mo¯liwości i uwarunkowania pozyskania energii geotermalnej z

Janusz TRZEPIERCZYÑSKI
Uniwersytet Œl¹ski
Katedra Geologii Podstawowej
41-200 Sosnowiec, ul. Bêdziñska 60
Uniwersytet £ódzki
Katedra Geologii Geosynoptyki
i Zrównowa¿onego Rozwoju
91-735 £ódŸ, ul. ród³owa 47
Proceedings of International Scientific Conference
"Geothermal Energy in Underground Mines"
November 21-23, 2001, Ustroñ, Poland
MO¯LIWOŒCI I UWARUNKOWANIA POZYSKANIA ENERGII
GEOTERMALNEJ Z G£ÊBOKICH OTWORÓW WIERTNICZYCH
W GÓRNOŒL¥SKIM ZAG£ÊBIU WÊGLOWYM
GEOTHERMAL ENERGY IN DEEP BOREHOLES IN THE UPPER SILESIAN
COAL BASIN; THE ABILITIES OF UTILIZATION
STRESZCZENIE
ABSTRACT
W prezentowanym artykule proponuje siê mo¿liwoœæ przetestowania g³êbokiego otworu Sosnowiec IG 1 dla potrzeb geotermalnych. Otworem tym przewiercono zespó³ ska³ wêglanowych megakompleksu dewoñsko - karboñskiego na g³êbokoœci 1690 - 3144 m, w którym w dolnej czêœci temperatury
dochodz¹ do 98oC. Sprzyjaj¹ca temperatura i w³asnoœci zbiornikowe, które mo¿na zwiêkszyæ metod¹ kwasowania sprawiaj¹, ¿e utwory wêglanowe dewoñsko-karboñskie mog¹ byæ
perspektywiczne dla geotermii. Energiê ciepln¹ mo¿na eksploatowaæ metodami dubletu geotermalnego lub jednootworow¹. W przypadku pozytywnych doœwiadczeñ eksploatacyjnych poszukiwaniem wód geotermalnych mo¿na obj¹æ ca³¹
strefê siod³a g³ównego i po³udniowego skrzyd³a niecki g³ównej przed frontem nasuniêcia karpackiego.
In the paper, the deep borehole Sosnowiec IG 1 testing for
geothermal reasons is proposed. The Devonian - Carboniferous megacomplex of carbonate rocks at the depth interval
between 1690 - 3144 m was drilled and the temperature of
98oC in the deepest part was ascertained. This megacomplex
is thought to be perspective for geothermy because of temperature and collector properties that would be also improved
during acidizing process. Thermal energy is used to be exploited by two different methods: geothermal doublet and uniborehole with geothermal Field exchanger. If the results are satisfied enough, geothermal waters explorations could be conducted in the whole Main Saddle zone and the south flanke of
it in front of the Forecarpathian overthrust.
* * *
* * *
WSTÊP
INTRODUCTION
Na obszarze Górnoœl¹skiego Zag³êbia Wêglowego
(GZW) istnieje mo¿liwoœæ uzyskania ciep³a niskotemperaturowego z ha³d kopalnianych (Dybciak A., Heliasz
Z., Ostaficzuk S., 2000), z zalanych zrobów likwidowanych kopalñ wêgla kamiennego (Kurowska E.,1999,
Ma³olepszy Z., 2000, Ostaficzuk S., Heliasz Z., 2000)
oraz wysokotemperaturowego z utworów podgórnokarboñskich, g³ównie dewoñskich udostêpnionych g³êbokimi wierceniami. W ramach artyku³u bêdzie rozpatrywany obszar zag³êbia poza nasuniêciem karpackim ze
wzglêdu na inny typ infrastruktury powierzchniowej po
obu stronach tego nasuniêcia. W czêœci pozakarpackiej GZW dotychczas tylko wierceniami Gocza³kowice
IG 1 i Sosnowiec IG 1 osi¹gniêto pod³o¿e utworów karboñskich, poprzez co dolne partie odwiertów wykonywano w zakresie temperatur powy¿ej 80oC stwarzaj¹-
In the territory of the Upper Silesian Coal Basin (USCB)
there is an opportunity to obtain heat of low temperature from waste dumps (Dybciak A., Heliasz Z.,
Ostaficzuk S., 2000) and drowned old workings of coal
mines in state of abandonment (Kurowska E., 1999,
Ma³olepszy Z., 2000, Ostaficzuk S., Heliasz Z., 2000).
Heat of high temperature is obtainable from deposits
older than the Upper Carboniferous, mainly of the Devonian age, that was established by deep drillings. In
the present paper part of the basin beyond the Carpathian overthrust is analyzed because of the different type
of the surface infrastructure on each side of it. In this
part of the USCB, the basement of the Upper Carboniferous deposits had been reached nearly in two boreholes: Gocza³kowice IG 1 and Sosnowiec IG 1, where
temperature of more than 80 o C profitable for
Recenzent / Reviewer: prof. dr hab. in¿. Julian Soko³owski
95
Sarnów
Preczów
Grodków
Jez.
Pogoria II
+250
+3
00
0
+3
0
+250
O GRODZIEC
£AGISZA
50 20
+ 15
+25
BÊDZIN
0
0
D¥BROWA
GÓRNICZA
+150
CZELAD
+300
+200 +20 0
0
+25
+2
+2
00
+250
+200
50
ZAGÓRZE
+2
50
00
Otwór wiertniczy Sosnowiec IG 1 jest zlokalizowany na
po³udnie od zabudowañ w Sosnowcu w niewielkiej odleg³oœci od Brynicy na powierzchni czwartorzêdowej
o rzêdnej 245 m n.p.m (ryc. 1). Pod wzglêdem strukturalnym wiercenie umiejscowiono na kopule Sosnowca
(RoŸdzienia), która jest jednym z elementów sk³adowych siod³a g³ównego - struktury I - rzêdu wyniesionej
wy¿ej wzglêdem otaczaj¹cych niecek (ryc. 2). Lokalizacja ta urealni³a mo¿liwoœæ nawiercenia pod³o¿a podkarboñskiego wzglêdem niecek bytomskiej i g³ównej.
Dok³adniej wiercenie wykonano w miejscu depresji
strukturalnej kopu³y Sosnowca na jej po³udniowo wschodnim skrzydle w odleg³oœci 1,5 km od kulminacji
i 300 - 400 m od osi struktury. W tej czêœci struktury
warstwy karbonu i dewonu s¹ nachylone po³ogo prawdopodobnie pod k¹tem 10 - 25o w kierunku po³udniowo
- wschodnim. Kopu³a Sosnowca od jej wschodniej podrzêdnej elewacji jest oddzielona po³udnikowym uskokiem szpitalnym (ryc. 2), który zrzuca zachodnie
skrzyd³o o oko³o 30 m. Na skrzydle zrzuconym tego
uskoku zachowa³o siê 33,3 m górnoœl¹skiej serii piaskowcowej, na któr¹ sk³adaj¹ siê przewiercone nierozdzielone warstwy siod³owe i rudzkie. Na elewacji siod³a
96
+30
0
+2
POZYCJA GEOLOGICZNA I PROFIL LITOSTRATYGRAFICZNY OTWORU SOSNOWIEC IG 1
O
19 07
+25
0
+2 5 0
SOSNOWIEC
+200
+250
+250
+200
SZOPIENICE
+2
50
+250
+250
+2 5 0
+ 25
0
KLIMONTÓW
MYS£OWICE
0
+20
a
sz
a
P
r
m
ze
a³
Bi
+20 0
+2
50
cych korzystne warunki dla prognoz geotermalnych.
