbon dioxide. Average methane emission was 1.9 g∙m-2∙d-1 and that of carbon dioxide was 26.95 g∙-2∙d-1. The measurements revealed that an abandoned oil field supplies significant amounts of greenhouse gases to the atmosphere although the emission of methane is lower than that measured e.g. in mud volcanoes located in various parts of the world.

2

Wstępna analiza wyników powierzchniowych badań geochemicznych w rejonie Krosno – Besko (koncesja PGNiG S.A.: „Sobniów – Kombornia – Rogi”)

Guzy P., Twaróg A., Sechman H., Dzieniewicz M.

Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu

|

2016

|

nr 209 wyd. konferencyjne

133--136

PL

W pracy przedstawiono wstępną analizę statystyczną wyników powierzchniowych badań geochemicznych wykonanych „metodą gazu wolnego” w rejonie Krosno – Besko we wschodniej części Karpat Zewnętrznych. Badania wykonano wzdłuż 9 profili pomiarowych. Ogółem pobrano 984 próbki gazu wolnego. W analizowanych próbkach stężenia metanu, wyższych alkanów oraz gazowych alkenów dochodziły odpowiednio do 2100 ppm, 15,7 ppm i 8,1 ppm. Ogółem na analizowanym obszarze stwierdzono anomalne stężenia sumy alkanów C2-C5 (pow. 3σ) w 243 punktach pomiarowych, tworzących 55 stref o zasięgu od 200 m do kilku kilometrów. Strefy te, przedstawione na tle mapy geologicznej, wskazują na obecność głównie akumulacji ropnych i ropno-kondensatowych, położonych prawdopodobnie na różnych głębokościach. Poza tym badania potwierdziły obecność rozpoznanej akumulacji węglowodorów – złoża Iwonicz – Rymanów. Rozmieszczenie powierzchniowych anomalii geochemicznych jest również determinowane tektoniką obszaru.

EN

The paper presents the initial statistical analysis of surface geochemical surveys carried out using “free gas method” in Krosno – Besko area in the eastern part of the Outer Carpathians. The surveys were performed along 9 measurement profiles. A total of 984 samples of free gas were collected. In the analyzed samples, the concentrations of methane, higher alkanes and gaseous alkenes reached 2100 ppm, 15.7 ppm and 8.1 ppm, respectively. In total, in the analyzed area there were anomalous concentrations of total C2-C5 alkanes (area of 3s) in 243 measurement points, comprising 55 zones ranging from 200 m to a few km. These zones, presented against the geological map, indicate the presence of mainly oil and oil/condensate accumulations, probably located at different depths. In addition, the surveys confirmed the presence of recognized accumulation of hydrocarbons – Iwonicz – Rymanów deposits. The distribution of surface geochemical anomalies is also determined by tectonics of the area.

3

Measurement of methane flux in the selected area of the Polish Outer Carpathians – preliminary research

Twaróg A., Guzy P., Sechman H.

Geology, Geophysics and Environment

|

2016

|

Vol. 42, no. 1

135--136

EN

Methane emissions associated with the hydrocarbon-generation process occurring in sedimentary basins are considered to be one of two types of geologic sources of methane emissions to the atmosphere. Current methane emissions releasing from geological sources amount 45–60 Tg CH 4 yr –1. The measured values of flux migrating from soil into the atmosphere are influenced by a series of factors, e.g. porosity and permeability of overlying layers, occurrence of cracks and faults, atmospheric pressure, seasonal temperature fluctuations and presence of methanotrophic bacteria. The latter, as a result of methane consumption, may trigger negative flux values (Etiope 2015). Previously, the methane emission measurements in the Polish Outer Carpathians were carried out with a method of static chambers (Sechman & Dzieniewicz 2009). The studies presented in the paper consisted in initial methane emission measurements by flux meter. Their purpose was to examine distribution of methane fluxes on the land surface, as well as change in emission along with depth, omitting the ‘screening’ near-surface zone. The studies were carried out in a small area of the Carpathian petroleum oil region, nearby Rymanów, between October and December 2015. Measurement of the methane fluxes were performed with application of a portable flux meter (West System 2012). The device performs one measurement per second on average, recording concentration changes in time (ppm/s). Average measurement time was 360 seconds. When a high methane concentration was registered, gas samples were collected from the accumulation chamber and directed to a detailed chromatographic analysis (field sampling and analytical procedure – see Sechman & Dzieniewicz 2009). There were 137 measurements taken on 87 stands in total, recording emission from the land surface, and emission with application of 1-m deep holes – in order to omit the “screening” near-surface zone (Sechman & Dzieniewicz 2009). The emission was recorded along the 1000- m long profile, where samples of soil gas were collected previously, and around the drill holes covered with soil. Furthermore, during the process of drilling 4 boreholes, there were CH 4 test emission measurements taken examining change in methane flux with depth (to 10 m). In case of the KB-7 borehole, measurements were taken 1 and 22 days after the drilling. The natural emission was recorded on 70 measuring stations. The flux was identified only in 30% of the performed measurements. Negative emission was predominant within the examined area (68% of all measurements), with an average value of −3.8 mg∙m −2 ∙d −1. Average value of the positive flux reached 3 mg∙m −2 ∙d −1. Range of the measured flux values is comprised within the scope from −5.2 mg∙m −2 ∙d −1 to 14.9 mg∙m −2 ∙d −1. Emission measurements with the additional holes were carried out at 37 positions. Fluxes with positive values were identified in 6 of them, while the negative values were recorded in 4. Range of the measured flux values with the additional hole was from −6.4 mg∙m −2 ∙d −1 to 2 mg∙m −2 ∙d −1 ; average negative and positive flux values are as follows, respectively: −2.3 mg∙m −2 ∙d −1 and 1.3 mg∙m −2 ∙d −1. Within the examined area, methane emission from the land surface, and to the depth of 1 m, was identified only in 30% of measurements. The measurements are characterized by low values, from −6.4 mg∙m −2 ∙d −1 to 14.9 mg∙m −2 ∙d −1. Results of test emission measurements recorded in subsequently drilled depth intervals, performed for 4 drilling boreholes. For the KB-6, KB-7, KB-8 and KB-10 boreholes, average values of methane emission from subsequent depth intervals were as follows, respectively: 49.2, 68.6, 3.5 and 1.5 mg∙m −2 ∙d −1. These results are higher than values of natural emission measured on the land surface or with application of holes to 1 m. The highest emission values were recorded for the KB-7 borehole. A detailed distribution of CH 4 flux values was correlated with a lithology and molecular composition of gas collected from the accumulation chamber in three depth intervals (3.5 m, 5.5 m and 10 m). Results of the gas molecular analysis prove that the source of methane emission is characterized by both microbial and endogenous origin. It is assumed that occurrence of components heavier than methane in the samples, arises from their depth origin (Saunders et al. 1991). An increase of methane concentration in intervals related to occurrence of shales – may suggest its recent origin. It also needs to be noticed that C 1 /C 2 ratio values (from 207 to 807) increase along with depth, what may prove prevailing share of microbial methane. When 24 hours passed after drilling the KB-7 borehole, the emission value dropped to 0.6 mg∙m −2 ∙d −1, and after about three weeks, during an hourly emission measurement, a positive flux of 0.1 mg∙m −2 ∙d −1 was observed in time 0–470 second and a negative flux of −0.05 mg∙m −2 ∙d −1 was observed in time 480–2660 second. Furthermore, small concentrations of ethane (0.006 ppm) and ethylene (0.005 ppm) were identified in gas sample collected after 22 days. The emissions study conducted in the Rymanów area (Outer Carpathians) indicates the mixed source of methane. In order to determine the detailed methane source, it would be necessary to perform an analysis of the carbon isotopic composition in the samples taken. The low emission values measured on the land surface results from the fact that the emissions were suppressed by the sealing overburden layer. The measurements taken 1 day and then 22 days after drilling – in the KB-7 stabilized borehole, show a decline in emissions value. This may result from an insignificant inflow of hydrocarbons from the depth, bacterial oxidation of these hydrocarbons, and from the influx of air to the borehole.

