ZARZĄDZANIE RYZYKIEM GEOLOGICZNEGO SKŁADOWANIA CO2

Transkrypt

1 ZARZĄDZANIE RYZYKIEM GEOLOGICZNEGO SKŁADOWANIA CO2 Rys Mapa topograficzna w rejonie Budziszewice-Zaosie rozkład skupisk ludzkich w rejonie struktury i otworów (symulacyjnych) do zatłaczania. 113

2 Ryzyko geologicznego sk adowania zdefiniowane jest (Chadwick et al., 2008) jako iloczyn prawdopodobie stwa wyst pienia zagro enia i skutków zagro enia. Z ryzykiem geologicznym, dotycz cym szczelno ci i integralno ci kompleksu sk adowania, zwi zane s zagadnienia wp ywu wycieków dwutlenku w gla (do s odkich wód podziemnych i atmosfery; to ostatnie ma aspekt lokalny i globalny, zwi zany z emisja CO2 do atmosfery) oraz solanki (do wód podziemnych) na rodowisko oraz zdrowie i bezpiecze stwo ludzi. Poza tym mamy jeszcze ryzyko ekonomiczne, zwi zane z op acalno ci inwestycji oraz ryzyko akceptacji spo ecznej dla inwestycji i szereg innych. Na Rys przedstawiono rozk ad skupisk ludzkich w rejonie struktury i otworów (symulacyjnych) do zat aczania oraz istniej cych otworów nawiercaj cych jur i g bsze formacje. Lokalizacja otworów symulacyjnych (modelowanie procesów zat aczania) zosta a wybrana orientacyjnie, na podstawie znanej geometrii struktury i przebiegu wykorzystanych linii sejsmicznych. Ostateczna lokalizacja mo e by wybrana dopiero w wyniku uzgodnie z w adzami lokalnymi i w a cicielami gruntów, przez inwestora w przypadku wyboru tej struktury jako sk adowiska dla projektu demonstracyjnego firmy PGE Elektrownia Be chatów S.A. W nast pnych podrozdzia ach przedstawiono analizy ró nych aspektów ryzyka geologicznego sk adowania wykonane przez GIG (skutki wycieków i ich mo liwe ród a w naszym przypadku), INiG (mo liwo ci wyst pienia wycieków dwutlenku w gla i migracji solanki) i AGH (zagadnienia integralno ci sk adowiska i wykonalno ci sk adowania). Jako podstaw do analiz przyj to metodologi z podr cznika najlepszych praktyk projektów CO2STORE, SACS i SACS2 (Chadwick et al., 2008), w szczególno ci analiz FEP (Feature-Events-Procedures). Zagadnienia te zosta y szczegó owo scharakteryzowane w poszczególnych podrozdzia ach poni ej. Podstawowe zagadnienia planu ryzyka obejmuj cego powy szy zakres prac przedstawiono na Rys , przy czym odcieniami koloru czerwonego zaznaczono elementy krytyczne dla przedsi wzi cia geologicznego sk adowania (ciemniejszy odcie oznacza wi ksz wag ni ja niejszy) a ó tym nie tak wa ne, cho równie istotne. Najistotniejsze w naszym przypadku dla bezpiecze stwa geologicznego sk adowania dwutlenku w gla jest jako uszczelnienia, brak uskoków przecinaj cych je i nadk ad, oraz szczelno nowych (przewidzianych do odwiercenia w przypadku wyboru struktury na sk adowisko) i starych zlikwidowanych otworów wiertniczych. Prawie równie wa na jest jako kolektora i ochrona s odkich wód podziemnych (górnojurajski nieudokumentowany GZWP nr 404). Rys Podstawowe zagadnienia planu ryzyka dla struktury Budziszewice-Zaosie. 114

3 Ocena ryzyka sk adowania CO2, w tym skutków potencjalnych wycieków (GIG) GIG wykona analizy i oceny ryzyka w oparciu o dotychczasowe wyniki nada prowadzonych przez cz onków konsorcjum w ramach segmentu II. Sk adowanie dwutlenku w gla w formacjach geologicznych niesie za sob ryzyko niekontrolowanego wydostania si gazu poza zbiornik, co mo e by wynikiem przenikania przez warstwowe struktury geologiczne wskutek ró nicy ci nie pomi dzy gazem a otaczaj cymi formacjami geologicznymi, przenikaniem przez rozlu nione wp ywem CO2 struktury b d te przez wykonane w trakcie realizacji otwory wiertnicze. Analiza i ocena ryzyka geologicznego sk adowania dwutlenku w gla uwzgl dnia wszystkie mo liwe drogi migracji dwutlenku w gla. W analizie uwzgl dniono wyniki wcze niejszych opracowa, tj uwarunkowania petrofizyczne i termodynamiczne, wyniki przeprowadzonych bada i analiz geofizyczno geologicznych oraz charakterystyk hydrogeologiczn formacji ostrowieckiej obiektu w rejonie Be chatowa i geochemiczn p ynów z o owych z uwzgl dnieniem reakcji CO2 ze ska ami i solankami. Zakres opracowania obejmuje: 1) Analiz geologiczn, hydrogeologiczn i petrograficzn zbiornika, 2) Zidentyfikowanie czynników kszta tuj cych i wp ywaj cych na wysoko ryzyka geologicznego sk adowania CO2, 3) Analiz modelowa rozp ywu dwutlenku w gla w wybranej strukturze geologicznej dla okre lonych czasookresów oraz ilo ci zat aczanego gazu, 4) Analiz i ocen ryzyka geologicznego sk adowania dwutlenku w gla w wybranej formacji geologicznej 5) Opracowanie kryteriów akceptowalno ci ryzyka geologicznego sk adowania CO2 w formacjach solankowych formacji ostrowieckiej dla obiektu Be chatów. Analiza i ocena ryzyka niekontrolowanego wycieku CO2 Zgodnie z wymaganiami Dyrektywy 2009/31/WE, w sprawie geologicznego sk adowania dwutlenku w gla celem bezpiecznego dla rodowiska geologicznego sk adowania CO2 jest sta e hermetyczne sk adowanie CO2 w taki sposób, aby uniemo liwi lub w przypadku gdy nie jest to mo liwe w mo liwie najwi kszym stopniu wyeliminowa negatywne oddzia ywanie na rodowisko i zdrowie ludzkie oraz wszelkie zagro enia dla nich. Ocena ryzyka powinna wykonywana by w ka dej z fazie realizacji przedsi wzi cia: przed operacyjnej, operacyjnej oraz po operacyjnej, i powinna wykorzystywa wyniki modelowania dynamicznego i przeprowadzon charakterystyk bezpiecze stwa kolektora. Ocena ryzyka prowadzona jest kolejno poprzez charakterystyk zagro e, ocen nara enia, ocen skutków oraz charakterystyk ryzyka. W ocenie ryzyka wykorzystano wyniki modelowania dynamicznego dwuwariantowego: testowego, w którym zat aczanie prowadzone by o otworem nr 1, w ilo ci Mg przez rok oraz docelowego gdzie symulacja zat aczania obejmowa a cztery otwory po Mg CO2/rok przez okres 25 lat, czas symulacji do 200 lat po zako czeniu zat aczania. Do oceny ryzyka wykorzystano baz Quintessa (Quintessa FEP database (Features, Events and Processes). Na jej podstawie opracowano i przedstawiono najwa niejsze zagro enia dla analizowanego kolektora formacji ostrowieckiej. Charakterystyka zagro e zwi zanych z geologicznym sk adowaniem CO2 W celu w a ciwej oceny czynników wp ywaj cych na wysoko ryzyka nale y zidentyfikowa i oceni () potencjalne skutki s abych ogniw systemu geologicznego sk adowania CO2. Potencjalnymi cie kami ucieczek zat aczanego CO2 w wybrane formacje geologiczne mog by : system porów s abo przepuszczalnych warstw skalnych, je eli ci nienie wej ciowe przewy sza ci nienie kapilarne w górotworze, 115

4 system sp ka i szczelin w górotworze w tym uskoki, cie ki antropogeniczne, jak na przyk ad le zabezpieczone lub opuszczone otwory produkcyjne ropy i gazu. Bezpiecze stwo podziemnego sk adowania dwutlenku w gla zale y od w a ciwego wyboru lokalizacji, który, zgodnie z Dyrektyw uwzgl dnia powinien (Dyrektywa 2009/31/WE): geologi i geofizyk ; hydrogeologi (w szczególno ci wyst powanie wody gruntowej przeznaczonej do spo ycia, poziomów i pi ter wodono nych); in ynieri zbiornika (w tym wyliczenia wolumetryczne obj to ci porów dla celów zat aczania CO2 i ostatecznej pojemno ci sk adowania); geochemi (wspó czynniki rozpuszczalno ci, wspó czynniki mineralizacji); geomechanik (przepuszczalno, ci nienie szczelinowania); sytuacj sejsmiczn ; obecno i stan naturalnych i antropogenicznych dróg, w tym odwiertów eksploatacyjnych i otworów wiertniczych, które mog yby stanowi drogi wycieków. Charakterystyka zagro e powodowanych przez CO2 Dwutlenek w gla to nieorganiczny zwi zek chemiczny, tlenek w gla na IV stopniu utlenienia. W temperaturze pokojowej jest to bezbarwny, bezwonny i niepalny gaz, dobrze rozpuszczalny w wodzie i ci szy od powietrza (ok. 1,5 raza). Pod normalnym ci nieniem przechodzi ze stanu sta ego do gazowego (sublimuje) z pomini ciem fazy ciek ej w temperaturze -78,5 C. Pod zwi kszonym ci nieniem (5.1 bar) mo na go jednak skropli w temperaturze -57 C (Rys ). W naturze wyst puje w stanie wolnym w atmosferze i zwi zanym (np. jako sk adnik wapieni CaCO3). Rozpuszczalno CO2 w wodzie wzrasta z podwy szaniem temperatury i maleje wraz z obni aniem ci nienia. Rozpuszczalno CO2 w wodzie tak e maleje wraz ze wzrostem zasolenia. Rys Obszary termodynamiczne dla dwutlenku w gla (na podstawie: IPCC, 2005; Rybicki & aciak, 2008) Powszechnie wyst puj ca nazwa suchy lód okre la dwutlenek w gla (CO2) w stanie sta ym. Produkt ten nazywamy lodem suchym poniewa sublimuj c (utleniaj c) si oddaje do otoczenia swoj temperatur -73 C nie zostawiaj c przy tym wody. Suchy lód sublimuje pod 116

5 ci nieniem atmosferycznym w temperaturze - 78,9 C, pobieraj c ciep o przemiany 573 kj/kg. Warto ta w porównaniu z lodem (wodnym), jest wi ksza 1,9 razy w przypadku tej samej masy, a 3,3 razy wi ksza w przypadku jednakowej obj to ci. Woda w po czeniu z suchym lodem przyspiesza proces sublimacji. Suchy lód otrzymuje si z gazowego CO2 (przez spr anie otrzymuje si cykl ciek y, nast pnie sta y CO2). W laboratoriach najcz ciej wykorzystuje si du e ciep o parowania skroplonego CO2 strumie wylewanej z butli cieczy ozi bia si tak silnie, e ulega cz ciowemu zestaleniu. Jest to materia bezzapachowy, bezsmakowy, nietruj cy, niepalny, oboj tny, bakteriostatyczny o twardo ci 2 w skali Mohr a. Gazowy CO2 jest ci szy od powietrza a w du ych st eniach tworzy chmur tzw. zimn mg. Ze wzgl du na nisk temperatur suchego lodu (poni ej -70 C) powinno si go przenosi w specjalnych izolowanych pojemnikach. Nie powinno si dotyka go ymi r koma tylko specjalnym szczypcami w r kawicach ochronnych. Ocena nara enia Ocena nara enia przeprowadzana jest na podstawie charakterystyki rodowiska, dzia alno ci ludno ci nad kompleksem sk adowania. W celu kompleksowej oceny ryzyka niezb dne jest opracowanie szczegó owej charakterystyki rodowiska nad kompleksem sk adowania w przypadku przej cia projektu z fazy przed operacyjnej do operacyjnej. W opracowaniu przedstawiony zosta szereg symulacji oraz opracowane na ich podstawie scenariusze rozwoju zagro e zwi zanych z wydostawaniem si CO2 do atmosfery. Ocena skutków - wp yw CO2 na jako wody CO2 w wodzie cz ciowo wyst puje w postaci kwasu w glowego. Jest wa nym sk adnikiem od ywczym, bez którego ro liny nie mog dobrze si rozwija. St enie CO2 ma ponadto wp yw na warto odczynu ph i twardo w glanow. Ro liny pobieraj do fotosyntezy dwutlenek w gla z wody, pocz tkowo w formie gazu CO2, potem za uzyskuj dwutlenek w gla z dwuw glanu wapnia, co w konsekwencji podnosi warto ph. Oznacza to, e im wi ksza jest twardo w glanowa tym mniej znajduje si w wodzie dost pnego CO2. Optymaln zawarto ci dwutlenku w gla w wodzie wydaje si warto pomi dzy 5-15 mg/l a graniczn 30 mg/l i nale y uwa a nad przekroczeniem granicznej warto ci, gdy mo e wyst pi przyducha ryb. Rys przedstawia zale no ph on od st enia CO2 w wodzie morskiej i solankach dla temperatur 0ºC i 25ºC. Rys Zale no ph od st enia CO2 w wodzie morskiej i solankach. 117

