Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Analiza możliwości pozyskiwania pozabilansowych zasobów gazu ziemnego z nasyconych poziomów solankowych w procesach sekwestracji CO2

Warnecki M.

Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu

|

2016

|

nr 211

1--222

PL

W ciągu ostatnich kilku dekad wzrosła koncentracja gazów cieplarnianych w atmosferze, co wzbudziło zaniepokojenie z powodu zmian klimatycznych. Uważa się, że gazy cieplarniane zatrzymują ciepło emitowane z powierzchni Ziemi w dolnych warstwach atmosfery, czego skutkiem jest globalne ocieplenie. Emisja ditlenku węgla (CO2) odpowiada za około 2/3 obserwowanego procesu globalnego ocieplenia. W ciągu ostatnich 150 lat stężenie ditlenku węgla w atmosferze wzrosło z 280 ppm do około 400 ppm. Stało się tak głównie w wyniku spalania paliw kopalnych. Efektywne korzystanie z alternatywnych źródeł energii proponuje się jako pierwsze podejście do obniżenia poziomu CO2 w atmosferze. W minionym dziesięcioleciu geologiczne składowanie ditlenku węgla szczegółowo badano w kontekście nowego rozwiązania umożliwiającego ograniczenie koncentracji węgla w atmosferze. Idea ta polega na wychwytywaniu CO2 ze źródeł emisji, a następnie zatłaczaniu go do głębokich formacji geologicznych. Istnieją różne metody składowania: - zatłaczanie CO2 do wyeksploatowanych złóż ropy i gazu; - zatłaczanie CO2 do pokładów węgla; - zatłaczanie CO2 do głębokich solankowych poziomów wodonośnych. Poziomy wodonośne mają najwyższą szacowaną pojemność. Niejednokrotnie błędnie uważa się, że solankowe poziomy wodonośne cechuje niska wartość ekonomiczna. Jednak niektóre z nich mogą być istotnym źródłem energii, gdyż zawierają rozpuszczony w wodzie metan i/lub ciepło geotermalne. Pozyskanie tej energii może pomóc zrównoważyć koszty wychwytywania i składowania ditlenku węgla (CCS). W naszym kraju produkcja energii odbywa się głównie poprzez spalanie węgla – ok. 95%. W związku z tym technologie niskiej emisji CO2 z jego przechwytywaniem i bezpiecznym magazynowaniem są w Polsce wysoce pożądane. Głębokie solankowe poziomy wodonośne stanowią największy znany obecnie potencjał sekwestracyjny ditlenku węgla, lecz w przeciwieństwie do wgłębnych struktur naftowych stopień ich geologicznego rozpoznania jest znacznie mniejszy. W istniejących poziomach solankowych nasyconych gazem ziemnym szczelność (na przestrzeni czasu geologicznego) potwierdzona jest występowaniem niewielkich złóż gazu w lokalnych kumulacjach struktury. Typując przyszłe poziomy geologiczne do podziemnego składowania CO2 w Polsce, należy uwzględnić utwory permskie zalegające na obszarze Niżu Polskiego. Szczególną uwagę zwraca megastruktura niecki poznańskiej, wypełnionej utworami czerwonego spągowca rozciągającymi się na powierzchni ok. 5000 km2. Piaskowce te stanowią rozległy poziom solankowy nasycony gazem ziemnym. W lokalnych kulminacjach struktury powstały złoża gazu ziemnego. Jak wyliczono, megastruktura niecki poznańskiej w poziomach solankowych czerwonego spągowca może zawierać zasoby rozpuszczonego gazu ziemnego w ilości 120 mld Nm3, a więc na poziomie obecnie udokumentowanych zasobów gazu ziemnego w Polsce. Już w latach 70. rozważano różne metody pozyskania rozpuszczonego gazu. Jedną z ciekawszych propozycji jest prezentowana koncepcja składowania w tych poziomach CO2. Gaz ten cechuje dobra rozpuszczalność w wodach złożowych, znacznie większa (ok. 