4

Surface geochemical anomalies in the vicinity of the Wańkowa Oil Field (SE Polish Carpathians)

Sechman H., Kuśmierek J., Machowski G., Guzy P., Dzieniewicz M.

Annales Societatis Geologorum Poloniae

|

2016

|

Vol. 86, No. 2

219--235

EN

The oil accumulations discovered in the Skole Synclinorium (eastern part of Polish Outer Carpathians) are located in zones of pinch-out of the Kliva Sandstone. An example is the Wańkowa Oil Field, which contains the largest oil reserves in the region. As the seismic identification of this type of hydrocarbon trap is ambiguous, a surface geochemical survey was carried out in the vicinity of the Wańkowa Oil Field along an experimental line perpendicular to the fold axes. A traverse across the zones with anomalous seismic records indicated the presence of undiscovered lithological traps. During the surface geochemical survey, 94 samples of soil gas were collected from a depth of 1.2 m and then investigated chromatographically. The spacing of sampling sites was 100 m, which was reduced to 50 m in the Wańkowa Oil Field area. The maximum concentrations of CH4 and total alkanes C2-C5 detected in samples were: 4250.0 ppm (0.425 vol. %) and 0.43 ppm, respectively. The first of these was detected at measurement point no. 86, located over the Wańkowa Field and the second at point no. 59, about 1,300 m south of the Wańkowa Field. The chemical analyses also detected maximum values of total alkenes C2-C4, H2 and CO2: 0.147 ppm, 0.042 vol. % and 4.4 vol. %, respectively. The results of the surface geochemical survey were integrated with observations on subsurface geological structures, which were interpreted on the basis of seismic data. This procedure permitted the documentation of anomalous concentrations of alkanes in the near-surface zone and contributed to an understanding of the tectonics of the hydrocarbon reservoirs in depth. The pattern of geochemical anomalies here is controlled by anticlines made up of Early Oligocene–Paleocene sediments and by overthrusts that displace these structures. The hydrocarbons migrated from condensate and/or oil accumulations located at various depths. The character of the anomalous zone discovered over the Wańkowa Oil Field is related to the effective sealing of hydrocarbon traps and/or the relatively low pressure caused by the production of oil for 130 years. However, this anomaly also may be the result of hydrocarbon migration from deeper, as yet undiscovered gas or gas-condensate accumulations, hosted in older reservoirs forming the hinge of the Ropienka-Łodyna Mine Anticline. The most pronounced anomalies were detected over the Wańkowa Village - Bandrów and Grabownica-Załuż anticlines. The active hydrocarbon dispersion in this zone may have resulted from the presence of overthrusts displacing the structures. Moreover, these anomalies may indicate the presence of shallow, maybe poorly sealed hydrocarbon accumulations.

5

Optymalizacja techniki dozowania próbki gazu do przenośnego analizatora lotnych substancji organicznych MicroFID

Twaróg A., Guzy P., Sechman H.

Wiadomości Naftowe i Gazownicze

|

2015

|

R. 18, Nr 6 (206)

9--13

PL

Szeroko wykorzystywana w geochemii powierzchniowej „metoda gazu wolnego”, opiera się na analizie węglowodorów w próbce gazowej zassanej z gleby. Optymalna objętość próbki wynosząca 100 ml nie zawsze jest możliwa do pobrania z uwagi na zmienność utworów przypowierzchniowych. Bardzo często otrzymujemy dużo mniejsze objętości pobranych próbek. Zróżnicowana ich objętość może być parametrem wpływającym na wielkości rejestrowanych stężeń sumy węglowodorów. Tego typu pomiary wykonywane są w terenie z zastosowaniem przenośnego analizatora MicroFID. W związku z tym wykonano badania, których celem było określenie wpływu objętości próbki gazu, dozowanej do analizatora MicroFID na końcowy wynik pomierzonego stężenia metanu. Badania polegały na kilkukrotnym wykonaniu pomiarów stężeń metanu w próbkach gazu o objętościach: 50, 20, 10 i 5 ml pobieranych z worków tedlarowych i dozowanych do analizatora za pomocą strzykawki. Badania wykazały, że wartości stężeń pomierzone w próbkach dozowanych z worka tedlarowego są wyższe niż te pomierzone w próbkach dozowanych strzykawką. Główną przyczyną błędów jest mieszanie się próbki z powietrzem zasysanym z otoczenia. Dozując małe objętości gazu (np. 5 ml, 10 ml) popełniany błąd ma w przybliżeniu wartość stałą.