6 Ocena skutków - wp yw CO2 na zdrowie i ycie Dwutlenek w gla jest produktem spalania i oddychania. Jest wykorzystywany przez ro liny w procesie fotosyntezy. Tworzy si przy utlenianiu i fermentacji substancji organicznych. Wyst puje w kopalniach, cukrowniach, gorzelniach, wytwórniach win, silosach zbo owych, browarach i studzienkach kanalizacyjnych. W ma ych st eniach nie jest truj cy, w wi kszych st eniach dwutlenek w gla jest szkodliwy dla zdrowia a nawet zabójczy, a jego dzia anie powoduje powstawanie hiperkapii a co za tym idzie kwasicy oddechowej i w nast pstwie obrz ku mózgu. Tabela Higieniczne kryteria bezpiecze stwa. St enie CO2 % obj to ci Wp yw na cz owieka 0.04 powietrze w naturze 0.07 powietrze w wolnej przestrzeni w mie cie 0.08 wzrastaj ca wra liwo zapachowa 0.1 maksymalna akceptowalna zawarto CO maksymalne akceptowalne st enie w pomieszczeniach biurowych 0.4 maksymalna warto w izbie klasowej 0.5 NDS ppm, 9000mg/m3 2 fizjologiczna warto krótkotrwale tolerowana 3 trudno ci z oddychaniem 4-5 zjawisko bezw adu 5-10 dawka miertelna przy d ugotrwa ym wdychaniu >10 ga ni cie wiecy >30 natychmiastowa mier na wskutek pora enia o rodka oddechowego Poziom ryzyka akceptowalny tolerowalny nietolerowalny Metodologia szacowania ryzyka niekontrolowanego wycieku CO2 Przyj ta metodologia oceny ryzyka oparta zosta a na nast puj cych za o eniach: przyj ciu higienicznych kryteriów wp ywu CO2 na zdrowie ludzi i rodowisko (zgodnie z tabel ) tworzeniu scenariuszy rozwoju niebezpiecznych zdarze, doborze odpowiednich metod profilaktyki i prewencji dla zapobiegania rozwojowi scenariusza zdarze lub ograniczania skutków tych zdarze tzw. warstw zabezpiecze. Okre lenie mo liwych scenariuszy (ci gów) zdarze awaryjnych wi e si z konieczno ci odpowiedzi na szereg pyta, na przyk ad (patrz te Rys ): co si stanie gdy okre lone sk adowisko zawiedzie, co si stanie gdy zostanie pope niony b d (np. obs ugi), co si stanie gdy wyst pi np. wstrz sy sejsmiczne, co si stanie gdy nast pi niekontrolowana erupcja CO2 na przyk ad przez le zabezpieczony otwór 118

7 Rys Schemat scenariusza rozwoju zagro enia. Metoda ta wymaga wyczerpuj cej wiedzy o sk adowisku i stosowania modeli logicznych, aby odpowiedzie zadowalaj co na to pytanie (zobacz te Risk assessment...tno, 2006). Podstawowymi elementami post powania w tym wypadku s : 1. Szczegó owe zapoznanie si z warunkami sk adowania CO2. Dla kompleksowej oceny bezpiecze stwa sk adowiska (Larsen et al., 2007) koniecznym jest uzyskanie i przeanalizowanie informacji obejmuj cych (wg Dyrektywy 2009/31/WE): a) geologi i geofizyk zbiornika; b) hydrogeologi (w szczególno ci wyst powanie pitnej wody gruntowej); c) in ynieri zbiornika (w tym wyliczenia wolumetryczne obj to ci porów dla celów zat aczania CO2 i ostatecznej pojemno ci sk adowania, warunków ci nieniowych i temperaturowych, zmian warto ci ci nienia w funkcji zat aczania gazu do formacji, cznego wspó czynnika i czasu zat aczania); d) geochemi (wspó czynniki rozpuszczalno ci, wspó czynniki mineralizacji); e) geomechanik (przepuszczalno, ci nienie szczelinowania); f) sytuacj sejsmiczn (ocen potencja u indukowanych wstrz sów); g) obecno i stan naturalnych i antropogenicznych dróg, które mog yby stanowi drogi wycieków. 2. Identyfikacja "zdarze inicjuj cych tj. tych zdarze, które mog zapocz tkowa scenariusz wypadku. Ogólnie wszystkie zdarzenia pocz tkuj ce mog by podzielone na dwie g ówne klasy: zdarzenia "wewn trzne" i zdarzenia "zewn trzne". Zdarzenia wewn trzne to te, które wynikaj z niesprawnego funkcjonowania, ewentualnie uszkodzenia pojedynczego elementu sk adowiska lub ca ych systemów. W cza si przy tym w t klas zdarzenia wynikaj cego z b dów obs ugi operatorskiej, monitoringu zagro enia itp. lub zdarzenia zewn trzne spowodowane s przez inne przyczyny, komplementarne do ww. W zwi zku z wag w a ciwego wyboru zdarze pocz tkuj cych dla ich wyznaczenia stosuje si cz sto ró norodne procedury formalne systematycznej selekcji. Jej pierwszym krokiem jest okre lenie niepo danego skutku, jakim jest uwolnienie (ucieczka) CO2 ze sk adowiska. Drugim krokiem jest identyfikacja wszystkich 119

8 mo liwych róde ucieczek CO2 na obszarze analizowanego sk adowiska. Trzecim krokiem jest okre lenie stanów eksploatacyjnych obiektu, które wp ywaj na wielko uwolnie. Czwarty krok to ustalenie wszystkich "barier" zabezpieczaj cych przed uwolnieniem substancji niebezpiecznych z ich potencjalnych róde. Na ko cu ustala si mo liwe mechanizmy naruszenia tych barier. Przyk ady zdarze inicjuj cych ucieczki CO2 ze sk adowiska przedstawione zosta y na Rys Rys Mechanizm potencjalnych ucieczek zat oczonego do górotworu CO2. 3. Analiza mo liwych konsekwencji dla rodowiska na skutek niekontrolowanego uwolnienia si dwutlenku w gla. Zadanie to poci ga za sob konstrukcj odpowiednich modeli logicznych (zwykle drzew zdarze Gerstenberger et al., 2008), które wyra aj odpowiedzi obiektu poprzez mo liwe warianty progresji zdarze. Progresja zdarze jest zdefiniowana jako ci g kolejno po sobie nast puj cych zdarze po zdarzeniu pocz tkuj cym. W przypadku ucieczki CO2 decyduj ce znaczenie na zakres skutków maj warunki pogodowe i topografia terenu. W tym przypadku 120

9 funkcje bezpiecze stwa s wyra one w kontek cie dzia a, które musz zosta podj te i zrealizowane w ramach procesu zapobiegania skutkom nieprzewidzianych ucieczek CO2. Zdefiniowane s trzy g ówne rodzaje podejmowanych dzia a które tworz tzw. warstwy ochronne: - zapobieganie, - kontrolowanie, - ograniczanie. Tabela Zdefiniowane obszary dzia a. Warstwa Rodzaj rodka Uwagi I. Zapobiegania II. Ochrony III. Minimalizacji skutków - Staranny dobór sk adowiska - Okre lenie prawdopodobnych dróg ucieczek CO2 ze sk adowiska, konstrukcyjnymi i eksploatacyjnymi - System monitoringu - Dzia anie operatora - System jeden telefon - Skuteczny system ratownictwa - Ocena oddzia ywania na rodowisko. - Wysoka niezawodno systemu - Dobra komunikacja ze spo ecze stwem - Umowy z PSP i w asne brygady ruchome z helikopterem Charakterystyka ryzyka geologicznego dla formacji ostrowieckiej Najwa niejsze z punktu widzenia bezpiecze stwa geologicznego sk adowania dwutlenku w gla w formacji ostrowieckiej zidentyfikowane i przeanalizowane zagro enia przedstawione zosta y w tabeli poni ej (Tab ; wg. Quintessa FEP database, Best practice, Chadwick et al., 2008). Tabela Ocena skutków najwa niejszych zagro e dla formacji ostrowieckiej ("Mapa" ryzyka) W a ciwo ci zbiornika Mi szo Hydrogeologia W a ciwo ci warstw izoluj cych Charakterystyka Zagro enie Uwagi W strefach bocznych mi szo waha si w granicach m jednak w szczycie struktury maleje do jedynie 15 m (Zaosie 1) Magazynowanie na ma ych g boko ciach nieco poni ej 800m Zgodnie z zaleceniami mi szo kolektora powinna wynosi powy ej 30m; wska nikiem negatywnym jest mi szo poni ej 20m Mo liwo migracji do wód o wy szych horyzontach ze wzgl du na zbli on do wody g sto Charakterystyka Zagro enie Uwagi Bezpo rednim uszczelnieniem dla tego poziomu zbiornikowego s ilaste utwory formacji gielniowskiej o znacznej mi szo ci w szczytowych i pnwsch. partiach antykliny Budziszewic (do 98 m). Zagro enie minimalizowane poprzez obecno podwójnej izolacji (drugi kolektor z nadk adem) Nadk ad Ilaste utwory formacji cienienie na p d. zach. sk onie Przy przej ciu do fazy 121

10 Nadk ad Uskoki Uwarunkowania antropogeniczne Lokalizacja otworów wiertniczych Dzia alno eksploatacyjna Warunki zat aczania Nadci nienie gielniowskiej Ilaste utwory formacji gielniowskiej, formacja drzewicka, formacja ciechoci ska Uskok w triasie na wschód od otworów Buków-1 i Buków-2 struktury; mi szo poni ej zak adanej dla poziomów uszczelniaj cych (ok. 35m, zamiast 50 m) Ewentualne zagro enie spowodowane przerwaniem ci g o ci nadk adu formacji kolektora, minimalizowane jest poprzez obecno w wy szych warstwach kolektora w formacji drzewickiej brak Charakterystyka Zagro enie Uwagi Wyst powanie w obr bie formacji wiertniczych Brak Niew a ciwe uszczelnienie - potencjalne drogi migracji CO2 Brak Charakterystyka Zagro enie Uwagi Wyniki symulacji i modelowa dynamicznych zat aczania Ci nienie CO2 przewy sza ci nienie kapilarne w górotworze operacyjnej niezb dny dodatkowy monitoring w obr bie cienienia nadk adu kolektora Przy ocenie ryzyka dla kolektora formacji drzewickiej nale y uwzgl dni ewentualne jego zasilanie przez CO2 z kolektora formacji ostrowieckiej Wg sejsmiki nie obejmuje jury Przy przej ciu do fazy operacyjnej niezb dna jest kontrola stanu likwidacji (uszczelnienia) otworów Z przeprowadzonych symulacji wynika i mimo wyst puj cych ogranicze spowodowanych wysoko ci ci nienia hydrostatycznego brak jest przes anek do rozszczelnienia struktury. Szczególn uwag (wg wyników modelowania) nale y zwróci na zmiany ci nienia przy otworach zat aczaj cych po kilkudziesi ciu latach zat aczania Scenariusze rozwoju zagro e zwi zanych z wydostawaniem si CO2 do atmosfery Zgodnie z opisan powy ej metodologi opracowano szereg scenariuszy rozwoju niebezpiecznych zdarze zwi zanych z mo liwo ci uwolnienia si ze sk adowiska CO2. W ka dym scenariuszu uwzgl dniono nast puj ce czynniki zewn trzne maj ce wp yw na wielko skutków: - ilo uwolnionej substancji -rodzaj terenu (g sto zabudowy, blisko akwenów wodnych) - pora roku i dnia temperatura powietrza - pr dko wiatru, - wilgotno powietrza. Za o one zosta y nast puj ce poziomy st ze CO2: ppm st zenie akceptowalne, ppm st enie dopuszczalne, ppm st enie niedopuszczalne 122

