GAZ ŁUPKOWY W POLSCE PÓŁNOCNEJ I PÓŁNOCNO-WSCHODNIEJ

Transkrypt

1 GAZ ŁUPKOWY W POLSCE PÓŁNOCNEJ I PÓŁNOCNO-WSCHODNIEJ Dr inż. Marian Kiełt Zarys historii poszukiwań węglowodorów niekonwencjonalnych W USA pierwsze złoże gazu łupkowego Fredonia odkryto w 1821 r. Zalega ono w płytkich szczelinowych osadach. Ponieważ w tych latach eksploatacja gazy niekonwencjonalnego była nieopłacalna, dlatego zaprzestano poszukiwań i produkcji, a o tym rodzaju złóż gazu na wiele lata zapomniano. Od czasu do czasu odkrywano kolejne złoża i zaliczano je do nie ekonomicznych węglowodorów. Dopiero w II połowie XX w., gdy tradycyjne złoża gazu zaczęły się wyczerpywać, przypomniano sobie o niekonwencjonalnych złożach węglowodorów. I zaczęto realizować odpowiednie programy ich poszukiwań węglowodorów niekonwencjonalnych, które doprowadziły do wielkiego sukcesu. W porównaniu z USA historia zaplanowanych poszukiwań węglowodorów niekonwencjonalnych Polsce jest bardzo krótka, gdyż liczy niewiele lat. Wprawdzie już dawno temu w trakcie poszukiwania węglowodorów konwencjonalnych objawy występowania węglowodorów (rdzenie, płuczka) obserwowane były w czasie wiercenia otworów w osadach: karbonu, dewony, syluru, ordowiku i kambru. Te obserwacje zostały zapisane w dokumentacjach otworowych i przekazane do archiwum geologicznego, a rdzenie do magazynów rdzeni. Wykonywane przez autora w latach w ramach pracy doktorskiej prace interpretacyjne profilowań geofizycznych w obrębie kambru, ordowiku i syluru zalegającego w morskiej części (polskiej, rosyjskiej, litewskiej, łotewskiej i szwedzkiej) syneklizy bałtyckiej oraz strefach przybrzeżnych wykazała na istnienie ciekawych wskazań parametrów petrofizycznych w obrębie iłowców dolnego syluru, ordowiku i kambru. Obecność takich wskazań w iłowcach można było uzasadnić jedynie obecnością rozproszonych węglowodorów, jednakże w tamtych latach byłaby to zbyt daleko idąca hipoteza, aby ją upowszechniać. Kontynuując wcześniejsze prace interpretacyjne w latach autor rozszerzył je na pozostałe otwory odwiercone na obszarze lądowym platformy wschodnio-europejskiej. Wykazały one istnienie identycznych obrazów jak wcześniej uzyskano na morskim obszarze syneklizy bałtyckiej. W sumie autor zinterpretował 143 otwory. Porównanie otrzymanych wyników z informacjami pochodzącymi z USA (opracowania, artykuły, referaty) i bezpośredni kontakt z polskimi geologami od wielu lat pracującymi w USA (M. Cieśnik i J. Krasoń z Denver) oraz spotkania z amerykańskimi specjalistami pozwoliły autorowi po wielu latach upewnić się, że przyczyną niezwykłych wskazań parametrów petrofizycznych w osadach iłowcowych jest obecność niekonwencjonalnych węglowodorów. Wyniki tych prac zostały przez autora wcześniej opublikowane w fachowych czasopismach. Geneza węglowodorów i migracja, rodzaje pułapek węglowodorów Węglowodory są to naturalne substancje organiczne znajdujące się w głębi Ziemi, w stanie stałym, ciekłym i gazowym lub w postaci rozpuszczonej w płynach złożowych albo rozproszonej w niektórych typach skał. Znane są 2 hipotezy powstawania węglowodorów (rys. 1A, B, C I D): - nieorganiczna (odpowiedzialne są reakcje chemiczne zachodzące w głębi Ziemi), - organiczna (materiałem wyjściowym jest substancja organiczna ulegająca przeobrażeniu w środowisku redukcyjnym w czasie skomplikowanych naturalnych procesów sedymentacyjnych). Proces tworzenia się węglowodorów jest często nazywany kuchnią gazową ; jest ona czynna przez długi czas. W czasie jej działania znaczna część węglowodorów ulega wieloetapowej migracji do czasu, aż zatrzyma się w pułapkach strukturalnych luba stratygraficznych albo złożonych (rys. 2A, B i C). Można sądzić, że w wielu przypadkach pod przykrywką nadal zachodzi proces powstawania węglowodorów czyli pradawne kuchnie węglowodorów nadal działają. Węglowodory można podzielić na konwencjonalne (ropa naftowa, gaz ziemny) i niekonwencjonalne (łupki bitumiczne, piaski bitumiczne, ropa w łupkach, gaz zamknięty, gaz łupkowy, gaz głębinowy) (rys. 3A i B). Rys. 1 Kolejne etapy powstawania i migracji węglowodorów.

