VYSOKÁ ŠKOLA BÁŇSKÁ - TECHNICKÁ UNIVERZITA OSTRAVA

Transkript

1 VYSOKÁ ŠKOLA BÁŇSKÁ - TECHNICKÁ UNIVERZITA OSTRAVA Hornicko-geologická fakulta Institut geologického inženýrství METODIKA OVĚŘOVÁNÍ DLOUHODOBÉHO PROVOZU PZP NA MECHANICKÉ VLASTNOSTI ZÁSOBNÍKOVÉ FORMACE diplomová práce Autor: Vedoucí diplomové práce: Bc. Erik Roček Ing. Michal Porzer, Ph.D. Ostrava 2017

2

3 Prohlášení - Celou diplomovou práci včetně příloh, jsem vypracoval samostatně a uvedl jsem všechny použité podklady a literaturu. - Byl jsem seznámen s tím, že na moji diplomovou práci se plně vztahuje zákon č.121/2000 Sb. - autorský zákon, zejména 35 využití díla v rámci občanských a náboženských obřadů, v rámci školních představení a využití díla školního a 60 školní dílo. - Beru na vědomí, že Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava (dále jen VŠB-TUO) má právo nevýdělečně, ke své vnitřní potřebě, diplomovou práci užít ( 35 odst. 3). - Souhlasím s tím, že jeden výtisk diplomové práce bude uložen v Ústřední knihovně VŠB-TUO k prezenčnímu nahlédnutí a jeden výtisk bude uložen u vedoucího diplomové práce. Souhlasím s tím, že údaje o diplomové práci, obsažené v Záznamu o závěrečné práci, umístěném v příloze mé diplomové práce, budou zveřejněny v informačním systému VŠB-TUO. - Souhlasím s tím, že diplomové práce je licencována pod Creative Commons Attribution- NonCommercial-ShareAlike 3.0 Unported licencí. Pro zobrazení kopie této licence, je možno navštívit - Bylo sjednáno, že s VŠB-TUO, v případě zájmu o komerční využití z její strany, uzavřu licenční smlouvu s oprávněním užít dílo v rozsahu 12 odst. 4 autorského zákona. - Bylo sjednáno, že užít své dílo diplomovou práci nebo poskytnout licenci k jejímu komerčnímu využití mohu jen se souhlasem VŠB-TUO, která je oprávněna v takovém případě ode mne požadovat přiměřený příspěvek na úhradu nákladů, které byly VŠB-TUO na vytvoření díla vynaloženy (až do jejich skutečné výše). V Ostravě dne Erik Roček

4 Anotace Diplomová práce se zaměřuje na pozorování chování skladovacích struktur ovlivněných provozem podzemních zásobníků zemního plynu. Jsou zde předloženy základní informace o probírané surovině. Uveden je význam skladování plynu, druhy zásobníků plynu, jeho základní parametry, režimy práce a taktéž je předložen přehled PZP v ČR. Podrobněji se práce věnuje PZP Dolní Bojanovice, jehož struktury jsou předmětem zkoumání. Dále se diplomová práce zabývá cyklickým provozem zásobníku, ložiskovým tlakem včetně jeho možných změn a geomechanickými faktory s provozem související. Součástí je i popis parametrů porozity a propustnosti, na nichž byly změny v ovlivněných vzorcích ze skladovacích objektů PZP Dolní Bojanovice posuzovány. Následně je znázorněna metodika tohoto posuzování a závěr práce je vyhrazen vyhodnocení změn u jednotlivých vzorků. Klíčová slova: podzemní zásobník plynu, skladování plynu, cyklický provoz, dynamické zatěžování, ložiskový tlak, navyšování ložiskového tlaku, PZP, PZP Dolní Bojanovice Summary The thesis is focused on observing the behaviour of the reservoir influenced by operation of underground gas storage facility. The first part provides a basic information about natural gas. The importace of gas storage facilities, its types, related parameters and working modes, as well as an overview of the UGS in the Czech Republic are presented. In more detail the thesis is devoted to UGS Dolní Bojanovice, whose formations are subject to investigation. The thesis also deals with cycling loading operation of UGS, the reservoir pressure including its possible changes and geomechanical response to operation. It also includes description of parameters like porosity and permeability, on which the changes in the influenced rock samples from UGS Dolní Bojanovice are studed. The methodology of this research is presented and based on that the individual rock samples are evaluated. Keywords: underground gas storage, gas storage facilities, cyclic loading, reservoir pressure, maximum reservoir pressure limits, UGS, UGS Dolní Bojanovice

5 Poděkování Rád bych zde poděkoval Ing. Michalu Porzerovi, Ph.D. za cenné rady, připomínky a odbornou pomoc, kterou mi v průběhu zpracování této práce poskytl. Mé poděkování taktéž patří panu prof. Ing. Petru Bujokovi, CSc. za zpřístupnění vhodné literatury. Děkuji také Ing. Martinu Bláhovi a Ing. Jakubu Rybovi za přispění ke sběru dat během laboratorního měření.

6 Obsah: 1. Úvod Zemní plyn a jeho vlastnosti PZP a jeho provoz Důvody skladování plynu Druhy zásobníků Základní parametry PZP Režimy práce PZP PZP v České republice PZP Dolní Bojanovice Geologické poměry ložiska Litologie a Stratigrafie Geologická stavba Podzemní část zásobníku Nadzemní část zásobníku - technologie Technologické zařízení pro vtláčení plynu Technologické zařízení sond Technologické zařízení pro odběr plynu Řídicí systém Problematika navyšování ložiskového tlaku při cyklickém provozu PZP Cyklický provoz a ložiskový tlak Geomechanické faktory Pórovitost a propustnost Laboratorní simulace provozu PZP Analýza porozity a propustnosti Filtrační aparatura BRP Metodika laboratorního měření Specifikace měření a výsledky Vzorek č

7 Vzorek č Vzorek č Návrh modifikované metodiky laboratorní simulace provozu PZP Závěr Seznam literatury Seznam obrázků Seznam grafů... 68

8 Seznam zkratek: API American Petroleum Institute BRP Benchtop Relative Permeameter ICT Institute of Clean Technology MMS Mezinárodní měřící stanice psi pounds per square inch PZP Podzemní zásobník plynu