EN

‘The free gas method’, a widely applied method in surface geochemistry, is based on the analysis of hydrocarbons in a gas sample sucked from the soil. The optimal volume of the sample amounting for 100 ml is not always possible to collect due to the changeability of sub-soil creations. We very often receive much smaller volumes of the collected samples. Their varied volume might be the decisive parameter determining the credibility of the obtained results. It refers to the measurements of the total amount of hydrocarbons performed in the field by the means of MicroFID analyzer. Therefore, a study was conducted whose aim was to determine the influence of the volume of the gas sample, dosed to MicroFID analyzer, on the final result of the measured methane concentration. The study consisted in the performance of several measurements of methane concentration in gas samples whose volumes amounted for: 50, 20, 10 and 5 ml collected from tedlar bags and dosed to the analyzer with the syringe. The study has shown that the concentration values measured directly from the bag are higher than the ones measured in the samples dozed with the syringe. The main reasons for the errors is blending of the sample with the air sucked from the surroundings. By dosing small gas volumes (e.g. 5 ml, 10 ml) the error which is made is approximately of constant value.

6

Wyniki powierzchniowych badań geochemicznych w rejonie odwiertów ukierunkowanych na poszukiwanie i udostępnienie gazu ze złóż niekonwencjonalnych

Sechman H., Dzieniewicz M., Kotarba M. J., Guzy P., Konieczyńska M., Lipińska O.

Przegląd Górniczy

|

2015

|

T. 71, nr 10

68--80

PL

W przypadku poszukiwania i eksploatacji gazu ziemnego ze złóż niekonwencjonalnych kontrowersję budzi możliwość pojawienia się zagrożeń dla środowiska. Jednym z nich może być niekontrolowana migracja gazu (głównie metanu) do strefy przypowierzchniowej i atmosfery na skutek np. nieszczelności odwiertu. W ocenie szczelności odwiertów najskuteczniejsze są powierzchniowe metody geochemiczne realizowane w wariancie gazu wolnego. Generalnie polegają one na zassaniu z niewielkiej głębokości mieszaniny gazu wypełniającego wolne przestrzenie w środowisku skalnym i określeniu w nich stężeń metanu i jego lekkich homologów, gazowych alkenów i dwutlenku węgla. W wybranych próbkach o podwyższonych stężeniach węglowodorów i dwutlenku węgla określono również skład izotopowy. W artykule przedstawiono wyniki powierzchniowych badań geochemicznych na obszarze jednego z zakładów prowadzących roboty geologiczne polegające na poszukiwaniu i rozpoznawaniu niekonwencjonalnych złóż węglowodorów metodą otworową z zastosowaniem szczelinowania hydraulicznego. Wyniki wykonanych badań wykazały obecność anomalnych stężeń metanu i dwutlenku węgla, a także podwyższonych stężeń wyższych od metanu alkanów i alkenów gazowych. Maksymalne stężenia metanu, sumy alkanów C2-C5, sumy alkenów C2-C4 i dwutlenku węgla wynosiły odpowiednio: 35,4 % obj., 99,4 ppm, 1,2 ppm i 19,7 % obj. Wyniki badań izotopowych wykazały, że metan i dwutlenek węgla są głównie pochodzenia mikrobialnego. Powstały one współcześnie podczas fermentacji mikrobialnej. Badania te wykazały, że na pewno nie jest to gaz termogeniczny związany z utworami syluru. Procesy fermentacji mikrobialnej mogą być intensyfikowane pod geomembraną izolującą środowisko gruntowo-wodne od atmosfery. Poza efektami współczesnych procesów mikrobialnych, w rejonie badań zarejestrowano w powietrzu gruntowym także naturalne podwyższone mikrostężenia alkanów C2-C5 świadczące o przenikaniu odzłożowym, prawdopodobnie z pokładów węgla w utworach górnego karbonu. Obecność tych gazów w strefie przypowierzchniowej może być rezultatem naruszenia, w czasie wiercenia, ciągłości utworów zawierających naturalne nagromadzenia węglowodorów w utworach karbonu. Geomembrana zaś powoduje zatrzymywanie migrujących składników alkanowych doprowadzając w konsekwencji do wzrostu ich stężeń.

EN

The exploration for and production of natural gas from unconventional deposits raises many controversies concerning the environmental hazard. One of such threats can be an uncontrolled escape of gas (mostly methane) to the near-surface zone and to the atmosphere caused by e.g. leaking wells. In the evaluation of well tightness, the most effective are surface geochemical methods applying the free gas mode. The principle of these methods is the proper sampling of gases filling the open spaces in soils at shallow depths and determination of concentrations of methane and its gaseous homologues, gaseous alkenes and carbon dioxide. In samples showing increased concentrations of hydrocarbons and carbon dioxide, stable isotopes’ composition is analyzed, as well. The following paper presents the results of surface geochemical survey in the area where exploration for unconventional gas deposits is currently run with the fracking method. The results indicate the presence of anomalous concentrations of methane and carbon dioxide together with the increased contents of higher gaseous alkanes and alkenes. Maximum concentrations of the analyzed components are: methane – 35.4 vol.%, total alkanes C2-C5 – 99.4 ppm, total alkenes C2-C4 – 1.2 ppm and carbon dioxide – 19.7 vol.%. The results of stable isotope analyses reveal that methane and carbon dioxide were generated mostly during the recent microbial fermentation and preclude their thermogenic origin related to Silurian formations. Microbial fermentation can be intensified if it proceeds beneath a geomembrane, which isolates the soil and aquatic environment from the atmosphere. Apart from recent microbial reaction, the analyses indicate the increased microconcentrations of alkanes C2-C5, which documents the migration of gases from deep accumulations, presumably from coal seams hosted in Upper Carboniferous formations. The presence of these gases in the near-surface zone may result from the disruption of Carboniferous rocks hosting natural hydrocarbon accumulations during the drillings. The geomembrane restrains the migrating gaseous alkanes and raises their concentrations.