Wiercenie Sosnowiec IG 1 wykonano do g³êbokoœci
3442,6 m, do utworów kambru, w których pomierzona
temperatura koñcowa wynosi 111oC. G³ównym zadaniem odwiertu Sosnowiec IG 1 (Kotas A., Ró¿kowski
A., 1973) oczywiœcie nie by³y badania termiczne górotworu, ale rozpoznanie pod³o¿a podkarboñskiego
w szczególnoœci w nawi¹zaniu do wyników wiercenia
Gocza³kowice IG 1 oraz analiza mo¿liwoœci akumulacji
wêglowodorów w obrêbie pu³apki strukturalnej kopu³y
Sosnowca (RoŸdzienia). Pierwsze zagadnienie w zakresie rozpoznania pod³o¿a rozwi¹zano pozytywnie,
natomiast wyniki wiercenia nie potwierdzi³y istnienia
interesuj¹cych skupisk wêglowodorów, ale zezwoli³y na
uzyskanie danych do wstêpnej charakterystyki w³asnoœci zbiornikowych i p³ynów z³o¿owych w przewiercanych
formacjach skalnych, co obok danych termicznych jest
podstaw¹ oszacowania potencja³u geotermalnego rozpatrywanego oœrodka skalnego. Zagadnienia te nabieraj¹ szczególnego znaczenia dzisiaj po opanowaniu
metodyki i technologii pozyskiwania ciep³a geotermalnego metod¹ dubletu w Bañskiej Wy¿nej (Soko³owski
J., D³ugosz P., Bujakowski W., 1992) i Pyrzycach (Sobañski R., Kabat M., 1996) oraz metod¹ jednootworow¹ w wierceniu Jachówka 2K (Soko³owski J. i zespó³,
2000). W zwi¹zku z powy¿szym nale¿y rozpatrzyæ
w jakim zakresie zlikwidowany otwór Sosnowiec IG 1,
poprzez uk³ad przestrzenny przewierconych warstw
skalnych, profil litostratygraficzny, w³asnoœci zbiornikowe, temperaturê i umiejscowienie potencjalnych odbiorców ciep³a mo¿e byæ przydatny dla pozyskania energii
geotermalnej i tym samym zrekompensowaæ nak³ady
poniesione na jego odwiercenie.
+200
1
2
3
4
5
6
Ryc. 1. Lokalizacja odwiertu Sosnowiec IG 1 na tle morfologii
utworów karbonu.
1 - izohipsy powierzchni stropu karbonu, 2 - uskoki, 3 - granica
GZW, 4 - zasiêg triasu, 5 - zasiêg czwartorzêdu o mi¹¿szoœci powy¿ej
10 m, 6 - zasiêg czwartorzêdu o mi¹¿szoœci do 10 m.
Fig. 1. Sosnowiec IG 1 borehole location, the morphology of
the Carboniferous top deposits.
1 - isohipses of the Carboniferous top surface, 2 - faults, 3 - USCB
border line, 4 - the Triasic extend, 5 - the Quarternary deposits of
more than 10 m thickness, 6 - The Quarternary deposits of las than
10 m thickness.
geothermal perspectives was ascertained. The drilling
Sosnowiec IG 1 reached the depth of 3442.6 m among
the Cambrian deposits with temperature of 1110C. The
main purpose to realize in Sosnowiec IG 1 borehole
(Kotas A., Ró¿kowski A., 1973) was geological surveying of the basement beneath the Upper Carboniferous sequence, particularly with reference to the results obtained in Gocza³kowice IG 1 borehole, as well as
the analysis of hydrocarbons accumulation within the
structural tap of the Sosnowiec (RoŸdzieñ) dome. The
first issue concerning geological domain was solved satisfied enough. However, no important concentrations
of hydrocarbons had been confirmed during the drilling, the results obtained were thought to be the base
for general characteristic of collector properties and field
fluids as well as the estima-tion of geothermal potential
g³ównego ods³ania siê górna czêœæ warstw brze¿nych
(ryc. 2), reprezentowana przez warstwy grodzieckie
z pok³adem 620. W kierunku pó³nocnym warstwy serii
paralicznej i górnoœl¹skiej serii piaskowcowej zanurzaj¹ siê pod warstwy serii mu³owcowej niecki Kazimierza
(ryc. 2), za któr¹ poprzez sk³on fleksuralny tworz¹ wychodnie po sp¹g formacji produktywnej reprezentowany przez ekwiwalent poziomu morskiego Štur czyli piaskowce z Go³onoga (Trzepierczyñski J., 1993). Dalej
w kierunku pó³nocnym znajduj¹ siê wychodnie utworów fliszowych warstw malinowickich dolnokarboñskich
oraz kompleksu ska³ wêglanowych œrodkowo i górnodewoñskich w obrêbie pó³nocno-wschodniego obrze¿enia GZW (Trzepierczyñski J., 1996, 1997). W kierunku po³udniowym warstwy brze¿ne i górnoœl¹ska seria
piaskowcowa struktury siod³a g³ównego ulegaj¹ zanurzeniu pod seriê mu³owcow¹ i krakowsk¹ seriê piaskowcow¹ niecki g³ównej (ryc. 2). Uskoki tworzy³y siê synchronicznie z wypiêtrzaniem kopu³y oraz podczas odkszta³ceñ epiwaryscyjskich (Jura D.,2001). Reasumuj¹c rozpoznana struktura geologiczna w formie elewacji siod³a g³ównego zanurzaj¹ca siê w kierunku niecek
g³ównej i Kazimierza, mo¿e spe³niaæ rolê dobrze funkconuj¹cego oœrodka hydrogeologicznego dla instalacji
geotermalnej.
W profilu wiercenia Sosnowiec IG 1 (Kotas A., Ró¿kowski A., 1973) rozpoznano utwory skalne kompleksu czwartorzêdowego, megakompleksu dewoñsko-karboñskiego i kompleksu kambryjskiego (ryc. 3). Utwory
czwartorzêdowe s¹ rozwiniête jako piaski, ¿wiry i gliny
o mi¹¿szoœci 17,5 m.
Megakompleks dewoñsko - karboñski jest zró¿nicowany na molasê wêglonoœn¹ o mi¹¿szoœci 802,5 m
(namur A - C), flisz o mi¹¿szoœci 870 m (wizen grn. namur A) i platformê wêglanow¹ o mi¹¿szoœci 1454 m
(dewon œrodkowy - wizen). Molasa wêglonoœna jest
wykszta³cona jako górnoœl¹ska seria piaskowcowa
o mi¹¿szoœci 33,3 m z ekwiwalentami warstw rudzkich
i siod³owych z dwoma pok³adami wêgla, z których dolny odpowiada prowdopodobnie pok³adowi 510. Nastêpnie ni¿ej wystêpuj¹ utwory serii paralicznej równoznaczne z warstwami brze¿nymi o mi¹¿szoœci 779,2 m z³o¿one z warstw grodzieckich (171,2 m) z pok³adami wêgla poni¿ej 0,6 m, warstw florowskich (38,5 m) z drobnymi pok³adami wêgli (41 wk³adek o mi¹¿szoœci poni¿ej 0,7 m) i sarnowskich (203 m) z problematycznymi
pok³adami i wk³adkami ³upków wêglistych, które przechodz¹ w utwory morskie (ryc. 3).