2 2 Rys. 2 A - migracja węglowodorów, B rodzaje pułapek węglowodorów, C zestaw złóż węglowodorów. A) B) Rys. 3 A rodzaje niekonwencjonalnych węglowodorów, B schemat geologiczny naturalnych gazowych poziomów zbiornikowych. Geneza gazu łupkowego Gaz łupkowy jest to gaz naturalny, mający identyczną genezę jak gaz konwencjonalny. Można obrazowo powiedzieć, że gaz naturalny jest gazem ruchliwym, natomiast gaz łupkowy jest gazem leniwym, który pozostał w miejscu swego wytworzenia czyli w tzw. kuchni gazowej. Ze względu na miejsce jego pierwotnego zmagazynowania w izolowanych porach i zamkniętych szczelinach (rys. 4A) niezbędne jest wykonywanie procesu szczelinowania pozwalającego na powstanie dróg przepływu węglowodorów ze skał macierzystych / zbiornikowych do otworu (rys. 4B i C). Rys. 4 A - rodzaje skał zbiornikowych, B i C proces szczelinowania w otworze horyzontalnym i pionowym. Gaz łupkowy na świecie i w Europie Na rys. 5A i B są zaznaczone perspektywne i zbadane obszary na świecie i w Europie zawierające lub mogące zawierać złoża gazu łupkowego. Na rys. 5C są usystematyzowane najważniejsze kraje pod względem zasobów gazu łupkowego. Na rys. 5B kolorem niebieskim zaznaczono złoże Barnett Shale odkryte w Teksasie porównując potencjalne zasoby Europy, a zwłaszcza Polski i złoże Barnett w USA można mieć nadzieję, że w Polsce są duże szanse na występowanie różnej wielkości złóż węglowodorów niekonwencjonalnych. Przyszłe lata poszukiwań przyniosą odpowiedź na to pytanie.

3 3 Rys. 5 Gaz łupkowy na świecie (A) i w Europie (B) oraz zestawienie zasobów licznych krajów. Historia geologiczna (tabela stratygraficzna) i jednostki regionalne Polski Historię geologiczną (w funkcji czasu) w sposób skrócony opisuje tabela stratygraficzna opisująca w sposób uporządkowany kolejne główne jednostki stratygraficzne podająca pionowe następstwo warstw (rys. 6A). Po wschodniej stronie wału kujawsko -pomorskiego znajduje się niecka brzeżna, zaś po stronie zachodniej niecka szczecińsko-mogileńsko-łódzko-miechowska. Na południowy zachód od systemu niecek powstały monoklina przedsudecka i monoklina śląsko-krakowska. Jednostki tektoniczne platformy paleozoicznej są pokryte osadami kenozoicznymi (rys. 6B i C). Rys. 6 A ogólna tabela stratygraficzna, B jednostki regionalne Polski. Złoża węglowodorów konwencjonalnych w Polsce Polskie złoża konwencjonalnych węglowodorów występują w miocenie, dolomicie głównym, wapieniu podstawowym, czerwonym spągowcu, karbonie, dewonie i kambrze. A) B) Rys. 7 A - mapa geologiczna Polski w uwzględnieniem złóż ropy i gazu ziemnego oraz potencjalnych skał zbiornikowych oraz koncesji firmy FXE, B zasoby i wydobycie ropy naftowej w latach Głównym rejonem wydobycia ropy naftowej jest Niż Polski, na którym znajdują się 42 z 84 udokumentowanych złóż na terytorium kraju. Kilka złóż ropy naftowej, kondensatu gazowego i gazu łupkowego zostało odkrytych w