10-krotnie) od rozpuszczalności gazów ziemnych. W trakcie procesu sekwestracji CO2 powinien zatem zachodzić proces wypierania rozpuszczonych w solankach rodzimych gazów ziemnych i ich migracja do wyżejległych kulminacji, które stanowią złoża gazu ziemnego. Następowałby więc proces naturalnego uzupełnienia zasobów uwolnionym gazem ziemnym z możliwością jego późniejszego wydobycia. Monografia składa się z 7 rozdziałów. Rozdział 1 to przegląd literaturowy dotyczący badanego zagadnienia. Zaprezentowano w nim wiele koncepcji i wynalazków mających na celu umożliwienie pozyskiwania gazu ziemnego zawartego w głębokich poziomach solankowych. Są to techniki polegające głównie na wydobyciu nasyconej solanki na powierzchnię, a następnie odseparowaniu z niej rozpuszczonego gazu. Opisano również kilka projektów badawczych prowadzonych w Polsce i za granicą. Rozdział 2 dotyczy geologii. Zawiera ogólną charakterystykę geologiczną polskiej części basenu czerwonego spągowca i struktury niecki poznańskiej – jako potencjalnego krajowego obiektu sekwestracyjnego. W rozdziale opisano proponowaną koncepcję pozyskiwania gazu ziemnego poprzez zatłaczanie CO2 bezpośrednio do nasyconych poziomów solankowych w procesie sekwestracji CO2. Rozdział 3 przedstawia opis i wyniki kompleksowych badań właściwości fazowych mieszanin powstałych podczas zatłaczania CO2 do solanek zawierających metanowy gaz ziemny. Badania prowadzono z użyciem aparatury PVT firm Chandler i Ruska w złożowych warunkach ciśnienia i temperatury. Opisano użytą aparaturę, przedstawiono metodykę badań, w końcu zaprezentowano uzyskane rezultaty testów PVT gazów rodzimych (Ujazd-15, Porażyn-2A), ditlenku węgla i ich mieszanin pośrednich. Rozdział 4 zawiera opis i wyniki badań dotyczących zjawiska pęcznienia solanki wskutek zatłaczania do niej CO2 (ang. swelling test). Przedstawiono również rezultaty badań rozpuszczalności gazów ziemnych i CO2 w solankach złożowych i wodzie destylowanej. Rozdział 5 przedstawia szczegółową charakterystykę i wyniki eksperymentów prowadzonych na fizycznych modelach złoża. Doświadczenia wykonywano w złożowych warunkach ciśnienia i temperatury. Pierwszy omówiony eksperyment przeprowadzono na fizycznym modelu złoża bez porowatości. Kolejne eksperymenty pozwoliły zbliżyć się do bardziej rzeczywistych warunków, tj. były wykonywane w ośrodku porowatym. Testy udowodniły, że możliwe jest pozyskanie dodatkowych ilości gazu ziemnego poprzez wyparcie ich ze środowiska wodnego. Rozdział 6 opisuje numeryczny geologiczny model złoża, którym posłużono się w symulacjach procesu desorpcji gazu ziemnego z głębokich poziomów wodonośnych i geologicznej sekwestracji CO2. Przedstawiono specyfikację modelu symulacyjnego łącznie z parametrami petrofizycznymi, właściwościami płynu złożowego i ich wzajemnym oddziaływaniem. Symulacje numeryczne wykorzystujące specjalistyczne oprogramowanie (Eclipse firmy Schlumberger) były ukierunkowane na oszacowanie ilości gazu ziemnego możliwego do pozyskania podczas zatłaczania CO2 w procesie sekwestracji. W rozdziale opisano wpływ zatłaczania CO2 na ilość wydobytego gazu ziemnego – rozważono i przedyskutowano kilka scenariuszy prowadzenia tego procesu. Rozdział 7 prezentuje podsumowanie uzyskanych wyników badań oraz wnioski końcowe. Przedyskutowano w nim pewne koncepcje i strategie pozyskiwania gazu ziemnego z poziomów solankowych. Przedstawiono zalecenia dotyczące przyszłych prac.

