Rozpuszczalność CO 2 i rodzimych gazów ziemnych w solance złożowej

Podobne dokumenty
Badanie procesów dyfuzji i rozpuszczania się gazu ziemnego w strefie kontaktu z ropą naftową

Analiza możliwości pozyskania pozabilansowych zasobów gazu ziemnego z nasyconych poziomów solankowych w procesach sekwestracji CO 2

Symulacyjne badanie procesów wypierania metanu rozpuszczonego w wodach złożowych poprzez zatłaczanie gazów kwaśnych w ramach ich sekwestracji

Wpływ warunków separacji ropy na wielkość jej wydobycia

Analizy PVT jako skuteczne narzędzie w rękach inżyniera naftowego. Część 1: laboratoryjne badania PVT

NAFTA-GAZ październik 2009 ROK LXV

Symulacyjne modelowanie procesu konwersji złoża na PMG i regularnej jego pracy, z udziałem CO 2 jako gazu buforowego

Badanie procesu dyfuzji gazu ziemnego na kontakcie z benzyną w warunkach ciśnienia i temperatury

Schemat uzbrojenia odwiertu do zatłaczania gazów kwaśnych na złożu Borzęcin

Analiza zagrożeń emisją biogazu na terenie po zrekultywowanym składowisku odpadów komunalnych w Krośnie

Badania przepuszczalności rdzeni wiertniczych z użyciem różnych płynów złożowych

WYSTĘPOWANIE METANU W POKŁADACH WĘGLA BRUNATNEGO. 1. Wstęp. 2. Metodyka wykonania badań laboratoryjnych próbek węgla na zawartość metanu

Modelowanie procesów wypierania metanu zawartego w głębokich poziomach solankowych przy udziale sekwestracji CO 2

Badania procesów wypierania metanu przy udziale sekwestracji CO 2

Polskie Normy opracowane przez Komitet Techniczny nr 277 ds. Gazownictwa

Wpływ szkła wodnego potasowego na parametry zaczynów cementowo-lateksowych

Badanie zmian wielkości ciśnienia punktu rosy gazu kondensatowego zachodzących wskutek jego kontaktu z ropą naftową

Ocena zjawisk fazowych w procesie wypierania ropy naftowej dwutlenkiem węgla, na modelu złoża typu Slim Tube

Symulacyjne modelowanie procesu konwersji złoża na PMG i regularnej jego pracy, z udziałem CO 2 jako gazu buforowego

Analiza możliwości zwiększenia stopnia sczerpania zasobów złóż ropy naftowej w Polsce*

Projekty infrastruktury naziemnej dla zagospodarowania złóż ropy i gazu ziemnego z zastosowaniem komputerowych obliczeń procesowych

Doskonalenie techniki badań warunków flokulacji asfaltenów metodą prześwietlania ropy strumieniem światła podczerwonego

SPOSÓB POSTĘPOWANIA W OBLICZANIU ZASOBÓW ZŁÓŻ ROPY NAFTOWEJ NIEDOSYCONEJ, Z CZAPĄ GAZOWĄ I ZŁÓŻ GAZU ZIEMNEGO METODAMI OBJĘTOŚCIOWYMI

Wpływ mikrocementu na parametry zaczynu i kamienia cementowego

Brenntag Polska Sp. z o.o.

Odwadnianie osadu na filtrze próżniowym

Ogólna charakterystyka asfaltenów

Analiza porównawcza sposobu pomiaru jakości spalania gazu w palnikach odkrytych

NAFTA-GAZ, ROK LXXII, Nr 11 / Anticorrosive well protection equipment designed for pumping wastes and reservoir waters. Agnieszka Stachowicz

Badania międzylaboratoryjne z zakresu właściwości elektrostatycznych materiałów nieprzewodzących stosowanych w górnictwie

pętla nastrzykowa gaz nośny

Utylizacja osadów ściekowych

(54) Sposób wydzielania zanieczyszczeń organicznych z wody

K05 Instrukcja wykonania ćwiczenia

KATEDRA INŻYNIERII CHEMICZNEJ I PROCESOWEJ INSTRUKCJE DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH LABORATORIUM INŻYNIERII CHEMICZNEJ, PROCESOWEJ I BIOPROCESOWEJ

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2018 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

RAPORT Z POMIARÓW PORÓWNAWCZYCH STĘŻENIA RADONU Rn-222 W PRÓBKACH GAZOWYCH METODĄ DETEKTORÓW PASYWNYCH

Gaz ziemny eksploatowany ze złóż Kościan S, Brońsko i Łęki jest gazem zaazotowanym ze znaczną zawartością CO 2

W³adys³aw Duliñski*, Czes³awa Ewa Ropa*

Zastosowanie symulacji komputerowych do modelowania pracy podziemnych magazynów gazu w Polsce

Parametry PMG Strachocina osiągnięte w pierwszym cyklu eksploatacji magazynu, po rozbudowie pojemności czynnej zakończonej w 2011 r.