7

Ocena możliwości zastosowania przenośnego analizatora sumy lotnych związków organicznych w powierzchniowych badaniach geochemicznych

Guzy P., Dzieniewicz M., Sechman H., Izydor G.

Nafta-Gaz

|

2014

|

R. 70, nr 9

574--583

PL

Powierzchniowe badania geochemiczne poza prospekcyjnym zastosowaniem są również wykorzystywane w badaniach środowiskowych (np. do oceny szczelności podziemnych magazynów gazu). W przypadku, gdy konieczna jest szybka analiza pobranych w terenie próbek, korzysta się często z przenośnych analizatorów. W pracy przedstawiono statystyczną analizę porównawczą zbiorów stężeń sumy węglowodorów gazowych pomierzonych w terenie za pomocy przenośnego analizatora MicroFID oraz oznaczonych w laboratorium przy pomocy stacjonarnego chromatografu gazowego. Wyjściowy materiał analityczny stanowiły wyniki oznaczeń sumy węglowodorów w 314 próbkach gazu glebowego. Parametry statystyczne zbiorów stężeń pomierzonych przy pomocy stacjonarnego chromatografu gazowego oraz przenośnego analizatora MicroFID znacząco się różnią. Największe rozbieżności dotyczą stężeń powyżej 2000 ppm (0,2% obj.). Wynika to z technicznych ograniczeń analizatora MicroFID, który umożliwia oznaczenie stężeń węglowodorów w zakresie do 5% obj., przy zawartości tlenu powyżej 12% obj. Inną przyczyną rozbieżności mógł być sposób zastosowanej procedury kalibracyjnej, determinowany ograniczoną objętością próbki gazu glebowego i metodą jej dozowania. Natomiast analiza statystyczna zbiorów stężeń sumy węglowodorów nieprzekraczających 2000 ppm wykazała generalnie wysoką zgodność wyników uzyskanych stacjonarnym chromatografem gazowym i analizatorem MicroFID. Zmiany stężeń sumy węglowodorów, pomierzonych przenośnym analizatorem i chromatografem, cechują się wysoką jakościową i ilościową zgodnością korelacyjną danych. W tym świetle zastosowanie przenośnego analizatora MicroFID w badaniach terenowych jest uzasadnione na etapie wstępnego rozpoznania geochemicznego. Zaletami analizatora MicroFID są: łatwość obsługi w terenie oraz możliwość szybkiego pomiaru dużej liczby próbek. Jakkolwiek urządzenie to nie jest w stanie zastąpić stacjonarnego chromatografu gazowego, to jednak może być pomocne w prowadzeniu tego typu badań.

EN

Surface geochemical surveys are used not only for the purpose of prospecting but also for the purpose of environmental research (for example to assess the tightness of underground gas storages). Portable analyzers are used frequently whenever there is a need for conducting a fast analysis of samples on the spot. The paper presents a comparative statistical analysis of collections of hydrocarbon gases concentrations measured in the field using a MicroFID portable analyzer against the concentrations marked in a laboratory using a stationary gas chromatograph. The initial material was a concentration of total hydrocarbons determined in 314 samples of soil gas. There is a significant difference between the statistical parameters of concentrations collections measured using the stationary gas chromatograph and those measured using the MicroFID portable analyzer. The biggest discrepancies concern the concentrations exceeding 2000 ppm. They are caused by technical limitations of the MicroFID analyzer which allows determining the hydrocarbons concentrations in the range of up to 5 vol.% at an oxygen content above 12 vol.% Another cause for the above mentioned discrepancies may be the applied method of calibration procedure which was determined by the limited volume of soil gas sample and the method of its dosage. The statistical analysis of collections of hydrocarbon gases concentrations not exceeding 2000 ppm showed in general a high accuracy of the results obtained both by the stationary gas chromatograph and by the MicroFID analyzer. The changes in hydrocarbon gases concentrations measured both by the portable analyzer and by the gas chromatograph are characterized by a high correlation compliance of qualitative and quantitative data. Based on these changes, it can be stated that the use of the MicroFID portable analyzer in field surveys is justified at the stage of initial geochemical identification. The MicroFID portable analyzer is easy to use while being in the field and allows for fast analysis of large amounts of samples, and that constitutes its major advantages. Although the device is helpful during conducting a research, it cannot replace the stationary gas chromatograph.

8

Pomiary emisji metanu w wybranych rejonach polskich Karpat Zewnętrznych

Sechman H., Dzieniewicz M.

Geologia / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

|

2009

|

T. 35, z. 4/1

129-153

PL

W pracy przedstawiono wyniki pomiarów dynamiki stężeń metanu oraz jego emisji. Badania wykonano metodą komór statycznych na wybranych 16 stanowiskach położonych na obszarze polskich Karpat Zewnętrznych. Mierzono zmiany stężeń gazów węglowodorowych oraz dwutlenku węgla naturalnie uchodzących do atmosfery z powierzchni terenu, a także z głębokości 1 metra. Zmiany stężeń analizowano w różnych interwałach czasowych: od kilku minut do prawie 30 godzin. Stężenia metanu wahały się od ok. 1.6 ppm do prawie 8000 ppm. Dynamika zmian tych stężeń była najwyraźniejsza, kiedy metan wypływał z otworu o głębokości 1 m i zmieniała się w przedziale od -0.23 do 100.7 ppm x min-1. Obliczone wielkości emisji wahały się od -24.5 do 10 606.9 mg x m-2 x d-1, przy średniej 304.5 mg x m-2 x d-1 i medianie 0.21 mg x m-2 x d-1. Wyniki badań pozwoliły na zoptymalizowanie metodyki pomiarów terenowych, a także na szacunkową ocenę ilości metanu uwalnianego z jednostki powierzchni orogenu karpackiego w jednostce czasu.