EN

In the past few decades, greenhouse gases concentration has increased in the atmosphere and aroused concerns about climate change. It is believed, that greenhouse gases trap the heat radiated from the Earth's surface and lower layers of the atmosphere, causing global warming, and that carbon dioxide (CO2) accounts for about two thirds of the observed global warming. In the past 150 years, the concentration of carbon dioxide in the atmosphere has surged from 280 ppm, to about 400 ppm. This was mainly as a result of burning fossil fuels. Increasing the efficiency and developing alternative energies, have been introduced as approaches, to reduce the level of carbon dioxide in the atmosphere. Geological storage of carbon dioxide has been studied comprehensively in the past decade, as a new solution, to reduce the carbon content in the atmosphere. This idea consists of capturing carbon dioxide from sources of emission and injecting it into deep geological formations. There are different methods of storage strategies: - injecting CO2 into depleted oil and gas reservoirs, - injecting CO2 in coal seams, - injecting CO2 into deep saline aquifers. Among these candidates, deep saline aquifers have the highest estimated storage capacity. On the other hand, it is erroneously believed, that deep saline aquifers have low economic value. Some aquifers contain sources of energy, such as dissolved methane or geothermal energy. Production of this energy can help offset the cost of Carbon Capture and Storage (CCS). Coal accounts for 95% of energy generation in Poland. Therefore, low carbon emitting technology with its capture and underground storage of CO2, is required in our country. Deep saline aquifers have the largest long-term storage potential of CO2, but there are many problems with their exploration and qualification, due to the lack of tightness confirmation. It is very important to reduce the cost of their exploration, done mainly by expensive drilling. In existing aquifers saturated by natural gases, tightness is confirmed by the presence of a lot of local gas accumulations, in their top structures. Special attention was focused on the Poznan Trough mega-aquifer, naturally saturated by native natural gases. This mega-structure represents a great potential for long-term underground CO2 storage in Poland, covering an area of 5000 km2. At present, these Rotliegend sandstones, represent a huge container of brine saturated with natural gas. Reservoirs of natural gas have been formed in its local culminations. As calculated, the Poznan Trough structure may contain dissolved natural gas resources, estimated as nearly 120 billion Nm3, and therefore, at the current documented level of natural gas reserves in Poland. Already in the 70's various ways of obtaining dissolved gas were considered. One of the most interesting proposals, seems to be the concept of storing CO2 in these layers. This gas has high solubility in reservoir water, much higher (ten times) than the solubility of natural gases. In the process of CO2 sequestration, the phenomenon of displacement of native natural gas (which originally saturates the underlying water) by CO2 injected into reservoir should occur. Such a displacement process, allows to replenish the gas cap by a volume, equivalent to methane gas dissolved in underlying water. This Monograph is organized into seven chapters. Chapter 1 contains the literature review related to this research. This chapter also describes many inventions and patents, regarding natural gas production from deep saline aquifers – conducted mainly by methane extraction from brine, in surface separation processes. It includes a description of some research and projects conducted both in Poland and abroad. Chapter 2 focuses on geology. It contains the geological characteristics of the Polish Rotliegend Basin and Poznan Trough mega-structure – the potential national sequestration object. The chapter introduces the proposed idea of obtaining natural gas resources, by injecting CO2 directly into the gas saturated saline aquifer, in the sequestration process. Chapter 3 deals with the comprehensive testing and analyses of the phase transitions/behavior of the mixtures, formed during the process of CO2 injection into saline aquifers saturated with natural gas. Studies were performed using the Chandler/Ruska PVT (Pressure-Volume-Temperature) systems at reservoir conditions. This chapter covers the PVT apparatus description, testing methodology and finally the results of the PVT study of native reservoir gases (Ujazd-15, Porażyn-2A), carbon dioxide and its mixtures with the native methane gases. Chapter 4 contains studies connected with the reservoir brine swelling process, during saturating it with CO2 – this is called the Swelling Test. The chapter also deals with a solubility study of native gases and carbon dioxide in reservoir brine and distilled water. Chapter 5 provides a detailed description and the results of my advanced experiments, performed on gas reservoir physical models with underlying water. These experiments were conducted at the reservoir (pressure and temperature) conditions. The first experiment was performed using a physical model having no porosity. Subsequent experiments allowed for the development of earlier studies, by using a more realistic model, with a porous rock matrix. These experiments have proven, that it is possible to achieve the additional natural gas volumes, by displacing it from saline aquifer. Chapter 6 describes a numerical model used to simulate the methane gas production, from deep saline aquifers and geologic storage of CO2. All of the specifications of the model, including petrophysical properties, fluid properties and rock-fluid properties, are explained in this chapter. Numerical simulations, performed using specialized software: Eclipse by Schlumberger company, were mainly focused on calculating the amount of gas possible to obtain during CO2 injection in the sequestration process. It describes the effect of injecting CO2 to methane gas recovery –various scenarios were simulated and discussed. Chapter 7 presents the summary of the results of the studies and conclusions. It also discusses the proposed ideas and strategies of obtaining methane gas from deep saline aquifers saturated with natural gas. Finally, some recommendations for future works are presented.

2

Geologiczne składowanie CO2 a możliwe zagrożenia związane z eksploatacją górotworu

Wójcicki A.