Utwory morskie o charakterze sedymentacji fliszowej wieku wizen górny - namur A s¹ wykszta³cone
(ryc. 3) w czêœci górnej jako mu³owce, i³owce i piaskowce (warstwy malinowickie górne). Piaskowce o sk³adzie szarog³azowym i spoiwie ilasto - wêglanowym, stosunkowo dobrze wysortowane o mi¹¿szoœci ³awic od
1 do 40,5 m ni¿ej przechodz¹ w i³owce i mu³owce
z podrzêdnym udzia³em piaskowców (warstwy malinowickie dolne).
W dolnej czêœci megakompleksu dewoñsko - karboñskiego na g³êbokoœci 1690 - 3144 m znajduj¹ siê
of the rock complex in question. Regarding well recognition and application of modern methods and technology to obtain geothermal heat e.g. geothermal doublet
in Bañska Wy¿na (Soko³owski J., D³ugosz P., Bujakowski W., 1992), Pyrzyce (Sobañski R., Kabat M., 1996)
and uniborehole in Jachówka 2K borehole ( Soko³owski
J., at all., 2000), the problem discussed is thought to be
of great importance. Regarding above, to define the range of usefulness to obtain geothermal energy and make
costs up for the drilling of Sosnowiec IG 1 borehole, it
is essentional to reconsider the parameters as follows:
structure of the drilled rock complexes, lithological profile, collector properties, temperature and localization
of potential heat receivers.
GEOLOGICAL SETTING AND LITHOLOGICAL PROFILE IN SOSNOWIEC IG 1 BOREHOLE
Sosnowiec IG 1 borehole is situated south of the principal industrial and habitable part of the town, in a small
distance from the Brynica river, on the Quarternary surface and at 245 m a.s.l. (fig. 1). The drilling was placed
on the Sosnowiec dome (Rozdzieñ), part of the Main
Saddle structure of the primary cathegory, higher uplifted in relation to the surrounding troughs. That localization made possible the drilling down to the basement
under the Carboniferous in relation to the Bytom and
Main Troughs. The drilling was situated exactly in the
place of structural depression of the Sosnowiec dome,
on its south - eastern flank, 1,5 km away from climax
and 300 - 400 m from the axis of this structure. In this
part of the structure, the Carboniferous and the Devonian beds are characterized by flat dip between 100 - 250
to the south - eastern direction. The Sosnowiec dome
is separated from its eastern elevations of the secondary cathegory by the meridional „szpitalny” fault (fig.
2). In consequence of its activity there was the downthrow of the west flanke to about 30 m and 33,3 m of
the Upper Silesian Sandstone Series composed of inseparated Saddle and Ruda Beds on this downthrow
have been asceratained. The upper part of the Margin
Beds represented by the Grodziec Beds with the coal
seam 620 have been documented on the elevation of
the Main Saddle. To the north direction, beds of the
paralic series and the Upper Silesian Sandstone Series run under the mudstone series of the Kazimierz
Trough
(fig. 2) to appear as the flexural slop just
beyond it. The outcrops expose the base of the productive Carboniferous series represented by the
Go³onóg Sandstones being the equivalent of the Štur
marine horizon (Trzepierczyñski J., 1993). The Lower
Carboniferous flysch sediments represented by Malinowice beds, the Mid-dle and the Upper Devonian complex of carbonate rocks have been ascertained far to
the north in the north- eastern margin part of the USCB
(Trzepierczyñski J.,1996, 1997). Faults forming was
synchronicaly accompanied by the dome uplifting as
well as the epivariscan deformations (Jura D., 2001).
Regarding above, well recognized geological structure
97
utwory platformy wêglanowej (ryc. 3). Karboñska czêœæ
wêglanów sk³ada siê z wapieni ciemno-szarych i czarnych, p³ytowych, drobno³awicowych, detrytycznych i organodetrytycznych, o warstwowaniu frakcjonalnym z zawartoœci¹ brekcji synsedymentacyjnych charakterystycznych dla sedymentacji fliszowej. G³êbiej w dewonie wystêpuj¹ wapienie szare, detrytyczne z przejœciami do pelitycznych, bulaste, brekcjowate, prze³awicone marglami, które na g³êbokoœci 2749 m przechodz¹ w dolomity miejscami zsylifikowane z wpryœniêciami i laminami anhydrytów.
-1
00
O
-
of the Main Sad-dle elevation pitching towards the Main
and Kazimierz Troughs is thought to be important hydrogeological centre for geothermal plant.
In the profile of Sosnowiec IG 1 borehole (Kotas
A., Ró¿kowski A., 1973) rocks of the Quartenary complex, the Devonian - Carboniferous megacomplex and
the Cambrian complex have been distinguished (fig. 3).
The Quartenary deposits of 17.5 m thickness are represented by sands, gravels and clays.
The Devonian - Carboniferous megacomplex is
represented by coal - bearing molasse of 802.5 m thickness (Namurian A - C), flysch of 870 m thickness
400
19
07
- 400
- 500
-1
a
00
0
-5
0
alny
+ 50
u. szpit
+ 15
0
+ 20
0
-1
50
+2
00
+ 200
0
00
1
2
6
7
- 200
-
+
ier
+ 200
za
+
+ 10 0
- 200
3
+ 100
8
- 200
- 20 0
-1
00
00
-1
00
+
20
0
0
0
20
10
+ 200 +
00 +
+1
+ 100
0
- 10
+ 20
0
+1
- 15
0
0
10
+ 200
+2
00
0
20
- 100
-1
- 200
- 30
0
0
azi
m
+
0
00 + 2 100
00
0
0
0
s. K
10
0
+ 200
+ 100
0
+ 100
+ 15
0
+ 100 + 100
0
00
+2
00
+1
00
00
20
0
20
0
-2
00
00
+1
00
00
50
0
+ 200
+
+2
00
- 10
0
+1
ca
- 10 0
50
+1
00
+2
00
00
+
00
-1
00
00
-1
+2
0
10
ow
20 0
0
odni
u. wsch
+2
-2
00
+
os n
-1
0
-1
-1
+ 200
0
-2
00
0+
0
+ 10
00
+2
00
a.S
0
00+
2
20
0
+ 100
+ 20
0
+1
+1
+2
15
+1
00
+ 100
-1
00
+
+ 100
+ 100
+2
+ 200
+ 100 +
00
00
- 2 00
wski
+ 100
+2
+ 50
00
+2
00
-1
0
0
Ÿc
+ 10
z ko
u. cies
od
u. k
os z
elew
ski
+1
0
+ 100
+
0
20 0
10
+
00
+ 150
Gr
-5
bê + 200
dz + 100
iñ
sk
i
0
- 300
00
00
a.
-1
5
-1 0
00
+2
00
-4
-1
50 20
+2
+ 100 00
00
u.
O
00
+1
00
0
-3
+1
0
0
10
+
00
+2
0
0
- 30
+ 200
0
-3
0
-4 0
00
0
+ 100
0
+2
10 00
0
0
-1
00
-2
00
+
- 40 0
0
-2
00
-2
- 300
4
-2
00
00
-1
- 400
+1
00
-1
00
0
ski
20
+
ontow
+ 200
- 100
+2
00
+ 10
0
u. klim
+ 300
- 10
0
00
+ 1 00
+2
-2
00
5
9
Ryc. 2. Lokalizacja odwiertu Sosnowiec IG 1 na tle geologicznej struktury utworów karbonu produktywnego.
1 - seria paraliczna, 2 - górnoœl¹ska seria piaskowcowa, 3 - seria mu³owcowa, 4 - wychodnie sp¹gu utworów karbonu produktywnego,
5 - wychodnie stropu poziomu morskiego Enna, 6 - wychodnie stropu serii paralicznej, 7 - wychodnie sp¹gu pok³adu 405, 8 - stratoizohipsy
poziomów litostratygraficznych górnego karbonu, 9 - uskoki.