4 4 polskiej strefie ekonomicznym Morza Bałtyckiego. Wydobywana w Polsce ropa naftowa różni się parametrami w zależności od rejonu eksploatacji a nawet konkretnego złoża. Gęstość wydobywanego w Polsce surowca waha się w granicach 0,75 g/cm 3 0,943 g/cm 3, zawartość parafiny wynosi od 2,32 do 9,37%, a siarki nie przekracza z reguły 1 %. Większość zasobów gazu ziemnego związana jest z osadami miocenu zapadliska przedkarpackiego (Pogórze Karpackie) oraz permu na Niżu Polskim. Kilka złóż węglowodorów znajduje się w części morskiej i lądowej Wyniesienia Łeby. Na rys. 7A jest przedstawiona mapa geologiczna Polski w uwzględnieniem najważniejszych złóż ropy i gazu ziemnego, natomiast na rys. 7B zasoby i wydobycie ropy naftowej w latach Potencjalne złoża węglowodorów niekonwencjonalnych w Polsce W Polsce węglowodory niekonwencjonalne mogą występować w karbonie i dewonie w synklinorium szczecińskim i antyklinorium pomorskim oraz w sylurze dolnym, ordowiku i kambrze środkowym Platformy Wschodnio-Europejskiej (rys. 8A, B i C). Obecnie można jedynie z dużą wiarygodnością sugerować prawdopodobieństwo występowania gazu łupkowego w tych jednostkach stratygraficznych, ale nie należy oczekiwać, że złoża będą występowały w każdym miejscu. To ostatnie stwierdzenie potwierdza historia poszukiwań gazu łupkowego w USA (rys. 5A). Na rys. 8D zaznaczono perspektywie obszary na Litwie i Łotwie oraz okręgu kaliningradzkim i w Szwecji. D) Rys. 8 Perspektywie obszary, na którym może występować gaz łupkowy w Polsce (A, B, C) i Okręgu Kaliningradzkim, na Litwie, Łotwie, Szwecji i Ukrainie (D). Historyczne prace poszukiwawcze W przeszłości zostały w Polsce wykonane zdjęcia grawimetryczne (rys. 9A) i sejsmiczne (9B i C) oraz odwiercono kilka tysięcy otworów (rys. 11A). W strukturze geologicznej Europy obszar Polski ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia budowy i ewolucji tektonicznej całego kontynentu europejskiego. Na obszarze Polski graniczą bowiem ze sobą trzy główne jednostki tektoniczne budujące kontynent europejski. Są to: stara platforma prekambryjska Wschodniej Europy nazywana również kratonem wschodnio-europejskim, wieku około miliarda lat, platforma paleozoiczna Centralnej i Zachodniej Europy wieku około trzystu milionów lat oraz pas najmłodszej górotwórczości alpejskiej reprezentowany przez Karpaty. Rys. 9 A - punkty pomiarów grawimetrycznych, B zestaw wibrosejsów jadący na profile sejsmiczne, C przykładowy profil sejsmiczny zarejestrowany w północno-wschodniej części syneklizy perybałtyckiej (woj. mazursko-suwalskie). Standardowo w ramach bieżących prac poszukiwawczych są wykonywane zdjęcia sejsmiczne 2D i 3D. Badania sejsmiczne w Polsce Północnej i Wschodniej prowadziła Geofizyka Toruń S.A. (rys. 9B). Polegają one na wytworzeniu i rejestracji fali sejsmicznej, która odbija się od kolejnych warstw geologicznych ukrytych w ziemi. Wynik badania daje wiedzę o budowie geologicznej badanego rejonu i ewentualnych złożach surowców naturalnych.