Przegląd Geologiczny

|

2015

|

Vol. 63, nr 1

42–-47

EN

The paper presents the problem of geological storage of CO2, in particular in saline aquifers, and associated binding mechanisms of the injected CO2 in the subsurface. Discussed are the differences and similarities between the geological storage of carbon dioxide and other uses of the subsurface. Generally it can be said that despite the apocalyptic visions of CCS opponents there are not known any examples of significant impact of geological storage of CO2 on the environment, and such examples can be given for more or less analogous (in terms of the use of technology and physical processes) projects, i.e. the conventional or unconventional geothermal or production of hydrocarbons, including the injection of waste resulting from the operation.

3

Desalination of groundwater and impoundments using Nano-Zero Valent Iron, n-Fe°

Antia D.D.J.

Meteorology Hydrology and Water Management. Research and Operational Applications

|

2015

|

Vol. 3, Iss. 1

21--38

EN

Salinization of groundwater is a major problem, particularly in areas with limited infrastructure. 14 diffusion reactors are operated diabatically at -8°C to 20°C to determine the amount of NaCl removed by n-Fe°. The reactors establish NaCl removal by Fe°: (i) 44,000-77,000 nm particle size (PS) = 0.0675-0.1925 g L-1 [feed water (FW) = 0.89 g L-1]; (ii) 50 nm PS = 0.953-1.14 g L-1 [FW = 1.095-1.19 g L-1]; (iii) 50 nm PS under nitrogen saturation (0.1-0.2 MPa) = 9.693 g L-1 [FW = 10 g L-1]; (iv) <0.01 g 50 nm PS L-1 under nitrogen saturation (0.1-0.2 MPa) = 1.564 g L-1 [FW = 4 g L-1]; (v) 50 nm PS modified by nitrogen saturation (PSN) = 5.52 g L-1 [FW = 6.89 g L-1]. Desalination commences at a time, t, after the n-Fe° is added to the water, and continues with an exponential decline until a base (equilibrium) salinity is reached. The effectiveness of n-Fe° as a desalination agent appears to increase with increased water salinity. Placement of PSN in an existing impoundment, or aquifer, may provide a cost effective, zero energy, partial desalination solution, which can be used to support emergency relief, agriculture and extractive industries.

4

Analiza możliwości pozyskania pozabilansowych zasobów gazu ziemnego z nasyconych poziomów solankowych w procesach sekwestracji CO2

Warnecki M.

Nafta-Gaz

|

2013

|

R. 69, nr 1

34--41

PL

Powszechnie uważa się, że bez poczynienia realnych starań zmierzających do ograniczenia emisji gazów cieplarnianych globalna temperatura wzrośnie o kilka stopni, znacznie zmieniając klimat na Ziemi. W naszym kraju produkcja energii odbywa się głównie poprzez spalanie węgla – ok. 95%. W związku z tym, technologie niskiej emisji CO2 z jego przechwytywaniem i bezpiecznym magazynowaniem są w Polsce wysoce pożądane. Głębokie solankowe poziomy wodonośne stanowią największy znany obecnie potencjał sekwestracyjny ditlenku węgla. W przeciwieństwie do wgłębnych struktur naftowych stopień geologicznego rozpoznania poziomów solankowych jest znacznie mniejszy. W Polsce pewne doświadczenia dotyczące podziemnego składowania gazów kwaśnych (CO2, H2S) uzyskano na złożu gazu ziemnego Borzęcin, gdzie od stycznia 1996 r. rozpoczęto proces składowania gazów kwaśnych. Typując przyszłe poziomy geologiczne dla podziemnego składowania CO2 w Polsce, uwzględnić należy również utwory permskie zalegające na obszarze Niżu Polskiego. Szczególną uwagę zwraca megastruktura niecki poznańskiej wypełnionej utworami czerwonego spągowca o powierzchni ok. 5000 km2. Piaskowce te stanowią rozległy poziom solankowy nasycony gazem ziemnym w ilości 2,4 Nm3 gazu w 1 m3 solanki. W lokalnych kulminacjach struktury powstały złoża gazu ziemnego. Jak wyliczono, megastruktura niecki poznańskiej w poziomach solankowych czerwonego spągowca może zawierać zasoby rozpuszczonego gazu ziemnego w ilości blisko 120 mld Nm3, a więc na poziomie obecnie udokumentowanych zasobów gazu ziemnego w Polsce. Już w latach 70. rozważano różne metody pozyskania rozpuszczonego gazu. Jedną z ciekawszych propozycji jest prezentowana koncepcja składowania w tych poziomach CO2. Gaz ten cechuje dobra rozpuszczalność w wodach złożowych, znacznie większa od rozpuszczalności gazów ziemnych. W trakcie procesu sekwestracji CO2 powinien zatem zachodzić proces wypierania rozpuszczonych w solankach rodzimych gazów ziemnych i ich migracji do wyżej położonych kulminacji, które stanowią złoża gazu ziemnego. Następowałby więc proces naturalnego uzupełnienia zasobów uwolnionym gazem ziemnym z możliwością jego wydobycia. Procesy składowania CO2 w głębokich solankowych poziomach wodonośnych nasyconych gazem ziemnym nie były do tej pory przedmiotem szczegółowych badań i stanowią nową dziedzinę poznawczą. W artykule przedstawiono koncepcję pozyskiwania niekonwencjonalnego gazu, opisano aparaturę i stanowisko badawcze służące do badań procesów wypierania gazu ziemnego. Zaprezentowano wyniki wybranych eksperymentów przeprowadzonych na fizycznym modelu złoża [5].