KGZ Żuchlów. KGZ Żuchlów Stara Góra, Góra tel

MOśLIWOŚCI REALIZACJI CCS W GRUPIE LOTOS Z WYKORZYSTANIEM ZŁÓś ROPY NAFTOWEJ NA BAŁTYKU C.D.

ZAGROŻENIA NATURALNE W OTWOROWYCH ZAKŁADACH GÓRNICZYCH

Termodynamika w gazownictwie ziemnym. Witold Warowny Politechnika Warszawska

Analiza zmiany objętości węglowodorów gromadzonych w danej strukturze w czasie geologicznym z wykorzystaniem modelowania PetroCharge

Instalacja z zaworem elektronicznym EEV dla TELECOM Italia

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2019 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

OCENA AGRESYWNOŚCI I KOROZJI WOBEC BETONU I STALI PRÓBKI WODY Z OTWORU NR M1 NA DRODZE DW 913

AKADEMIA GÓRNICZO HUTNICZA INSTRUKCJE DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH: TECHNIKA PROCESÓW SPALANIA

POLITECHNIKA POZNAŃSKA ZAKŁAD CHEMII FIZYCZNEJ ĆWICZENIA PRACOWNI CHEMII FIZYCZNEJ

Chemia nieorganiczna Zadanie Poziom: podstawowy

POLITECHNIKA OPOLSKA WYDZIAŁ BUDOWNICTWA Katedra Inżynierii Materiałów Budowlanych Laboratorium Materiałów Budowlanych. Raport LMB 326/2012

Próżnia w badaniach materiałów

Załącznik Nr 1. do umowy. Zestawienie środków trwałych wraz z ich opisem i podstawowymi parametrami technicznymi

Technologia. Praca magazynu gazu charakteryzuje się naprzemiennie występującymi cyklami zatłaczania i odbioru gazu.

dr Dariusz Wyrzykowski ćwiczenia rachunkowe semestr I

Praca objętościowa - pv (wymiana energii na sposób pracy) Ciepło reakcji Q (wymiana energii na sposób ciepła) Energia wewnętrzna

Polskie Górnictwo Naftowe i Gazownictwo S.A. w Warszawie. Oddział w Zielonej Górze

Warszawa, dnia 9 maja 2014 r. Poz. 591 ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ŚRODOWISKA 1) z dnia 8 maja 2014 r.

Wykład 1. Anna Ptaszek. 5 października Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego. Chemia fizyczna - wykład 1. Anna Ptaszek 1 / 36

Zastosowanie symulacji złożowych do analizy porównawczej procesu EOR na przykładzie wybranych metod wspomagania

ANEKS 5 Ocena poprawności analiz próbek wody

Analiza wpływu wytworzenia zapasu obowiązkowego na koszt świadczenia usług magazynowych

Dr Michał Wilczyński Niezależny ekspert CZY DEPONOWANIE DWUTLENKU WĘGLA W LITOSFERZE JEST MOŻLIWE I ZGODNE Z FILOZOFIĄ ZRÓWNOWAŻONEGO ROZWOJU?

Nowoczesne narzędzia obliczeniowe do projektowania i optymalizacji kotłów

Prawne aspekty przygotowania i realizacji w Polsce projektów demonstracyjnych typu CCS (car bon capture and storage) w kontekście składowania CO2.

PGNiG SA Oddział CLPB inspiratorem jakości badań i pomiarów w branży gazowniczej. Jolanta Brzęczkowska

Rentgenowska mikrotomografia komputerowa w badaniu skał węglanowych

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego

Specyficzne własności helu w temperaturach kriogenicznych

Wpływ podziemnego magazynowania gazu na efektywność eksploatacji złóż w PGNiG SA, Odział w Sanoku

Andrzej Janocha*, Teresa Steliga*, Dariusz Bêben* ANALIZA BADAÑ NIEKTÓRYCH W AŒCIWOŒCI ROPY NAFTOWEJ ZE Z O A LMG

JMR EUROPE Sp. z o.o. Siedziba : Katowice Data rozpoczęcia : 1998 r. Sp. z o.o. : 2011 r. Reprezentacja :

Wpływ składu mieszanki gazu syntetycznego zasilającego silnik o zapłonie iskrowym na toksyczność spalin

Ciśnienie definiujemy jako stosunek siły parcia działającej na jednostkę powierzchni do wielkości tej powierzchni.