5 5 W ostatnich latach w Polsce wykonano głębokie sondowania sejsmiczne w ramach projektów Polonaise-97 oraz Celebration-2000 (rys. 10A i B). Aktualnie planowane są dalsze tego typu prace sejsmiczne w ramach projektu PolandScan (rys. 10C). Rys. 10 Głębokie sondowania sejsmiczne w ramach międzynarodowych projektów: A Polonaise 97, B Celebration 2000, C PolandSpan. Otwory i profilowania geofizyczne w otworach Otwory poszukiwawcze (naftowe, węglowe, surowcowe, geotermalne) o różnej głębokości są wiercone w Polsce od kilkudziesięciu lat (rys. 11A). W bazie danych GT jest zapisanych około otworów odwierconych przez różne historyczne i istniejące firmy wiertnicze na Niżu Polskim i Platformie Wschodnioeuropejskiej urządzeniami podobnymi jak przedstawiono na rys. 11B. W archiwach geologicznych są zgromadzone pokaźne zbiory uzyskanych informacji geologicznych, sejsmicznych i złożowych, a magazynach rdzeni znajdują się pobrane rdzenie wiertnicze. W każdym otworze były wykonywane zestawy profilowań geofizycznych (pomiar parametrów petrofizycznych) skał, które dziś stanowią podstawowe źródło informacji geologicznych i złożowych. Większość profilowań geofizycznych znajduje się w postaci cyfrowej w specjalistycznych archiwach. Głębokie otwory i badania sejsmiczne w Polsce Północno-wschodniej W II połowie lat 1960-tych i I połowie 70-tych XX w. na terenie województw pomorskiego, warmińsko-mazurskiego i kujawsko-pomorskiego zostały przeprowadzone badania sejsmiczne 2D, które dostarczyły licznych informacji o budowie geologicznej syneklizy perybałtyckiej. W latach późniejszych badania sejsmiczne były sporadycznie kontynuowane. Z pewnym opóźnieniem na obszarze syneklizy perybałtyckiej zostało odwierconych kilkadziesiąt otworów, większość z nich nawierciła lub przewierciła osady kambryjskie. Oznacza to, że również przewierciła osady sylurskie i ordowickie. Do najbardziej znanych otworów należą: Darżlubie IG-1, Hel IG-1, Gdańsk IG-1, Gładysze-1A i 2, Krynica Morska IG-1, Lubiny-1, Lubocino-1, Łeba IG-1 i 8, Mieroszyno-8, Młynary-1 i 3, Niestępowo-1, Nowa Kościenica-1, Orneta-1, Słupsk IG-1, Władysławowo-4, Żarnowiec IG-1, Żelazna Góra-1 i 5. A) B) Rys. 11 A lokalizacja głębokich otworów, B typowa wieża wiertnicza.

6 6 Ze względu na duże głębokości zalegania potencjalnych jednostek perspektywnych w przeszłości tylko na niektórych obszarach syneklizy perybałtyckiej zostały wykonane zdjęcia sejsmiczne. Na ich podstawie zaplanowano dość dużą ilość otworów; zostały one odwiercone. Sytuacja zmieniła się kilka lat temu, z chwilą zainteresowania się firm zagranicznych, możliwością występowania gazu łupkowego. Rozpoczęto nowe prace sejsmiczne 2D i 3D oraz odwiercono około 35 nowych otworów dochodzących do syluru. W otworach tych rdzeniowano kilkuset-metrowe interwały dolnego syluru; wyniki nadal są analizowane. Otwory morskie W latach odwiercono 9 otworów w polskiej strefie ekonomicznej. Przewierciły one profile syluru, ordowiku i kambru. W 8 otworach odkryto złoża konwencjonalnych węglowodorów (ropa naftowa, kondensat gazowy i gaz ziemny). Analiza profili dolnego syluru, górnego ordowiku i górnego kambru wskazuje na prawdopodobieństwo występowania w nich gazu łupkowego. Głębokie otwory w województwie kujawsko-pomorskim W ciągu kilkudziesięciu lat na terenie województwa kujawsko-pomorskiego odwiercono znaczną ilość otworów. Tylko niektóre z nich osiągnęły znaczną głębokość. W tab. 1 zamieszczono najważniejsze otwory, które przewierciły osady permu lub nawierciły głębsze jednostki stratygraficzne. Widoczne jest występowanie luki stratygraficznej w wielu przypadkach obejmującej interwał od czerwonego spągowca po dewon. Tylko niektóre otwory nawierciły sylur. Jedynie otwory Szczawno-1 i Szymkowo-1 przewierciły profile syluru i ordowiku oraz nawierciły kambr środkowy. Ponadto znaczną miąższość syluru przewiercił otwór Toruń-1 (rys. 12). W tym otworze strop syluru znajduje się bardzo głęboko (około 4500 m), a cechsztyn ma ograniczoną miąższość (wpływ ruchów soli?). Tab. 1 Zestawienie stropu i miąższości jednostek dolnego paleozoiku w głębokich otworach województwa kujawskopomorskiego. LP Rok ukończenia Otwory Głębokość C D S O Cm wiercenia Brześć Kujawski IG Byczyna > Bydgoszcz IG > Czernikowo IG Golub-Dobrzyń > Gronowo > Grudziądz IG > Karnkowo IG > Polskie Łąki PIG > Szczawno Szubin IG > Szymkowo-1 > Toruń > Unisław IG > Unisław > Unisław IG > Unisław Wałdowo Królewskie Wielgie IG Wilcze Wilcze IG > Budzyń > >84