9 1. Úvod Se stále zvyšujícími se nároky lidské populace pro naplnění svých potřeb, a vývojem společnosti obecně, neodmyslitelně narůstají i požadavky na spotřebu nerostných surovin. Jednou z nejvýznamnějších takových surovin je zemní plyn, který má stále výjimečné postavení i mezi energetickými palivy. Vzhledem ke své široké škále využití, z nichž dominuje převážně vytápění rodinných domů a jiných objektů, je zemní plyn vedle ropy, i přes snahu vyhledávání alternativ, stále hlavním zdrojem energie používané jak v domácnostech, tak v průmyslu. V současné době je zemní plyn a jeho uskladňování často skloňovaným tématem. Na rozdíl od jiných energetických zdrojů, zemní plyn nemůže být běžnými spotřebiteli ve velkém množství řádně skladován. Jedinou možností uchovávání plynu jsou tak podzemní zásobníky plynu. Primárním účelem provozování zásobníku plynu je optimalizace využití plynárenské soustavy, zemní plyn je prospěšné skladovat především z důvodů jeho nerovnoměrné spotřeby závislé na ročním období. Zásobníky umožňují skladování přebytku plynu z plynovodní sítě a naopak mohou poskytovat tuto energetickou surovinu při zvýšené poptávce. Vzhledem k vysoké závislosti ČR na dovozu plynu, dalším velkým přínosem zásobníků je udržování rezervních zásob zaručující bezpečnou spolehlivost dodávek plynu i v případech náhlých krizových situací, kdy by došlo k omezení nebo přerušení dodávek ze zahraničí. ČR se podílem skladovací kapacity na roční spotřebě řadí mezi evropskou špičku. V současné době se na našem území provozuje 9 podzemních zásobníků plynu. Jedním z nich je PZP Dolní Bojanovice, jehož vlastníkem a zároveň i provozovatelem je SPP Storage s.r.o. Tento zásobník je momentálně připojen pouze ke slovenské plynárenské soustavě, v současnosti však probíhají jednání s provozovatelem přepravní soustavy o jeho připojení i k české plynovodní síti. Aktuální kapacita PZP Dolní Bojanovice je 576 m 3 zemního plynu a provozovatel zvažuje jeho rozšíření navýšením provozních tlaků. Cílem mé diplomové práce je v rámci zadaného projektu pro tyto účely na základě stanovení vhodné metodiky experimentální měření prozkoumat tyto možnosti, respektive vyhodnotit vliv dlouhodobého provozu zásobníku na vlastnosti jeho kolektorských vrstev

10 2. Zemní plyn a jeho vlastnosti Zemní plyn je považován za nejčistší a nejbezpečnější z kategorie primárních paliv. Řadí se do skupiny tzv. velmi výhřevných plynů a využívá se pro široké spektrum potřeb k vytápění, ohřev vody, pro výrobu elektrické energie a teplárnách. Novou oblastí použití zemního plynu se stala oblast dopravy, kde zemní plyn efektivně nahrazuje tradiční pohonné hmoty. Motory spalující zemní plyn na rozdíl od nafty a benzínu produkují minimum škodlivých exhalací. Dle výskytu se zemní plyn dělí na dva druhy naftový a karbonský. Naftový zemní plyn se vyskytuje společně s ropou a jeho těžba probíhá pomocí vrtů, které jsou vedeny přímo do pórovitých ložisek, vyznačujícími se ohraničenými nepropustnými vrstvami. Tyto vrstvy vytvořily strukturní past, která umožnila v průběhu milionů let nahromadění plynu. Karbonský zemní plyn, vznikající při přeměně prvohorních rostlin na černé uhlí, se uvolňuje právě při těžbě tohoto uhlí a z bezpečnostních důvodů je odsáván jako tzv. degazační plyn (Buryan 2012, Energostat 2015). Teorií vzniku této suroviny existuje více, tou nejznámější a nejdiskutovanější je organická teorie. Organická teorie označuje za příčinu vzniku zemního plynu postupné uvolňování při vzniku ropy nebo uhlí jako důsledek postupného rozkladu organického materiálu, přesněji rostlinných a živočišných zbytků. Ve prospěch této teorie svědčí častý výskyt zemního plynu v ropných a uhelných ložiscích (innogy 2017). Ve své ryzí formě je zemní plyn hořlavou látkou bez barvy a zápachu, neobsahuje žádné jedovaté složky, ačkoliv je nedýchatelný, a je přibližně dvakrát lehčí než vzduch. Složení zemního plynu není v každém případě stejné, vždy je však jeho hlavní složkou zemního plynu je metan, od jehož obsahu se výrazně odvíjí výhřevnost zemního plynu. Vyšší podíl metanu v zemním plynu výhřevnost příznivě ovlivňuje. Dále se v něm vyskytují vyšší uhlovodíky a malé množství inertních plynů (Buryan 2012). Před dodáním plynu do rozvodného systému je zapotřebí jej upravit (sušit, zbavovat mechanických nečistot a nežádoucích příměsí)

11 V následující tabulce jsou uvedeny průměrné hodnoty pro obecně sledované vlastnosti zemního plynu (Energostat 2015). Tab. 1: Charakteristické vlastnosti zemního plynu Do zemního plynu určeného k veřejnému využití musí být přidán odorant, který je silně zapáchající, aby se při úniku plynu projevil alarmujícím zápachem mnohem dříve, než by zvedající se koncentrace plynu vytvořila riziko výbuchu. Zemní plyn je vysoce výbušný při koncentraci 5-15 % ve směsi se vzduchem, do spodní meze 5 % pouze hoří

12 3. PZP a jeho provoz Podzemním zásobníkem se rozumí veškerá podpovrchová a povrchová zařízení potřebná pro skladování. Pro skladování samotného zemního plynu se využívá buďto přírodních nebo uměle vytvořených prostorů v podzemních geologických strukturách. Několik podpovrchových skladovacích horizontů nebo kaveren přitom může být propojeno technologicky do jednoho společného skladovacího objektu, který je souhrnně označován jako podzemní zásobník plynu Důvody skladování plynu Primárním účelem provozování zásobníku plynu je optimalizace využití plynárenské soustavy. Zemní plyn je distribuován sítí plynovodů a na rozdíl od jiných energetických zdrojů nemůže být běžnými spotřebiteli řádně skladován. Zemní plyn je prospěšné skladovat především kvůli jeho nerovnoměrné spotřebě závislé na ročním období. Ta z pochopitelných důvodů není v průběhu roku konstantní (obr. 1), vzhledem k primárnímu využití plynu pro vytápění v zimních měsících narůstá a v těch letních zase dochází k poklesu odběru. V méně významné míře je spotřeba ovlivněna i každodenními cykly přes den je vyšší než v noci. Česká republika nedisponuje významnými ložisky zemního plynu, těžba této suroviny se na našem území podílí necelými dvěma procenty na celkové roční spotřebě státu. Jedná se o zdroje na jižní a severní Moravě. ČR je tím pádem závislá na dodávkách zemního plynu ze zahraničí, zejména z Ruska (cca 75%) a Norska (cca 25%). Systém dálkové přepravy plynu tranzitními plynovody je z ekonomických důvodů nastaven tak, aby byl po celý rok vytížen rovnoměrně. V případě dimenzování infrastruktury na maximální spotřebu by celá síť nebyla po většinu roku plně využívána, přičemž dodávky zemního plynu od producentů kolísají v průběhu roku pouze nepatrně, tudíž by takový systém byl neefektivní. Zásobníky umožňují skladování přebytku plynu