Imię i nazwisko Klasa Punkty (max 12) Ocena

Termiczne odgazowanie wody zasilającej kotły parowe.

Jerzy Stopa*, Stanis³aw Rychlicki*, Pawe³ Wojnarowski* ZASTOSOWANIE ODWIERTÓW MULTILATERALNYCH NA Z O ACH ROPY NAFTOWEJ W PÓ NEJ FAZIE EKSPLOATACJI

Oznaczanie SO 2 w powietrzu atmosferycznym

Badania środowiskowe związane z poszukiwaniem i rozpoznawaniem gazu z łupków

ODWADNIANIE OSADU NA FILTRZE PRÓŻNIOWYM

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2018 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ŚRODOWISKA1) z dnia 15 listopada 2011 r.

Załącznik nr 1 do umowy z dnia. Tabela nr 1. Wykaz PN stanowiących przedmiot działania Komitetu Technicznego nr 277 ds. Gazownictwa.

Ćwiczenia audytoryjne z Chemii fizycznej 1 Zalecane zadania kolokwium 1. (2018/19)

Temat: Badanie Proctora wg PN EN

1. Regulamin bezpieczeństwa i higieny pracy Pierwsza pomoc w nagłych wypadkach Literatura... 12

BIOTECHNOLOGIA OGÓLNA

POLITECHNIKA ŁÓDZKA INSTRUKCJA Z LABORATORIUM W ZAKŁADZIE BIOFIZYKI. Ćwiczenie 5 POMIAR WZGLĘDNEJ LEPKOŚCI CIECZY PRZY UŻYCIU

Człowiek najlepsza inwestycja FENIKS

Grawitacyjne zagęszczanie osadu

Projekty realizowane w ramach Programu Operacyjnego Rozwój j Polski Wschodniej

INFORMACJA TECHNICZNA obliczanie przepływu obliczanie współczynnika Kv lub średnicy otworu

Zad: 5 Oblicz stężenie niezdysocjowanego kwasu octowego w wodnym roztworze o stężeniu 0,1 mol/dm 3, jeśli ph tego roztworu wynosi 3.

O potrzebie bardziej dynamicznego wdrażania metod wspomagania wydobycia ropy naftowej z krajowych złóż

A4.05 Instrukcja wykonania ćwiczenia

Zadania dodatkowe z konwersatorium z podstaw chemii Semestr letni, rok akademicki 2012/2013

KARTA KATALOGOWA Monoblok Izolujący

Janusz Kośmider. Zjawiska przepływowe w odwiertach naftowych

Transkrypt:

NAFTA-GAZ styczeń 2010 ROK LXVI Marcin Warnecki Instytut Nafty i Gazu, Oddział Krosno Rozpuszczalność CO 2 i rodzimych gazów ziemnych Wstęp Na początku lat dziewięćdziesiątych uruchomiono w Polsce pierwszą przemysłową instalację powrotnego zatłaczania gazów kwaśnych do stref złożowych. Technologia ta pozwala na selektywną eksploatację złoża gazu ziemnego, kierując do niego powrotnie szkodliwe dla biosfery składniki odpadowe procesu oczyszczania gazu (H 2 S i CO 2 ). Jej głównym zadaniem jest ochrona środowiska naturalnego, ale równocześnie zatłaczane gazy kwaśne wypierają z wód podścielających rozpuszczone węglowodory lekkie, zwiększając możliwości ich wydobycia. Zagadnienie sekwestracji CO 2 jest obecnie niebagatelnym i pilnym wyzwaniem w naszym kraju, gdzie około 95% produkcji energii pochodzi ze spalania węgla, czego produktem ubocznym jest ogromna emisja do atmosfery gazów cieplarnianych [1]. Badania laboratoryjnie mające na celu określenie różnic w zdolnościach do rozpuszczania się CO 2 oraz rodzimych gazów węglowodorowych w wodach złożowych prowadzono pod kątem potencjalnych projektów dot. sekwestracji CO 2 w głębokich solankowych poziomach wodonośnych, takich jak megazbiornik niecki poznańskiej. Korzystną cechą tej struktury jest szczelność, zweryfikowana w czasie geologicznym właśnie jej istnienie zapewniło powstanie szeregu mniejszych złóż gazu ziemnego w przystropowej części megazbiornika, uszczelnionego od góry kompleksem ewaporatów cechsztyńskich. Na podstawie eksperymentów prowadzonych na modelu złoża oraz wyników badań rozpuszczalności, przewidywana jest możliwość wypierania rodzimego gazu węglowodorowego przez zatłaczany CO 2. Praktycznym efektem byłoby uzupełnianie zasobów gazu ziemnego w czapie gazowej istniejących złóż o desorbowany przez dwutlenek węgla metanowy gaz, rozpuszczony dotychczas w wodach podścielających złoże. Płyny złożowe Do poboru prób płynów złożowych do badań wytypowano złoża Ujazd (odwiert Ujazd-15) oraz Porażyn (udostępniony jednym tylko odwiertem Porażyn-2A). Na podstawie kart obliczeniowych odwiertów ustalono ciśnienia i temperatury złożowe: Ujazd-15 (P zł = 9,07 MPa = 91,7 bar; T zł = 373 K = 100 o C) Porażyn-2A (P zł = 26,49 MPa = 266 bar; T zł = 373 K = 100 o C). Z odwiertu Porażyn-2A pobrano 2 5 dm 3 odgazowanej solanki do plastikowych kanistrów bezciśnieniowych, 30 dm 3 gazu głowicowego (w tym przypuszczalnie tożsamego ze złożowym) do stalowej butli ciśnieniowej oraz 0,7 dm 3 gazu do bezrtęciowego pojemnika ciśnieniowego. Warunki poboru gazu to P = 18 MPa; T = 35 o C. Z odwiertu Ujazd-15 pobrano 2 5 dm 3 odgazowanej solanki do plastikowych kanistrów bezciśnieniowych oraz 2 30 dm 3 gazu głowicowego (złożowego) pod ciśnieniem 6,8 MPa do stalowych butli ciśnieniowych. Po sprawdzeniu i zabezpieczeniu prób przetransportowano je do laboratorium PVT Zakładu Badania Złóż Ropy i Gazu INiG Oddział Krosno. Dostarczone płyny złożowe zostały poddane analizom chromatograficznym (gaz) oraz pomiarom i oznaczeniom chemicznym (woda złożowa). 19