11 Korzystaj c z ogólnie dost pnego programy ALOHA przeprowadzona zosta a szczegó owa analiza rozwoju zdarze po punktowej ucieczce CO2 z górotworu. Przyj to nast puj ce za o enia: - rodzaj wyp ywu CO2 miejscowy, - rodzaj terenu otwarta przestrze, - pr dko wiatru zmienna w granicach od 1 m/s do 9 m/s, - wielko emisji 0,1 m 3 /s do 0,3 m 3 /s. Dla maksymalnej emisji CO2 równej 0,3 m 3 /s (tzn. ponad 2 tony/godzin ) dokonano podobnych analiz dla obszaru zabudowanego oraz wodnego. Zbiorcze wykresy przedstawione zosta y na rysunkach 5,6 i 7. Nie analizowano zjawisk katastroficznych, jak np. erupcja CO2 oraz sytuacji kumulowania si CO2 w zag bieniach terenu. Rys Zasi gi st e CO2 w terenie niezabudowanym w przypadku emisji 0,3 m 3 /s CO2. Rys Zasi gi st e CO2 w terenie zabudowanym w przypadku emisji 0,3 m 3 /s CO2. 123

12 Rys Zasi gi st e CO2 na obszarze wodnym w przypadku emisji 0,3 m 3 /s CO2. 1. Sk adowanie dwutlenku w gla w formacjach geologicznych niesie za sob ryzyko niekontrolowanego wydostania si gazu poza zbiornik, co mo e by wynikiem przenikania przez warstwowe struktury geologiczne wskutek ró nicy ci nie pomi dzy gazem a otaczaj cymi formacjami geologicznymi, przenikaniem przez rozlu nione wp ywem CO2 struktury b d te przez wykonane w trakcie realizacji otwory wiertnicze. Analiza i ocena ryzyka geologicznego sk adowania dwutlenku w gla uwzgl dnia musi wszystkie mo liwe drogi migracji dwutlenku w gla w zale no ci od warunków petrofizycznych i termodynamicznych oraz zastosowane w fazie projektowania i wykonania rozwi zania techniczne zapobiegaj ce i kontroluj ce to zagro enie, a ponadto winna uwzgl dnia wyniki przeprowadzonych bada i analiz geofizyczno geologicznych, charakterystyk hydrogeologiczn formacji wodono nych i geochemiczn p ynów z o owych z uwzgl dnieniem reakcji CO2 ze ska ami i solankami. 2. Analiza i ocena ryzyka przedmiotowej formacji przeznaczonej do geologicznego sk adowania dwutlenku w gla nie wykaza a znacz cych zagro e mog cych spowodowa ucieczki gazu poza zbiornik. Wynika to z faktu i formacja ostrowiecka posiada do dobre warunki uszczelniaj ce a dodatkowo bezpo rednio nad warstw nadk adu zalega drugi z analizowanych kolektorów. Mo na wi c za o y, e ewentualne przerwanie szczelno ci zbiornika spowoduje migracj CO2 do kolektora formacji drzewickiej. 3. Du ym utrudnieniem w przedmiotowej analizie jest niewystarczaj ca ilo danych niezb dnych do jej wykonania. Wynika to z faktu równoleg ej realizacji poszczególnych zada w zakresie charakterystyki formacji przeznaczonej do sk adowania. W zwi zku z tym w przypadku przej cia projektu do fazy realizacji koniecznym jest ponowne przeprowadzenie oceny uwzgl dniaj cej ostateczne wyniki przeprowadzonych bada i analiz. 4. W oparciu o wp yw st e CO2 powietrzu na organizm cz owieka, faun i flor oraz dane literaturowe okre lono kryteria szacowania ryzyka oraz wielko ci graniczne dla st e akceptowalnych, dopuszczalnych i niedopuszczalnych.; - <1000 ppm st enie akceptowalne, ppm st enie dopuszczalne, - >5000 ppm do 2000 ppm st enie tolerowalne ale w krótki okresie czasu, - >2000 ppm st enie niedopuszczalne. 5. Korzystaj c z programy ALOHA przeprowadzona zosta a szczegó owa analiza szeregu scenariuszy rozwoju zdarze po miejscowej ucieczce CO2 z górotworu. Z analizy tej wynika, e du e st enia, wy sze od dopuszczalnych, wyst puj tylko w bezpo redniej blisko ci ród a emisji 124

13 CO2. Zasi g strefy podwy szonych st e, w granicach dopuszczalnych, rozci ga si do 100m w przy czym najwy sze st enia wyst puj przy wiatrach o pr dko ci do 4 m/s. Wi ksze zagro enie dla fauny i flory stanowi mo liwo d ugotrwa ego utrzymywania si CO2 zag bieniach terenu. 6. Akweny wodne sprzyjaj rozprzestrzenianiu si chmury CO2 a ponadto rozpuszczony w wodzie dwutlenek w gla powoduje zakwaszenie wody co prowadzi do zamierania ycia. 125

14 Ocena ryzyka sk adowania CO2 w tym opis potencjalnych zagro e wyciekami CO2 i migracj solanki (INiG) Podziemne struktury geologiczne wykorzystywane s na wiecie do magazynowania gazu ziemnego od 1915 roku. Nale y podkre li to, e struktury solankowe przeznaczone do sk adowania dwutlenku w gla ró ni si od z ó gazu ziemnego tym, e ich szczelno nigdy wcze niej nie by a sprawdzana. W zwi zku z tym, najwa niejszy etap mo liwo ci sk adowania CO 2 w podziemnej strukturze polega na sprawdzeniu szczelno ci ca ej pu apki, w której projektuje si magazynowa gaz. Etap ten polega na kompilacji wszystkich dost pnych danych (wiertniczych, sejsmicznych, geofizycznych, eksploatacyjnych i laboratoryjnych) w celu potwierdzenia przydatno ci struktury do sk adowania CO 2. W oparciu o wymienione dane wykonano map stropu oraz mi szo ci warstwy uszczelniaj cej potencjalne poziomy magazynowe. Wykonane mapy by y konieczne do oceny szczelno ci ska uszczelniaj cych. W nast pnej kolejno ci dokonano analizy czynników ryzyka geologicznego sk adowania CO 2 w warstwach jury i triasu. W pracy przedstawiono równie opis ryzyka zwi zanego z ewentualnymi ucieczkami dwutlenku w gla, w tym ocen wp ywu ucieczek dwutlenku w gla na ludzi, zwierz ta i ro liny. Identyfikacja czynników ryzyka sk adowania CO2 w solankowych poziomach struktury zawodnionej Budziszewice-Zaosie G ównym celem podziemnego sk adowania CO 2 jest ograniczenie wp ywu dzia alno ci ludzkiej na zmiany klimatyczne poprzez redukcj emisji dwutlenku w gla do atmosfery. Magazynowanie CO 2 w g bokich strukturach solankowych jest stosunkowo now technologi. Podziemne magazynowanie gazów wymaga wytypowania odpowiedniej struktury geologicznej. Podstawowym problemem zwi zanym z wyborem takiej struktury jest niewielka ilo danych. Bazuj c na sk pych danych bardzo trudno jest jednoznacznie oceni przydatno struktury do magazynowania CO 2. Jednak e bez wzgl du na posiadane dane ka da analizowana struktura powinna spe nia minimum podstawowych kryteriów koniecznych do jej konwersji na podziemne sk adowisko dwutlenku w gla. Podstawowym kryterium, które musi spe ni wytypowana struktura jest jej szczelno, odpowiednie zamkni cie pu apki oraz szczelno ska nadk adu (ska uszczelniaj cych warstwy magazynowe od góry). Nale y pami ta, e szczelno struktury zawodnionej, w porównaniu do z ó ropy naftowej i gazu ziemnego nigdy nie by a sprawdzona. O ile struktury, w których powsta y z o a w glowodorów s szczelne, o tyle nie mamy bezpo redniego dowodu na to, e struktura zawodniona b dzie szczelna po zat oczeniu do niej CO 2. Nale y pami ta, o tym, e zat oczenie CO 2 do wytypowanych warstw wymaga przekroczenia ci nienia hydrostatycznego, co samo w sobie niesie ryzyko rozszczelnienia pu apki. Niestety ma a ilo danych zwi zana jest równie z analiz ryzyka sk adowania CO 2 w strukturze Budziszewice-Zaosie. Dane z analizowanej struktury pozwalaj jedynie na wst pne okre lenie jej szczelno ci. Nale y pami ta o tym, e parametr ten wymaga dalszych szczegó owych bada (co by oby mo liwe w ramach monitoringu zerowego). Zarz dzanie ryzykiem geologicznego sk adowania CO 2 w poziomach solankowych struktury Budziszewice-Zaosie jest trudne ze wzgl du na ma ilo danych. Oszacowanie ryzyka podziemnego sk adowania CO 2 jest bardzo wa ne, gdy w przypadku rozszczelnienia struktury lub braku szczelno ci mo e doj do ska enia rodowiska napowierzchniowego jak i podziemnego (zasobów wody pitnej). W celu prawid owego zdefiniowania ryzyka sk adowania CO 2 w poziomach solankowych struktury Budziszewice autorzy opracowania wykorzystali baz wiedzy Quintessa FEP (Features - cech, Events wydarze i Processes procesów). Baza zawiera informacj na temat oko o 200 czynników zwi zanych z ryzykiem podziemnego sk adowania CO 2. Bezp atny dost p do bazy mo na uzyska loguj c si na portalu Czynniki FEP zosta y wybrane pod 126