13 z plynovodní sítě a naopak mohou poskytovat tuto energetickou surovinu při zvýšené poptávce. Zásobníky mají tedy klíčové postavení k vyrovnávání sezónních rozdílů. Tyto rozdíly se projevují i v ceně. V letních měsících podzemní zásobníky při přebytku zemního plynu nakupují a uskladňují plyn laciněji, v těch zimních zase těží ze zásobníku do plynárenské soustavy a prodávají plyn dráž. Podstatnou výhodou je rovněž i možnost využití plynu v podzemním zásobníku pro účely vykrývání nárazových špiček, což eliminuje potřebu pořizovat krátkodobě drahý plyn na spotovém trhu. V poslední době se zásobníky uplatňují i v roli pojistky, jelikož udržováním rezervních zásob zaručují bezpečnou spolehlivost dodávek plynu pro případy omezení nebo přerušení dodávek ze zahraničí. Taková situace již nastala při konfliktu Ruska s Ukrajinou v roce Tento konflikt zapříčinil i rozvoj projektu Reverse flow s cílem posílit přepravní kapacitu ve směru ze západu na východ (RWE Gas Storage, NET4GAS). Obr. 1: Znázorňuje vtláčení a těžbu plynu podle spotřeby (RWE) Druhy zásobníků 1. Porézní zásobníky Nejsnazším a nejrychlejším způsobem zřizování podzemních zásobníků je využití porézních struktur. Z tohoto důvodu se jedná o nejčastěji využívaný typ podzemního zásobníku

14 Zřizují se převážně na již vytěžených ložiscích uhlovodíkových plynů (ať už z čistě plynových ložisek, tak i z dostatečně velkých plynových čepic ropoplynových ložisek). Tyto kolektorské vrstvy je tak možné znovu využít pro skladování plynu. V nejvíce případech jsou tvořeny pískovci a různě zpevněnými písky s dostatečnou pórovitostí a propustností, pojímají plyn ve svých pórech a trhlinách. U tohoto typu zásobníku, jehož schéma nabízí obr. 2, není nezbytné zjišťovat průzkumem hermetičnost krycích vrstev kolektoru, neboť ta již byla prokázána existencí plynové akumulace. Rozloha uhlovodíkové pasti, respektive původního ložiska, a parametry kolektoru včetně jeho režimu jsou známy z předcházející těžby a již v počátku provozu má zásobník k dispozici určitý počet vtláčecích, těžebních a pozorovacích vrtů. Další výhodou tohoto typu zásobníku je obvykle velký pracovní objem. Vyznačuje se středním těžebním výkonem (Homola 1984, innogy Gas Storage). Obr. 2: Schéma porézního podzemního zásobníku plynu (Innogy Gas Storage). Dalším, méně častým typem porézních zásobníků, jsou PZP aquiferového typu. Jedná se o porézní horninové formace, které plní roli přírodních vodních rezervoárů vhodných pro skladování plynu. Principem jejich zřizování je odtlačení vody do nižších úrovní vodonosných vrstev, čímž vzniká prostor pro uskladnění. I přesto, že lokalizace takto využitelných systémů je většinou známa z neúspěšných průzkumů na ropu a plyn, stále je obvykle zapotřebí dalšího ložiskového průzkumu pro zjištění rozlohy pasti, proměnlivosti kolektoru v ploše, režimu zvodně apod

15 Aquiferové typy zásobníku i přes jejich velký pracovní objem dosahují pouze menších těžebních výkonů (Homola 1984, Innogy Gas Storage). 2. Kavernové zásobníky Kaverny jsou speciálním typem zásobníku plynu. Představují dutiny, které byly vytvořeny uměle po těžbě surovin. Tento typ zásobníků je obvykle provozován v solných kavernách (obr. 3). Dále se k těmto potřebám využívá taktéž opuštěných uhelných nebo jiných dolů. Dokonce i prostorů vytěžených přímo za účelem skladování plynu. Významnou předností kavernových zásobníků je jejich vysoká flexibilita, rychlost vtláčení a těžby plynu je dána pouze omezeními povrchové technologie a díky snadnému řízení toku jsou schopny dostat do sítě značné množství zemního plynu za kratší dobu. V porovnání s porézními zásobníky je možné kaverny vyprázdnit a opětovně naplnit vícekrát za rok, i v zimním období jsou schopné dosáhnout své maximální uskladňovací kapacity (SPP). Obr. 3: Kavernový typ zásobníku (SPP Storage). Lze rozlišovat podzemní zásobníky dle jejich využívání na: Sezónní slouží ke kompenzaci rozdílů mezi letní a zimní spotřebou. V průběhu léta se plní a v zimním období dodávají plyn do distribuční sítě. Mají vysokou uskladňovací kapacitu, avšak menší denní výkon. Pro jejich

16 výstavbu se využívají zejména vypleněná plynová nebo ropná ložiska, výjimečně i aquifery. Špičkové především využitelné k pokrytí spotřeby zemního plynu v situacích, kdy je nutné poskytnout velké množství plynu k vyrovnáním výkyvů v kratších časových intervalech. Nabízí vyšší denní těžební výkon, nicméně disponují nižší skladovací kapacitou. Ve světě jsou zřizovány především v kavernách (Česká plynárenská 2015) Základní parametry PZP Hlavní technologické parametry pro zásobníky: o Celková objemová náplň zásobníku o Objem základní náplně o Aktivní pracovní (roční) skladovací kapacity o Rozsah pracovních tlaků - hodnoty maximálního a minimálního tlaku o Vtlačně-odběrové výkony zásobníku o Počet a konstrukce činných sond o Výkon kompresorových stanic o Světlost přívodového potrubí Všechny tyto parametry na sebe vzájemně navazují a doznání změny v jednom parametru bezprostředně ovlivňuje ekonomiku plynového zásobníku (Bujok a kol. 1985). Ke stanovení zmíněných parametrů je nezbytné mít k dispozici následující výchozí geologické údaje: o Objemové vymezení skladovacího prostoru (ložiska) a jeho uzavřenosti o Mocnost a úložné poměry skladovacího horizontu, včetně jeho změn o Litologické formování a petrografické složení skladovacích vrstev o Sběrné (fyzikálně-mechanické) vlastnosti skladovacího horizontu a jejich plošné a vertikální uspořádání

17 o Chování horizontu při zvýšené rychlosti filtrace plynu či vody o Hydrogeologické podmínky ložiska o Energetické (režimové) podmínky v ložisku a jejich chování během odběru média (plynu nebo vody). Vývoj vrstevního tlaku na změně objemu média. o Výkonové parametry sond a uskladňovací vrstvy o Hermetické vlastnosti izolačních vrstev a podloží horizontu o Chemické složení a fyzikální vlastnosti plynu a vody v ložisku nebo plynu uvažovaného ke skladování Podle technicko-ekonomických údajů (různé způsoby pokrytí nerovnoměrné poptávky a distribuce plynu plynárenským systémem) se určuje úloha daného zásobníku, tj. zda PZP bude sloužit jako sezónní zdroj anebo zda se využije pro krátkodobé regulační účely. Na základě bilance tlakových ztrát v uvažovaném sběrném systému, povrchovém technologickém zařízení a sondách, se stanovuje minimální pracovní tlak na výstupu z PZP. Tato tlaková hranice p min omezuje výši plynového objemu základní náplně. Základní neboli pasivní náplň (též označována jako tzv. plynová poduška) představuje plyn, který je nezbytné uchovat v podzemním zásobníku. Poduška zajišťuje dostatečný pracovní tlak na konci odběrového období pro zabezpečení požadovaných výkonů a udržuje filtrační vlastnosti korektorských vrstev a zabraňuje nástupu vodního zápolí do plynové části obzoru. Její vyčerpání by nenávratně narušilo provozuschopnost podzemního zásobníku. Aktivní náplní se rozumí provozní zásoby plynového zásobníku, které je možno kompletně odtěžit, aniž by se porušila dlouhodobá hydrodynamická stabilita ložiska. Velikost jejího objemu je závislá na velikosti komprimace, tj. úrovni maximálního pracovního tlaku p max. Čím větší je rozsah provozních tlaků p max a p min, tím větší je aktivní objem. S rostoucím p max se zvyšuje počáteční odběrový výkon. Aktivní náplň zpravidla činí 40-55% z kompletní kapacity zásobníku, zbytek připadá podušce. U zásobníků zřízených vy vytěžených ložiscích je snaha udržet poměr mezi aktivní náplní a plynovou poduškou alespoň 1:1, u umělých aquiferových zásobníků