NAFTA-GAZ Tablica 1. Skład gazu [% mol] Składnik Ujazd-15 Porażyn-2A He 0,117 0,136 N 2 16,953 19,05 CO 2 0,392 0,308 C1 81,685 79,772 C2 0,793 0,631 C3 0,034 0,034 ic4 0,002 0,003 nc4 0,005 0,005 ic5 0,001 0,001 nc5 0,003 0,003 C6 0,002 0,003 C7 0,003 0,005 C8 0,004 0,021 C9 0,004 0,012 C10+ 0,003 0,015 Tablica 2. Wyniki pomiarów i oznaczeń chemicznych solanki Oznaczenie Ujazd-15 Porażyn-2A Gęstość w 20 o C [g/cm 3 ] 1,150 1,132 Odczyn [ph] 5,30 5,66 Sucha pozostałość [g/dm 3 ] 239,2 211,3 Chlorki [g/dm 3 ] 136,5 120,5 Siarczany [mg/dm 3 ] 185 218 Ca [mg/dm 3 ] 31 090 27 850 K [mg/dm 3 ] 1 637 1 638 Mg [mg/dm 3 ] 2 016 1 036 Na [mg/dm 3 ] 52 220 39 220 Aparatura badawcza Badania rozpuszczalności prowadzono na nowoczesnej, bezrtęciowej aparaturze PVT firmy Chandler (rysunek 1). Jej zasadniczym elementem są komory ciśnieniowe umieszczone w powietrznej łaźni termostatycznej. Komory ciśnieniowe posadowione są na stałe w łaźni termostatycznej i niemożliwe jest poruszanie nimi w celu wymieszania i osiągnięcia szybkiej stabilizacji badanej próbki. W związku z powyższym komory zostały wyposażone w dwa systemy mieszające: magnetyczny pierścień magnetyczny przesuwany mechanicznie w górę i w dół komory porusza metalowy krążek, znajdujący się wewnątrz komory, akustyczny mieszacz akustyczny, generując fale ultradźwiękowe wprawia w drgania menisk gaz-ciecz, powodując poprawę wymiany faz. Badania rozpuszczalności prowadzono w komorze posiadającej szklany wziernik, który poprzez kamerę umożliwia ciągłą obserwację badanej próbki. Rys. 1. Aparatura do badań PVT [3] Aparatura PVT pozwala na prowadzenie badań płynów złożowych w zakresie ciśnień od 0 do140 MPa, w szerokim zakresie temperatur: od 10 do 200 o C. Pożądaną temperaturę badań ustala się z dokładnością do 0,1 o C. Pomiaru temperatury i ciśnienia dokonuje się jednocześnie, poprzez zintegrowany przetwornik (PT) zaprojektowany tak, że obydwa czujniki ciśnienia i temperatury zintegrowane są razem w stalowej, kompaktowej obudowie. Pomiar temperatury oparty jest na zmianie rezystancji wysokiej klasy rezystorów tytanowych. Dokładność pomiaru temperatury wynosi ± 0,1 o C, a dokładność pomiaru ciśnienia ± 0,7 bar. Rys. 2. Komora badawcza w powietrznej łaźni termostatycznej 20 nr 1/2010