Fig. 2. Sosnowiec IG 1 borehole location and geological structure of the Upper Carboniferous.
1 - The Paralic Series, 2 - The Upper Silesian Sandstone Series, 3 - The Mudstone Series, 4 - outcrops of the Upper Carboniferous bottom
surface, 5 - outcrops of the top surface of Enna marine horizon, 6 - outcrops of the top surface of paralic series, 7 - outcrops of the bottom
surface of the 405 coal seam, 8 - the Upper Carboniferous stratoizohipses of the lithostratigraphic horizons ( in metres), 9 - faults.
98
10
Czwartorzêd
namur A
g ó r n y
sarnowskie
molasa
florowskie
grodzieckie
s + r
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120 C
O
50,80
232
500
617
5 l/h
820
14 l/h
malinowickie
wi zengórn y
flisz
KARBON
1000
1500
1975
2000
platforma wêglanowa - grupa Pszemszy
DEWON
œ r o d k o w y+g ó r n y
turnej - wizen
d o l n y
1690
2500
3000
3144
3156
KAMBR
dolny
3442,6
1
2
9
10
3
s + r
4
11
5
6
7
8
13
Ryc. 3. W³asnoœci kolektorskie i termiczne ska³ na tle profilu litostratygraficznego odwiertu Sosnowiec IG 1 ( profil opracowano
na podstawie Kotas A., Ró¿kowski A., 1973).
1 - piaskowiec; 2 - mu³owiec; 3 - i³owiec; 4 - wêgiel kamienny; 5 - wapieñ; 6 - margiel; 7 - dolomit; 8 - zlepieniec, piaskowiec, mu³owiec;
9 - diabaz; 10 - gabrodioryt; 11 - warstwy siod³owe i rudzkie nierozdzielone; 12 - poziomy zbiornikowe w ska³ach wêglanowych; 13 - poziomy
przep³ywu solanki.
Fig. 3. Lithostratigraphic profil, collector and thermal properties.
1 - sandstone, 2 - mudstone, 3 - claystone, 4 - coal, 5 - limestone, 6 - marl, 7 - dolomite, 8 - conglomerate, sandstone, mudstone, 9 - diabaze,
10 - gabrodiorite, 11 - Ruda and Saddle Beds (inseparate), 12 - collector horizons in carbonate rocks, 13 - brine flow horizons.
99
Na g³êbokoœci 3144 - 3156 m zalega seria utworów terygenicznych dewonu dolnego o mi¹¿szoœci
12 m z³o¿ona z i³owców, mu³owców i piaskowców,
a w sp¹gu z zlepieców.
Utwory kompleksu kambryjskiego (ryc. 3) nawiercono od g³êbokoœci 3156 m do koñca otworu jako zespó³ piaskowcowo - mu³owcowy rozdzielony w interwale
3244 - 3336,2 m intruzj¹ subwulkanitów o sk³adzie gabrodiorytu z przejœciami do gabrodiabazu i diabazu.
W£ASNOŒCI ZBIORNIKOWE
Badania w³asnoœci kolektorskich dla odwiertu Sosnowiec IG 1 prowadzono metodami laboratoryjnymi poprzez oznaczenie porowatoœci ca³kowitej, efektywnej
i przepuszczalnoœci oraz badaniami geofizycznymi na
podstawie kompleksu pomiarów karota¿owych. Wyniki
tych badañ z utworów molasy karbonu górnego nie bêd¹
tutaj przedstawione poniewa¿ jest to strefa dzia³alnoœci
górnictwa wêglowego zlikwidowanej KWK ”Sosnowiec”,
z której mo¿na pozyskaæ ciep³o z wód wype³niaj¹cych
stare zroby kopalniane. Piaskowce i mu³owce fliszowe
na podstawie badañ laboratoryjnych charakteryzuj¹ siê
porowatoœci¹ na ogó³ w granicach 4 - 6,64% i porowatoœci¹ efektywn¹ od powy¿ej 1 do 4,8%. Wspó³czynnik
porowatoœci oznaczony metodami geofizycznymi dla
piaskowców karbonu wynosi 9,3 - 14,7%.
W dewoñsko - karboñskich utworach weglanowych
porowatoœæ ca³kowita wynosi od oko³o 2 do 8,32%, jednak dla wiêkszoœci oznaczonych próbek poni¿ej 5%,
a przepuszcalnoœæ na ogó³ 0,1 mD.
Z badañ geofizycznych dla okreœlenia porowatoœci zastosowano: profilowanie œrednicy odwiertu, profilowanie gamma, neutron - gamma oraz sondowanie
opornoœci. Natomiast analizê przepuszczalnoœci wykonano na podstawie sondowania opornoœci, mikroprofilowania opornoœci, profilowania œrednicy odwiertu, profilowania neutron - gamma i profilowania termicznego
na efekt ch³odzenia. Synteza wyników tych badañ zezwala na wskazanie horyzontów o pozytywnych
w³asnoœciach kolektorskich (ryc. 3).
Otrzymane wyniki badañ karota¿owych by³y
w znacznym stopniu zniekszta³cone ze wzglêdu na prowadzenie pomiarów w terenie o bardzo silnym oddzia³ywaniu zak³óceñ przemys³owych.
P£YNY Z£O¯OWE
Wyniki badañ w³asnoœci zbiornikowych pos³u¿y³y do
przeprowadzenia w otworze opróbowañ celem uzyskania przyp³ywu p³ynów z³o¿owych (ryc. 3). W trakcie wiercenia podczas pomiarów próbnikiem z³o¿a otrzymano
przyp³yw z g³êbokoœci 2916,57 - 2955,4 m solanki chlorkowo - sodowo - wapniowej o mineralizacji 150 g/l oraz
podwy¿szonej zawartoœci bromków i jodków co wskazuje na izolacjê poziomów wodonoœnych (Kotas A.,
Ró¿kowski A., 1973, Ró¿kowska A., Ró¿kowski A.,
1973). Po zakoñczeniu wiercenia opróbowania poziomów zbiornikowych ograniczono do utworów karbonu.
100
(Upper Visean - Namurian A) and carbonate platform
of 1454 m thickness (Middle Devonian - Visean). Coal bearing molasse appear as the Upper Silesian Sandstone series of 33.3 m thickness with the equivalents of
the Ruda and Saddle beds containing two coal seams
with the lower one probably correlated with the 510 coal
bed. Just beneath the molasse, deposits of the paralic
series correlated with the Margin Beds of 779.2 m thickness composed of the Grodziec Beds (171.2 m) with
coal beds of thickness less than 0.6 m, the Flora Beds
(38,5 m) with small coal seams (41 intercalations of
thickness less than 0.7m) and the Sarnów Beds
(203 m) with problematic beds and carbonaceous
shales have been distinguished (fig. 3).
Marine deposits are characterized by flysch sedimentation of the Upper Visean to the Namurian A age
and in their upper part they appear as: mudstones, claystones and sandstones (Upper Malinowice Beds). Greywacke sandstones well graded with clay - carbonate
bind occur as layers of 1 to 40.5 m thickness and just
beneath them claystones, mudstones and sandstones
are continued (Lower Malinowice Beds).
Deposits of the carbonate platform have been
distinguished at the depth interval between 1690 3144 m in the lower part of the Devonian - Carboniferous megacomplex (fig. 3). Carbonates of the Carboniferous part of the profile are represented by: dark - grey
and black plate, detritic, organodetritic and microlayer
limestones characterized by graded bedding with synsedimentary breccia characteristic for flysch sedimentation. Carbonates of the Devonian part of the profile
are represented by gray, detritic or pelitic brecciated
limestones. In the lower part, at the depth of 2749 m,
dolomites locally silicitizated with lamines or insets of
anhydrites have been distinguished.