EN

The paper presents measurement results of dynamics of methane concentrations and its emission. The investigations were carried out with application of the method of static chambers in 16 stations located in the Polish Outer Carpathians. The measurements included changes of concentrations of hydrocarbon gases and carbon dioxide, which naturally escape to the atmosphere from the land surface and flow from the depth of 1 m. The concentration changes were analyzed in various time intervals: from a few minutes up to almost 30 hours. Methane concentrations ranged from approximately 1.6 ppm up to nearly 8000 ppm. Dynamics of its concentrations was most distinct when it was flowing from the depth of 1 m and it was changing within the range of -0.23 to 100.7 ppm x min-1. The calculated emission quantities ranged from -24.5 to 10 606.9 mg x m-2 x d-1, with the mean value equal to 304.5 mg x m-2 x d-1 and median of 0.21 mg x m-2 x d-1. The results of the investigations enabled the authors to optimize the methodology of field measurements and to estimate the quantity of methane which escapes from an area unit of the Carpathian orogen during a time unit.

9

Badanie składu gazów glebowych - przykłady zastosowań w prospekcji naftowej i ochronie środowiska

Dzieniewicz M., Sechman H., Górecki W.

Geologia / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

|

2009

|

T. 35, z. 2/1

129-137

EN

The paper presents examples that confirm possibility of using the soil gas method. Soil gas method might be applied to petroleum exploration, to checking of well tightness and underground gas storage, to checking of underground gas pipelines and to prediction of gas hazard in the near-surface zone caused by coal mine closure in the Wałbrzych Coal District.

10

Analiza wyników powierzchniowych badań geochemicznych w transgranicznej strefie Karpat polskich i ukraińskich

Sechman H., Dzieniewicz M.

Geologia / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

|

2009

|

T. 35, z. 4/1

109-127

PL

W pracy przedstawiono wyniki rozpoznawczych powierzchniowych badań geochemicznych wykonanych w latach 2007-2008 we wschodniej części polskich i zachodniej części ukraińskich Karpat Zewnętrznych, na północ od nasunięcia dukielskiego. Celem badań była ocena możliwości występowania wgłębnych akumulacji węglowodorów w obszarze cechującym się powszechnym występowaniem wycieków ropnych na wychodniach intensywnie sfałdowanych i głęboko rozciętych przez erozję warstw. Badania wykonano wzdłuż 11 profili przebiegających poprzecznie do rozciągłości fliszowych jednostek strukturalno-facjalnych. Ogółem pobrano 890 próbek gazu glebowego, w których określono stężenia węglowodorów gazowych i helu. Stężenia metanu, sumy wyższych alkanów, gazowych alkenów i helu dochodziły odpowiednio do 50% obj., 0.4% obj., 132 ppm i 52 ppm. Anomalne stężenia alkanów, przedstawione graficznie na tle głównych jednostek tektonicznych Karpat oraz udokumentowanych akumulacji złożowych, generalnie potwierdziły obecność tych ostatnich. Inne anomalie wskazują na możliwość występowania nieudokumentowanych dotąd, wgłębnych akumulacji węglowodorów.

EN

The paper presents results of reconnaissance surface geochemical surveys carried out in the years 2007 and 2008 in the eastern Polish Carpathians and western Ukrainian Carpathians between the Carpathian Foredeep and Dukla Overthrust. The surveys intended to assess the possibility of occurrence of subsurface hydrocarbon accumulations in the area characterized by common occurrence of oil seeps at outcrops of beds, which had been intensely folded and deeply dissected by erosion. The surveys were conducted along 11 profiles. The profiles were running transversally to the strike of flysch structural-facies units. The geochemical surveys consisted in taking 890 soil-gas samples, in which concentrations of gaseous hydrocarbons and helium were determined. Concentrations of methane, higher alkanes, gaseous alkenes and helium reached to nearly 50 vol.%, 0.4 vol.%, 132 ppm and 52 ppm, respectively. The anomalous alkanes concentrations, graphically presented against the background of major Carpathian tectonic units and documented hydrocarbon deposits, have confirmed, in general, the existence of the deposits, whereas some of the concentrations have indicated possible occurrence of other, still undocumented subsurface hydrocarbon accumulations.

11

Surface geochemical survey at Starunia palaeontological site and vicinity (Carpathian region, Ukraine)

Sechman H., Kotarba M. J., Dzieniewicz M.

Annales Societatis Geologorum Poloniae

|

2009

|

Vol. 79, No 3

375-390

EN

A surface geochemical survey was carried out in an abandoned ozokerite mine in Starunia, where remnants of a mammoth and three woolly rhinoceroses and one almost completely preserved rhinoceros carcass were found in 1907 and 1929. In total, 689 measurement sites were defined within the selected 300×350 m rectangle (ca. 10.5 ha). The analysed soil gases vary in their molecular and isotopic compositions. Several zones with anomalous methane concentrations over 10 vol% were identified in the study area. These anomalous concentrations correlate well with total C2-C5 alkane anomalies (over 1 vol%). The zones with carbon dioxide concentrations over 15 vol% are generally shifted SW of those, where the methane and the sum of C2-C5 alkanes anomalies were identified. High helium concentrations of crustal origin (over 0.001 vol%) are clustered near fault zones. In a majority of cases methane is of thermogenic origin, migrating to the near-surface zone from deep-seated accumulations. Microbial methane, or methane with a high microbial component, is genetically related to recent swamps. The high variability of concentrations of gaseous components together with the highly variable isotopic composition of individual gases in the soil, indicate their thermogenic and/or microbial origin, and point to the lithological diversity of Quaternary sediments in the study area. Several zones with thermogenic gaseous hydrocarbons and helium were delineated. It is likely that during the Pleistocene winters, under a thick ice and snow cover, the tundra lake and swamp zones around outflows of brines, oil, helium and thermogenic gases had a higher temperature, which resulted in melting and cracking of the ice cover. These sites would be more prospective for future search of well-preserved large vertebrates.