EN

It has been estimated that without real efforts to limit greenhouse gas emission global temperatures will rise by several degrees altering the world’s climate. Coal accounts for 95% of energy generation in Poland. Therefore, low carbon emitting technology with the capture and underground storage of CO2 is required in our country. Deep saline aquifers have the largest long-term storage potential of CO2, but there are many problems with their exploration and qualification due to the lack of tightness confirmation. It is very important to reduce the cost of their exploration done mainly by expensive drilling. In existing mega-aquifers saturated by natural gases their tightness is confirmed by the presence of many local gas accumulations in top structures. Special attention was concentrated on the Poznań Trough mega-aquifer naturally saturated by native natural gases. This megastructure represents a great potential for long-term underground CO2 storage covering a 5000 km2 area. The Oil & Gas Institute and Polish Oil & Gas Company has gained some experience in acid gas capture and storage since, acid gas containing 60% of CO2 and 15% of H2S reinjected into an aquifer directly underlying the Borzęcin gas reservoir has been in operation since 1996. Apart from the technological parameters we also analyzed the process of displacement of native natural gas which originally saturates the underlying water through acid gases injected into the reservoir. Such a process allows to replenish the gas cap by volume equivalent to methane gas dissolved in underlying water. The PVT study results indicate that the volume of methane gas displaced from the reservoir waters is in direct proportion to the volume of CO2 injected into the reservoir and that acid gas concentration in hydrocarbon gases being displaced from the reservoir is gradually increasing. This paper describes the conception, the apparatus and research station/unit designed to explore natural gas displacement processes. The results of some experiments carried out on a physical model reservoir are presented.

5

Postępy realizacji Krajowego Programu „Rozpoznanie formacji i struktur do bezpiecznego geologicznego składowania CO2 wraz z ich planami monitorowania"

Wójcicki A.

Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego

|

2012

|

nr 448 (1)

9--15

PL

Realizacja Krajowego Programu „Rozpoznanie formacji i struktur do bezpiecznego geologicznego składowania CO2 wraz z ich programem monitorowania" wykonywanego na zamówienie Ministerstwa Środowiska, przez konsorcjum złożone z PIG-PIB (lider), AGH, GIG, INiG, IGSMiE PAN i PBG weszła właśnie w ostatnią fazę. Wynikiem wspomnianego krajowego programu są informacje niezbędne do podejmowania w przyszłości przez Ministerstwo Środowiska decyzji koncesyjnych, zgodnie z wymogami Dyrektywy unijnej w sprawie geologicznego składowania dwutlenku węgla. Dotychczas ukończono prace w zakresie rozpoznania większości perspektywicznych formacji i struktur występujących w Polsce, a dla kilku struktur – potencjalnych składowisk wykonano analizy szczegółowe.

EN

Development of the National Programme “Assessment of formations and structures for safe CO2 geological storage, including monitoring plans”, ordered by the Ministry of Environment, and carried out by a consortium consisting of PGI-NRI, AGH UST, CMI, OGI, MEERI PAS and PBG is about to be completed. Results of the national programme include information necessary for the Ministry’s future, permitting concession decisions according to requirements of the EU directive on geological storage of carbon dioxide. To this moment, work on the assessment of most of the perspective formations and structures in Poland has been completed. For several structures (potential storage sites), detailed analyses have been made.

