Untitled

SZCZELINOWANIE HYDR AULICZNE
w procesie wydobycia gazu z łupków
Podstawowe informacje
S
zczelinowanie hydrauliczne jest sprawdzonym, kontrolowanym,
a przede wszystkim zaawansowanym technologicznie procesem wykorzystującym powszechnie znane prawa fizyki. Ma on na celu stworzenie takich warunków wewnątrz odwiertu wiertniczego, aby wydobycie gazu ziemnego (m.in. ze skał łupkowych) było możliwe.
Efektywne i bezpieczne pozyskanie surowców naturalnych, takich jak gaz
czy ropa, pochodzących ze zwięzłych formacji skalnych znajdujących się
na dużych głębokościach, jest możliwe wyłącznie dzięki technologii wierceń poziomych (horyzontalnych), które poddawane są następnie stymulacji
(szczelinowaniu hydraulicznemu).
Szczelinowanie hydrauliczne jest znane i stosowane od wielu lat. Pierwsze
zabiegi przeprowadzono w latach 40-tych ubiegłego wieku. Od tego czasu technologia jest stale udoskonalana i stosowana z powodzeniem na całym świecie. Szacuje się, że dotychczas na świecie przeprowadzono około
2 milionów zabiegów szczelinowania hydraulicznego.
Odpowiednio zaprojektowany odwiert oraz zabieg szczelinowania hydraulicznego to bezpieczny, wysoce zaawansowany technologicznie proces wymagający najnowocześniejszego sprzętu i niezwykle specjalistycznej wiedzy.
Syczyn, gmina Wierzbica, maj 2013 r.
Proces szczelinowania hydraulicznego
S
zczelinowanie hydrauliczne jest elementem procesu rozpoznania złoża,
do szczelin dociera materiał ziarnisty zwany proppantem (np.: piasek), któktórego efektem jest przypływ gazu do otworu wiertniczego, a następry podtrzymuje spękania, zapobiegając ich powrotnemu zaciskaniu się już
nie na powierzchnię ziemi. Szczelinowanie jest zawsze poprzedzone wielopo ustaniu ciśnienia cieczy szczelinującej.
miesięcznymi, a często wieloletnimi przygotowaniami (m.in. badania sejsmiczne, analiza danych geologicznych, próbne odwierty, badania petrofiZatłaczana pod ziemię ciecz, zwana płynem szczelinującym, to w 99,9%
zyczne i geomechaniczne rdzeni skalnych etc). Szczegółowe zbadanie wławoda z piaskiem. Dodatkowo, w zależności od warunków złożowych i otwościwości danego złoża pozwala na perfekcyjne
rowych, do płynu dodawane są małe ilości różprzygotowanie i optymalizację procesu szczelinonych substancji pomagających efektywnie i bezSkład płynu szczelinującego jest jawny.
wania. Prace, choć prowadzone kilka kilometrów
piecznie wykonać szczelinowanie. Dodatki do płyORLEN Upstream publikuje listę substancji
pod ziemią, wymagają zegarmistrzowskiej precyzji.
nu szczelinującego stosowane są jedynie w celu
używanych przy szczelinowaniu poszczególpoprawy produktywności otworu, a ich charaknych odwiertów na stronie internetowej OrgaKluczowym założeniem procesu szczelinowania
ter można określić jako „pomocniczy”. Więknizacji Polskiego Przemysłu Poszukiwawczojest wywarcie zaplanowanego wpływu na skaszość wykorzystywanych substancji jest używana
-Wydobywczego (www.opppw.pl)
łę zbiornikową, która znajduje się 2, 3, a czasem
na co dzień w przemyśle spożyw czym czy che4 km pod ziemią! Aby było to możliwe, należy wymicznym, jak również przez nas samych, w cotworzyć ciśnienie, pod którym woda zatłoczona do otworu spowoduje spędziennym życiu. Nie wszystkie substancje są wykorzystywane za każdym rakania w skale uwalniając gaz. Utworzone szczeliny umożliwiają komunikazem, skład płynu ustalany jest indywidualnie dla każdego otworu na podcję cząsteczek gazu i jego dopływ do otworu. Dodatkowo wraz z płynem
stawie analizy danych dotyczących złoża.
CZY WIESZ ŻE:
wody i ciśnienia używa się także do cięcia przedmiotów?
C
ięcie wodą jest technologią stosowaną i rozwijaną od 1930
roku, głównie do kształtowego wycinania elementów na powierzchniach płaskich. Jest procesem bardzo precyzyjnym – w materiałach nie dokonują się odkształcenia powodowane ciepłem
ze względu na tzw. cięcie na zimno. Narzędziem „tnącym” jest cienki
strumień wody o średnicy 0,2 do 1,2 mm. Strumień ten pod ciśnieniem
2 500 – 7 000 barów i szybkości dochodzącej do 1 000 m/s pozwala na bardzo precyzyjne cięcie materiałów takich jak: stal, metale kolorowe i ich stopy, kamień naturalny, szkło, ceramika, porcelana, gresy, płytki ceramiczne, drewno i inne.
Dzięki stosowaniu tej metody możliwe jest rozcinanie prawie wszystkich
rodzajów materiałów oprócz diamentu.