At the depth interval between 3144 - 3156 m the
Lower Devonian series of terrygene deposits composed of claystones, mudstones, sandstones and conglomerates in the base occur.
Sandstone - mudstone assemblage separated by
the intrussion of subvolcanic rocks of gabrodiorite, gabrodiabaze or diabaze composition at the depth interval between 3244 - 3336.2 m is characteristic for the
Cambrian complex that in Sosnowiec IG 1 profile has
been distinguished between 3154.5 m and the basal
depth of the borehole.
COLLECTOR PROPERTIES
Studies of the collector properties for Sosnowiec IG 1
borehole have been conducted by laboratory methods
and based on the data as follows: total and effective
porosity, permeability and complex logging measurments. Results cocerning the Upper Carboniferous
molasse are not presented here because they regard
to the coal mining activity zone of abandoned „Sosnowiec” coal mine, where the heat is quite well obtainable
from the drowned old workings. Porosity of flysch sandstones and mudstones was estimated at about 4 - 6%
Uzyskano tu z i³owców, mu³owców i piaskowców utworów fliszowych z g³êbokoœci 835 - 891 m przyp³yw solanki w iloœci 14 l/h chlorkowo- sodowej o podwy¿szonej zawartoœci jonów ziem alkalicznych. Z g³êbokoœci
698 - 703 m z piaskowców warstw sarnowskich otrzymano przyp³yw solanki w iloœci 5 l/h i mineralizacji 34,739,4 g/l (ryc. 3).
WARUNKI TERMICZNE I STREFA PERSPEKTYWICZNA DO POBORU CIEP£A
W otworze 26 paŸdziernika 1971 r., po 13,5 dobowej
(322 godz.) stójce przeprowadzono na g³êbokoœci 85 3440 m profilowanie termiczne z prêdkoœci¹ 600 m/h.
Maksymalna temperatura na g³êbokoœci 3440 m wynosi 111oC a stopieñ geotermiczny na odcinku profilowanego otworu = 36,7m/1oC.
Analiza wyników profilowañ temperatury i w³asnoœci kolektorskich wskazuje, ¿e najbardziej perspektywiczna strefa pozyskania energii cieplnej znajduje siê
w obrêbie utworów wêglanowych dewonu (ryc. 3) od
g³êbokoœci poni¿ej 2000 m, gdzie temperatura wzrasta
od oko³o 70oC do 98oC. Ska³y wêglanowe z natury ich
budowy charakteryzuj¹ siê ma³¹ porowatoœci¹ co potwierdzi³y wyniki badañ laboratoryjnych, ale ich w³asnoœci zbiornikowe mog¹ wielokrotnie wzrosn¹æ ze
wzglêdu na szczelinowatoœæ i mo¿liwoœæ krasowienia
wapieni (Ró¿kowski A., 1996) oraz przede wszystkim
kawernistoœæ dolomitów. Dolomity przewiercone odwiertem Sosnowiec IG 1 s¹ o genezie wtórnej a w³aœciwoœci¹ takich ska³ jest obecnoœæ licznych kawern, co ju¿
potwierdzono badaniami geofizycznymi na g³êbokoœciach 2765 - 2786 m i 2842 - 2843 m. Ponadto szczeliny i kawerny mo¿na udro¿niæ poprzez dodatkowe zabiegi kwasowania. Badania prowadzone 30 lat temu
w otworze nie by³y ukierunkowane na poszukiwania wód
geotermalnych, ale przy okazji opróbowania poziomów
perspektywicznych ropo - i gazonoœnych wykazano,
¿e s¹ one zawodnione. Nie mo¿na pomin¹æ równie¿
ówczesnego stanu wyposa¿enia technicznego do badañ w g³êbokich otworach wiertniczych. „Brak próbnika z³o¿a uniemo¿liwi³ pomiary ciœnieñ z³o¿owych, temperatur wód oraz pobrania reprezentowanych prób
wody i gazów” (Kotas A., Ró¿kowski A., 1973). Bior¹c
pod uwagê powy¿sze informacje uzyskane z wiercenia
Sosnowiec IG 1, z których najwa¿niejsze s¹ dane
o pomierzonej temperaturze i cechach litologiczno - fizycznych ska³ wêglanowych takich jak szczelinowatoœæ
i obecnoœæ kawern w przedziale g³êbokoœciowym oko³o 2000 - 3000 m, proponuje siê:
- rekonstrukcjê otworu poprzez zwiercenie korka cementowego i zbadanie jego stanu technicznego,
- przeprowadzenie w otworze pomiarów geofizycznych,
aparatur¹ najwy¿szej klasy, w któr¹ aktualnie s¹ wyposa¿one krajowe przedsiêbiorstwa geofizyczne,
celem uœciœlenia informacji o poziomach zbiornikowych,
- wykonanie opróbowañ perspektywicznych poziomów
zbiornikowych w utworach dewoñskich i kambryjskich.
and effective porosity between 1 and 4.8%. Porosity
coefficient for the Carboniferous sandstones was estimated at 9.3 - 14.7% by geophysical methods.
In the Devonian - Carboniferous carbonate deposits total porosity was estimated at 2 - 8.32% but for
most of the samples it was below 5% and permeability
at 0.1 mD at general.
The following geophysical methods have been
applied to estimate porosity: size of well logging, gamma and neutron - gamma logging, resistance sounding. The analysis of permeability was conducted by resistance sounding, micrologging resistance, size well
logging, neutron - gamma logging and thermal logging.
Synthesis of the results indicates the horizons of positive collector properties (fig. 3). However, it should be
state, that the results of logging studies could have not
been reliable enough because of strong influence of
indus-trial disturbances.
FIELD FLUIDS
Results of the collector properties studies made possible sampling in the borehole to obtain the inflow of field
fluids (fig. 3). During the drilling, inflow of chlorite - sodic - calcic brine of mineralization 150 g/l and increased
content of bromides and iodides have been confirmed
by the field sampler, that indicated isolation between
water - bearing horizons (Kotas A., Ró¿kowski A., 1973,
Ró¿kowska A., Ró¿kowski A., 1973). After the drilling
had been finished, sampling of collector horizons only
for the Carboniferous deposits was made. The inflow
of 14 l/h chloride - sodic brine with increased content of
alkali earth ions at the depth interval between 835 891 m from flysch sediments (claystones, mudstones,
sandstones) has been achieved. At the depth interval
between 698 - 703 m the inflow of 5 l/h brine of mineralization 34.7 - 39.4 g/l from sandstones of the Sarnów
Beds has been achieved (ryc. 3).
THERMAL CONDITIONS AND PERSPECTIVE ZONE
October 26, 1971 after the drilling had been stopped
for 322 hours, thermal logging at the depth interval between 85 - 3440 m and the speed of 600 m/h was
conducted. Maximum temperature at the depth of
3440 m was estimated at 1110 C and geothermal gradient in the logging depth interval was 36,7 m/10C.
Analysis of temperature loggings and collector properties indicates the Devonian carbonate deposits to
be the most perspective zone to obtain heat energy especially beneath 2000 m depth, where temperature
increases from 700C to 980C. As the results of laboratory studies proved, carbonate deposits are characterized by little values of porosity but increased collector
properties provoked by fissuring, karstification of limestones (Ró¿kowski A., 1996) and dolomite cavity. Dolomites in Sosnowiec IG 1 borehole appear to be of
subsidiary genesis and famous for lots of caverns, that
was proved during geophysical studies at the depth
101
S
m n.p.m.