7 7 > Zabartowo Zabartowo > 431 Rys. 12 Lokalizacja głębokich otworów w województwie kujawsko-pomorskim (stan na dzień ) z podziałem na koncesje poszukiwawcze. Przykładowy profil syluru i kambru Na rys. 13 są przedstawione 2 przykładowe otwory, co do których istnieje podejrzenie, że dolny sylur (A) oraz dolny sylur i górny ordowik (B) są nasycone węglowodorami niekonwencjonalnymi. Najbliższe lata potwierdzą lub zaprzeczą powyższej sugestii.

8 WIRE.GR_2 0 GAPI 3400 WIRE.GR_1 0 GAPI 4400 WIRE.SP_2 35 MV 135 WIRE.GR_2 0 GAPI 3400 WIRE.GR_1 0 GAPI 3400 WIRE.NEGR_ C/MN WIRE.SP_2 135 MV 45 WIRE.NEGR_ C/MN WIRE.SP_2 0 MV 130 WIRE.EL03_3 2 OHMM 20 WIRE.EL07_1 6.5 OHMM 65 WIRE.EL14_1 16 OHMM 160 WIRE.EL28_4 20 OHMM 200 WIRE.EL28_4 0 OHMM Sb STRATIGRAPHY s O Gaz łupkowy POL.GR_1 0 GAPI POL.GR POL.GR_1 100 C/MN GAPI 0 POL.NEGR_ C/MN WIRE.DEPTH METRES LITHOLOGY 8 Gaz łupkowy? STRATYGRAPHY Z 80 S 813 O 43 WIRE.EL28_ DEPTH METRES WIRE.NEGR_ WIRE.EL28_ WIRE.EL28_ LITHOFACIES LITHOPHYSICAL UNITS Z1 80 D 178 C 256 B 169 A 199 REMARKS probably interseting zone probably perspective zone probably perspective zone 200 Cm2 A) B) Rys. 13 A - przykładowe poziom prawdopodobnie zawierający gaz łupkowy w otworze na Pomorzu, B poziom ordowicko-dolnosylurski prawdopodobnie zawierający gaz łupkowy we wschodniej części województwa kujawsko-pomorskiego (S sylur, O - ordowik). Koncesje geologiczne Prawie cały obszar Platformy Wschodnio-Europejskiej jest objęty licznymi koncesjami poszukiwawczymi (rys. 14) należącymi do firm zachodnich. Na terenie województwa kujawsko-pomorskiego aktualnie koncesje posiada 7 firm zagranicznych, w tym koncerny kanadyjski Talisman i włoski ENI (rys. 12 i 14). Udziały posiada także kapitał japoński. Ciekawym pomysłem jest koncesja firmy Baltic Energy, która zamierza szukać niekonwencjalnego gazu w profilu nadcechsztyńskim w południowych Kujawach Rys. 14 Mapa koncesji poszukiwawczych w północno-wschodniej Polsce. Powierzchniowe metody poszukiwawcze Podstawową metodą powierzchniową stosowaną przy poszukiwaniu węglowodorów niekonwencjonalnych jest sejsmika. Pozwala ona odtworzenie prawdopodobnej wgłębnej budowy geologicznej (rys. 9B i C). Na tej podstawie