6

Geotermia a CCS i CCU

Wójcicki A.

Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego

|

2012

|

nr 448 (1)

239--246

PL

Problem potencjalnego konfliktu interesów pomiędzy geologicznym składowaniem CO2 w poziomach solankowych a geotermią niskotemperaturową jest często podnoszony przez przeciwników metody CCS (Carbon Capture and Storage – czyli wychwyt i geologiczne składowanie CO2) zarówno w Polsce, jak i w innych krajach Europy o podobnych warunkach geologicznych. Jak wiadomo, formacje skał osadowych występujące w obrębie basenu permo-mezozoicznego obejmującego północne Niemcy, Danię, Holandię, Morze Północne, wschodnią część Anglii oraz ponad połowę terytorium Polski zawierają wody złożowe o rozmaitym zasoleniu. Wbrew oponentom metody CCS warto wskazać, że procesy towarzyszące oddziaływaniom wtłaczanego CO2 z górotworem i wodami solankowymi można wykorzystać jednocześnie do obu celów – sekwestracji i skojarzonej produkcji ekologicznej energii (kogeneracji). Reasumując, obecnie możliwe jest połączenie CCS i CCU (Carbon Capture and Utility, czyli wychwyt CO2 oraz jego utylizacja) i geotermii, przez co można redukować emisję dwutlenku węgla i przy okazji w opłacalny sposób produkować ciepło i/lub energię elektryczną. Pierwszą z takich możliwości jest wykorzystanie CO2 w zamkniętych, niekonwencjonalnych systemach geotermalnych typu HDR (Hot Dry Rock). W przypadku HDR dokonujemy szczelinowania, aby sztucznie polepszyć właściwości zbiornikowe skał na głębokościach minimum 3 km i osiągnąć temperaturę minimum 95–100°C, wystarczającą do produkcji i ciepła i energii elektrycznej. Połączenie geotermii z CCU oznacza tu po prostu że zamiast wody zatłaczamy CO2 w obiegu zamkniętym. Około 10% zatłoczonego gazu jest przy tym „tracona", czyli pozostaje na trwałe w górotworze, co stanowi efekt CCS. Oczywiście, nie są to ilości na ogół wielkie w porównaniu z konwencjonalną sekwestracją, ale w przyjętych koncepcjach redukcji emisji CO2 metody utylizacji tego gazu (CCU – Carbon Capture and Utility) są szczególnie cenne i pożądane. Wykorzystanie CO2 zamiast wody jako medium przenoszące ciepło ogromnie przy tym podnosi efektywność energetyczną HDR, co stanowi w tym przypadku kluczowy zysk ekonomiczny i ekologiczny. Druga koncepcja wykorzystuje skały osadowe o dobrych właściwościach zbiornikowych, zawierające solanki, które są na ogół mniej przydatne dla geotermii, z uwagi na wysoką korozyjność i przeciętne na ogół (zwłaszcza w naszym kraju) parametry temperaturowe. Do poziomu solankowego zatłaczany jest CO2, który na głębokości minimum 800 m występuje w fazie zbliżonej do ciekłej, lecz o gęstości niższej od solanki, stąd utrzymuje się nad nią w postaci poduszki. Przy założeniu kogeneracji energii, CO2 jest zatłaczany do solanki, przy czym jego większa część pozostaje w górotworze (sekwestracja), a niewielka część cyrkuluje w obiegu zamkniętym, oddając ciepło na wymienniku, bądź produkując energię elektryczną w turbinie. Sens ekonomiczny tej koncepcji zawiera się w fakcie, że dwutlenek węgla może w tych warunkach, w temperaturze kilkudziesięciu stopni Celsjusza plus panującej na tych głębokościach, oddać parokrotnie więcej ciepła/energii, niż zasolona woda wykorzystywana w tradycyjnych układach zamkniętych głębokiej geotermii.