artykuły z odwiertu Ujazd-15 Procedura badawcza dla ustalenia rozpuszczalności poszczególnych gazów w solankach złożowych była następująca: odmierzoną porcję solanki złożowej wprowadzano do komory badawczej, pompą próżniową odpowietrzano próbkę solanki w celu odebrania rozpuszczonego w niej powietrza, poprzez układ połączeń ciśnieniowych doprowadzano i nabierano gaz do komory z solanką, zamykano komorę ciśnieniową, mając wewnątrz w bezpośrednim kontakcie solankę i badany gaz, uruchamiano mieszanie magnetyczne, podnoszono temperaturę przygotowanego układu solanka/gaz do pożądanej wartości dla prowadzenia badania, podnoszono ciśnienie w komorze do pożądanej wartości używano funkcji Constant Pressure, która pozwala na inteligentne monitorowanie oraz utrzymywanie zadanego ciśnienia badawczego w układzie, bacząc na zmiany temperatury jest to szczególnie istotne podczas podnoszenia temperatury układu, w celu osiągnięcia równowagi fazowej i maksymalnego nasycenia solanki badanym gazem, próbkę utrzymywano w zadanych warunkach ciśnienia i temperatury przez okres ok. 15 godzin ciągle mieszając, po osiągnięciu stabilizacji fazowej (utrzymując zadane ciśnienie) wytłaczano nadmiarowy gaz, który w danych warunkach PT nie zdołał rozpuścić się w wodzie odbiór czapy gazowej, tak przygotowaną nasyconą solankę stopniowo odgazowywano, odbierając i mierząc gaz na poszczególnych krokach ciśnieniowych (odbiór różnicowy DL test). Pozwoliło to na wykreślenie charakterystyki rozpuszczalności danego gazu w solance, w funkcji ciśnienia [3]. Badania rozpuszczalności rodzimych gazów ziemnych w odpowiednich solankach (Ujazd, Porażyn) prowadzono w temperaturze T 1 = 30 o C oraz temperaturze złożowej T zł = 100 o C. Wyniki rozpuszczalności uzyskane podczas badań układu solanka-gaz złożowy z odwiertu Ujazd-15 zestawiono w tablicach 3 i 4 oraz graficznie na wykresie przedstawiającym zależność rozpuszczalności w funkcji ciśnienia (rysunek 3). Tablica 3. ze złoża Ujazd-15 405,0 30 2,44 300,0 30 2,02 200,0 30 1,61 100,0 30 0,87 50,0 30 0,49 1,0 30 0,00 Tablica 4. ze złoża Ujazd-15 405,0 100 2,12 300,0 100 1,82 200,0 100 1,45 100,0 100 0,73 P zł = 91 100 0,70 50,0 100 0,42 1,0 100 0,00 Rys. 3. ze złoża Ujazd-15 z odwiertu Porażyn-2A Wyniki rozpuszczalności uzyskane podczas badań układu solanka-gaz złożowy z odwiertu Porażyn-2A zestawiono w tablicach 5 i 6 oraz graficznie na rysunku 4. W badaniach, dla porównania, określono również rozpuszczalność gazu metanowego Porażyn-2A i CO 2 w wodzie destylowanej. nr 1/2010 21