9 9 można wykonać próbę identyfikacji obszarów, na których mogą występować węglowodory niekonwencjonalne. Na tych obszarach są wykonywane dodatkowo szczegółowe badania sejsmiczne lub wiercone otwory poszukiwawcze. Za pomocą urządzeń pomiarowych (GPS) zostaje wyznaczona linia przebiegu czujników (geofonów) oraz droga przejazdu specjalnego pojazdu z zamontowanym wibratorem geosejsmicznym. Każda z linii zostaje oznakowana drewnianymi palikami z odpowiednią numeracją i kolorem. Kolor niebieski to trasa przewodu, kolor czerwony to wytyczona trasa poruszania się pojazdu sejsmicznego. W drugiej fazie badań następuje rozłożenie na powierzchni ziemi aparatury pomiarowej w postaci specjalnego przewodu światłowodowego, do którego co 25 metrów podłączana jest grupa czujników (geofonów). Kabel światłowodowy rozmieszczany jest naziemnie, bez potrzeby wkopywania go w głąb ziemi. Kable rozkładane są pieszo, a osoby za to odpowiedzialne poruszają się gęsiego, by pozostawić po sobie jak najmniej śladów. Czujniki podpięte do przewodu, wbijane są na głębokość 10 cm. Po rozłożeniu na powierzchni ziemi aparatury pomiarowej, wykonywane są docelowe badania. Po wcześniej wyznaczonej trasie przejeżdża pojazd wysyłający drgania sejsmiczne w głąb gleby. Punkty, w których następuje wysłanie sygnału, znajdują się średnio co 75 metrów. Fala wibracyjna rozchodzi się pionowo w dół do głębokości 3000 metrów. Fale, które powstają przez odbicie się drgań sejsmicznych od poszczególnych warstw ziemi, rejestrowane są przez geofony i światłowodem przekazywane dalej do mobilnego centrum komputerowego, dzięki czemu uzyskujemy precyzyjny, przekrojowy obraz warstw (rys. 9C). Rodzaje otworów Celem wiercenia otworów w czasie prac poszukiwawczych jest odkrycie poziomów nasyconych gazem, identyfikacja rodzaju gazu i stwierdzenie ich zasobów oraz okonturowanie rejonu gazowego. Do tego celu zazwyczaj wystarczą otwory poziome (rys. 16A), podrzędnie kierunkowe i horyzontalne (rys. 16C). W czasie rozwiercania perspektywnego obszaru początkowo będą wiercone pojedyncze otwory kierunkowe i horyzontalne, następnie otwory złożone. Kolejny etap to przygotowanie złoża do eksploatacji przy pomocy złożonych zestawów otworów pionowych, kierunkowych i horyzontalnych (rys. 15A i D, 16A). Wybór rodzajów otworów zależy od kilku czynników. W Polsce ze względu na znaczną urbanizację będą dominować otwory złożone z jednego otworu pionowego, od którego będą odchodziły liczne otwory horyzontalne (rys. 16A) lub kierunkowe (rys. 15B). Pozwoli to na zminimalizowanie niezbędnej na zorganizowanie prac eksploatacyjnych. Wszystkie otwory są rurowane i cementowane (rys. 16b i C). Standardowo w każdym otworze będą zapuszczane 4 kolumny rur (ostatnia kolumna pełnić będzie rolę kolumny eksploatacyjnej. D) Rys. 15 A - zestaw otworów pionowych, B zestaw otworów kierunkowych, C otwór horyzontalny, D zestaw otworów horyzontalnych. Rys. 16 A zestaw otworów złożonych, B - pionowy przekrój przez kolumny rur, C schemat typowego rurowania.