15 k tem bezpiecze stwa d ugotrwa ego sk adowania dwutlenku w gla w strukturach podziemnych. Baza posiada struktur hierarchiczn, w której wszystkie czynniki zosta y zgrupowane w osiem kategorii, ponumerowanych od 0 do 7. Kolejne grupy czynników ryzyka zawieraj : 0 - parametry otycz ce podstaw, za o e i zakresu analizy ryzyka, 1 - czynniki zewn trzne, geologiczne, klimatyczne oraz aktywno ludzk, 2 - dane zwi zane bezpo rednio z magazynowaniem CO 2 w strukturze podziemnej, 3 - parametry zwi zane z chemicznymi w asno ciami dwutlenku w gla oraz z jego transportem, 4 - opis geosfery ca ego systemu magazynowania, w czaj c w to geologi, hydrogeologi i geochemi, 5 - dane zwi zane z odwiertami, wyst puj cymi i planowanymi do odwiercenia na strukturze, 6 - parametry dotycz ce rodowiska przypowierzchniowego, 7 - opis wp ywu sk adowania CO 2 na ludzi, faun i flor. W tabeli przedstawiono opis poszczególnych czynników ryzyka zgodny ze schematem zaproponowanym w bazie Quintessa FEP. Przedstawiony opis czynników ryzyka sk adowania CO 2 w strukturze Budziszewice-Zaosie pozwala na wyselekcjonowanie parametrów, które na tle obecnie posiadanej wiedzy mog mie negatywny wp yw na podj cie decyzji zwi zanej z uruchomieniem inwestycji sk adowania. Do czynników, które mog stworzy najwi ksze ryzyko nale y zaliczy szczelno struktury oraz wp yw ewentualnej ucieczki (migracji CO 2 ) na ludzi, zwierz ta i ro liny. W wypadku, gdy struktura jest stosunkowo wysok antyklin to szczelno struktury zale y g ównie od szczelno ci ska nadk adu le cych bezpo rednio nad warstwami magazynowymi. Struktura Budziszewice posiada dwa potencjalne horyzonty magazynowe, jur doln i trias dolny. W zwi zku z tym, e poziom triasu posiada znacznie gorsze parametry od poziomu jurajskiego oraz prognozowane ci nienie sk adowania przekracza o 37% ci nienie hydrostatyczne, to zdecydowano si przeprowadzi analiz szczelno ci ska nadk adu dla warstw jurajskich. Nale y podkre li, e przeprowadzenie analizy nadk adu dla warstw jurajskich nie wyklucza mo liwo ci sk adowania CO 2 w warstwach triasu, jednak e analiza szczelno ci nadk adu dla triasu powinna obejmowa badania laboratoryjne wykonane na rdzeniach. Powinno okre li si ci nienie graniczne, powy ej którego nadk ad zaczyna przepuszcza sk adowane CO 2. Tab Opis czynników ryzyka (baza Quintessa FEP). FEP kategoria 0. Podstawy analizy ryzyka FEP klasa 0.1 Cel analizy 0.2 Docelowe punkty zainteresowania 0.3 Przestrzenny zakres analizy 0.4 Zakres czasowy FEP Przegl d czynników Ocena ryzyka podziemnego sk adowania CO 2 w warstwach zawodnionych struktury Budziszewice-Zaosie. Sk adowany CO 2 b dzie emitowany przez elektrowni Be chatów. Zidentyfikowanie ryzyka nieszczelno ci struktury, wp ywu sk adowania na zanieczyszczenie warstw podziemnych i napowierzchniowych. Warstwy nadk adu (uszczelnienia) oraz obszary napowierzchniowe po o one w pobli u struktury Budziszewice-Zaosie. Analiza ryzyka dotyczy terenów rolniczych oraz ma ych skupisk ludzkich. Struktura usytuowana jest w odleg o ci oko o 7 km na pó noc od Tomaszowa Mazowieckiego. 200 lat 127

16 FEP kategoria 1. Czynniki zewn trzne FEP klasa badania 0.5 Za o enia sekwestracyjne 0.6 Za o enia dot. przysz ej dzia alno ci ludzkiej 0.7 Aspekty prawne 0.8 Modele symulacyjne i dost pno danych 1.1 Parametry geologiczne 1.2 Czynniki klimatyczne Tektonika FEP Aktywno wulkaniczna Trz sienia ziemi Hydrotermiczna aktywno Wp yw hydrogeologii na zmiany geologiczne Wp yw erozji na sk adowanie CO Uderzenie meteorytem Globalna zmiana klimatu Przegl d czynników Analiza ryzyka jest przeprowadzona dla zak adanego scenariusza magazynowania CO 2 wychwyconego z emisji elektrowni Be chatów. Sk adowana ilo CO 2 podczas 25 lat zat aczania b dzie wynosi 45 milionów ton (1,8 mln ton rocznie). CO 2 b dzie zat aczane do warstwy solankowej jury i triasu. Zak ada si, e odwierty zat aczaj ce zostan zlikwidowane (zgodnie z wymogami obowi zuj cego prawa) po zako czeniu zat aczania CO 2. W zwi zku z tym dzia alno ludzka zostanie ograniczona do monitorowania struktury. Sk adowanie CO 2 w strukturze Budziszewice b dzie spe nia wymogi: Prawa geologicznego i górniczego, Ustawy o ochronie rodowiska i Prawa budowlanego. Inwestor musi posiada prawo do w asno ci terenu, na którym, zostan zbudowane instalacje do zat aczania CO 2. Wymagana jest akceptacja spo eczna dla ca ego przedsi wzi cia. Struktura zosta a odkryta odwiertami Buków- 1, Buków-2, Zaosie-1, Zaosie-2, Zaosie-3 oraz Budziszewice IG-1. S abe rozpoznanie sejsmiczne, w wi kszo ci z lat 1970-tych oraz niewielka ilo danych w znacz cym stopniu utrudniaj pe n analiz przydatno ci struktury zawodnionej Budziszewice do sk adowania CO 2. W skrzydle SW struktury wyznaczono 3nuskoki o niewielkich zrzutach. Uskoki zaczynaj si w cechsztynie, ko cz w triasie. Nie wyst puje aktywno wulkaniczna. Nie wyst powa y. Nie wyst puje aktywno hydrotermiczna. Nie przewiduje si wp ywu. Nie przewiduje si wp ywu erozji na sk adowanie. Zak ada si, e uderzenie meteorytem o takiej wielko ci, która spowodowa aby rozszczelnienie struktury jest ma o prawdopodobne. Globalna zmiana klimatu nie wp ynie na ryzyko sk adowania CO 2 w podziemnej strukturze Nie b dzie mia a wp ywu z powodów 128

17 FEP kategoria 2. Magazynowanie CO 2 FEP klasa 1.3 Przysz a aktywno ludzka 2.1 Przebieg zat aczania do zamkni cia projektu FEP Regionalna i lokalna zmiana klimatu Zmiana poziomu morza Wp yw cz owieka na klimat Dzia alno wiertnicza Rozwój spo ecze stwa Rozwój technologiczny Aktywno ludzka na powierzchni Wykorzystanie wody pitnej Wp yw CO 2 na przysz e operacje geologiczne Eksplozje i katastrofy Za o enie projektowe Pojemno sk adowania, tempo zat aczania Sk ad zat aczanego Przegl d czynników opisanych w punkcie Nie b dzie mia a wp ywu. Dzia alno ludzka prowadzi do emisji CO 2, a co za tym idzie wp ywa na globalne ocieplenie Wykonywanie g bokich wierce w obszarze struktury jest ma o prawdopodobne z powodu braku zasobów naturalnych. P ytkie wiercenia hydrogeologiczne s mo liwe, jednak e nie osi gn one g boko ci sk adowania CO 2, nie przewierc ska uszczelniaj cych poziom magazynowy. Zmiany spo eczne nie wp yn na bezpiecze stwo sk adowania CO 2. Rozwój technologiczny przyczyni si do lepszego monitoringu oraz do lepszego radzenia sobie z ewentualnymi ucieczkami CO 2. Wyst puje mo liwo prac budowlanych, które narusz powierzchni terenu zlokalizowan nad struktur. Prace te nie b d mia y wp ywu na warstwy zawodnione, w których przewiduje si sk adowanie CO 2. Rozszczelnienie struktury mo e spowodowa ska enie wody pitnej. Jednak jest to ma o prawdopodobne, gdy g boko studni w wi kszo ci nie przekracza 100 m. Sk adowanie CO 2 nie wp ynie na operacje geologiczne, poniewa w badanym obszarze nie wyst puj zasoby w glowodorów. Ewentualne eksplozje i katastrofy nie b d mia y wp ywu na g boko po o one struktury solankowe. Zat aczanie zostanie prowadzone 4 otworami do formacji jurajskich i triasowych. Za o enia zak adaj, e: 1. CO 2 b dzie sk adowane w fazie ciek ej; 2. zat oczone CO 2 nie wyjdzie poza pu apk. Prognozuje si zat oczenie 1,8 mln ton CO2 rocznie przez 25 lat czterema odwiertami co stanowi u amek ca kowitej pojemno ci. Sk ad zat aczanego gazu b dzie zgodny z normami. CO Harmonogram inwestycji Monitoring sk adowiska Na obecnym etapie harmonogram inwestycji nie jest znany. Przewiduje si monitorowanie ci nie, szczelno ci odwiertów, sk adu zat aczanego gazu. Mo liwe jest wykorzystanie geofizyki otworowej i powierzchniowej, w tym sejsmiki. 129

18 FEP kategoria 3. W asno ci i oddzia ywanie CO 2 FEP klasa 2.2 Operacje po zako czeniu zat aczania FEP Kontrola jako ci zat aczanego gazu Nieprzewidywane zdarzenia Ci nienie sk adowania Monitorowanie struktury Awaryjne sczerpanie zat oczonego CO W asno ci CO 2 Fizyczne w asno ci CO Wp yw CO 2 na struktur Zachowanie si faz CO Rozpuszczalno CO Wp yw ci nienia sk adowania na ska y uszczelniaj ce nadk adu Wp yw ci nienia sk adowania na p yny z o owe Przegl d czynników Wykorzystanie chromatografu do monitorowania jako ci zat aczanego CO 2. Zat aczanie b dzie odbywa si zgodnie z procedurami przewidzianymi w Prawie geologicznym i górniczym, jednak e powinno si przygotowa plan dzia ania na wypadek wyst pienia erupcji i nieszczelno ci odwiertów. Ci nienie sk adowania CO2 przekraczaj ce ci nienie hydrostatyczne jest g ównym czynnikiem ryzyka. Symulacje wykaza y, e ci nienie sk adowania w warstwach jurajskich przewy szy ci nienie hydrostatyczne o oko o 20%, natomiast analogiczne przewy szenie dla triasu wyniesie oko o 37%. Monitorowanie geochemiczne. Istnieje mo liwo awaryjnego sczerpania zat oczonego CO 2 poprzez odwiercenie dodatkowego odwiertu w szczycie struktury. Zak ada si sk adowanie CO 2 w fazie ciek ej. Przeprowadzone symulacje wykazuj, e po 200 latach CO 2 b dzie w wi kszo ci rozpuszczone w wodzie W przypadku jury istnieje prawdopodobie stwo wyst powania fazy gazowej (lub ciek ej), ze wzgl du na najwy szy punkt struktury wynosz cy 775 m. Okre lono wg. danych laboratoryjnych oraz symulacji Symulacje wykaza y, e podczas sk adowania CO 2 ci nienie maksymalne w jurajskim horyzoncie magazynowym przekroczy ci nienie hydrostatyczne o 20%. Du o wi ksze ryzyko rozszczelnienia wi e si ze sk adowaniem CO 2 w triasie, gdzie przewy szenie wyniesie 37%. Bior c pod uwag do wiadczenia uzyskane z magazynowania gazu ziemnego w strukturach zawodnionych, to ci nienie w jurze nie powinno wp yn na szczelno ska uszczelniaj cych. Natomiast szczelno warstw triasu powinna zosta przeanalizowana szczegó owo. Szczelno ska nadk adu powinna zosta potwierdzona poprzez badania przeprowadzone na rdzeniach, zarówno dla jury jak i triasu. Przekroczenie ci nienia hydrostatycznego spowoduje wyparcie solanki z cz ci struktury w wyniku ci liwo ci oraz rozpuszczenie si CO 2 w solance Bazuj c na aktualnym rozpoznaniu Reakcje geologicznym nale y stwierdzi, e w rejonie z w glowodorami sk adowania CO 2 nie wyst puj w glowodory Bazuj c na rezultatach symulacji mo na 130

19 FEP kategoria 4. Geosfera 4.1 Geologia FEP klasa FEP Wypieranie solanki ze struktury Wywo anie ruchów sejsmicznych Podniesienie lub opadni cie terenu Wp yw temperatury na stref z o ow Reakcje CO 2 z barierami chemicznymi Zanieczyszczenie metalami ci kimi Rozpuszczanie minera ów Wymiana jonów Sk ad chemiczny zat aczanego gazu Tworzenie si hydratów gazowych Procesy mikrobiologiczne Lokalizacja Zasoby naturalne Typ ska y zbiornikowej Geometria zbiornika Aktualna eksploatacja ska zbiornikowych Formacje uszczelniaj ce od góry Dodatkowe uszczelnienie Litologia Przegl d czynników stwierdzi, e wypierana solanka nie osi gnie powierzchni ziemi. Nie stanowi realnego zagro enia. Ze wzgl du na ma e ilo ci zat aczanego CO 2 nie stanowi realnego zagro enia. Podwy szona temperatura zat aczanego CO 2 mo e wp yn na rozpuszczanie si ska w strefie przyodwiertowej prowadz c do zwi kszenia porowato ci w strefie przyodwiertowej. Nie analizowano. Istnieje ryzyko zanieczyszczenia metalami ci kimi warstwy przeznaczonej do sk adowania CO 2. Istnieje mo liwo rozpuszczenia minera ów, jednak e wg literatury jest to problem marginalny (i w perspektywie setek lat). Dyfuzja przez ska y uszczelniaj ce nadk ad jest mo liwa jej efekt nie by badany w bie cym opracowaniu. Dok adny sk ad chemiczny zat aczanego gazu obecnie nie jest znany. Problem nie by analizowany. Nie analizowano Struktura Budziszewice -Zaosie po o ona jest 7 km na pó nocny-zachód od Tomaszowa Mazowieckiego w województwie ódzkim. Nie wyst puj w najbli szym otoczeniu struktury. Piaskowce formacji drzewickiej (górny pliensbach-jura dolna) o mi szosci od 43m do 146m, ostrowieckiej (synemur) podobnie. Antyklina Wytypowane warstwy jurajskie i triasu nie s eksploatowane. I owce, mu owce i py owce formacji ciechoci skiej o mi szo ci od kilkudziesi ciu do stukiludziesi ciu metrów. Na skrzyd ach antykliny bezpo rednio nad kolektorem wyst puj ska y ilastomu owcowe o mi szo ci 10-15m. Poziom magazynowy sk ada si z piaskowców rednioziarnistych o wielko ci ziarn kwarcu 131