200
N
Sosnowiec IG 1
Mys³owice
3
Q
1
C2
Sosnowiec
3
2
2km
T
1km
20
4
molasa
1000
O
TC
40
60
2000
flisz
C1
3000
80
D2+3
platforma wêglanowa
100
Cm
3442
D1
111
ska³y terygeniczno - magmowe
niecka g³ówna
siod³o g³ówne
niecka Kazimierza
Ryc. 4. Schemat dubletu geotermalnego na bazie odwiertu Sosnowiec IG 1.
1 - otwór eksploatacyjny, 2 - wymiennik ciep³a, 3 - ewentualni odbiorcy ciep³a, 4 - otwór zat³aczaj¹cy. Objaœnienia symboli stratygraficznych
standardowe.
Fig. 4. Proposed geothermal doublet.
1 - production well borehole, 2 - heat exchanger, 3 - heat receivers, 4 - reinjection well borehole, stratygraphic symbols standard, molasa molasse, flisz - flysch, platforma wêglanowa - limestone platform, ska ly terygeniczno - magmowe - terygene - magmatic rocks niecka g³ówna
- Main Trough, siod³o g³ówne - Main Saddle, niecka Kazimierza - Kazimierz Trough
S
m n.p.m.
200
N
Sosnowiec IG 1
Mys³owice
Q
Sosnowiec
3
2
3
O
TC
T
20
C2
molasa
1000
1
40
4
60
2000
flisz
C1
3000
80
D2+3
platforma wêglanowa
3442
D1
100
Cm
111
ska³y terygeniczno - magmowe
niecka g³ówna
siod³o g³ówne
niecka Kazimierza
Ryc. 5. Schemat jednootworowej eksploatacji ciep³a geotermalnego z odwiertu Sosnowiec IG 1.
1 - obieg pobieraj¹cy, 2 - wymiennik ciep³a, 3 - odbiorcy ciep³a, 4 - obieg zat³aczaj¹cy. Objaœnienia symboli stratygraficznych standardowe.
Fig. 5. Proposed uniborehole model geothermal heat exploitation.
1. production circulation, 2 - heat exchanger, 3 - heat receivers, 4 - reinjection circulation, stratigraphic symbols standard, the remaining
explanations as in Figure 4.
102
Nowe badania geofizyczne mog¹ wnieœæ bardzo
du¿o nieznanych dot¹d informacji poniewa¿ oprócz zastosowania nowoczesnej aparatury pomiarowej prowadzono by je w warunkach znacznie ograniczonych zak³óceñ przemys³owych. Dotychczasowe rozpoznanie
wskazuje na stosunkowo korzystny zbiornik wód geotermalnych w dolomitach dewoñskich na g³êbokoœci
2916,57 - 2955,4 m, z którego podczas ostatniego pompowania otrzymano przyp³yw solanki. W przypadku
uzyskania poprzez zabiegi kwasowania stosownych
przyp³ywów wód rzêdu co najmniej kilkudziesiêciu l/h
wody geotermalnej o temp. 80 - 90oC, mo¿na by przyst¹piæ do realizacji projektu eksploatacji ciep³a na skalê przemys³ow¹. Opisywany kolektor znajduje siê w strefie oddzia³ywania temperatur rzêdu 80 - 90oC. Przy za³o¿eniu odzyskania temperatury 70oC poprzez sch³odzenie wody geotermalnej do oko³o 20oC wokó³ otworu
Sosnowiec IG 1 w promieniu 1 km w wymienionym poziomie zbiornikowym zawarte jest 3,67 x 105 t p.u.
Pobór zasobów cieplnych z utworów dewoñskich
wyniesionych kopu³¹ Sosnowca mo¿na przeprowadziæ
metod¹ dubletu geotermalnego (ryc. 4) lub eksploatacji jednootworowej (ryc. 5), w zakresie których zdobyto
wystarczaj¹c¹ wiedzê teoretyczn¹ i doœwiadczenie
pozwalaj¹ce na minimalizacjê podjêtego ryzyka. Obie
metody pozyskania ciep³a geotermalnego (Sobañski R.,
Kabat M., Nowak W., 2000) s¹ w zakresie naszych dyspozycji i aktualnie nie ma barier technologicznych do
zastosowania którejœ z nich.
Metoda dubletu geotermalnego
Otwór Sosnowiec IG 1 mo¿na zaadoptowaæ jako
otwór eksploatacyjny (ryc. 4), którym pobiera siê wodê
o temp. 80 - 90oC z g³êbokoœci 2916,57 - 2955,4 m do
wymiennika ciep³a. Po odebraniu oko³o 70oC ciep³a
w wymienniku i sch³odzeniu wody metod¹ kaskadow¹
(Goldbrunner J., Bauer R., Kolb A., Schubert A., 1999)
do temp. minimum 20oC, nale¿y wodê skierowaæ do
odwiertu ch³onnego. Otwór ch³onny nale¿y wywierciæ
w odleg³oœci oko³o 1 km w kierunku pó³nocnym do g³êbokoœci ponad 2000 m tak, ¿eby wodê sch³odzon¹
zat³aczaæ do ska³ wêglanowych dewonu.
Metoda eksploatacji jednootworowej
W istniej¹cym otworze Sosnowiec IG 1 nale¿y zastosowaæ wymiennik ciep³a typu Fielda (Kotyza J., 2000)
i pobieraæ ciep³o nawet w zakresie temperatur 100 111oC (ryc. 5). Wodê do wymiennika ciep³a mo¿na by
dostarczaæ z p³yn¹cej w pobli¿u Brynicy oczywiœcie po
uzdatnieniu. Podobny system funkcjonuje w miejscowoœci Prenzlau w Niemczech, który dostarcza 500 700 KW mocy cieplnej (Sobañski R., Kabat M., Nowak
W., 2000).
POSUMOWANIE I WNIOSKI
Krajowe doœwiadczenia w zakresie geotermii teoretycznej i eksploatacji ciep³a w funkcjonuj¹cych zak³adach
geotermalnych upowa¿niaj¹ do podjêcia dzia³añ ukierunkowanych docelowo na uruchomienie nowych obiektów. W USA obecnie jest 18 czynnych okrêgów geoter-
intervals: 2765 - 2786 m and 2842 - 2843 m. It is possible to open a passage in caverns and chaps during
acidizing process. During sampling perspective hydrocarbon horizons in Sosnowiec IG 1 borehole in the past,
water content was proved. The prior research workers
pointed out that technical equipment and accompanied
technological methods were not satisfied enough to conduct measurments of field pressure, temperature of
waters as well as sampling of hydrocarbons (Kotas A.,
Ró¿kowski A., 1973). Regarding above, especially some
data concerning temperature, lithological and physical
features of carbonate rocks, e.g. fissuring, presence of
caverns at the depth interval between 2000 - 3000 m,
the following undertakings are proposed:
- reconstruction of the borehole by the means of boring
cement plug and revision of its technical condition
- conducting geophysical measurments to state current
information about collector horizons in the borehole
by the means of the most modern equipment being
used by national geophysical companies.
- conducting perspective sampling of collector horizons
inside the Devonian and the Cambrian deposits.