2
Przykładowe składniki płynu szczelinującego
SKŁADNIK
ZAWARTOŚĆ W PŁYNIE
SZCZELINUJĄCYM
DZIAŁANIE
INNE, PRZYKŁADOWE OBSZARY
ZASTOSOWAŃ
Woda
ok.95%
Umożliwia wytworzenie spękań w skałach i transportuje piasek
Piasek – starannie
wyselekcjonowany lub
ceramiczny (proppant)
ok.5%
Umożliwia podtrzymanie spękań (szczelin) w skale
Filtracja wody pitnej, budownictwo
Działanie żelujące i zagęszczające, pozwala utrzymać
rozproszenie piasku w obrębie płynu i zapobiega jego opadaniu
Przemysł kosmetyczny (produkcja kremów)
Sól kwasu borowego
Przeciwdziała zmianom lepkości cieczy przy wzrastającej wraz
z głębokością temperaturze (tzw. odczynnik sieciujący)
Składnik nawozów, impregnacja drewna
Nadsiarczan amonu
Pomaga przywrócić płynną konsystencję płynu (tzw. łamacz)
Wybielacze
Biocydy, np. aldehyd
glutarowy
Środek bakteriobójczy o działaniu antykorozyjnym
Środki myjąco-dezynfekujące
Rozcieńczony kwas
solny (15% HCI)
Działanie oczyszczające strefę otworową z okruchów
wapiennych
Jeden z najważniejszych kwasów w przemyśle
(m.in. przemysł włókienniczy, farmaceutyczny,
cukrownictwo, produkcja barwników)
Dimetyloformamid
Środek zapobiegający korozji rur
Produkcja tworzyw sztucznych, klejów,
syntetycznej skóry
Glikol etylenowy
Przeciwdziałanie strącaniu się kamienia w rurach otworu lub
spękaniach skały, co blokowałoby przepływ gazu
Instalacje chłodnicze
Chlorek potasu
Zwiększenie zasolenia wody, aby przeciwdziałać pęcznieniu iłów
w skale łupkowej
Posypywanie dróg w zimie
Guma guar
ok.0,1%
Płyn szczelinujący to w 99,9% woda z piaskiem
ok. 95%
ok. 5%
Woda
Piasek
ok. 0,1%
Zabezpieczenie wód podziemnych
Dodatki
chemiczne
W
edług Polskiego Instytutu Geologicznego wody podziemne w Polsce
sze niż 350 m wynosi 1% (maks. długość to ok. 600 m). Prawdopodobieńsą położone na średniej głębokości od 120 do 240 metrów. Odwierstwo oddziaływania szczelinowania na wody podziemne oceniane jest jako
ty wody oligoceńskiej są wykonywane na głębokość około 200 – 300 m.
1:200 000 000.
Polskie formacje łupkowe, w których może zalegać gaz, znajdują się znaczenie głębiej, na poziomach sięgających 4 000 m wgłąb ziemi. StruktuMimo tych ocen firmy zajmujące się poszukiwaniem i eksploatacją gazu storą przypominać mogą beton – są zwarte, co znacznie utrudnia przepływ
sują szereg zabezpieczeń, aby uniknąć choćby najmniejszego ryzyka wyzarówno gazu, jak i wody. Zasięg spękań w skadostania się jakichkolwiek płynów poza odwiert.
Prowadzone zgodnie z regułami sztuki
le, powstałych w wyniku szczelinowania, to średnio
W tym celu wykonuje się naprzemiennie orurowaprace wiertnicze i intensyfikacyjne, w tym
60‑100 m (max. 160‑200 m) wokół otworu wiertnie i cementowanie odwiertu. Ochronną konstrukzabiegi szczelinowania hydraulicznego,
niczego. Płyn wpompowany do otworu jest więc
cję otworu stanowią trzy warstwy stalowych rur zasą bezpieczne dla ludzi i środowiska.
oddzielony od wód podziemnych warstwą szczelbezpieczonych między sobą cementem.
nych skał o grubości 2 500 – 3 500 metrów! Naukowcy z Polski, Wielkiej Brytanii, USA czy Norwegii potwierdzają w badaniach, że szczelinowanie hydrauliczne nie niesie ze sobą zagrożenia dla
warstw wodonośnych. Prawdopodobieństwo, że mikropęknięcia będą dłuż-
Prawidłowo zaprojektowany i starannie zabezpieczony odwiert poszukiwawczy stanowi gwarancję bezpieczeństwa prowadzonych prac dla ludzi i środowiska, w tym zasobów wody.
W dniach 13.06-13.10.2011 r. Państwowy Instytut Geologiczny (PIG) na zlecenie Ministerstwa Środowiska przeprowadził badania na obszarze
pierwszego w Polsce odwiertu z pełnoskalowym szczelinowaniem hydraulicznym w Łebieniu. Poza geologami i hydrogeologami z PIG w badaniach
uczestniczyli specjaliści z Instytutu Geofizyki PAN, Wojewódzkiego Inspektoratu Ochrony Środowiska, Politechniki Warszawskiej, Instytutu Nafty i Gazu w Krakowie. Wnioski z raportu: nie zaobserwowano wpływu prac związanych ze szczelinowaniem na jakość wód powierzchniowych
i podziemnych, a sam pobór wody nie wpłynął na zmniejszenie zasobów wód podziemnych w rejonie wiertni.
3