20 FEP kategoria 5. Odwierty FEP klasa 4.2 P yny z o owe 5.1 Wiercenie i konstrukcja Diageneza FEP Struktura porowato ci Niejednorodno Uskoki, szczeliny Nieudokumentowane zagro enia Pionowy gradient geotermiczny Ci nienie wyst puj ce w ska ach zbiornikowych Mechaniczne w asno ci ska zbiornikowych W asno ci petrofizyczne W asno ci p ynów z o owych Hydrogeologia W glowodory Likwidacja odwiertów zat aczaj cych Konstrukcja i wyposa enie odwiertów Rekonstrukcje odwiertów Odwierty Przegl d czynników 0,27-0,30 mm. Piaskowce zawieraj ladowe ilo ci spoiwa ilastego typu matriks oraz niewielkie ilo ci cementu kwarcowego i w glanowego. Piaskowce jury rednioziarniste o dobrej porowato ci od 13% do 27%. Piaskowce triasu s aba porowato od kilku do kilkunastu procent. Zbiornik magazynowy jest w miar jednorodnie wykszta cony pod wzgl dem w asno ci kolektorskich na ca ym obszarze struktury. W skrzydle SW struktury wyznaczono 3 uskoki o niewielkich zrzutach. Uskoki zaczynaj si w cechsztynie, ko cz w triasie. Uskoki nie stanowi zagro enia dla magazynowania CO 2 w warstwach jurajskich. Na obecnym etapie rozpoznania struktury brak jest danych pozwalaj cych na przewidywanie nieudokumentowanych zagro e. Temperatura warstw jurajskich jest obni ona w stosunku do g boko ci zalegania (lokalnie niski gradient geotermiczny). Przewiduje si, e ci nienie w warstwach zbiornikowych jest zgodne z ci nieniem hydrostatycznym. W obecnej analizie nie by y badane mechaniczne w asno ci ska zbiornikowych, poza ci nieniem progowym dla nadk adu. Wyrywkowe dane rdzeniowe (u yte do kalibracji krzywych geofizyki wiertniczej) nie pozwalaj na precyzyjne okre lenie przestrzennego rozk adu parametrów petrofizycznych. W warstwach jurajskich wyst puje solanka o niewielkiej mineralizacji, rz du 10 mg/l. Niewielka ilo bada hydrogeologicznych nie pozwala na precyzyjne okre lenie parametrów. Nie wyst puj, bior c po uwag negatywne wyniki poszukiwa. Odwierty zat aczaj ce zostan zlikwidowane zgodnie z obowi zuj cymi procedurami. Konstrukcja i wyposa enie odwiertów zat aczaj cych b dzie zgodna z wymogami prawa. Odwierty zostan wyposa one w zawory wg bne. Nie planuje si na obecnym etapie. Planuje si wykonanie odwiertów obserwacyjnych w przepuszczalnych 132

21 FEP kategoria 6. rodowisko poziemne i naziemne 7. Wp yw inwestycji FEP klasa 5.2 Szczelno i likwidacja odwiertów 6.1 rodowisko naziemne 6.2 Zachowanie si ludzi 7.1 W asno ci systemu sk adowania FEP obserwacyjne Likwidacja odwiertów Rozszczelnienie odwiertu Erupcje Ruchy górotworu Topografia i morfologia Ziemia i osady Erozja ziemi Atmosfera i meteorologia Hydrogeologia Przypowierzchniowe warstwy wodono ne Przypowierzchniowa flora i fauna Charaktery ludzi Dieta, od ywianie Styl ycia Korzystanie z gruntów i wody Budynki Utrata szczelno ci Przegl d czynników warstwach znajduj cych si powy ej warstw uszczelniaj cych poziom zbiornikowy. Odwierty zostan zlikwidowane poprzez zapi cie korka mechanicznego i wykonanie korka cementowego. Wyst puje ryzyko rozszczelnienia odwiertu w wyniku s abego stanu zacementowania rur ok adzinowych. W takiej sytuacji mo e doj do powolnej ucieczki CO2. Wyst pienie erupcji jest ma o prawdopodobne. Prawdopodobie stwo wyst pienia ruchów górotworu, które spowodowa yby zniszczenie szczelno ci odwiertów jest marginalne. Ewentualne zmiany topograficzne i morfologiczne nie b d mia y wp ywu na g boko zmagazynowane CO 2. Ziemia mo e zosta zanieczyszczona w wyniku ewentualnego rozszczelnienia si magazynu. Erozja nie b dzie mia a wp ywu na podziemne sk adowanie CO 2. Zmiany meteorologiczne nie b d mia y wp ywu na poziomy magazynowe. Zmiany hydrogeologiczne nie b d mia y wp ywu na poziomy zbiornikowe. Nie przewiduje si ucieczek CO 2, jednak e je li wyst pi yby to istnieje ryzyko zanieczyszczenia tych wód. rodowisko flory i fauny mo e zosta zagro one tylko w wyniku erupcji (awarii). Ma e ucieczki CO 2 nie stanowi realnego zagro enia. Sk adowanie nie wp ynie na zachowanie si ludzi. Nie ma wp ywu. Istnieje ryzyko zwi zane z protestami ludzi przeciwko budowie podziemnego sk adowiska CO 2 w pobli u miejsca zamieszkania. Nie ma wi kszego znaczenia, gdy teren ochronny wokó odwiertów jest niewielki. Budynki zwi zane z infrastruktur potrzebn do sk adowania CO 2 b d wykonane zgodnie z prawem budowlanym. Magazyn zostanie zaprojektowany z za o eniem pe nej szczelno ci ca ego systemu sk adowania. Za o enie to jest poprawne gdy obecnie funkcjonuje oko o 100 podziemnych magazynów gazu ziemnego wykonanych w warstwach wodono nych zlokalizowanych na g boko ci od 500 do 133

22 FEP kategoria FEP klasa 7.2 Wp yw na rodowisko fizyczne 7.3 Wp yw na flor i faun 7.4 Wp yw na ludzi FEP Zanieczyszczenie wód gruntowych Wp yw na grunty Uwolnienie do atmosfery Wp yw na hydrogeologi Wp yw na chemizm Wp yw na topografi Efekt uduszenia Wp yw CO 2 na ro liny Wp yw CO 2 na zdrowie ludzi Toksyczno zwi zków zat aczanych Wp yw na rodowisko ekologiczne Przegl d czynników 1500 m. Ma o prawdopodobne, jednak e istnieje potencjalne ryzyko w przypadku nieszczelno ci ca ego systemu sk adowania CO 2 (odwierty+poziom magazynowy). Nie analizowano. Mo liwe w przypadku rozszczelnienia struktury. W takim przypadku konieczny b dzie zakup certyfikatów emisyjnych. Zat aczanie CO 2 mo e wp yn na parametry hydrogeologiczne. Zat aczanie CO 2 w ograniczonym stopniu wp ynie na chemizm solanki i ska y zbiornikowej. Ze wzgl du na niewielkie ilo ci zat aczanego CO 2 wp yw na topografi terenu b dzie marginalny. Uduszenie zwierz t i ludzi z powodu nadmiernej koncentracji CO 2 w powietrzu jest ma o prawdopodobne. D ugotrwa a ucieczka CO 2 ze sk adowiska mo e spowodowa koncentracj dwutlenku w gla w warstwach powierzchniowych co mo e lokalnie wp yn na wegetacj ro lin. Ewentualna ucieczka nie b dzie mia a wp ywu na zdrowie ludzi, gdy koncentracja CO 2 w powietrzu szybko spadnie. Jedynie erupcja mo e mie ograniczony wp yw na zdrowie ludzi, którzy b d znajdowa si w strefie zagro enia. Zak ada si, e wp yw b dzie krótkotrwa y, poniewa erupcja zostanie szybko zlikwidowana lub ludzie ewakuowani. Zak ada si, e zat aczany gaz b dzie czysty. Istnieje ryzyko wyst powania metali ci kich. D ugotrwa a ucieczka CO 2 z horyzontu magazynowego mo e mie wp yw na zmian rodowiska naturalnego. 134

23 Analiza obszaru zat aczania CO 2 pod k tem okre lenia ryzyka nieszczelno ci pu apki z o owej Obszar zat aczania czyli rejon Budziszewice-Zaosie po o ony jest w po udniowej cz ci mezozoicznego wa u rodkowopolskiego, okre lonego mianem wa u kutnowskiego. Po udniowowschodnia cz tego wa u wydzielana jest jako antyklin Gielniowa, która w kierunku po udniowo-wschodnim przechodzi w NE obrze enie Gór wi tokrzyskich. Rozpatrywana tu antyklina Budziszewice-Zaosie obejmuje po udniow cz antykliny Gielniowa i jest po o ona na N od Tomaszowa Mazowieckiego. Struktura w rozpoznanej wiertniczo cz ci zbudowana jest z utworów: permu, triasu i jury. Ocena szczelno ci struktury pod k tem strukturalnym W,,Raporcie merytorycznym nr 1 z I segmentu dla rejonu Be chatowa (Wójcicki (red.), 2009) pkt zosta y przedstawione: regionalna mapa strukturalna stropu jury, rodkowej, dolnej i triasu, mapa strukturalna stropu triasu górnego i mapa strukturalna stropu rodkowego pstrego piaskowca. Opracowane mapy daj podstaw do oceny strukturalnej antykliny Budziszewice- Zaosie. Strop rodkowego pstrego piaskowca - w tej cz ci profilu antyklina ma kszta t antykliny linijnej w formie wrzeciona o osi biegn cej na kierunku NW-SE. Kulminacja struktury wznosi si tu na izohipsie ok m ppm. Zamkni cie strukturalne znajduje si na izohipsie nieco poni ej m ppm, na której to antyklina czy si z niedu, drug kulminacj na tej strukturze, po o onej na NW od antykliny Budziszewice-Zaosie. Na nieco wi kszej g boko ci, bo poni ej m, le y zamkni cie strukturalne w cz ci SE struktury. Dalej w kierunku SE strop podnosi si przechodz c w NW obrze enie gór wi tokrzyskich. W zwi zku z tym mo na stwierdzi, e wysoko wzgl dna struktury wynosi ok. 200 m do pierwszego zamkni cia strukturalnego oraz 300 m do drugiego zamkni cia strukturalnego. Wysoko struktury rz du m nale y uzna za bardzo pozytywny wynik. Strop triasu górnego wznosi sie do izohipsy -900 do m ppm. Budowa strukturalna antykliny w tej cz ci profilu stratygraficznego ulega wyra nej przebudowie w stosunku do ni szych wydziele stratygraficznych. Partia szczytowa sk ada si z 2 kulminacji: wy szej na izohipsie -900 m ppm, po o onej w SE cz ci struktury i ni szej na izohipsie oko o m ppm po o onej w cz ci NW struktury. Obie kulminacje uzyskuj czno na izohipsie ok m ppm. Zamkni cie ca ej struktury znajduje si na izohipsie ok m ppm poni ej której struktura Budziszewic-Zaosia czy w kierunku SE z obrze eniem Gór wi tokrzyskich. Wysoko wzgl dna struktury wzgl dem zamkni cia strukturalnego wynosi wi c m, czyli w stosunku do stropu rodkowego pstrego piaskowca zwi ksza si o ok. 100 m. Strop jury rodkowej, dolnej i triasu przebieg osi struktury nawi zuje do kierunku NW-SE czyli takiego jak w starszych strukturach. Jednak w stosunku do nich nast puje pewna przebudowa struktury. Mianowicie strefa pu apki zostaje ograniczona do rejonu SE struktury, która w tej cz ci osi ga kulminacj na izohipsie ok m, natomiast zamkni cie struktury znajduje si na izohipsie ok.-400 m ppm w cz ci SE. Tam poni ej tej izohipsy nast puje po czenie ku SE z obrze eniem Gór wi tokrzyskich. Wysoko struktury w stropie jury dolnej i rodkowej jest wi c rz du 100 m czyli ok m mniej ani eli w stropie triasu. Taka wysoko znacz co obni a pojemno pu apki z o owej w ska ach zbiornikowych jury. Ocena szczelno ci struktury pod k tem tektoniki uskokowej Na wspomnianych wcze niej mapach strukturalnych Rys , 33 i 34 oraz przekrojach sejsmicznych przez struktur Budziszewic przedstawionych na rysunkach i (Wójcicki (red.), 2009) zosta a zinterpretowana strefa dyslokacyjna o przebiegu NW-SE, cz ciowo przebiegaj ca przez SW skrzyd o antykliny i w zwi zku z tym mog ca mie wp yw na szczelno struktury. W odniesieniu do poszczególnych poziomów przedstawianych na mapach strukturalnych, ocena wp ywu uskoku na szczelno jest nast puj ca: 135