18 je to však 1:2 ve prospěch pasivní náplně s ohledem na specifické hydrodynamické problémy tohoto typu zásobníku. Denní, případně pohotové výkony, představují množství plynu, které je možné ze zásobníku odebrat či do zásobníku dodat v průběhu 24 hodin. Pro plynové zásobníky vybudované v porézních strukturách je charakteristická skutečnost, že těžební výkony činí nanejvýš 1 % aktivní náplně a v průběhu odtěžování plynu se intenzivně snižují s poklesem ložiskového tlaku (Bujok a kol. 1985). Tyto pohotové výkony, at už těžební nebo vtláčecí, charakterizuje výkonová křivka (obr. 4), které je rovna součtu výkonů jednotlivých provozních sond omezených hodnotou propustnosti technologického zařízení zásobníku. Obr. 4: Těžební a vtláčecí křivka (Innogy Gas Storage). Sondy jsou soustředěny do částí ložiska s příznivými kolektorskými vlastnostmi. Při jejich rozmístění se zvažuje i jejich vzájemná interference, přičemž požadavkem je, aby byla co nejnižší. Při odběru či vtláčení plynu prostřednictvím sond by se neměly v kolektoru projevovat tlakové anomálie Režimy práce PZP Ložiskové režimy neboli energetické režimy ložiska ovlivňují provozování ložiska a jsou spjaté s aktivitou vodního zápolí. Jedná se o tyto režimy:

19 a) Expanzní Režim typický pro zásobníky s plynem pokrývajícím v podstatě celý objem ložiska. Tento režim probíhající bez vlivu vodní fáze vykazuje lineární závislost ložiskového tlaku, korigovaného faktorem kompresibility, na objemu plynu v zásobníku. Vhodným příkladem zásobníku využívající expanzního režimu je podzemní zásobník Háje u Příbrami. b) Vodonáporový Režim pružné stlačené vody, který má rozsáhle zvodnělé zápolí (aquifer). U objektu s aktivním vodním zápolím zmíněná závislost u expanzního režimu není lineární. Aktivita vodního zápolí je do jisté míry omezujícím faktorem pro jednotlivé produkční sondy i zásobník jako celek. Tenhle fenomén je vhodné maximálně eliminovat optimalizací provozu na základě prostorového matematického modelování. Podzemní zásobník s vodonáporovým režimem se provozuje v Lobodicích. c) Smíšený Jedná se o prakticky nejčetněji se vyskytující režim. Vliv vodního zápolí se reálně uplatňuje na každém neuměle vytvořeném podzemním zásobníku, liší se jen svým rozsahem a aktivitou. Z režimového hlediska je cyklické proudění plynu a vody způsobené vtláčením a těžbou plynu u aquiferového typu zásobníku mnohem komplikovanější nežli u zásobníku s expanzním režimem, v němž podíl vodní složky bývá výrazně nižší než u aquiferu a činnost zásobníku je tak obvykle omezena jen prouděním plynné fáze. Taktéž poměr mezi aktivní skladovací kapacitou a plynovou poduškou nebývá konstantní, mění-li se hydrodynamika (objem plynu, tlak, režim provozu) jednotlivých provozních cyklů zásobníku, mění se také poduška spolu s aktivní náplní. Z toho vyplývá i hlavní zásada režimu provozu, zachování symetrie vtlačně-odběrových cyklů v čase

20 a zachování rovnováhy mezi zpětně vnikající vodou při poklesu tlaku během těžby a vytěsňovanou vodou při nárůstu tlaku během vtláčení (Demjanovic 2008) PZP v České republice V této kapitole je uveden přehled stávajících činných podzemních zásobníků plynu v České republice. ČR se podílem skladovací kapacity na roční spotřebě plynu řadí mezi evropskou špičku. Na našem území se momentálně provozuje již 9 podzemních zásobníků plynu, jejichž lokace je uvedena na obr. 5. Znázorněna je i soustava tranzitních plynovodů, včetně hraničních předávacích stanic, zajištující mezinárodní přepravu zemního plynu pro zahraniční obchodní partnery a současně přepravu zemního plynu pro zásobování České republiky. K severní a jižní větvi v roce 2013 přibyl i 166 km dlouhý plynovod Gazela umožňující obousměrný provoz. Je napojen na Nord Stream a byl vybudován ke zvýšení spolehlivosti a bezpečnost dodávek pro ČR i další středoevropské země (NET4GAS)

21 Obr 5.: PZP provozované na území ČR (NET4GAS). Podzemní zásobníky jsou zde provozovány soukromými společnostmi. Tou nejdominantnější coby počtem i celkovou skladovací kapacitou je innogy Gas Storage, dříve RWE Gas Storage, vlastnící 6 zásobníků v rámci ČR. Konkrétně se jedná o čtyři zásobníky vybudované na vytěžených ložiscích v Třanovicích, Štramberku, Tvrdonicích a Dolních Dunajovicích, 1 zásobník aquiferového typu v Lobodicích a 1 kavernových zásobník v Hájích u Příbrami. Tyto zásobníky pod správou innogy GS jsou sloučeny do jednoho virtuálního zásobníku (innogy Gas Storage). Společnost MND Gas Storage disponuje na Hodonínsku zásobníkem Uhřice, který byl v letech rozšířen o skladovací strukturu Uhřice Jih (MND Gas Storage). MND dále pak ve spolupráci s ruským gigantem Gazprom Export otevřela v červnu 2016 doposud nejnovější zásobník PZP Dambořice, jež je vybudován v místě bývalého

22 Erik Roček: Metodika ověřování dlouhodobého provozu PZP ropného ložiska. Pro účel této spolupráce byla vytvořena společnost Moravia Gas Storage (Gazprom Export 2016). Posledním provozovatelem podzemního zásobníku na našem území je SPP Storage s.r.o. spravující PZP v Dolních Bojanovicích. Tento zásobník však neslouží pro přímé zásobování pro potřeby České republiky, zatímco zbytek uvedených plynových zásobníků ano a pokrývají tak minimálně třetinu běžné roční spotřeby celé republiky, která se pohybuje okolo 8 mld. m3. Tab. 2: PZP v ČR a jejich základní parametry (ERÚ, Gazprom Export, MND Gas Storage, SPP Storage). Provozovatel zásobníku plynu innogy Gas Storage Zásobník plynu Skladovací kapacita [mil.m3] Maximální denní těžební výkon [mil.m3/den] Maximální denní vtláčecí výkon [mil.m3/den] Háje Dolní Dunajovice Tvrdonice Lobodice ,5 Štramberk Třanovice Celkem ,5 MND Gas Storage Moravia Gas Storage Uhřice ,1 5,4 Dambořice 456 7,6 4,6 SPP Storage Dolní Bojanovice