Regarding the most modern equipment applied and
more comfortable conditions without industry disturbances, conducting new geophysical studies would be
much profitable. Geophysical exploration hitherto
existing proved pressure of geothermal waters reservoir in the Devonian dolomites at the depth interval between 2916.57 - 2955.4 m, that was also evidenced by
brine inflow during last pumping. If acidizing process
and satisfactory inflow of geothermal waters in range
of several dozen l/h and temperature of 80 - 900 C are
achieved, initiation of global heat energy exploitation
will be possible. The studied collector is situated in the
zone temperatures of 80 - 900C. If geothermal water is
got to cool to ca’ 200C to achieve temperature of 700C,
3.67 x 105 t o.e. will be available in a distance of 1 km
around Sosnowiec IG 1 borehole.
Heat reserves could be liberated from the Devonian deposits of the Sosnowiec dome by the methods
of geothermal doublet (fig. 4) or uniborehole exploitation (fig. 5), that had been theoreticaly and experimentaly recognized enough to take no risk. Applying both
methods does not exceed our powers and currently
there is no barrier in taking that task (Sobañski R., Kabat M., Nowak W., 2000).
Geothermal doublet
Sosnowiec IG 1 borehole could be addopted as
production well borehole (fig. 4) in which water of temperature 80 - 900C from the depth interval between
2916,57 - 2955,4 m will be absorbed to the heat exchanger. After heat of 700C had been obtained in the
heat exchanger and got cool by cascade method (Goldbrunner J., Bauer R., Kolb A., Schubert A., 1999) to
the temperature of min. 200C, water would have been
delivered to the reinjection well borehole. Reinjection
well should be drilled in the distance of 1 km to the north
and beneath the depth of 2000 m to press cool water
towards the Devonian carbonate deposits.
103
malnych (John W., Lund P.E., 1999), których ³¹czna
produkcja 167,8 GWh zastêpuje rocznie 135 000 bary³ek ropy naftowej tj. 20,000 Toe lub 58 000 t wêgla kamiennego albo 12 000 t gazu ziemnego. Niepokoj¹cym
mo¿e byæ fakt, ¿e w ostatnim dziesiêcioleciu nie przyby³o nowego okrêgu geotermalnego, co t³umaczy siê
nisk¹ cen¹ gazu ziemnego w USA oraz niechêtnym finansowaniem ryzykownych inwestycji. Jednak
w 1999 r. przyznano fundusze na realizacjê trzech projektów geotermalnych w Kaliforni. W Polsce cena gazu
g³ównie z importu zw³aszcza dla celów indywidualnego
ogrzewania gazowego rozmija siê z mo¿liwoœciami p³atniczymi odbiorców. Powinno to pobudzaæ dzia³ania
w kierunku znalezienia alternatywnych Ÿróde³ tañszej
energii. Jednym z takich kierunków dzia³añ jest przystosowanie istniej¹cych g³êbokich otworów wiertniczych
dla celów geotermalnych (Bojarski L., 1996, Soko³owski J., 2000), w przypadku których mo¿na zaoszczêdziæ 60% kosztów nowych otworów eksploatacyjnych.
Na obszarze GZW korzystne warunki temperaturowe (Karwasiecka M., 1996a, 1996b) i zbiornikowe
znajduj¹ siê przede wszystkim w obrêbie utworów platformy wêglanowej na co wskazuj¹ wyniki wiercenia Sosnowiec IG 1. W zwi¹zku z tym powinno siê oceniæ mo¿liwoœæ rekonstrukcji otworu dla przeprowadzenia pomiarów karota¿owych i szczegó³owo okreœliæ w³asnoœci
zbiornikowe i wydajnoœci p³ynów z³o¿owych po dodatkowych zabiegach kwasowania. W otworach geotermalnych - wykonanych w rowie przedgórskim Alp w
Górnej Austrii - Geinberg 1 i Geinberg Thermal 2, przyp³yw wody termalnej z wapieni malmu uzyskano dopiero po kwasowaniu (Goldbrunner J., Bauer R., Kolb A.,
Schubert A., 1999). W przypadku uzyskania obiecuj¹cych wyników badañ mo¿na podj¹æ wybór metody eksploatacji.
Odwiert Sosnowiec IG 1 posiada wyj¹tkowo atrakcyjn¹ lokalizacjê ze wzglêdu na odbiorców ciep³a poniewa¿ znajduje siê przy po³udniowych zabudowaniach
Sosnowca oraz w odleg³oœci tylko 2 km od Mys³owic.
Uzyskane tym otworem ciep³o mo¿e byæ wykorzystane
na potrzeby komunalne jednego z wymienionych miast
lub dla oœrodka balneologiczno - rekreacyjnego umiejscowionego w pobli¿u Brynicy, tym bardziej ¿e ju¿ co
najmniej 20 lat temu planowano utworzenie korytarza
ekologicznego wzd³u¿ tej rzeki. Powstanie oœrodka balneologiczno-rekreacyjnego doskonale wpisywa³oby siê
w system ekologiczny Brynicy.
Wykorzystanie ciep³a geotermalnego z odwiertu
Sosnowiec IG 1 mo¿e byæ bardzo dobrym poligonem
badawczym dla œl¹skiego œrodowiska naukowego
przede wszystkim Uniwersytetu Œl¹skiego i Politechniki Gliwickiej oraz instytutów naukowo-badawczych
maj¹cych ju¿ znaczny udzia³ w pracach z zakresu geotermii, techniki cieplnej i materia³oznawstwa. Bior¹c pod
uwagê liczn¹ wysoko kwalifikowan¹ kadrê techniczn¹,
która w warunkach mo¿liwoœci niedawnego przemys³u
wdra¿a³a nowatorskie rozwi¹zania i budowa³a maszyny, urz¹dzenia przemys³owe oraz kompletne fabryki na
eksport, mo¿na by opracowaæ i uruchomiæ produkcjê
104
Uniborehole exploitation
In Sosnowiec IG 1 borehole Field’s exchanger
should be applied (Kotyza J., 2000) to absorb heat in
temperature range of 100 - 1110C (fig. 5). Water, after
its purification would be delivered from the Brynica river.
The same installation was applied in Prenzlau city on
the territory of the Germany, where 500 - 700 KW of the
heat power is delivered (Sobañski R., Kabat M., Nowak W., 2000).
CONCLUSIONS
National experiences in theoretical geothermy and heat
exploitation confirmed by well working geothermal plants
are thought to be enough proof to take efforts to start
working new ones. In the USA 18 geothermal districts
are working (John W., Lund P.E., 1999) and 167.8 GWh
of geothermal energy is just as much as 135 000 barrels of oil equivalent annually 20,000 Toe or 58 000
metric tons of coal or 12 000 metric tons of natural gas.
However, in 1999 funds were awarded for realization of
three geothermal projects in California, it should be
noticed, that low cost of competing natural gas in the
USA and for fear of financial risk, no geothermal district
started working in the past for over 10 years. In Poland,
the price of imported gas is not acceptable for individual receivers, that is sufficient reason for finding alternative sources of cheaper energy. It is essential for us to
addopt deep boreholes for geothermal reasons (Bojarski
L., 1996, Soko³owski J., 2000), thus sawing 60% costs
for new exploatative ones.
In the territory of the USCB the best temperature
and collector conditions (Karwasiecka M., 1996a,
1996b) have been ascertained in the carbonate platform that was confirmed by the results from Sosnowiec
IG 1 borehole.
Regarding above, reconstruction of the borehole
should be considered to conduct logging measurments
and estimate collector properties as well as the efficiency
of field fluides after their acidizing. In geothermal boreholes situated in the Alps Foredeep in the Upper Austria - Geinberg 1 and Geinberg 2 Thermal 2, inflow of
thermal water from the Malm limestones had been obtained only after the process of acidizing (Goldbrunner
J., Bauer R., Kolb A., 1999). If the results are satisfied
enough, method of exploitation could be chosen.