24 Strop rodkowego pstrego piaskowca strefa uskokowa rozcina strop na g boko ci ok m ppm, podczas gdy zamkni cie struktury znajduje si na g boko ci m, z tego wynika, e uskok nie b dzie mia negatywnego znaczenia na szczelno struktury i jej obj to. Strop triasu górnego uskok przecina SW skrzyd o struktury Budziszewic w jej cz ci zachodniej na izohipsie m ppm podczas, gdy zamkni cie struktury nast puje g biej, bo na g boko ci m ppm. Wobec tego w przypadku nieszczelno ci uskoku szczelno struktury nale a oby ograniczy do izohipsy ok m czyli m wy ej. Bior c pod uwag jednak fakt, e na przekrojach sejsmicznych strefa uskokowa wygasa w dolnej cz ci utworów kajpru uskok nie powinien zaznacza si ju w stropie triasu górnego. W zwi zku z tym jeszcze raz nale y przeanalizowa zasi g strefy uskokowej w tej cz ci triasu. Strop jury rodkowej triasu wobec tego, e na profilach sejsmicznych strefa uskokowa wygasa w utworach kajpru, to nie powinna by ju uwidoczniana w stropie jury jak to przedstawiono na rys i w zwi zku z tym nie b dzie mia a znaczenia dla szczelno ci utworów jury. Seria zbiornikowa[fm drzewicka] i uszczelniaj ca[ciechoci ska] na obrazie pomiarów geofizycznych - Budziszewice IG-1, Zaosie-2, Zaosie-1 i Buków 2. PG Budziszewice PO IG-1 QJG PG Zaosie-2 PO QJG PG Zaosie-1 PO Q PG Buków-2 PO Q JCL JBT3 JBT2 JBT1 JBJ3 JBJ1 JA3 JA1 JTO3 fm. borucicka JTO1 fm. ciechoci ska JPL3 fm. drzewicka JPL1 fm. gielniowska JS fm. ostrowiecka JH JH fm.sk obska przys.fm. rud. JH fm.zagajska TRET w. wielichowskie TRNR TK3 w. gipsowe górne TK3 piaskowiec trzcinowy JBT1 JBJ3 JBJ1 JA3 JA1 JTO3 fm. borucicka JTO1 fm. ciechoci ska JPL3 fm. drzewicka JPL1 fm. gielniowska JS fm. ostrowiecka JH fm.sk obska JH fm.zagajska TRET w. wielichowskie TRNR TK3 w. gipsowe górne TK3 piaskowiec trzcinowy TK3 w. gipsowe dolne JG JBT1 JBJ3 JBJ1 JA3 JA1 JTO3 fm. borucicka JTO1 fm. ciechoci ska JPL3 fm. drzewicka JPL1 fm. gielniowska JS fm. ostrowiecka JH fm.sk obska fm.zagajska TRET w. wielichowskie TRNR TK3 w. gipsowe górne TK3 piaskowiec trzcinowy TK3 w. gipsowe dolne JG JBT1 JBJ3 JBJ1 JA3 JA1 JTO3 fm. borucicka JTO1 fm. ciechoci ska JPL3 fm. drzewicka JPL1 fm. gielniowska JS fm. ostrowiecka JH przys.fm. rud. TRET w. wielichowskie TK3 w. gipsowe dolne TK1 w. sulechowskie TK1 w. sulechowskie Rys Serie zbiornikowe (zaznaczona drzewicka, poza tym rozpatrywane jest jako najbezpieczniejsza formacja ostrowiecka, ewentualnie razem z zagajsk ) oraz uszczelniaj ce (g ówna to ciechoci ska, druga gielniowska) w obrazie pomiarów geofizyki wiertniczej. 400 Seria zbiornikowa[fm drzewicka] i uszczelniaj ca[ciechoci ska] na obrazie pomiarów geofizycznych - Buków-1, Zaosie 3 i Zaosie Buków-1 PGPO Q Zaosie-3 PGPO Q Zaosie-2 PGPO QJG JG JBT1 JBJ3 JBJ1 JA3 JA1 JTO3 fm. borucicka JTO1 fm. ciechoci ska JPL3 fm. drzewicka JPL1 fm. gielniowska JS fm. ostrowiecka JH fm.zagajska TRET w. wielichowskie JG JBT1 JBJ3 JBJ1 JA3 JA1 JTO3 fm. borucicka JTO1 fm. ciechoci ska JPL3 fm. drzewicka JPL1 fm. gielniowska JS fm. ostrowiecka JH fm.zagajska TRET w. wielichowskie TRNR TK3 w. gipsowe górne TK3 piaskowiec trzcinowy JBT1 JBJ3 JBJ1 JA3 JA1 JTO3 fm. borucicka JTO1 fm. ciechoci ska JPL3 fm. drzewicka JPL1 fm. gielniowska JS fm. ostrowiecka JH fm.sk obska JH fm.zagajska TRET w. wielichowskie TRNR TK3 w. gipsowe górne TK3 piaskowiec trzcinowy TK3 w. gipsowe dolne TRNR TK3 w. gipsowe dolne TK1 w. sulechowskie Rys Serie zbiornikowe (zaznaczona drzewicka, poza tym rozpatrywane jest jako najbezpieczniejsza formacja ostrowiecka, ewentualnie razem z zagajsk ) oraz uszczelniaj ce (g ówna to ciechoci ska, druga gielniowska) w obrazie pomiarów geofizyki wiertniczej dla rejonu Buków-Zaosie. Ocena szczelno ci struktury ze wzgl dów hydrogeologicznych Wed ug pierwotnych opróbowa i bada wód z o owych pobranych z jury dolnej w otworze Budziszewice IG-1, Zaosie 2 i 3 wody te nale a y do solanek o mineralizacji rz du 3,62 do 9,1 g/dm 3, czyli s to wody o redniej mineralizacji. Wed ug danych zawartych w tabeli w,,raporcie nr 1 g ównym sk adnikiem wód dolnej i rodkowej jury w rejonie Budziszewic-Zaosia s : Na, Ca i K. W wodzie z otworu Budziszewice IG-1 stwierdzono równie : Mg, Br i J. Wska nik Na/Cl wiadcz cy o stopniu wymiany jonowej solanek w rejonie struktury przedstawiony jest w tabeli wspomnianego raportu. Wed ug tych danych dla wód jury dolnej wynosi on w zbadanych otworach: 136

25 - Budziszewice IG-1 Na/Cl = 0,96, Cl/Br = Zaosie 2 Na/Cl = 0,54 - Zaosie 3 Na/Cl = 0,69 Wed ug tych oznacze zaliczono zbadane wody do ró nych typów klas genetycznych. Budziszewice IG-1 klasa 3, Zaosie 2 klasa 2, Zaosie 3 klasa 4. Klasyfikacja genetyczna wód przedstawiona w tab wskazuje, e zbadane wody dolnej i rodkowej jury wykazuj ró ny stopie metamorfizmu wód. Generalnie mo na stwierdzi, e niski stopie mineralizacji oraz klasyfikacja genetyczna zbadanych wód wskazuje, e wody tego obszaru podlegaj infiltracji wód powierzchniowych, przy czym ró ne poziomy mog podlega temu procesowi w ró nym zakresie, zwi zanym zapewne ze zmianami facjalnymi poziomów zbiornikowych. Infiltracja wód powierzchniowych ma miejsce przede wszystkim od strony po udniowo-wschodniej czyli od wychodni ska dolnej i rodkowej jury na obrze u Gór wi tokrzyskich. Nale y tu zaznaczy, e adne z wykonanych bada nie dotyczy bezpo rednio wód z formacji drzewickiej, albowiem z interwa u tej formacji nie pobrano próbek wody w adnym otworze (dotycz starszych ogniw jury dolnej). S ab mineralizacj wód pokazuj równie pomiary oporno ci geofizycznej przedstawione na Rys i 11. Przedstawione na rysunkach wykresy oporno ci wskazuj, e ca y profil jury i przystropowa cz triasu charakteryzuje si podniesion oporno ci ska zbiornikowych, co nale y wi za z wys odzaniem wód z o owych. To z kolei zwi zane jest z cz ciowo l dowym pochodzeniem osadów, a cz ciowo z mo liw infiltracj wód powierzchniowych. Serie uszczelniaj ce G ówna seri uszczelniaj c stanowi i owce i mu owce nale ce do formacji ciechoci skiej. Trzon utworów tej formacji stanowi wspomniane i owce i mu owce, dodatkowo w postaci wk adek wyst puj te piaskowce, szczególnie liczne w rodkowej cz ci interwa u serii uszczelniaj cej. Wed ug analizy dost pnych karota y geofizycznych seria uszczelniaj ca charakteryzuje si dwudzielno ci tzn. na wi kszo ci otworów wyst puje dolna i górna seria upkowa, ka da mi szo ci m (górna cz bardziej mi sza), które s rozdzielone piaskowcami mi szo ci ok m np.: Zaosie 1, 2 i 3. Rozrost tych piaskowców ma miejsce w kierunku wschodnim, natomiast w kierunku po udniowym (Buków 1 i 2) obserwuje si spadek mi szo ci tej wk adki piaskowcowej i jej zanik. Wobec tego zasadniczym staje si pytanie czy dalej w kierunku SE piaskowiec rozwija si, a do zaniku serii ilastej czy te przeciwnie, zanika. W pierwszym przypadku mia aby miejsce utrata szczelno ci, co ca kowicie eliminowa oby t struktur w poziomie pliensbachu (i prawdopodobnie te synemuru) do celów sekwestracji CO 2. Zmiany facjalne serii uszczelniaj cej zobrazowane przez pomiary geofizyczne przedstawionono Rys i 11. Ca kowita mi szo serii uszczelniaj cej, czyli formacji ciechoci skiej na odwierconych otworach zmienia si w przedziale od 53 do 120 m, co szczegó owo przedstawia tabela Tabela Charakterystyka g ównej serii uszczelniaj cej formacji ciechoci skiej. Nazwa odwiertu G boko serii uszczelniaj cej (fm. ciechoci skiej) Mi szo ca k. Charakter serii od do [m] uszczelniaj cej Buków ,0 dwudzielna Buków ,5 76,5 dwudzielna Budziszewice IG ,0 jednodzielna Zaosie Zaosie dwudzielna z hor. piaskowcowym dwudzielna z hor. piaskowcowym Zaosie ,0 dwudzielna 137