23 4. PZP Dolní Bojanovice Vlastníkem i zároveň provozovatelem podzemního zásobníku plynu Dolní Bojanovice je v současnosti společnost SPP Storage s.r.o. PZP byl vybudován v roce 1999 na jedné z nejvýznamnějších ropoplynových lokalit v ČR, a to na vytěženém Poddvorovském ložisku. Jeho výstavba probíhala v několika etapách, kdy byly v souladu s požadovaným nárůstem skladovací kapacity připojovány další ložiskové objekty. Ložisko se rozprostírá na ploše o velikosti zhruba 3x2,5 km na katastrálním území obcí Dolní Bojanovice, Starý Poddvorov a Mutěnice v rámci okresu Hodonín. Provozní budova a centrální areál (obr. 6) zásobníku Dolní Bojanovice se nachází asi 1 km severně od zastavěné části stejnojmenné obce ( N, E). Provozní sondy jsou rozmístěny v jeho okolí až do m. Obr. 6: Satelitní snímek areálu PZP Dolní Bojanovice (Google Maps). Aktivní náplň zásobníku má aktuálně kapacitu 576 mil. m 3 zemního plynu. Uskladňovací kapacita jednotlivých skladovacích objektů byla stanovena na základě matematického modelování. V průběhu činnosti PZP se taktéž provádí průběžná konfrontace údajů z provozu s projektovanými parametry. Maximální denní vtlačný výkon

24 činí 7 mil. m 3 a těžební 9 mil. m 3 plynu. PZP se provozuje jednak v režimu skladování plynu (zatláčení) a jednak v režimu vyskladňování (těžby) plynu. Oba tyto režimy probíhají za tlakových poměrů v rozsahu 5,5 22 MPa (SPP Storage, Lengálová). Zásobník plynu je momentálně připojen pouze ke slovenské plynárenské soustavě, avšak ve fázi přípravy se nachází projekt, jehož cílem je připojení tohoto zásobníku i k české přepravní soustavě. Realizací plánovaného připojení by byl vytvořen zásobník plynu s příhraniční působností. V současnosti probíhají mezi provozovatelem přepravní soustavy NET4GAS a provozovatelem PZP SPP Storage jednání o možném technickém řešení a zároveň jednání ohledně pravidel a podmínek smlouvy o připojení (NET4GAS) Geologické poměry ložiska Bývalé poddvorovské ložisko se z geologického hlediska nachází ve vídeňské pánvi, protáhle sníženině v severozápadní části Západopanenské pánve, rozléhající se mezi Východními Alpami a Vnějšími Západními Karpaty. Geomorfologicky oblast tvoří mírně vyvýšenou pahorkatinu na západní straně Dolnomoravského úvalu, hydrogeograficky území spadá do povodí řeky Moravy. Konkrétněji zde ložisko zasahuje do severozápadního svahu moravské ústřední prohlubně, kde je umístěno mezi strukturami Bílovice Žižkov na JZ a Mutěnicemi na SV. Toto ložisko strukturně litologického typu vytváří poloklenbu, která je na SZ omezena hlavním schrattenberským zlomem, od něhož se stupňovitě odštěpují další dílčí zlomy s různou výškou skoku. Největší z nich jižní schrettenberský zlom omezuje společně s hlavním zlomem tzv. velkou poddvorovskou mezikru, jež tvoří ústřední část ložiska. Tuto mezikru rozdělují na dílčí mezikry podružné zlomy. Stejně tak je na dílčí mezikry rozdělena i pokleslá kra, situovaná východně a jihovýchodně od této velké poddvorovské mezikry, kde byly taktéž objeveny ropoplynonosné vrstvy. V těchto strukturách jsou využívány 4 skladovací objekty (obr. 7). Areál PZP leží vertikálně nad tzv. Čočky

25 Obr. 7: Satelitní snímek s vyznačenými rovinami skladovacích objektů promítnutých na povrch (Lengálová 2013) Litologie a stratigrafie Vídeňská pánev je v poddvorovské oblasti vyplněna neogenními sedimentárními horninami následujícího stáří střední a svrchní baden, sarmat, panon, pont a dák. Podloží pánve je v celé oblasti ložiska reprezentováno flyšovými sedimenty račanské jednotky, tzn. plošně nejrozsáhlejší jednotky magurské skupiny příkrovů. Flyše račanské jednotky: Jednotka je po litologické stránce tvořena převážně šedými, šedozelenými až zelenošedými a ojediněle i nahnědlými, vápnitými i nevápnitými jílovci. Nachází se zde však i méně časté houževnaté pískovce vytvářející jak mocnější lavice, tak tenké laminy v jílovcích. Ty jsou jemně až středně zrnité, vápnité, slídnaté, mají bílošedou barvu a patrnou vrstevnatost. V pelitech i hamitech jsou zde charakteristické tenké a nepravidelné kalcitové žilky

26 Popsané horniny byly obvykle tektonicky porušeny, což dokládají i patrné černé ohlazové polohy. U těchto hornin je v některých částech zřejmá silná zmoženost a drobivá rozpadavost. Není v nich obsažena typická fauna, mikropaleontologicky se dají považovat v převážné míře za sterilní (Buchta 1982). Střední baden: Sedimentace hornin střednobadenského stáří je zahájena usazováním komplexu brachyalinních a brakických až sladkovodních (lagunárních) sedimentů pestrých žižkovských vrstev. Tyto vrstvy na flyšové horniny račanské jednotky nasedají transgresivně. Jejich nejvyšší zjištěná mocnost vrtem činí 200 m, průměrně však činí okolo 100 m. V hlubších částech se jedná o pelitické horniny s písčitými vložkami o menších mocnostech. Pelity zastupují především světlezelené slinité jíly, vyskytují se ale i v rezavohnědém, žlutém, fialovém či slabě rudém zbarvení. Zmíněné vložky jsou vápnité, jemně slídnaté a obsahují zuhelnatěné zbytky flóry. Mocnost vložek i jejich laterální rozšíření je výrazně proměnlivé. Mocnost písčitých poloh přibývá ve vyšších částech, jedná se o tělesa čočkovitého tvaru nevelkého rozsahu. V nadloží těchto pestrých vrstev se následně ukládaly sedimenty zóny aglutinací. Báze této zóny je tvořena tzv. labským obzorem, který má z celopánevního hlediska zásadní význam pro akumulace ropy a plynu. V poddvorovské oblasti je vyvinut téměř všude. V labském obzoru lze vyčlenit tři pískové horizonty. Ten spodní tvoří z velké části jemně zrnité, šedé, slídané, vápnité písky, případně pískovce. Střední horizont zastupují hlavně středně zrnité, šedé, světlošedé až zelenošedé, proměnlivě křemité a vápnité písky. Zrnitost je změněna ve vertikální i laterální poloze. V nejvyšší poloze se horniny téměř shodují s popsanými spodními písky. Převládá šedé zbarvení, hojněji jsou zastoupeny vápnité písky s jemnou zrnitostí, obsahující šupinky muskovitu. Jednotlivé polohy odděluje vápnito písčitý jíl. Tento komplex vykazuje četné znaky pobřežních sedimentů lagunárních i zábřežných. Lagunární sedimentaci dokládají shluky pyritu, nalezené v podloží písků. Dále pak úzké vrstvy uhlí, laminovaná textura a hojná makrofauna. Odpovídá tomu i zbarvení zdejších hornin, s nazelenalými odstíny. Až ve vyšších polohách převažují šedé až světlešedé sedimenty zvětralých plážových usazenin. Dalším znakem svědčícím