NAFTA-GAZ Tablica 5. ze złoża Porażyn-2A 400,0 30 2,58 300,0 30 2,06 200,0 30 1,64 100,0 30 0,91 50,0 30 0,50 1,0 30 0,00 Tablica 6. ze złoża Porażyn-2A 400,0 100 2,35 300,0 100 1,92 P zł = 266 100 1,80 200,0 100 1,55 100,0 100 0,86 50,0 100 0,47 1,0 100 0,00 Rys. 4. ze złoża Porażyn-2A Tablica 7. ze złoża Porażyn-2A w wodzie destylowanej 400,0 30 5,2 300,0 30 4,6 200,0 30 3,8 100,0 30 2,2 50,0 30 1,2 1,0 30 0,0 Rys. 5. Porównanie rozpuszczalności gazu ze złoża Porażyn-2A i CO 2 wodzie destylowanej Rozpuszczalność CO 2 z odwiertu Porażyn-2A Badanie rozpuszczalności CO 2 (także w wodzie destylowanej) przeprowadzono według tej samej, przedstawionej wcześniej procedury. Zwiększona zdolność ditlenku węgla do rozpuszczania się w wodach złożowych pozwoliła na dokonanie pewnych pomiarów wolumetrycznych mediów w komorze wyliczono współczynniki objętościowe solanki nasyconej CO 2 w zadanych warunkach ciśnienia i temperatury. Uzyskane rezultaty badań podano w formie zestawienia wyników badania odbioru różnicowego (Differential Liberation [2], DL test) tablice 8 i 9. Dzięki przeprowadzeniu stopniowego odbioru gazu z komory możliwe było wykreślenie zależności rozpuszczalności CO 2 w solance w funkcji ciśnienia (rysunek 6). Na rysunku 7 zawarto relacje współczynnika objętościowego nasyconej CO 2 solanki, w funkcji ciśnienia. Wyniki badań rozpuszczalności CO 2 w wodzie destylowanej przeprowadzono w temperaturze 30 o C według wcześniej opisanej procedury badawczej. Otrzymane rezultaty stanowią cenny materiał porównawczy dla innych 22 nr 1/2010

artykuły Tablica 8. Badanie różnicowe układu solanka ze złoża Porażyn-2A i CO 2 (T = 30 o C) Objętość próbki V [cm 3 ] Współczynnik objętości solanki nasyconej CO 2 B w [m 3 /m 3 ] CO 2 rozpuszczony V CO2 [ncm 3 ] Rozpuszczalność CO 2 R s [nm 3 /m 3 ] Próbka [faza] 400 203,444 1,0183 4238 21,2 ciecz 300 204,307 ciecz + gaz 300 203,586 1,0179 4059 20,3 ciecz 200 204,534 - - ciecz + gaz 200 203,418 1,0172 3709 18,5 ciecz 100 204,578 ciecz + gaz 100 203,313 1,0166 3333 16,7 ciecz 50 216,276 ciecz + gaz 50 202,408 1,0120 2431 12,2 ciecz 1 200,000 1,0000 0 0,0 ciecz Tablica 9. Badanie różnicowe układu solanka ze złoża Porażyn-2A i CO 2 (T = 100 o C) Objętość próbki V [cm 3 ] Współczynnik objętości solanki nasyconej CO 2 B w [m 3 /m 3 ] CO 2 rozpuszczony V CO2 [ncm 3 ] Rozpuszczalność CO 2 R s [nm 3 /m 3 ] Próbka [faza] 400 209,430 1,0472 3699 18,5 ciecz 300 210,691 ciecz + gaz 300 209,346 1,0467 3361 16,8 ciecz P zł = 266* 209,240 1,0462 3200 16,0 ciecz 200 211,832 ciecz + gaz 200 209,454 1,0449 2937 14,7 ciecz 100 219,000 ciecz + gaz 100 207,887 1,0408 1829 9,2 ciecz 50 227,322 ciecz + gaz 50 207,200 1,0360 1018 5,1 ciecz 1 199,569 1,0000 0 0,0 ciecz * dane w wierszu wyznaczono przez interpolację Rys. 6. Rozpuszczalność CO 2 z odwiertu Porażyn-2A DL test badań i potwierdzają ogromny wpływ stopnia mineralizacji na zdolność rozpuszczania się CO 2 w wodzie w każdych Rys. 7. Współczynnik objętościowy B w solanki z odwiertu Porażyn-2A nasycanej CO 2 warunkach ciśnienia i temperatury. Uzyskane wyniki badań zawarto w tablicy 10 oraz na rysunkach 8 i 9. nr 1/2010 23