26 Rys Mapa stropu formacji ciechoci skiej. 138

27 Rys Mapa mi szo ci formacji ciechoci skiej. 139

28 Powy sze dane zawarte w tabeli , a opracowane w pkt ,,Raportu nr 1 by y podstaw do kalibracji profili sejsmicznych i razem z nimi pos u y y do opracowania mapy stropu serii uszczelniaj cej, czyli formacji ciechoci skiej oraz jej mapy mi szo ci ca kowitej, które przedstawione s na Rys i 13. Opracowana mapa strukturalna stropu formacji ciechoci skiej wskazuje, e w obr bie przyj tego konturu struktury Budziszewice wyst puj 2 kulminacje. Przy generalnym kierunku struktury NW-SE, jedna z kulminacji znajduje si w cz ci SE druga w cz ci NW. Szczyt kulminacji po udniowo-wschodniej wyst puje na g boko ci m ppm w rejonie otworów Zaosie 1 (-456 m), Zaosie 2 (-481,0 m) i Zaosie 3 (-495,0 m). Kulminacja pó nocno-zachodnia wyst puje w obr bie konturu struktury jedynie fragmentarycznie, albowiem ta cz struktury rozwija si dalej w kierunku NW. W cz ci konturowej wysoko kulminacji osi ga izohips ok.-550 m. Obie kulminacje rozdziela poprzeczne obni enie schodz ce do izohipsy -700 m. We wschodniej cz ci tego obni enia po o ony jest odwiert Budziszewice IG-1 na wys.-650 m ppm. W przekroju poprzecznym antyklina Budziszewic w stropie formacji ciechoci skiej charakteryzuje sie stromym zapadaniem skrzyd a SW i bardziej agodnym skrzyd em NW. W kierunku SE strop uszczelnienia obni a si do izohipsy -750 m, poni ej której w kierunku po udniowo-wschodnim czy si z obrze eniem Gór wi tokrzyskich. Wysoko wzgl dna struktury w stropie formacji ciechoci skiej wynosi wi c co najmniej 250 m w cz ci wschodniej i 200 m w cz ci zachodniej. Druga z opracowanych map to mapa mi szo ci ca kowitej formacji ciechoci skiej. Zosta a otrzymana przez odj cie od mapy stropu formacji ciechoci skiej, mapy stropu formacji drzewickiej. Otrzymana mapa charakteryzuje si dosy du ym zró nicowaniem mi szo ciowym. W obr bie konturu struktury mi szo zmienia si od 60 m, na NW i W struktury, do 130 m w cz ci SE. Najwi ksze mi szo ci wyst puj wzd u centralnej cz ci struktury i s rz du m. W kierunku skrzyde mi szo spada do m. Najni sza warto mi szo ci 53 m, zosta a stwierdzona na odwiercie Budziszewice IG-1. Bezpo rednio na N od tego otworu i jednocze nie przyj tego konturu struktury, zosta a stwierdzona w oparciu o profile sejsmiczne strefa o obni onej mi szo ci, która spada tu do poni ej 10 m. Tak niska warto mi szo ci, gdyby zosta a potwierdzona eliminuje struktur z dalszych bada. Przedstawiony rozk ad mi szo ci, pokazuje mi szo ca kowit serii uszczelniaj cej cznie z wk adkami piaskowców, które jak wspomniano wyst puj w jej obr bie. Na podstawie analizy krzywych geofizycznych w poszczególnych otworach nale y przypuszcza, e mi szo serii uszczelniaj cej trzeba b dzie zmniejszy o oko o m. Bior c pod uwag rozrost piaskowców w kierunku NE i E nale y przypuszcza, e w cz ci po udniowej i zachodniej ubytek mi szo ci serii uszczelniaj cej b dzie mniejszy za w kierunku NE i E b dzie wi kszy. Wp yw ewentualnej ucieczki CO 2 na ludzi Analiz wp ywu CO 2 na ludzi nale y przeprowadzi dwukierunkowo. Pierwszym kierunkiem b dzie analiza bezpo redniego wp ywu dwutlenku w gla na ludzi w przypadku wyst pienia ucieczki CO 2 ze sk adowiska. Drugim kierunkiem analizy jest okre lenie po redniego wp ywu na ludzi w wyniku zanieczyszczenia rodowiska, jakie mo e wyst pi w przypadku rozszczelnienia si struktury magazynowej. Nale y podkre li, e pomimo tego, e dwutlenek w gla jest gazem nietoksycznym, to mo e by gro ny dla ycia ludzkiego, w przypadku wysokiej koncentracji gazu w powietrzu wdychanym przez ludzi. Koncentracja CO 2 w powietrzu wynosz ca powy ej 10% powoduje utrat przytomno ci, zmienia ph krwi oraz powoduje wiotczenie mi ni odpowiedzialnych za oddychanie, co w konsekwencji mo e prowadzi do nadci nienia (Benson i zespó, 2002). Tak du a koncentracja mo e wyst pi tylko w przypadku erupcji odwiertu. Bior c pod uwag obecn technologi stosowan w eksploatacji z ó gazu ziemnego i ropy naftowej nale y stwierdzi, e wyst pienie erupcji odwiertu jest ma o prawdopodobne. Aktualnie w procesach podziemnego magazynowania gazu ziemnego powszechnie stosuje si zawory wg bne, które automatycznie zamykaj si w 140

29 przypadku wyst pienia nag ej ró nicy ci nie, spowodowanej niekontrolowanym wyp ywem gazu z odwiertu. Znacznie trudniej jest opanowa powolny wyp yw CO 2, który mo e wyst pi w przypadku rozszczelnienia si p aszcza cementowego uszczelniaj cego rury ok adzinowe oraz rozszczelnienia si ska nadk adu. Pomimo tego, e wyp yw gazu ze sk adowiska b dzie powolny, to jednak przej ciowo mo e wyst pi zagro enie dla ludzi. Jak ju wcze niej stwierdzono, ryzyko powa nego zagro enia ludzi spowodowanego erupcj lub rozszczelnieniem si magazynu jest niewielkie, pomimo tego, e sk adowanie CO 2 wymaga przewy szenia ci nienia hydrostatycznego od 20% (jura) do 37% (trias). W zwi zku z tym odwierty magazynowe powinny by sytuowane w odpowiedniej odleg o ci od skupisk ludzkich. Na Rys przedstawiono lokalizacj struktury Budziszewice wraz z odwiertami symulacyjnymi (potencjalnymi odwiertami do zat aczania) na tle wyst puj cych skupisk ludzkich. Analizuj c po o enie poszczególnych odwiertów zat aczaj cych CO 2 nale y stwierdzi, e odwierty wschodni i zachodni s zlokalizowane w generalnie niezamieszka ych terenach rolniczych, w zwi zku z tym ewentualna erupcja lub ich nieszczelno nie stwarza bezpo redniego zagro enia dla zdrowia ludzi. W wietle przedstawionej informacji po o enie pozosta ych dwóch odwiertów po udniowego i pó nocnego powinno zosta przeprojektowane ze wzgl du na niedostateczn ich odleg o od skupisk mieszkalnych (w miar mozliwosci przesuniete o przynajmniej par set metrów). Nale y pami ta równie o tym, e ka da inwestycja, aby mog a zosta przeprowadzona musi uzyska akceptacj spo eczn. Struktura Budziszewice swoim zasi giem obejmuje gmin Ujazd (g ównie), na terenie której mieszka oko o 8000 osób oraz w mniejszym stopniu gmin Budziszewice (oko o 2200 osób). Dodatkowo struktura (jej kontur na SE) po o ona jest w odleg o ci zaledwie 7 km od Tomaszowa Mazowieckiego (oko o osób). Bior c pod uwag do wiadczenia zwi zane z analogicznymi problemami wyst puj cymi w przemy le naftowym (eksploatacja z ó gazu ziemnego i PMG) nale y stwierdzi, e uzyskanie akceptacji spo ecze stwa dla ca ej inwestycji b dzie trudne. Je li nawet uzyska si zgod na realizacj inwestycji to wydaje si ma o prawdopodobne, aby inwestor uzyska zgod na odwiercenie otworów po udniowego i pó nocnego w prezentowanej obecnie lokalizacji. Nale y pami ta o tym, e uzyskanie koncesji na podziemne sk adowanie CO 2, zgodnie z Prawem geologicznym i górniczym wymaga posiadania przez inwestora tytu u prawnego (w asno lub akt dzier awy) do terenu na którym b dzie prowadzona inwestycja. Dodatkowo ewentualna ucieczka CO 2 spowodowana rozszczelnieniem si magazynu lub przet oczenie pu apki, w której projektuje si sk adowanie dwutlenku w gla mo e spowodowa ska enie wód pitnych. Zwi zane jest to z tym, e jest ma o prawdopodobne, aby zat aczane CO 2 pozyskane z elektrowni Be chatów, by o w 100% wolne od zanieczyszcze toksycznych. Nale y podkre li, e wody górnojurajskie (GZWP nr 404, nieudokumentowany) stanowi w tym rejonie zbiornik wody pitnej dla potencjalnie du ej ilo ci osób, w zwi zku z tym ich ewentualne ska enie (chodzi o migracj pomi dzy dolnojurajsk formacj ciechoci sk a poziomami wody pitnej jury górnej, pomi dzy którymi mamy szereg poziomów uszczelniaj cych jury rodkowej, ale nie s one odpowiedniej jako ci, gwarantuj cej zatrzymanie migruj cego dwutlenku w gla w fazie gazowej) mia oby pot ne negatywne konsekwencje. Wp yw ewentualnej ucieczki CO 2 na zwierz ta i ro liny Lokalizacja struktury Budziszewice zosta a przedstwiona na Rys W celu okre lenia wp ywu ewentualnej ucieczki CO 2 na zwierz ta przeanalizowano wyst powanie na terenie struktury obszarów chronionych, stref Natura Rys prezentuje aktualn map obszarów Natura 2000 uzyskan z portalu Analizuj c map mo na stwierdzi, e aktualnie na terenie struktury nie wyst puj strefy Natura 2000 (patrz te Rys ). Najbli szy obszar chroniony, specjalny obszar ochrony siedlisk (SOO) wyst puje w odleg o ci 141

30 oko o 10 km na po udniowy wschód od struktury. W odleg o ci oko o 20 km na ESE od projektowanego zasi gu rozprzestrzeniania si zat czanego CO 2 wyst puje obszar specjalnej ochrony ptaków (OSO). W zwi zku z przedstawion map mo na stwierdzi, e projektowana inwestycja nie naruszy obszarów aktualnie chronionych. Rys Mapa obszarów NATURA 2000 dla rozpatrywanego rejonu. Nale y podkre li, e ewentualna erupcja lub ucieczka dwutlenku w gla mo e mie negatywny wp yw na zwierz ta w jej bezpo rednim s siedztwie, gdy du a koncentracja CO 2 w powietrzu mo e doprowadzi do uduszenia si zwierz t. Wp yw ma ych ilo ci CO 2 na ro liny jest pozytywny, poniewa dwutlenek w gla bierze udzia w fotosyntezie. Do wiadczenia prowadzone w ramach projektu Free-Air Co 2 Enrichment Project (FACE) finansowanego przez USDA ( wykaza y, e niewielkie st enia CO 2 w atmosferze pozytywnie wp ywaj na plony zbó. Niestety ro liny potrzebuj tlenu do wzrostu systemu korzeniowego. Du e koncentracje CO 2 w glebie powoduj obumieranie korzeni, a co za tym idzie ca ych ro lin. W rejonach, w których CO 2 w naturalny sposób wydostaje si z warstw podziemnych w efekcie aktywno ci wulkanicznej mo na zauwa y obumieranie ro lin. Podsumowanie Magazynowanie CO 2 w g bokich strukturach solankowych jest stosunkowo now technologi. Podstawowym problemem zwi zanym z wyborem struktury jest niewielka ilo danych. Zarz dzanie ryzykiem geologicznego sk adowania dwutlenku w gla w poziomach solankowych struktury Budziszewice-Zaosie wymaga o zidentyfikowania poszczególnych czynników ryzyka. Analiza ryzyka zosta a opracowana w oparciu o baz wiedzy Quintessa FEP (Features - cech, Events wydarze i Processes procesów). Przeprowadzona analiza wykaza a, e najwi ksze ryzyko sk adowania CO 2 w strukturze Budziszewice-Zaosie zwi zane jest ze szczelno ci pu apki. St d wykonano map stropu oraz mi szo ci warstwy uszczelniaj cej poziomy sk adowania jury dolnej, gdy poziomy ten posiadaj znacz co lepsze parametry magazynowe ni poziom triasu. Poziom triasu zosta potraktowany jako poziom rezerwowy z powodu znacznego przekroczenia ci nienia hydrostatycznego (o oko o 37%) podczas sk adowania za o onych ilo ci gazu. Parametry 142