27 o charakteru hornin pobřežního pásma je značná vytříděnost středně zrnitých písků u jednotlivých poloh (Procházka, Zákopčan 2012 in Michalica, Buchta 1982). Svrchní baden Po usazení vrstev zóny aglutinací opět dochází ke změlčení moře, což vede k ukládání střídajících se písčitých poloh svrchního badenu. Tyto polohy vykliňují na svazích lužické a týnecké elevace. Pelitické partie zastupují šedé, popřípadě nazelenalé, vápnité jíly se zuhelnatělými zbytky flóry a úlomky mikrofauny. Středně zrnité psamitické části jsou stejně tak šedé či zelenošedé, místy bělavě šedé, slídnaté, vápnité písky či zpevněnější pískovce. Někdy obsahují schránky a úlomky fosílií, ojediněle i úlomky uhlí či vložky nebo laminy tmavě šedého až černého uhlí (Buchta 1982). Sarmat Sarmat je nejvyšší neogenní souvrství, ve kterém byly ve sledované Poddvorovské oblasti zjištěny akumulace živic. Objevuje se zde v celé oblasti a má transgresivní charakter. Báze sedimentů sarmatského stáří je v oblasti reprezentována přechodným lagunárním souvrstvím pestrých vrstev. Mezi svrchním badenem a sarmatem nebyla sedimentace pravděpodobně přerušena. Z litologického hlediska jsou v sarmatských obzorech zastoupeny žlutě až zelenavě šedé, rezavohnědé, slabě rudé, skrvnité jíly a vápnité jíly. Nad nimi se vyskytují jemně až silně jemnozrnně písčité, převážně nevrstevnaté jíly a vápnité jíly prokládané četnými vložkami jemnozrnných písků. Tyto formace mají šedou, nazelenalou až zelenošedou barvu. Mocnost sarmatských usazenin je řádově ve stovkách metrů (Buchta 1982, Procházka, Zákopčan 2012 in Michalica). Panon Stejně jako sarmat je panon taktéž zastoupen v prakticky celé Poddvorovské oblasti, podél SZ okraje pánve dokonce vychází na povrch. Má transgresivní charakter a na sarmatské podloží nasedá diskordantně. Panonské sedimenty se vyznačují litofaciální proměnlivostí v horizontálním i vertikálním směru. Spodní část komplexu tvoří převážně jemně až středně zrnité pelitické souvrství, proložené polohami jílovitých písků, jemnozrnných křemenných písků až písků. Dále se zde objevují i šedé až zelenošedé jíly. Ty se ve vyšší části střídají s vrstvami slabě vápnitého jílovitého písku podobných barev. Ojediněle se vyskytují i úlomky makrofauny. Rovněž mocnost panonu dosahuje několika stovek metrů (Buchta 1982, Procházka, Zákopčan 2012 in Michalica)

28 Pont a dák Vyšší část komplexu tvoří sedimentace jílovito-písčitých hornin pontu, která je charakteristická významným výskytem lignitových slojí. Největší z nich, dubňanská lignitová sloj, je vyvinuta na bázi souvrství a dosahuje mocnosti až 6 m. Nad touto slojí se usazovaly vrstvy zelenošedého, místy tmavě fialového až rezavě skrvnitého, slabě jemně písčitého, vápnitého jílů s ojedinělými vápnitými konkrecemi, jež se střídají s polohami černošedého uhelného jílu a také zelenošedého jemně zrnitého písku. Byly objeveny i jiné lignitové sloje, jejich mocnost však nepřesahuje mocnost zmíněné dubňanské sloje. Nad těmito formacemi je usazeno pestré, v této fázi již sladkovodní souvrství, zařazující se do dáku. Dák je nejvyšším pliocenním stupněm v Poddvorovské oblasti. Souvrství sestává z šedozeleného, místy žlutohnědě až rezavě skvrnitého, slabě jemně písčitého vápnitého jílu, obsahujícího vápnité konkrece, a ze žlutošedého, jemně až středně zrnitého vápnitého písku čočkovitého charakteru. Mocnost dáku se v průměru pohybuje do 200 m (Buchta 1982) Geologická stavba S přibývajícím množstvím geologických a provozních informací v průběhu náběhového období se v případě skladovacích objektů PZP Dolní Bojanovice značně měnil a upřesňoval názor na jejich geologickou stavbu, k čemuž nemalou měrou přispěla analýza hydrodynamické komunikace mezi jednotlivými částmi skladovacího obzoru při cyklování plynu. Na geologické stavbě zájmového poddvorovského území jsou patrné značné faciální vlivy, rovněž jako projevy zlomové tektoniky. Z toho důvodu se tato část rozděluji na vícero hydrodynamicky oddělených celků. Základním prvkem geologické stavby oblasti je již zmíněný schrattenberský zlomový systém. V rámci tohoto systému je možné v dané oblasti rozlišit dva velké zlomy hlavní severní zlom a jižní zlom. Počátek zlomového systému je kladen do středního badenu a jeho působení sahá až do sedimentů panonu, pontu a dáku (Procházka, Zákopčan 2012 in Michalica; Blažej, Zákopčan 2005)

29 Hlavní zlom je orientován ve směru JZ SV a upadá k jihovýchodu. Jeho výška skoku činí v úrovni labského obzoru cca 1000 m. Dosavadní informace uvádí hlavní zlom jako nejvíce zásadní izolační element pro původně zjištěná ložiska plynu a ropy. Jižní zlom se od hlavního odlučuje v místě vrtu P55, jeho další průběh probíhá přibližně ve směru V Z, přičemž upadá k jihu. V tomto prostoru dosahuje nejvýraznější výšky skoku, která činí až 500 m. Následně se zlom, v místě vrtu P20, točí do JZ- SV směru a postupuje paralelně s hlavním severním zlomem až do mutěnické oblasti. V průběhu zlomu se po celé délce postupně odštěpují menší dílčí zlomy. Výška skoku jižního zlomu v tomto směru pak klesá. Prostor vytvořený mezi hlavním a jižním zlomem se označuje za velkou mezikru. Staré poddvorovské ložisko se nachází právě v této mezikře, přesněji v její JZ části. Na SV kry se vyskytuje čerstvější část poddvorovského naleziště, zde patří i zájmové objekty PZP Dolní Bojanovice. Druhá část daného naleziště se vyskytuje na pokleslé kře jižního zlomu. Od jižního zlomu se odděluje další významný zlom porušující zdejší struktury. Touto poruchou je bojanovický zlom, který se odklání od jižního přibližně na východ a následně se točí do JZ-SV směru, kde pokračuje paralelně jak s jižním tak s hlavním zlomem. Horninový prostor mezi tímto dílčím a jižním zlomem, označujeme za pokleslou kru. Do této kry zasahuje lábský obzor v podobě čoček. V rozmezí pokleslé kry lze vyčlenit i hlubokou či také bojanovickou kru, dále se zde nachází mnoho dalších podružných zlomů, jež dělá oblast na celou řadu dílčích meziker (Procházka, Zákopčan 2012 in Michalica). Lábský obzor je nejvýznamnějším ropoplynonosným horizontem v oblasti Poddvorovského ložiska. Kromě pokleslé kry je vyvinut i na velké mezikře, hluboké bojanovické kře a především na vysoké kře hlavního zlomu. Z této skutečnosti lze usoudit, že k uložení tohoto obzoru došlo před vznikem hlavního zlomového systému. Na základě podrobné korelace všech vrtů na východě poddvorovského naleziště byly v komplexu lábského obzoru vyčleněny tři samostatné litologické objekty vytvářených postupně nad sebou. Výrazně faciálně variabilní horizont ve východní části naleziště Poddvorov se nazývá 1. písek. Je vyvinut nepravidelně, na velké a pokleslé mezikře spíše ojediněle