12

Molecular and isotopic compositions of gases adsorbed to near surface sediments at Starunia palaeontological site and vicinity (Carpathian region, Ukraine)

Dzieniewicz M., Sechman H., Kotarba M. J.

Annales Societatis Geologorum Poloniae

|

2009

|

Vol. 79, No 3

421-437

EN

The near-surface geochemical survey of gases desorbed from sediment samples was carried out in the area of an abandoned ozokerite mine in Starunia, where remnants of mammoth and three woolly rhinoceroses and one almost completely preserved rhinoceros carcass were discovered in 1907 and 1929. Numerous hydrocarbon seeps (gas and oil "eyes") occur on the surface of the study area. Analyses of molecular and stable carbon isotope compositions of adsorbed gases were carried out in two variants. The first included sampling of cuttings from 30 auger boreholes at depths of 4.8, 5.6 and 6.4 m. In total, 88 samples were collected. In the second variant core samples were collected from 17 selected boreholes. In total, 78 samples were taken from various depths to 12 m. The results of molecular composition analyses of desorbed gases indicated high saturation of near-surface sediments with the oil. The highest concentrations of alkanes were detected in Miocene strata. Hydrocarbon migration from deep accumulations to the surface was relatively fast and proceeded along the faults, fractures and cracks. In the near-surface zone hydrocarbons were subjected to oxidation and dehydrogenation, which resulted in generation of unsaturated hydrocarbons and hydrogen. These processes were most intensive in the Pleistocene sediments and in the mine dumps. Increased concentrations of hydrogen may also originate from water radiolysis in the presence of hydrocarbons. Concentrations of carbon dioxide in the adsorbed gases show the higher values in comparison with the analysed gaseous compounds. However, a slight increase in CO2 concentration was detected in the mine dump, which may indicate conditions more favourable for hydrocarbon oxidation. Carbon dioxide from the analysed adsorbed gases is of thermogenic origin. Occasionally, insignificant influence of secondary hydrocarbon oxidation and/or Quaternary organic matter can be observed. Concentrations of alkanes, alkenes and carbon dioxide in the gas derived from desorption of rock samples are lower and the concentration of hydrogen is higher than those measured in free gases. This indicates that additional effects from recent (e.g. microbial) processes are absent.

13

Distribution and origin of gaseous hydrocarbons and carbon dioxide in the Quaternary sediments at Starunia palaeontological site and vicinity (Carpathian region, Ukraine)

Kotarba M. J., Sechman H., Dzieniewicz M.

Annales Societatis Geologorum Poloniae

|

2009

|

Vol. 79, No 3

403-419

EN

Near-surface gases were investigated in Starunia, where remains of mammoth and woolly rhinoceroses were discovered at the beginning of the 20th century. Samples were collected at 30 measurement sites, from 0.8, 1.6, 2.4, 3.2 and 4.0 m depths and analysed for their molecular and isotopic compositions. Most of the methane and all higher gaseous hydrocarbons accumulated within the near-surface zone are of thermogenic origin. The distribution of thermogenic methane and higher gaseous hydrocarbons in Quaternary sediments is variable and, generally, increases with depth. Microbial methane or a mixture of microbial and thermogenic methane also occurs at the near-surface zone. The presence of hydrogen and alkenes in the near-surface gases also suggests a contribution from recent, microbial processes. Helium of crustal origin migrated through the Rinne Fault and other tectonic zones located in the study area, and was subsequently dispersed during migration through the lithologically diversified Pleistocene and Holocene sediments. The high variability of the carbon dioxide concentration and stable carbon isotope composition at various depths in the near-surface zone is caused by its polygenetic origin (thermogenic, microbial, and oxidation of hydrocarbons and Quaternary organic matter), and also by its dissolution in water and oil during migration through lithologically diversified Pleistocene and Holocene sediments. Zones of thermogenic methane occurrence within Pleistocene sediments, dominated by muds saturated with bitumen and brines, provide the most favourable environment for preservation of large extinct mammals. It is likely that during the Pleistocene winters, when thick ice and snow covered the tundra lake and swamp, zones of outflow of brines, oils, helium, and thermogenic gaseous hydrocarbons had a higher temperature, which could have resulted in melting and cracking of the ice cover and drowning of large mammals. The most favourable conditions for preservation of large, extinct mammals probably still exists in the vicinity of sampling probe sites Nos 21, 22, 23 and 36. Zones of dominance of microbial methane concentrations are less favourable sites for preservation of extinct mammals, because this methane was generated within recent swamps and also within recent descending meteoric waters which infiltrated into Pleistocene and Holocene sediments. Older Pleistocene microbial gases have already escaped to the atmosphere.

14

Powierzchniowe badania geochemiczne w wybranych obszarach polskich i ukraińskich Karpat fliszowych

Dzieniewicz M., Sechman H.