31 magazynowe poziomu triasu dolnego nie gwarantuj mo liwo ci zat oczenia zak adanej ilo ci dwutlenku w gla. W dalszej cz ci opracowania INiG przedstawiono analiz wp ywu sk adowania CO 2 na ludzi, zwierz ta i ro liny. Wykonane prace pozwalaj na wyci gni cie nast puj cych wniosków: sk adowanie CO 2 w warstwach jurajskich niesie mniejsze ryzyko rozszczelnienia struktury, ze wzgl du na ci nienie sk adowania, które przewy sza ci nienie hydrostatyczne o oko o 20%, warstwy ciechoci skie uszczelniaj ce poziom jurajski zbudowane s z dwóch serii upkowych o mi szo ci m ka da oraz rozdzielaj cej je wk adki piaskowców o mi szo ci m. W zwi zku z tym szczelno nadk adu wymaga dodatkowych bada, gdy istnieje ryzyko jej nieszczelno ci, analiza wp ywu sk adowania CO 2 na ludzi, zwierz ta i ro liny wykaza a, e znacz ce zagro enie dla zdrowia ludzi i zwierz t mo e wyst pi tylko w wypadku wyst pienia erupcji odwiertowej. Wyst pienie erupcji CO 2 jest ma o prawdopodobne ze wzgl du na stosowane obecnie zawory wg bne. 143

32 Ocena ryzyka geologicznego sk adowania, w tym zagadnienia bezpiecze stwa sk adowania i integralno ci sk adowiska (AGH) Wa nym warunkiem decyduj cym o mo liwo ci zat aczania dwutlenku w gla jest szczelno struktury do tego celu przeznaczonej, zarówno przed jak i po zako czeniu zat aczania. Jest to zwi zane z tym, e CO2 w pewnych warunkach temperatury i ci nienia, wyst puje w postaci g stej fazy gazowej (nadkrytycznej). G sto ta jest wi ksza ni w warunkach naturalnych, ale mimo to mniejsza ni g sto solanki, przez co ma tendencj do migracji w pionie (Tarkowski, Stopa 2007). Wa nym czynnikiem w aspekcie podziemnego zat aczania jest równie wystarczaj co du a plastyczno oraz wytrzyma o warstw izoluj cych. Ma to na celu unikni cie zjawiska szczelinowania i ostatecznie przebicia warstw pod wp ywem nadmiernego ci nienia podczas zat aczania (Tarkowski 2005). Pod wzgl dem szczelno ci najlepszymi miejscami, rozpatrywanymi pod wzgl dem podziemnego sk adowanie CO2, a przy tym odizolowanymi od warstw otaczaj cych s naturalne pu apki dla p ynów z o owych, takie jak: ca kowicie albo cz ciowo sczerpane z o a ropy naftowej i gazu ziemnego, a tak e g bokie poziomy wodono ne. Sk adowanie CO2 powinno si odbywa poni ej strefy aktywnej wymiany wód i tam gdzie cyrkulacja wód podziemnych nie jest intensywna (Tarkowski 2005). Obecno wys odzonych wód mo e wskazywa na otwarcie struktury - spowodowane wyst powaniem dro nych uskoków kontaktuj cych z powierzchni terenu lub bezpo redni czno analizowanej struktury z obszarem infiltracji wód s odkich w rejonie wychodni warstw zbiornikowych. Na potrzeby oceny niektórych aspektów analizy ryzyka geologicznego zmodyfikowano (uszczegó owiono) model statyczny struktury Budziszewic-Zaosia (patrz rozdzia ). W tym celu Zespó pracowników Katedry Surowców Energetycznych, WGGiO, AGH wykona wst pne ilo ciowe modelowania z wykorzystaniem programu Petrel Wykorzystuj c procedur Uncertinity Analysis obliczono modele wskazuj ce ryzyko zwi zane w modelowaniem strukturalnym osnowy geometrycznej potencjalnych warstw zbiornikowych i uszczelniaj cych wchodz cych w sk ad modelu statycznego struktury Budziszewic-Zaosia. W wyniku zastosowania procedury modelowania geometrycznego, na podstawie modelu litologicznego zrekonstruowano przestrzenn rozci g o potencjalnych kompleksów uszczelniaj cych i zbiornikowych. Ponadto bazuj c na zasadach analizy ryzyka oraz procedurach Uncertinity Analysis dost pnych w programie Petrel dla parametrów zailenia i porowato ci efektywnej wykonano zmodyfikowane modele pesymistycznej, realistycznej i optymistycznej warto ci wymienionych parametrów. Ocena ryzyka geologicznego osnowy strukturalnej Uszczegó owiony w ramach niniejszego zadania model geometryczny struktury Budziszewic- Zaosia obejmuje pi sekwencji stratygraficznych (zones) podzielonych na zmienn ilo proporcjonalnych warstw: A. Toark górny (5 warstw) B. Toark dolny (fm. ciechoci ska, 6 warstw) C. Pliensbach (15 warstw) D. Synemur - hetang (20 warstw) E. Retyk (10 warstw) Jako map (gridów 2D) tworz cych osnow strukturaln modelu 3D oraz przestrzenn dystrybucj danych wej ciowych wykorzystanych do ich opracowania przedstawia Rys Pokazuje on, e wykorzystywane mapy s stosunkowo s abo kontrolowane danymi wej ciowymi. Utrudnia to realistyczn ocen geometrii struktury, a zw aszcza ukszta towania jej zamkni cia strukturalnego. Ocen ryzyka jako ci modelu 3D umo liwia procedura Uncertinity Analysis, któr mo na wykorzysta w programie Petrel do obliczenia alternatywnych, stochastycznych wariantów powierzchni strukturalnych wchodz cych w sk ad modelu 3D (horizons). Stochastycznie oceniane ryzyko jest obliczane z wykorzystaniem poni szego równania : 144

33 Sr = Sbc + U1s * Usgs gdzie: Sr = obliczony wariant powierzchni (Surface realization ) Sbc = wej ciowa powierzchnia obliczana w sposób deterministyczny U1ss b d g boko ci wynosz cy 1 odchylenie standardowe (s) - mo e by powierzchni lub warto ci sta ) Usgs = Powierzchnia obliczona algorymem SGS ( rednia =0, s=1, jej odchy ka od powierzchni wej ciowej w miejscu wyst powania danych wej ciowych wynosi 0) Rys Mapa stropu formacji ciechoci skiej wraz z danymi wej ciowymi wykorzystanymi do jej opracowania przyk ad wyg adzonego, deterministycznego grida 2D wykorzystanego do opracowania osnowy strukturalnej modelu 3D Poniewa do opracowania modelu 3D wykorzystywano gotowe modele 2D do oceny ryzyka w modelu strukturalnym wykorzystano odchylenie standardowe obliczona jako sta a dla danej powierzchni strukturalnej. W wyniku wielokrotnego zastosowania procedury obliczany jest szereg równie prawdopodobnych stochastycznych powierzchni strukturalnych, które s w pe ni zgodne z powierzchni obliczona w sposób deterministyczny i danymi wej ciowymi. Wst pna analiza modelu parametrycznego wykaza a, e stosunkowo najwi ksze znaczenie dla celów magazynowania b d mia y trzy sekwencje: warstwy ciechoci skie, (Jto1), utwory pliensbachu oraz sekwencja synemuru i hetangu. Dla nich wykonano bardziej szczegó owe analizy ryzyka zwi zanego z ukszta towaniem powierzchni stropowej. Modelowania ryzyka modelu strukturalnego wykonano na przekrojach A, B, C zaznaczonych na Rys a wyniki przedstawiono na Rys

34 146

35 147

36 Rys Ukszta towanie powierzchni stropu poszczególnych horyzontów dla modelu dolnej jury w wariantach stochastycznych (czarny) i deterministycznym ( ó ty, zielony i niebieski). 148

37 Zamieszczone wy ej rysunki wyra nie pokazuj jak powa ne mo e by ryzyko zwi zane z b dami interpretacji strukturalnej. Jest on szczególnie du e w strefach s abo kontrolowanych danymi, takich jak rejon struktury Zaosia. By lepiej zilustrowa skal ryzyka wykonano zestaw diagramów pseudo 3D i teoretyczne obliczenia powierzchni i obj to ci potencjalnej pu apki strukturalnej ograniczonej powierzchni stropu warstw ciechoci skich oraz hipotetycznym konturem z o a po o onym na g boko ci 650 m ppm (Rys ). Przedstawione na rysunku obj to ci nie odzwierciedlaj rzeczywistej obj to ci pu apki z o owej, lecz ca kowita obj to przestrzeni zamkni tej wymienionymi powierzchniami. Rysunki oraz przedstawione obliczenia pokazuj, e w zale no ci od przyj tego wariantu powierzchnia i obj to struktury magazynowej mo e si ró ni o oko o 30%. Uzyskane wyniki pokazuj równie e obecny przestrzenny zasi g w miar dok adnego modelu 3D jest obecnie zbyt ma y i uniemo liwia ocen geometrii zamkni cia pu apki od SE. Wiarygodna ocena amplitudy pu apki b dzie mo liwa po wprowadzeniu dodatkowych danych sejsmicznych kontroluj cych strefy brzegowe pu apki ale w miar mo liwo ci tak e jej stref osiow. Rys Struktura Zaosia obserwowana w stopie warstw ciechoci skich (model deterministyczny i modele stochastyczne mapa ryzyka ). 149

38 Geologiczne ryzyko zwi zane z przestrzennym rozk adem horyzontów uszczelniaj cych i zbiornikowych oraz ich jako ci Modyfikacja modelu statycznego obejmowa a równie ponowne obliczenie modeli parametrycznych litologii, zailenia oraz porowato ci efektywnej. Wykorzystano do tego celu algorytmy stochastyczne SIS oraz SGS. Dla ka dego z wymienionych parametrów obliczono 5 lub 6 równie prawdopodobnych wariantów (realisation). Ostateczne modele parametrów zbiornikowych powsta y w wyniku u redniania modeli cz stkowych, za model litologiczny reprezentuje litologie najcz ciej wyst puj c w poszczególnych realizacjach. Ten sposób przetwarzania jest stosowany w przypadku wykorzystania modeli stochastycznych w celu zwi kszenia wiarygodno ci uzyskanych rozwi za. Podstawowym wynikiem zastosowana w/w procedury jest zwi kszenie ci g o ci przestrzennej warstw (Rys ). Równocze nie model jest zdecydowanie mniej arbitralny ni obliczony technikami deterministycznymi (np. Kriging). Rys Wynikowy model litologiczny powsta y w wyniku przetworzenia pi ciu wariantów stochastycznych modelu litologicznego. Model rozprzestrzenienia po czonych kompleksów uszczelniaj cych i zbiornikowych Na podstawie modelu wynikowego modelu litologicznego w programie Petrel wykonano modelowanie geometryczne umo liwiaj ce wymodelowanie w obr bie wyró nionych sekwencji stratygraficznych po czonych kompleksów stanowi cych potencjalne uszczelnienie i zbiorniki.modele uszczelnie obejmuj po czone ze sob komórki modelu 3D zbudowane w przewadze z i owców b d mu owców. Pokrywy te zrekonstruowano oddzielnie dla wymienionych litologii i po czono w jeden model uszczelnie mu owcowo ilastych. Wszystkie przedstawiane modele parametryczne obliczono na podstawie danych geofizycznych pochodz cych z 3 odwiertów. Ogranicza to znacz co ich wiarygodno, mo na jednak na tej podstawie wyci gn wst pne wnioski na temat ci g o ci pokryw uszczelniaj cych i zbiornikowych a tak e na temat ich jako ci. 150