30 Téměř po celé velké mezikře, na pokleslé kře a i při bojanovické kře je vyvinut 2. písek labského obzoru. Tomuto objektu náleží největší mocnosti, akumulovalo se zde největší množství zemního plynu a ropy a je tím pádem nejdůležitějším objektem pro současný provoz podzemního zásobníku plynu. I nejvyšší lábský písek je výrazně plošně rozšířen. Zasahuje převážně do severní části velké mezikry a za její hranicí vykliňuje (Procházka, Zákopčan 2012 in Michalica) Podzemní část zásobníku V souvislosti s výše zmíněnými samostatnými objekty v komplexu lábského obzoru se na PZP Dolní Bojanovice využívají ke skladování plynu tři lábské struktury a jedna další sarmatská (obr. 8). Ve všech případech se jedná o původní ložiska ropy a zemního plynu, které jsou situovány v hloubkovém intervalu m. Obr. 8: 3D model skladovacích struktur (Lengálová 2013)

31 Největší skladovací strukturou je Hlavní objekt, který má střední hloubky uložení okolo 1600 m. Drobnými zlomy je rozdělen do tří vzájemně komunikujících ker. Plošný rozsah ložiska činí přibližně 2x1 km. Kolektorská struktura je tvořena porézními lábskými písky. Písky 1. a 2. kry jsou od sebe vzájemně odděleny 4-10 metrovou jílovou vrstvou. Do Hlavního objektu zasahuje 15 sond, z toho pouze jedna do horninového prostředí 3. kry. Druhým největším skladovacím objektem jsou Čočky, jenž jsou uloženy v hloubce 1800 m. Mocnost písků dosahuje maximálně 10 m. V této skladovací struktuře byl veškerý původní těžební fond zlikvidován. Pro účely skladování zemního plynu bylo vyhloubeno 5 nových vtlačně-odběrových sond. Objekt je ohraničen shora zlomem, vykliňujícím kolektorem a nižší strukturní pozicí ropným pásmem s vodním zápolím menšího rozsahu. Dalším v pořadí je skladovací objekt Lábský obzor jihovýchod. Jedná se o původně ropoplynové ložisko menšího rozsahu uložené v hloubce cca 2 km. Zde jsou zapuštěny pouze 3 sondy. Nejplytčím objektem, nezasahující do lábského obzoru, je 16. sarmat situován v hloubce 700 m. Původně plynonosné ložisko tvoří nesoudržné jemně zrnité písky o průměrné mocnosti 20 m. Vertikálně jeho homogenitu narušují lépe i hůře propustné proplástky. V sev. části je klenba porušena zlomem ukloněným k východu. Výšku skoku se od nejvyšších 30 m jižním směrem zmenšuje až do úplného vymizení. Ložisko má rozsáhlé vodní zápolí, po odtěžení plynu by se okamžitě zaplnilo vodou. Celkově jsou zde v provozu 4 sondy, z toho tři nové a jedna původní z období těžby, která byla pouze nově vystrojena (Lengálová 2013). Jednotlivé skladovací objekty, včetně zlomového systému a četných ker, adekvátně zobrazuje geologický řez na obr

32 Obr. 9: Geologický řez skladovacími objekty zásobníku (Lengálová 2013) Nadzemní část zásobníku technologie Podzemní zásobník je provozován v režimech zatláčení a odběru zemního plynu. Vtláčení a odběr plynu probíhá přes VVTL plynovod DN 700 PN 80, kterým je PZP Dolní Bojanovice napojen na mezinárodní měřící stanici (MMS) Brodské (asi 30 km). Na této MSS je prováděno obchodní měření množství a kvality plynu, plynovod se zde napojuje na tranzitní plynárenskou síť SPP a.s. Bratislava. Technologické zařízení se dělí na: Technologické zařízení sond, plynovodní přípojky Technologické zařízení pro vtláčení plynu Technologické zařízení pro odběr plynu Řídicí systém PZP

33 Technologické zařízení pro vtláčení plynu Z předávací stanice MMS Brodské se po obchodním měření protečeného množství (měřeny jsou hodnoty teploty, tlaku a rosného bodu plynu) přivádí zemní plyn do centrálního areálu PZP Dolní Bojanovice uvedeným plynovodem DN 700 PN 80, jež je zakončen armaturou XV 3001 nacházející se již v areálu zásobníku (Blažej, Zákopčan 2005). Čištění plynu - mikrofiltry Plyn odtud následně vstupuje přes dálkově ovládané armatury do vstupních mikrofiltrů, v nichž se odseparují nečistoty či případná volná kapalina, která se v plynu vyskytuje spíše výjimečně. Po průchodu mikrofiltry vystupuje plyn přes ručně ovládané armatury, vizualizaci jejich polohy má operátor prostřednictvím řídicího systému (ŘS) přístupnou. Mikrofiltry jsou zapojeny paralelně, tvoří je dvě ležaté vzájemně propojené nádoby seřazené nad sebou. Ta vrchní obsahuje ve své přední části tkaninové filtrační svíčky, v zadní pak plechovou strukturovanou vestavbu k zachycování kapaliny. Z důvodů jednodušší možné výměny filtračních svíček je v přední části ještě umístěn rychlouzávěr. Spodní nádobu rozděluje přepážka na část spojenou s prostorem svíček a část spojenou s odlučovačem kapaliny. Plyn je do mikrofiltrů přiváděn v prostoru svíček, pevné nečistoty a část volné kapaliny je postupně zachytávána při jeho postupu do centrálnějších částí mikrofiltrů. Zbývající volná kapalina se zachytává na vestavbě v zadní části horní nádoby. Vyseparované kapaliny z obou částí mikrofiltrů jsou odpouštěny pneumaticky ovládaným zařízením do skladovací nádrže s ložiskovou vodou (Damborský 2010 in Michalica 2014). Měření plynu Po separaci plyn pokračuje potrubím do měřící tratě vybavené turbínovým plynoměrem. Měřící tratě jsou zde dvě, jsou totožné a propojeny paralelně. Jedna z nich je pracovní, druhá pouze záložní. Podobně jako u mikrofiltrů i do turbínových plynoměrů