NAFTA-GAZ Tablica 10. Badanie różnicowe układu woda destylowana i CO 2 (T = 30 o C) Objętość próbki V [cm 3 ] Współczynnik objętości solanki nasyconej CO 2 B w [m 3 /m 3 ] CO 2 rozpuszczony V CO2 [ncm 3 ] Rozpuszczalność CO 2 R s [nm 3 /m 3 ] Próbka [faza] 400 207,550 1,0378 7976 39,9 ciecz 300 208,286 ciecz + gaz 300 207,518 1,0376 7799 39,0 ciecz 200 208,834 ciecz + gaz 200 207,442 1,0372 7322 36,6 ciecz 100 209,149 ciecz + gaz 100 207,237 1,0362 6686 33,4 ciecz 50 227,322 ciecz + gaz 50 204,933 1,0247 4886 24,4 ciecz 1 200,000 1,0000 0 0,0 ciecz Rys. 8. Rozpuszczalność CO 2 w wodzie destylowanej i solance z odwiertu Porażyn-2A DL test W tablicy 11 oraz na rysunku 10 zebrano wyniki wszystkich badań rozpuszczalności gazów rodzimych oraz CO 2 w solankach złożowych i wodzie destylowanej, w różnych Rys. 9. Współczynnik objętościowy B w wody dest. oraz solanki z odwiertu Porażyn-2A nasycanej CO 2 temperaturach. Łatwo zauważyć znaczne zróżnicowanie w zdolności do rozpuszczania się poszczególnych gazów w wodzie. Układ Tablica 11. Zebrane wyniki badań rozpuszczalności gazów złożowych z odwiertów Ujazd-15 i Porażyn-2A oraz CO 2 w solankach złożowych i wodzie destylowanej Gaz złoże Ujazd-15 Solanka złoże Ujazd-15 Gaz złoże Porażyn-2A Solanka złoże Porażyn-2A CO 2 Solanka złoże Porażyn-2A CO 2 Woda destylowana Gaz złoże Porażyn-2A Woda destylowana 30 100 30 100 30 100 30 30 w wodzie [m 3 /m 3 ] 400 2,44 2,12 2,58 2,35 21,20 18,50 39,88 5,16 300 2,02 1,82 2,06 1,92 20,30 16,80 38,99 4,55 200 1,61 1,45 1,64 1,55 18,50 14,70 36,61 3,80 100 0,87 0,73 0,91 0,86 16,70 9,20 33,43 2,21 50 0,49 0,42 0,50 0,47 12,20 5,10 24,43 1,24 1 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 24 nr 1/2010

artykuły Najlepsze wartości rozpuszczalności osiągnięto podczas kontaktowania CO 2 z wodą destylowaną w temperaturze 30 o C (Rs = 40 m 3 /m 3 przy P = 400 bar). Zdolność CO 2 do rozpuszczania się w solance z odwiertu Porażyn-2A (w tym samym ciśnieniu) była już znacznie niższa (Rs = 21,2 m 3 /m 3 ). Widać jak mocny wpływ na rozpuszczanie gazu ma stopień mineralizacji, a co za tym idzie gęstość solanki. Także rozpuszczalności rodzimych gazów ziemnych w wodzie destylowanej (Rs = 5,16 m 3 /m 3 ) i solance (Rs = 2,58 m 3 /m 3 ) znacznie się różnią różnica ta (w warunkach P = 400 bar, T = 30 o C) wynosi 100%. Oznaczone rozpuszczalności gazów rodzimych w odpowiadającej im solance złożowej są niewielkie, w porównaniu do rozpuszczalności CO 2. Dla układu płynów pobranych z odwiertu Ujazd-15 w warunkach złożowych (P zł = 91 bar, T zł = 100 o C) odnotowano rozpuszczalność Rs = 0,70 m 3 /m 3, natomiast dla odwiertu Porażyn-2A (P zł = 266 bar, T zł = 100 o C) wyniosła ona Rs = 1,8 m 3 /m 3. Tak znaczne rozbieżności wynikają głównie z różnic ciśnienia złożowego panującego obecnie w tych złożach. Porównując rozpuszczalność obu układów solanka-gaz przy takim samym ciśnieniu (400 bar), widać, że różnice są już znikome odpowiednio Rs wynosi od 2,1 do 2,35 m 3 /m 3. Generalnie można także stwierdzić, iż lepsze rozpuszczanie gazu w solance/wodzie destylowanej zachodzi przy Rys. 10. Zebrane rezultaty badań rozpuszczalności gazu w wodzie niższych temperaturach. Z przeprowadzonych badań można wnioskować, że różnice te wynoszą ok. 10-15% pomiędzy temperaturą 30 o C a 100 o C. Podsumowanie Mineralizacja solanki ma zdecydowany wpływ na zdolność rozpuszczania się w niej gazu. Wyraźnie dowodzą tego uzyskane wyniki rozpuszczalności użytych gazów węglowodorowych i CO 2 w solankach i w wodzie destylowanej. Solanki o niższym stopniu mineralizacji, a co za tym idzie o niższej gęstości, charakteryzują się większą zdolnością do rozpuszczania gazu (w tym CO 2 ). Gęstość wód złożowych w dużej mierze jest odzwierciedleniem stopnia ich mineralizacji, a mineralizacja z kolei jest tu m.in. pochodną głębokości zalegania warstwy wodonośnej; głębokość determinuje ciśnienie i temperaturę złożową. Z uwagi na powyższe, analizowanie zdolności rozpuszczania się rodzimych gazów ziemnych i CO 2 w danej solance złożowej powinno odbywać się w sposób uwzględniający ogół wymienionych parametrów/właściwości fizycznochemicznych. Można także stwierdzić, iż lepsze rozpuszczanie gazu w wodzie zachodzi przy niższych temperaturach. Wraz ze wzrostem temperatury rozpuszczalność gazu spada. Z przeprowadzonych badań można wnioskować, że różnice te wynoszą ok. 10-15% pomiędzy temperaturą 30 o C a 100 o C. Otrzymane rezultaty badań rozpuszczalności gazów w wodzie destylowanej stanowią cenny materiał porównawczy i potwierdzają fakt ogromnego wpływu mineralizacji na zdolność rozpuszczania się gazu w wodzie w każdych warunkach ciśnienia i temperatury. Uzyskane wyniki badań rozpuszczalności łatwo odnieść do specyficznych warunków złożowych struktury niecki poznańskiej. Badane płyny (gaz, solanka) pochodziły ze złóż (Ujazd, Porażyn) zlokalizowanych w przystropowych, lokalnych kulminacjach czerwonego spągowca niecki. Ważną cechą poziomu wodonośnego niecki jest nasycenie wód wgłębnych rodzimym gazem węglowodorowym. Dla analizowanego złoża Porażyn-2A określono rozpuszczalność rzędu 1,8 m 3 gazu rodzimego (80% metanu), rozpuszczonego w 1 m 3 solanki złożowej. Jest to wielkość, którą bezpośrednio można wykorzystać do obliczenia potencjalnych, pozabilansowych zasobów gazu rozpuszczonego uwięzionego w wodach akifera. nr 1/2010 25