Geologia / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

|

2008

|

T. 34, z. 3

489-502

PL

W pracy przedstawiono wyniki rozpoznawczych powierzchniowych badań geochemicznych wykonanych w wybranych strefach polskich i ukraińskich Karpat fliszowych. Ich celem była ocena możliwości występowania wgłębnych akumulacji węglowodorów. Badania wykonano wzdłuż ośmiu profili o łącznej długości ok. 150 km, przebiegających generalnie z NE na SW. Polegały one na poborze próbek gazu glebowego, w których określano stężenia węglowodorów gazowych i helu. Ogółem pobrano 315 próbek z punktów rozmieszczonych w odstępach ok. 500-metrowych. Stężenia metanu wahały się od 0.9 ppm do prawie 50% obj., stężenia wyższych alkanów dochodziły do ok. 0.4% obj., a stężenia gazowych alkenów do ok. 132 ppm. Stwierdzono również obecność helu o stężeniu dochodzącym do 52 ppm. Zmiany stężeń składników węglowodorowych przedstawione graficznie na tle istniejącego modelu geologiczno-złożowego potwierdzają dotychczasowe rozpoznanie złożowe, a także wskazują na możliwość występowania innych, nieudokumentowanych dotąd, akumulacji wgłębnych.

EN

The paper presents results of reconnaissance surface geochemical survey carried out in selected zones of the Polish and Ukrainian Flysch Carpathians. It intended to assess the possibility of occurrence of subsurface hydrocarbon accumulations. The survey was conducted along 8 profiles with total length of approximately 150 km, in general running from NE to SW, and consisted in taking samples of soil gas, in which concentrations of hydrocarbons and helium were determined. In sum, 315 samples were taken at points with the 500 m spacing. Concentrations of methane ranged from 0.9 ppm to almost 50 vol. %, concentrations of higher alkanes amounted to approximately 0.4 vol. % and concentrations of gaseous alkenes came up to approximately 132 ppm. Also presence of helium was recorded, its concentration amounting to 52 ppm. Variations in concentration of hydrocarbon constituents, graphically presented against the background of the existing geological and reservoir model, confirm the previous recognition of oil and gas fields and are indicative of opportunity of occurrence other, still undocumented subsurface accumulations.

15

Zastosowanie powierzchniowych badań geochemicznych do oceny zagrożenia gazowego na obszarach zlikwidowanych kopalń Dolnośląskiego Zagłębia Węglowego

Dzieniewicz M., Korus A., Kotarba M., Sechman H., Fiszer J.

WUG : bezpieczeństwo pracy i ochrona środowiska w górnictwie

|

2006

|

nr 6

38-40

PL

W artykule przedstawiono wyniki powierzchniowych badań geochemicznych i pomiarów strumienia gazów złożowych dopływających do strefy przypowierzchniowej, wykonanych w latach 1997-2001 i 2004-2005 na obszarach niecki wałbrzyskiej i niecki noworudzkiej. Wykonane badania geochemiczne były realizowane w wariancie gazu wolnego. Maksymalne stężenia metanu i dwutlenku węgla pomierzone w strefie przypowierzchniowej wynosiły odpowiednio ok. 50% obj. i 17% obj. Do pomiarów strumienia gazów złożowych dopływających do powierzchni wykorzystano zmodyfikowaną metodę komór statycznych. Maksymalne dopływy metanu i dwutlenku węgla wynosiły odpowiednio 620 dm3/m2godz i 330 dm3/m2godz. Analiza uzyskanych wyników na tle opracowanego modelu geologiczno-złożowego wykazała, że główna przyczyną obecności podwyższonych stężeń gazów złożowych w strefie przypowierzchniowej jest działanie tzw. "tłoka wodnego". Znajomość mechanizmów migracji gazów i ich dynamiki dopływu do powierzchni pozwoliły na opracowanie skali potencjalnych zagrożeń występujących na obszarze niecki wałbrzyskiej.

EN

The authors provide results of surface geochemical survey and measurements of coal-bed gases flow to the near-surface zone carried on in the years 1997-2001 and 2004-2005 in the areas of the Wałbrzych and the Nowa Ruda troughs. For geochemical survey the "free gas" method was applied. Maximum concentrations of methane and carbon dioxide measured in the near-surface zone were about 50 vol.% and 17 vol.%, respectively. Measurements of coal-bed gases flow were run using the modified static chambers method. Maximum measured flows of methane and carbon dioxide were 620 dm3/m2h and 330 dm3/m2h, respectively. Analysis of the results referred to the geological model of hard-coal deposits revealed that the main factor controlling the presence of coal-bed gases in the near-surface zone is the socalled "water piston effect". Recognition of both gas migration mechanisms and dynamics of their flow towards the Earth surface enabled the preparation of categorization (scale) of potential hazards encountered in the area of the Wałbrzych Coal District.

16

Wykorzystanie powierzchniowych badań geochemicznych do oceny szczelności naftowych otworów wiertniczych

Sechman H., Dzieniewicz M., Górecki W.

WUG : bezpieczeństwo pracy i ochrona środowiska w górnictwie

|

2006

|

nr 6

36-38

PL

W artykule przedstawiono wykorzystanie powierzchniowych badań geochemicznych, realizowanych w wariancie gazu wolnego do oceny szczelności naftowych otworów wiertniczych. Zastosowana metodyka badań umożliwia selekcję genetyczna mierzonych stężeń składników gazowych w próbkach powietrza podglebowego. Możliwości te i "czułość" zastosowanej metody pozwalają określić szczelność badanych obiektów już na etapie mikrowycieków. Wyniki powierzchniowych badań geochemicznych przeprowadzonych przez zespół Zakładu Surowców Energetycznych AGH wskazywały na wyraźne nieszczelności niektórych z badanych otworów wiertniczych, jak również pozwalały na stwierdzenie obecności efektów współczesnych przemian biochemicznych występujących w ich sąsiedztwie. W skrajnych przypadkach wysokie stężenie metanu w utworach przypowierzchniowych stwarzały potencjalne zagrożenia dla otoczenia.

EN

The paper presents the application of surface geochemical survey methods ("free gas" variety) to tightness control of petroleum boreholes. The applied methods enable the genetic classification of measured concentrations of gaseous components in the soil atmosphere. Opportunities provided by this method, including sensitivity allow to determine the borehole tightness at the stage of micro-leaks. The results of surface geochemical survey effected by the Department of Fossil Fuels, AGH-University of Science and Technology in Kraków determined the tightness level of studied and biochemical effects observed in their vicinity. In extreme cases high methane concentrations in the near-surface zone created potential hazard for environment.