EN

The issue of potential conflict of interests between CO2 geological storage in saline aquifers (CCS – Carbon Capture and Storage) and low-enthalpy geothermal energy is often raised by opponents of the CCS in Poland and other European countries of similar geological conditions. However, contrary to those opponents, processes accompanying CO2 injection into deep saline aquifers can be simultaneously used for both sequestration and associated production of clean energy. Sedimentary formations occurring in the Permian-Mesozoic Basin, covering the Northern Germany, Denmark, the Netherlands North Sea, eastern England and more than a half of the territory of Poland contain deep waters of variable salinity. It is possible to combine geothermal and CCS, both in order to reduce carbon dioxide emissions and for cost-efficient heat and/or electricity generation. The first concept is the use of CO2 in closed, unconventional geothermal systems (HDR – Hot Dry Rock). In case of HDR fracturing is carried out in order to enhance reservoir properties of rocks at depth of at least 3 km, reaching a temperature of minimum 95–100°C, sufficient for heat and electricity generation. This method combines the geothermal energy and CO2 injection instead of water in a closed loop. Therefore, this method should be classified mostly as CCU, subordinately as CCS. Although it does not neutralize huge amounts of CO2 in comparison with conventional geological storage (only about 10% of injected gas is ultimately stored in the host rock), the CCU method is much desired and produces geothermal energy with much better efficiency than the classical geothermal loop using water as a medium transporting the heat – which is the main economical and ecological advantage of this method. The second concept uses sedimentary rocks of good reservoir properties, containing saline aquifers, usually less suitable for geothermal because of high corrosivity and generally weak thermal properties (at least in Poland). CO2 is injected into the saline aquifer, and appears at depth of minimum 800 m in a phase similar to a liquid, but of density lower than brine, so it remains on top as a plume. If most of the injected CO2 remains in the aquifer (i.e. it is sequestered), part of it is re-circulated in a closed loop for the heat exchange or electricity generation in a turbine. At the depth of more than 800 m, in the temperature of tens of C degrees plus, the carbon dioxide transmits the heat/energy stream several times more efficiently than the water/brine medium, which makes economic sense of such an approach.

7

Formacje i struktury solankowe perspektywiczne dla składowania CO2 w regionie Górnośląskiego Zagłębia Węglowego

Jureczka J., Chećko J., Krieger W., Warzecha R.

Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego

|

2012

|

nr 448 (1)

47--56

PL

W artykule przedstawiono ocenę możliwości lokalizacji składowisk CO2 w poziomach solankowych regionu Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Na podstawie analizy budowy geologicznej oraz oceny parametrów zbiornikowych, jako potencjalne składowiska wyznaczono trzy poziomy solankowe: dwa w utworach karbonu węglonośnego – w górnośląskiej serii piaskowcowej i krakowskiej serii piaskowcowej oraz jeden w utworach miocenu – w warstwach dębowieckich. Z tych trzech jednostek, najkorzystniejszymi parametrami geologicznymi i hydrogeologicznymi dla składowania CO2 charakteryzują się warstwy dębowieckie. Największy potencjał ma obszar położony na zachód od Bielska-Białej pomiędzy Cieszynem i Czechowicami-Dziedzicami. Obliczone pojemności składowania dla warstw dębowieckich w tym rejonie szacowane są na 40–60 Mt. Utrudnieniem dla składowania CO2 jest fakt, że teren ten w znacznej części pokryty jest obszarami Natura 2000 i parkami krajobrazowymi.

EN

This article presents a study of possible locations for CO2 storage reservoirs in the brine aquifers in the Upper Silesian Coal Basin. Based on the analysis of the geological structure and hydrogeological characteristics three brine aquifers have been designated for possible CO2 storage: two in the Carboniferous deposits – in the Upper Silesian Sandstone Series and Cracow Sandstone Series – and one in the Miocene deposits of the Dębowiec Beds. Among these three series the most adequate conditions for potential CO2 storage are present in the Dębowiec Beds. The most promising area is located to the west of Bielsko-Biała between Cieszyn and Czechowice-Dziedzice. Capacity for CO2 storage in this region is estimated at 40–60 Mt. Because a considerable part of the area is covered by the Nature 2000 protection and landscape parks, some problems may arise for the CO2 storage plans.

8

Kwestie istotne dla konsultacji społecznych w sprawie podziemnego składowania dwutlenku węgla na terenie Polski

Jarosiński M., Wójcicki A.

Przegląd Geologiczny

|

2010

|

Vol. 58, nr 6

482-489

EN

The paper dealswith thematter of underground, geological storage of carbon dioxide in Poland. The state of research, legal and especially public acceptance of this issue is presented. Possibile conflicts of interest as well as phenomena related to the underground storage of carbon dioxide and their possibile impact to environment and local populace living conditions are discussed. Disinformation circulating in the media and local communities is exposed.

9

Badanie rozpuszczalności CO2 w solankach rejonu Bełchatowa

Lubaś J., Warnecki M.