Regarding heat receivers, Sosnowiec IG 1 borehole seems to be well situated at the south districts of
the town and only 2 km from neighbour agglomeration
of Mys³owice town. Heat energy could be applied for
municipal primary commodities or for possible balneology center near the Brynica river as it was proposed
nearly 20 years ago. It seems, that balneology center
would surely rise ecological prestige of the Brynica river.
Problem of geothermal heat and direction for its
use seems to be of great significance for research studies conducted by the Silesian reseach workers at the
Silesian University and the Institute of Technology in
Gliwice as well as at any other research institutes being
well experienced in studies of geothermy, thermal
urz¹dzeñ dla zak³adów geotermalnych i tym samym
odejϾ od modnej w naszym kraju polityki trwonienia
potencja³u ludzkiego poprzez utworzenie nowych miejsc
pracy. Wdro¿enie propozycji budowy zak³adów geotermalnych wymaga akceptacji lokalnej spo³ecznoœci, która
oczekuje (Cataldi R., 1999) od wprowadzanych rozwi¹zañ: minimalizacji wp³ywu na œrodowisko, poprawy stanu zdrowotnego ludzi i dochodów z wprowadzanych
przedsiêwziêæ.
Uzyskane doœwiadczenia na podstawie odwiertu
Sosnowiec IG 1 mog¹ byæ podstaw¹ do poszukiwañ
wód geotermalnych z utworów wêglanowych dewonu
rejonu pozosta³ej czêœci siod³a g³ównego, gdzie jest
szczególnie komfortowa sytuacja ze strony odbiorców
ciep³a oraz po³udniowego skrzyd³a niecki g³ównej przy
granicy z Karpatami.
technology and knowledge of commercial materials. Regarding actual unemployment, that would also be an
opportunity to employ high technical qualified personel
that had been employed in many well developed branches of Polish industry so far. Geothermal plants - building should be also accepted by the local community
that sets the hopes on (Cataldi R., 1999): minimal degradation of the environment, better health conditions
and financial profits of that undertaking.
Sufficient recognition of complex geological conditions in Sosnowiec IG 1 borehole is the base for finding
geothermal waters in the Devonian carbonate deposits
in the other part of the Main Saddle and in south flank
of the Main Trough at the border with the Carpathians.
LITERATURA
REFERENCES
BOJARSKI L., 1996 - Mo¿liwoœæ wykorzystania istniej¹cych
g³êbokich otworów wiertniczych w celu ujêcia wód geotermalnych. TPGGiG nr 3 - 4, s. 19 - 21.
CATALDI R., 1999 - Social acceptance: a sine qua non for
geothermal development in the 21 st century. Bulletin
d’ Hydrogèologie. No 17, s. 467 - 476.
DYBCIAK A., HELIASZ Z., OSTAFICZUK S., 2000 - Ciep³o
z ha³d kopalnianych. Z Prac KGP WnoZ Uniw. Œl., Pr WnoZ
UΠnr 8, s. 119 - 127.
GOLDBRUNNER J., BAUER R., KOLB A., SCHUBERT A.,
1999 - Geothermal cascade use at Geiberg, Austria. Bulletin d’ Hydrogeologie. No 17, s. 209 - 216.
JOHN W., LUND P.E., 1999 - Examples of United Stated geothermal district heating systems. Bulletin d’ Hydrogeologie. No 17, s. 457 - 465.
JURA D., 2001 - Morfotektonika i ewolucja ró¿nowiekowej
niezgodnoœci w stropie utworów karbonu GZW. Pr. nauk.
Uniw. Œl. nr 1952, s.176.
KARWASIECKA M., 1996a - Perspektywy pozyskania energii
geotermicznej w obszarze GZW. TPGGiG nr 3 - 4, s. 28 32.
KARWASIECKA M., 1996b - Atlas geotermiczny
Górnoœl¹skiego Zag³êbia Wêglowego. PIG. Warszawa.
KOTAS A., RÓ¯KOWSKI A., 1973 - Dokumentacja
geologiczna wynikowa otworu strukturalno parametrycznego Sosnowiec IG 1. Mat. archiw. CAG PIG.
Warszawa.
KOTYZA J., 2000 - Dobór optymalnego wymiennika ciep³a
w otworze JACHÓWKA 2K w Suchej Beskidzkiej. VIII Kurs
PSG nt.:”Metodyka i technologia uzyskiwania u¿ytecznej
energii geotermalnej z pojedynczego otworu wiertniczego”.
Sucha Beskidzka 8 - 9 czerwca 2000 r., 39 - 52.
KUROWSKA E., 1999 - Disturbance of geothermal field of
the Upper Silesian Coal Basin due to mining activity. Bulletin d’ Hydrogeologie. No 17. s. 76 - 82.
MA£OLEPSZY Z., 2000 - Geosynoptyczny model pola
geotermicznego Górnoœl¹skiego Zag³êbia Wêglowego.
TPGGiG nr 3, s. 3 - 35.
OSTAFICZUK S., HELIASZ Z., 2000 - Koncepcja nietypowego
wykorzystania walorów zamykanych kopalñ wêgla. . Z Prac
KGP WnoZ Uniw. Œl., Pr WnoZ UŒ nr 8, s. 107 - 117.
RÓ¯KOWSKA A., RÓ¯KOWSKI A., 1973 - Wyniki opróbowañ
w otworach Sosnowiec IG 1 i Gocza³kowice IG 1. Kw. geol.
t. 17 nr 4, s. 933 - 934.
RÓ¯KOWSKI A., 1996 - Warunki wystêpowania wód
termalnych w masywie górnoœl¹skim. TPGGiG nr 3 - 4,
s. 9 - 12.
SOBAÑSKI R., KABAT M., 1996 - System geotermalny
w Pyrzycach. TPGGiG nr 3 - 4, s. 22 - 23.
SOBAÑSKI R., KABAT M., NOWAK W., 2000 - Jak pozyskaæ
ciep³o z Ziemi. Wyd. COIB, Warszawa, s. 112.
SOKO£OWSKI J., 2000 - Odnawialne Ÿród³a energii
i mo¿liwoœci ich wykorzystania w rejonie Tarnowa. TPGGiG
nr 3, s. 35 - 41.
SOKO£OWSKI J. i zespó³, 2000 – Metodyka i technologia
uzyskiwania u¿ytecznej energii geotermicznej
z pojedynczego otworu wiertniczego. Wyd. Polgeotermia
i IGSMiE PAN, Kraków, s. 355.
SOKO£OWSKI J., D£UGOSZ P., BUJAKOWSKI W., 1992 The first geothermal plant in Poland. TPGGiG nr 6, s. 9 18.
TRZEPIERCZYÑSKI J., 1993 - Problematyka kartograficzna
pó³nocnej granicy Górnoœl¹skiego Zag³êbia Wêglowego
na tle pozycji geotektonicznej. Mat. 17 Symp. „Geologia
formacji wêglonoœnych Polski”. AGH. Kraków, s. 138 - 142.
TRZEPIERCZYÑSKI J., 1996 - Tektonika antykliny Siewierza
- Lubliñca. W: Tektonika i rozwój budowy geologicznej
pó³nocnej czêœci Górnoœl¹skiego Zag³êbia Wêglowego
oraz strefy fa³dowej Kraków - Lubliniec. Mat. Konf. UŒ.
PTG Sosnowiec.
TRZEPIERCZYÑSKI J., 1997 - Strukturalne problemy
antykliny Brudzowic. TPGGiG nr 1 - 2, s. 75 - 79.
105