17

Głębokość poboru próbki gazu podglebowego w powierzchniowych badaniach geochemicznych - próba optymalizacji

Sechman H.

Geologia / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

|

2006

|

T. 32, z. 2

117-139

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań nad optymalizacją głębokości poboru próbek gazu podglebowego przy powierzchniowych badaniach geochemicznych. Badania wykonano w dwóch obszarach: w niecce wałbrzyskiej i w rejonie Karlina na Pomorzu Zachodnim. Badania wykonane w niecce wałbrzyskiej nad zlikwidowanymi kopalniami węgla kamiennego wykazały, że najbardziej dogodny dla opróbowań geochemicznych jest interwał głębokościowy 1.0-1.8 m, który położony poniżej strefy aktywnej wymiany sięgającej do głębokości ok. 1 m charakteryzuje się wyrazistym sygnałem geochemicznym pochodzenia wgłębnego. Badania w rejonie Karlina na Pomorzu Zachodnim, wykonane nad akumulacjami naftowymi, polegały na ocenie uzyskanych wielkości stężeń węglowodorów gazowych szeregu metanowego na głębokościach 1.2 m i 1.8 m. Wykazały one, że głębokość 1.2 m jest optymalna dla powierzchniowych opróbowań geochemicznych, realizowanych metodą gazu wolnego w tym obszarze. Analogiczną głębokość opróbowania gazowego można przyjąć dla obszaru niecki wałbrzyskiej. W celu potwierdzenia uzyskanych wyników podobne badania powinny zostać przeprowadzone w innych perspektywicznych złożowo obszarach Polski.

EN

The paper presents the results of optimization of sampling depth for soil gas applied in the surface geochemical survey. The studies were carried out in two areas: the Wałbrzych Trough and the Karlino area (Western Pomerania). The studies in the Wałbrzych Trough was carried out over the closed and remediated coal mines. The results demonstrated that sampling depth interval 1.0-1.8 meters is an optimum for surface geochemical survey as it is located beneath the active exchange zone (i.e. beneath 1.0 meter) but provides distinct geochemical response from deep sources. The studies in the Karlino area (Western Pomerania) was carried out over oil and gas pools. It was found that 1.2 meter depth is an optimum for geochemical sampling with the "free" gas method in this area. The some sampling depth can be apply on in the Wałbrzych Trough. Such studies must be passed in other areas of Poland to confirm this depth of sampling.

18

75 lat obecności powierzchniowych badań geochemicznych w poszukiwaniach złóż ropy naftowej i gazu ziemnego

Sechman H., Dzieniewicz M.

Nafta-Gaz

|

2005

|

R. 61, nr 4

150-165

PL

W pracy przedstawiono zarys historii wykorzystania powierzchniowych badań geochemicznych w lądowych poszukiwaniach złóż ropy naftowej i gazu ziemnego w okresie ostatnich 75 lat. W oparciu o wybraną literaturę, a także doświadczenie i wiedzę autorów przedstawiono historię rozwoju powierzchniowych metod geochemicznych oraz ich znaczenie dla poszukiwań naftowych na świecie. Na tym tle uwypuklono pionierskie dokonania i osiągnięcia naukowców rosyjskich i amerykańskich. Osobno zaprezentowano historię i zakres prowadzonych badań geochemicznych w Polsce, a także zasygnalizowano osiągnięcia geochemików z innych krajów w zakresie tego typu badań.

EN

The paper present historical overview of the application of surface geochemical survey for onshore exploration for oil and gas deposits for last 75 years. Basing upon the chosen literature as well as Author's knowledge and experience, the history was presented of surface geochemical exploration methods on the world with the special attention paid to pioneer achievements of Russian and American scientists. Separately, the history and scope of surface geochemical survey in Poland was introduced. Additionally, the progress in such studies made in other countries was highlighted.

19

Badania wpływu czasu przechowywania próbek powietrza podglebowego na mierzone mikrostężenia węglowodorów

Dzieniewicz M., Sechman H.

Technika Poszukiwań Geologicznych

|

2004

|

R. 43, nr 1-2

59-67

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych, których celem było określenie wpływu czasu przechowywania geochemicznych próbek gazowych na ich jakość. W badaniach wykorzystano wyniki analiz chromatograficznych 98 próbek powietrza podglebowego pobranych w strefie wysadu solnego Mogilno. Próbki pobrano z głębokości 1,2 m, z obszaru o powierzchni ok. 1,5 ha o zróżnicowanej topografii, obejmującej pola uprawne, ugory, las i podmokłe łąki. Porównano pomiędzy sobą stężenia metanu i osobno sumy alkanów C2-C4, określone w 3 seriach analitycznych (tzw. stężenia wyjściowe, uzyskane po 10 dniach i po 25 dniach). Porównano podstawowe parametry statystyczne, postacie rozkładów i zależności pomiędzy stężeniami analizowanych zbiorów. Uzyskane wyniki wskazują, że w okresie 25 dniowym pomierzone stężenia zmieniają się w niewielkich zakresach. W związku z tym, w badanym okresie nie zachodzi degradacja próbek np. w wyniku rozwoju procesów biochemicznych.

EN

The paper presents the results of experimental studies on the influence of storage time of geochemical gas samples on their quality. The studies were based upon the chromatographic analyses of 98 soil gas samples collected in the vicinity of the Mogilno salt diapir. Samples were taken from a depth of 1,2 meters over the area of about 1,5 hectare. The sampled terrain was diversified and included crop fields, fallows, forest and marshes. The concentrations of methane and sum of alkanes C2-C4 were measured for three sets of analyses representing the initial values and values measured after 10 and 25 days. Basic statistical parameters, distribution patterns and relationships between the concentrations in particular sets were compared. The results demonstrate that the concentrations measured after 25 days do not differ significantly from the initial values. Hence, during the studied period the samples were not subjected to degradation caused by e.g. biochemical processes.