NAFTA-GAZ Przeprowadzone badania wykazały blisko 10-krotnie lepszą rozpuszczalność CO 2, w porównaniu z rozpuszczalnością gazu węglowodorowego. W związku z tym, w sprzyjających procesowi warunkach może zachodzić zjawisko wypierania rodzimego gazu ziemnego z warstw wodonośnych. Daje to możliwość zwiększenia stopnia sczerpania zasobów gazu na istniejących złożach w wyniku desorpcji gazu węglowodorowego przez CO 2 zatłaczany bezpośrednio do wód podścielających istniejące złoża. Wyparty/uwolniony gaz węglowodorowy będzie tym samym migrował z solanki, uzupełniając zasoby istniejących złóż. Artykuł nadesłano do Redakcji 13.10.2009. Przyjęto do druku 29.10.2009. Literatura [1] Lubaś J. i in.: Doskonalenie technologii powrotnego zatłaczania gazów kwaśnych do zawodnionych stref złóż gazu ziemnego i poziomów roponośnych. Zlec. wewn. INiG 441/KE, Krosno 1999. [2] McCain W.D. Jr.: The Properties of Petroleum Fluids. 2nd ed. PennWell Publishing Company, Tulsa, Oklahoma 1990. [3] Warnecki M.: Badania rozpuszczalności CO 2 i gazu węglowodorowego oraz modelowanie procesu wypierania go dwutlenkiem węgla. Zlec. wew. INiG 26/KB, Krosno 2009. Recenzent: prof. dr hab. inż. Józef Raczkowski Mgr inż. Marcin WARNECKI absolwent Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie. Pracownik laboratorium PVT Zakładu Badania Złóż Ropy i Gazu w INiG Oddz. Krosno. Zajmuje się zagadnieniami inżynierii złożowej, eksploatacji, badaniami własności fazowych płynów złożowych i symulacjami procesów złożowych. Zakład Badań Złóż Ropy i Gazu Zakres działania: pobór wgłębnych i powierzchniowych próbek płynów złożowych; kompleksowe badania i analizy zmian fazowych próbek płynów złożowych na zestawie aparatów PVT firmy Chandler i Ruska; modelowanie procesu wypierania ropy gazem na fizycznym modelu złoża, tzw. cienka rurka ; pomiar lepkości ropy wiskozymetrem kulkowym lub kapilarnym w warunkach PT; optymalizacja procesów powierzchniowej separacji ropy naftowej; laboratoryjne i symulacyjne badania warunków wytrącania się parafin i asfaltenów w ropie oraz tworzenia się hydratów w gazie; badanie skuteczności działania chemicznych środków zapobiegających tworzeniu się hydratów; laboratoryjne modelowanie procesów wypierania ropy gazem w warunkach zmieszania faz; badanie procesów sekwestracji CO 2 w solankowych poziomach wodonośnych nasyconych gazem ziemnym. Kierownik: mgr inż. Józef Such Adres: ul. Armii Krajowej 3, 38-400 Krosno Telefon: 13 436-89-41 wew. 111 Faks: 13 436-79-71 E- mail: jozef.such@inig.pl 26 nr 1/2010