10 10 Szczelinowanie W warunkach polskich szczelinowanie może odbywać się w pojedynczych otworach pionowych (rys. 15A i 18A), kierunkowych i horyzontalnych (rys. 15C), a także w zestawach otworów kierunkowych (rys. 15B) i horyzontalnych (rys. 15D i 18A) (mających wspólny początek na powierzchni). Szczelinowanie otworów pionowych jest stosowane od prawie 50 lat (rys. 4B i C, 18A). Jest ono efektywne w przypadku złóż węglowodorów konwencjonalnych. Natomiast w przypadku złóż niekonwencjonalnych odgrywa ono drugorzędną rolę jest stosowane na etapie prac poszukiwawczych w celu stwierdzenia obecności węglowodorów w perspektywnym poziomie. Celem szczelinowania otworów horyzontalnych jest połączenie odizolowanych mikropor i niewielkich naturalnych szczelin indukowanymi szczelinami, stanowiącymi drogi migracji do otworu pierwotnie zamkniętych węglowodorów (rys. 17B i C, 18A). Proces szczelinowania wykorzystuje specjalny płyn zawierający: wodę, propant (ziarenka kwarcu) i niewielką ilość domieszek chemicznych. Interwał horyzontalny jest dzielony pakerami na interwały 100-metrowe, w których pod wpływem przykładanego ciśnienie rzędu atm powstają indukowane szczeliny. Ziarenka kwarcu zapobiegają zaciskaniu się por, a domieszki chemiczne ułatwiają przepływ gazu do otworu. Promień szczelinowania jest rzędu m. A więc indukowane szczeliny są znacznie oddalone od poziomu wód pitnych. Jest to proces skomplikowany wymagający specjalistycznego parku maszynowego (rys. 18B). Rys. 17 A schemat szczelinowania w otworach: A pionowym, B horyzontalnym w łupkach Marcellus, C horyzontalnym. A) B) Rys. 18 A różnica między szczelinowaniem w otworze pionowym i horyzontalnym (udostępnione są różne miąższości), B - park maszynowy stosowany w czasie procesu szczelinowania otworu horyzontalnego.

11 11 Rys. 19 Widok z góry na otwór na złożu Marcellus w czasie procesu szczelinowania. Wody gruntowe a szczelinowanie Poziomy wód pitnych zalegają powyżej głębokości 300 m. Poziomy sylurskie podejrzane o nasycenie gazem niekonwencjonalnym zalegają poniżej głębokości 2800 m. Szczelinowanie w otworach horyzontalnych będzie odbywać się w poziomach nasyconych gazem. Promień szczelinowania w otworze horyzontalnym wynosi m (mierzony dookoła otworu). Do szczelinowania używa się ciśnienia atm. Obecnie nie ma możliwości technicznych spowodowanie popękania skał nadległych nad otworem aż do poziomu wód pitnych. Obawy przed taką sytuacją są niczym nieuzasadnione. Mikrosejsmika otworowa i pionowe profilowanie prędkości Specjalistyczne pionowe profilowanie sejsmiczne jest wykonywane w otworach rozpoznawczych w celu określenia przestrzennego położenia perspektywnego interwał nasyconego gazem niekonwencjonalnym. Pozwala na wytyczenie poprawnej trajektorii dla horyzontalnego otworu. Mikrosejsmika otworowa zajmuje się monitoringiem w czasie procesu szczelinowania i eksploatacji gazu niekonwencjalnego. Pozwala na śledzenie dźwięków wydawanych przez pękające skały, a następnie szumów powodowanych przez płynący gaz (rys. 20A). Rys. 20 A - schemat kilkustopniowego szczelinowania hydraulicznego i pomiarów mikrosejsmicznych, B - kiwony na złożu gazu niekonwencjalnego. Eksploatacja W Polsce jeszcze nie odkryto złóż gazu niekonwencjonalnego i dlatego obecnie rozważania o potencjalnych zagrożeniach nie mają sensu. Można jedynie obserwować proces eksploatacji w USA i Kanadzie. Eksploatacja złóż gazu niekonwencjalnego niczym nie różni się od eksploatacji złóż gazu konwencjalnego (rys. 20B). Różnica między tymi rodzajami węglowodorów polega tylko na miejscu ich występowania.

12 12 Przyszłość poszukiwań gazu niekonwencjalnego Obecnie poszukiwania gazu łupkowego najlepiej oddaje rys. 21A. Najbliższe 2 lata powinny doprowadzić do bardziej dokładnego zbadania budowy geologicznej i wybrania miejsc najbardziej perspektywnych. Być może wtedy sprawdzą się przewidywania dotyczące występowania złóż gazu niekonwencjonalnego przedstawione na rys. 21B. Obecnie nie odkryto żadnego złoża gazu łupkowego. Trwają tylko prace poszukiwawcze, które mogą zakończyć się sukcesem. A) B) Rys. 21 A szukanie po omacku gazu łupkowego, B przewidywane złoża gazu łupkowego w województwie pomorskim.