Menu
W skrócie...

Cel projektu to opracowanie wytycznych do zaprojektowania innowacyjnej technologii wydobycia gazu z łupków przy użyciu ciekłego CO2. Technologia będzie oparta na wynalazku WAT dotyczącym wydobycia węglowodorów gazowych z kilku poziomów odwiertów lateralnych przy wykorzystaniu CO2 w stanie nadkrytycznym, co spowoduje wzrost wydajności odwiertu, ponieważ CO2 wywoła desorpcję CH4 ze struktury porowatej łupka, a przemiana termo-dynamiczna CO2 w złożu spowoduje zeszczelinowanie skały. Metoda jest bardzo korzystna z punktu widzenia ochrony środowiska, gdyż nie wymaga stosowania wody oraz środków chemicznych. Ciepło, które jest potrzebne do uzyskania efektu szczelinowania za pomocą ciekłego CO2 będzie pobierane samoistnie z górotworu otaczającego odwiert. Zaplanowane w tym projekcie badania numeryczne oraz eksperymentalne mają na celu weryfikację elementów technologii w warunkach laboratoryjnych, co znacznie ograniczy ryzyko i koszty realizacji technologii na odwiercie.

Opis projektu

Powrót


Innowacyjność projektu

Innowacyjność proponowanej technologii polega na prowadzeniu procesu wydobycia gazu z łupków przy wykorzystaniu co najmniej dwóch poziomów odwiertów lateralnych oraz optymalizacji metody szczelinowania poprzez użycie płynnego dwutlenku węgla jako płynu szczelinującego.
Zalety proponowanej metody:
  • Proponowana metoda pozwala na osiągnięcie wysokich wartości ciśnienia w złożu i tym samym wzrost wydobycia gazu z łupka, natomiast instalacja doprowadzająca CO2 do złoża będzie niskociśnieniowa.
  • Metodami szczelinowania hydraulicznego uzyskuje się wydajność odwiertu na poziomie 15%, proponowana metoda może dać wydajność na poziomie 60% [1,2].
  • Skała łupkowa może zaadsorbować objętościowo dwa razy więcej dwutlenku węgla niż metanu [3]. W związku z tym właściwość ta może doprowadzić do otrzymywania tzw. czystej energii.
  • Sposób nie wymaga stosowania wody oraz domieszek chemicznych do uzupełniania eksploatowanego złoża i tym samym nie powoduje zagrożenia dla wód gruntowych.
  • Proponowana metoda pozwala na prowadzenie procesu wydobycia w sposób w pełni kontrolowany (przy pomocy zaworów i czujników), co niweluje zagrożenie związane z tąpnięciami i ruchami górotworu.
  • Proponowany sposób wydobycia gazu łupkowego z poziomych otworów przy użyciu CO2 jest korzystny z punktu widzenia ekonomii oraz ochrony środowiska.
  • Istnieje możliwość wykorzystania metody do magazynowania gazu cieplarnianego CO2 po wyeksploatowaniu złoża gazu łupkowego poprzez zamknięcie złoża gazu na stałe.
  • energia do proponowanego procesu szczelinowania jest pobierana z otaczającego górotworu, co zwiększa efektywność ekonomiczną i jest podejściem ekologicznym.
W tabeli przedstawiono porównanie aspektów ekologicznych proponowanej technologii i obecnie stosowanej technologii szczelinowania hydraulicznego:

Szczelinowanie hydrauliczne Polska metoda wydobycia gazu łupkowego sprzężonej z magazynowaniem CO2 w złożu
- Zastrzeżenia UE dotyczące dużego prawdopodobieństwa zanieczyszczenia wód gruntowych, prawdopodobieństwo wprowadzenia ograniczeń dotyczących stosowania metody + Nie koliduje z zastrzeżeniami UE dotyczącej szczelinowania hydraulicznego, gdyż w tym procesie do szczelinowania stosuje się ciekły CO2 bez związków chemicznych szkodliwych dla środowiska, co najwyżej z dodatkiem piasku, co nie powoduje zanieczyszczenia wód gruntowych [4]
- stosuje się duże ilości wody z domieszkami chemicznymi, której migracja może zanieczyścić wody gruntowe + stosuje się ciekły CO2 z dodatkiem proppantu, nie ma ryzyka zanieczyszczenia wód gruntowych
- obserwacja efektów globalnie dla całego obszaru szczelinowania, lokalnie mogą wystąpić anomalie w rozwoju pęknięć w trakcie procesu – proces jest niekontrolowany, + obserwacja pękania na poziomie dolnym jest monitorowana na poziomie następnym (wyższym) – monitorowanie kontroluje procesy pękania na poszczególnych poziomach niższych od monitorowanego i umożliwia sterowanie procesem
- wydajność odwiertu jest na poziomie 15%, zasięg szczelinowania około 100 m wokół odwiertu pionowego. + wydajność odwiertu wzrasta do 60-80%, zasięg szczelinowania do 600 m wokół odwiertu.
Brak + w wyniku procesu jeden gaz naturalny w złożu zastępujemy innym, też naturalnym
Brak + wprowadzenie CO2 do podziemnych magazynów umożliwia ograniczanie jego emisji do atmosfery
Brak + możliwe jest otrzymywanie czystej energii, gdyż wydobywany metan może być wykorzystywany do produkcji energii elektrycznej (elektrownie mobilne przy złożu, w kontenerach), a po spaleniu można powstały w tym procesie, głównie CO2 ponownie umieścić go w złożu.

Proponowaną metodę można modyfikować wykonując wiele zestawów odwiertów poziomych i przeprowadzać procesy stopniowo, przez zamykanie i otwieranie oraz wypełnianie CO2 kolejnych otworów. Rozmieszczenie i ilość otworów poziomych na jednej głębokości jest dostosowana do struktury przestrzennej złoża. Najkorzystniejsze jest prowadzenie serii takich procesów z dołu złoża do góry. Można ją również wykorzystać do magazynowania gazu cieplarnianego CO2 po wyeksploatowaniu złoża gazu łupkowego poprzez zamknięcie złoża gazu na stałe poprzez zaczopowanie otworu na odpowiedniej wysokości lub zamknięcie z możliwością wykorzystania tego złoża do dalszej eksploatacji. Zamiast CO2 w procesie można stosować inny gaz cięższy od wydobywanego węglowodoru. Metoda może być stosowana w różnych rodzajach skał gazonośnych lub o strukturze porowatej.
Proponowana metoda wydobycia węglowodorów gazowych (gazu łupkowego) z poziomych otworów, sprzężonego z magazynowaniem CO2 lub innego gazu cięższego od wydobywanego węglowodoru gazowego, w pojedynczym odwiercie jest o wiele bardziej korzystna z punktu widzenia ochrony środowiska. Metoda nie wymaga stosowania wody, chemicznych do niej domieszek do uzupełniania eksploatowanego złoża.
Metoda wypierania gazu łupkowego jest bardzo efektywna, proces absorpcji i desorpcji odbywa się na poziomie cząsteczkowym gazów.
Skały łupkowe mogą zaadsorbować objętościowo dwa razy więcej CO2 niż metan. Ta właściwość może zostać wykorzystana do otrzymywania tzw. czystej energii ( uzyskanej w obiegu zamkniętym) tzn. spalania metanu w bliskiej odległości od złoża celem otrzymania np. energii elektrycznej i ponownego wtłaczania uzyskanego w tym procesie CO2 do pokładu złoża łupków. Można więc stwierdzić, iż proponowane krajowe rozwiązane sposób wydobycia gazu łupkowego z poziomych otworów przy użyciu ciekłego CO2 jest korzystne zarówno z punktu widzenia ekonomii, jak i ochrony środowiska naturalnego.
Wszystkie przesłanki: wyniki badań własnych i literaturowych wskazują, że możliwe jest osiągnięcie wydobycia gazu na poziomie produkcyjnym z polskich złóż gazu łupkowego przy użyciu proponowanej metody.



© APS, Projekt: Anna Szurgott