Przegląd Geologiczny

|

2010

|

Vol. 58, nr 5

408-415

EN

European Union member states are obliged to identify and document geological formations and structures suitable for storage of CO2 from large industrial emitters in their territories. In Poland such studies were concentrated on deep saline aquifer formations in several regions of the country. Poland is one of a few countries already having some experience in CO2 storage in geological structures thanks to the first industrial installation sequestering acid gas by direct injection to aquifer underlying Borzęcin natural gas field, in continuous operation since 1996. PGE Bełchatów Power Plant is the largest conventional power plant in Europe. It annually consumes 35 million tons of brown coal and it is also a significant CO2 emitter. In the area of Bełchatów there is documented a number of deep geological structures that meet sequestration site criteria, particularly criteria concerning depth at which the structures are located, thickness, water mineralization and other petrophysical parameters. The paper presents mineralization maps of saline aquifers from selected stratigraphic horizons (Triassic, Jurassic), basic data characterizing the reservoir conditions in selected saline structures, as well as chemical composition of their brines and mineralization and physical parameters determined in the PVT laboratory. Authors describe mechanisms that determine the amount of CO2that can be deposited in these aquifers. Research apparatus and procedures used during PVT study of reservoir brines and CO2 mixtures are presented in the paper. The solubility of CO2 in brines of the Bełchatów region at pressures and temperatures corresponding to appropriate reservoir conditions were examined and reported in the paper.

10

Modelowanie zjawisk złożowych procesu sekwestracji CO2 w strukturach zawodnionych przy pomocy najnowszych narzędzi programistycznych symulatora Eclipse

Szott W.

Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu

|

2010

|

nr 175

1-52

PL

W pracy przedstawiono analizę możliwości symulacyjnych szeregu zjawisk, decydujących o przebiegu procesu sekwestracji CO2 w zawodnionych strukturach geologicznych. Przetestowano w praktyce i przeprowadzono ocenę przydatności w powyższym zakresie najnowszych modułów symulacyjnych dostępnych w pakiecie ECLIPSE, firmy Schlumberger GeoQuest. Symulacje zrealizowano na przykładzie modelu rzeczywistej struktury sekwestracyjnej.

EN

Simulation analysis of important phenomena that effect the CO2 sequestration process in saline aquifers is presented. For the simulation purposes the most recent modules from the ECLIPSE package were employed. They were thoroughly tested and verified within a broad scope of input parameters. The simulation examples were performed with the realistic model of a sequestration structure. The practical conclusions were drawn based on the multiple simulation results.

11

Krajowy Program „Rozpoznanie formacji i struktur do bezpiecznego geologicznego składowania CO2 wraz z ich planami monitorowania”

Wójcicki A.

Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego

|

2010

|

nr 439 (1)

9--16

PL

Krajowy program „Rozpoznanie formacji i struktur do bezpiecznego geologicznego składowania CO2 wraz z ich programem monitorowania” jest realizowany na zamówienie Ministerstwa Środowiska, przez konsorcjum złożone z PIG–PIB (lider), AGH, GIG, INiG, IGSMiE PAN i PBG. Strategicznym celem krajowego programu, obejmującego praktycznie cały obszar Polski wraz z ekonomiczną strefą Bałtyku, jest dostarczenie Ministerstwu Środowiska informacji niezbędnych do podjęcia decyzji koncesyjnych, zgodnie z wymogami odnośnej dyrektywy unijnej. Dotychczas ukończono prace w zakresie rozpoznania formacji i struktur geologicznych w rejonie Bełchatowa, a dla wytypowanej struktury wykonano analizy szczegółowe. Jednocześnie prowadzi się podobne prace dla rejonu południowej części Górnośląskiego Zagłębia Węglowego i uruchamia się prace w kolejnych rejonach kraju.

EN

The National Programme “Assessment of formations and structures for safe CO2 geological storage, including monitoring plans”, ordered by Ministry of Environment, is carried out by consortium consisting of PGI–NRI, AGH UST, CMI, OGI, MEERI PAS and PBG. The strategic goal of the national programme, covering practically the whole territory of Poland and the Baltic economic zone is to deliver to the Ministry information necessary for permitting decisions after requirements of the relevant EU directive. To this moment works on the assessment of geological formations and structures in Bełchatów area and for a selected structure detailed assessment has been completed. Simultaneously similar works for the area of southern part of SCB have been carried out and works for other areas of the country are being launched.