34 zemní plyn vstupuje přes dálkově ovládané armatury a vystupuje přes armatury ovládané ručně, se snímačem polohy. Konstrukčně jsou měřící tratě provedeny jako jednosměrné, tzn. plyn vstupuje do turbín jak při vtláčení tak těžbě ze stejné armatury. Z toho důvodu je nezbytné při změně režimu (zatlačování/těžba) přestavit příslušné kulové uzávěry. Toto měření nemá význam obchodního měření jako na MMS Brodské, slouží jen jako technologické. Kompresory Kompresorové stanice tvoří základní jádro technologického celku PZP. Jsou určeny především pro komprimaci plynu pro účely jeho uskladnění, a to na tlaky odpovídající charakteru uskladňovací struktury s přihlédnutím k možným tlakovým ztrátám, jsou však používány i v režimu těžby plynu, kdy je skladovaný plyn v konečné fázi těžebního cyklu odebírán ze sond při nízkých tlacích než je tlak na výstupu z PZP (Bujok a kol. 1985). V PZP Dolní Bojanovice jsou pro kompresory zřízeny dvě haly. První hala (obr. 10) je vybavena dvěma jednotkami, druhá pouze jednou. Tyto kompresory disponují výkony 1,2-2,5 m 3 /den, přičemž jejich vtlačný tlak dosahuje až 22 MPa. Hlavní části jednotek: 3x šestiválcový boxerový kompresor GEMINI F 706 spalovací plynový motor CATERPILLAR 3612 TALE kombinovaný chladič AMERCOOL 1F40 řídicí a ovládací panel ALLEN BRADLEY PLC, SLC

35 Obr. 10: Kompresorová hala vybavená patřičnými jednotkami pro komprimaci plynu (Lengálová 2013). Kompresor GEMINI F Šestiválcový kompresor, válce jsou v sací a výtlakové části vybaveny tlakovými nádobami, jež plní funkci pulzátorů. Před pulzací plyn prochází ještě štěrbinovými separátory, tzv. srubbery. Mimo halu jsou pak za výtlačnými pulzátory zřízeny chladiče plynu a chladící kapaliny motoru. V první hale kompresorové potrubí umožňuje provoz v jednostupňové i dvoustupňové kompresi, v druhé hale lze provozovat stroj pouze v té jednostupňové. Plynový motor CATERPILLAR 3612 TALE - Motor spalující zemní plyn, vybavený 12 válci. Každý motor pohání jeden kompresor. Zdvihový objem 254 l umožňuje max. výkon 2487 kw, provozní otáčky se pohybují od 750 do 1000 ot./min. Při plném zatížení motor spotřebuje 670 m 3 /hod. Stlačený plyn, tlakově odpovídající palivovému plynu (~ kpa), pohání dva startéry motoru. Kombinovaný chladič AMERCOOL 1F40 - Je základem chladícího systému celého kompresorového soustrojí, skládá se z chladící sekce plynu 1. a 2. okruhu a dvou kapalinových chladících sekcí. Chladič umístěný před halou kompresorovny upravuje jak plyn na optimální teplotu tak i pracovní kapalinu v motorech kompresorů (Damborský 2010 in Michalica 2014, Lengálová 2013)

36 Řídicí a ovládací panel ALLEN BRADLEY PLC, SLC Tento řídicí panel pro kompresory je nadřazen panelu CATERPILLAR ESS, který monitoruje provozní hodnoty plynového motoru a řídí jeho běh. Propojení panelů s řídicím systémem zásobníku nabízí operátorům vizualizaci stavu soustrojí a určité zásahy do provozu (regulace otáček, odstavení kompresoru z provozu) Technologické zařízení sond Sondy tvoří jedinou možnou komunikaci mezi uskladňovací strukturou nebo jejím okolím a povrchem zásobníku. V rámci provozování PZP Dolní Bojanovice je v rozsahu od m od vlastního centrálního areálu v katastru obcí Dolní Bojanovice a Mutěnic rozmístěno 27 vtlačně-odběrových sond a 14 pozorovacích (obr. 11). Vtlačně-odběrové neboli provozní sondy jsou využívány k zatlačování a těžbě plynu, zatímco pozorovací sondy jsou součástí monitorovacího systému PZP a slouží tak ke kontrole vývoje ložiskových tlaků, eventuálně zaznamenávají změny sycení (posun kontaktu). Sondy jsou propojeny s centrálním areálem prostřednictvím plynovodních přípojek, a to tzv. stromečkovým systémem, přičemž jejich způsob otevírání jednotlivých obzorů je volen tak, aby ložisko bylo využito co nejoptimálněji. Vystrojení vtlačně-odběrových sond sestává z příslušného plynotěsného těžebního potrubí (stupaček) s průměry dle jejich těžebních výkonů. Do 300 tisíc m 3 denně stupačky s průměrem 3½, mezi tisíc m 3 s průměry 4½ a horizontální vrty s výkonem 1 1,5 mil. m 3 denně se stupačkami o průměru 5½. Sondy disponují pakrem uzavírajícím mezikruží nad obzorem a kvůli možné tvorbě hydrátu (při nepříznivých hodnotách tlaku a teploty) taktéž zařízení pro nástřik etanolu, který tento nežádané jevy eliminuje (Damborský 2010 in Michalica 2014, Lengálová 2013)

37 Erik Roček: Metodika ověřování dlouhodobého provozu PZP Obr. 11: Vybavení sond na PZP Dolní Bojanovice (Lengálová 2013). Technologické zařízení sond se skládá z několika logických částí. Jednak se jedná o monitorování ložiskového tlaku, jelikož ložiskové poměry v místech operací jednotlivých sond jsou rozhodujícím faktorem jak pro celkovou výkonnost sond, jejich kapacitu, maximální zatížitelnost, tak nakonec i jejich celkovou životnost. Ložiskový tlak přímo měří a vyhodnocují specializované geologické útvary, při běžném provozu se pouze kontroluje tlak na ústí sondy, tzn. v úvodní koloně, mezikruží a především ve stupačkách, který představuje skutečný tlak těženého či vtláčeného plynu přes sondu. Potom také o filtraci plynu a indikaci výnosu horninového materiálu. Pro zachycení mechanických nečistot, obvykle jemného písku, který s sebou těžený plyn nese, se do sond instaluje vinutý filtr. O jeho zanesení informuje operátora vzrůstající diferenční tlak na vstupu a výstupu zařízení. O prvotní zachytávání volné vody a kapalné fáze vyšších uhlovodíků z proudu plynu se stará horizontální dvoutělesový drip. V horním tělese, nádobě, do níž ústí vtok směsi, se separuje volná voda s onou druhou kapalnou fází z proudu plynu nárazy na pevnou vnitřní vestavbu, případně nárazy na smáčený vnitřní povrch nádoby. Plyn je horní nádobou odváděn k dalšímu zpracování, zatímco kapaliny se hromadí ve spodní nádobě a následně jsou odpouštěny do vyhrazené nádrže. Sondy se ve spolupráci s řídicím systémem starají i o měření a regulaci množství protékajícího plynu. V přípojce sondy je namontován měřící kus, tzv. Venturiho trubice, na

38 níž je měřen diferenční tlak. Na přípojce je dále měřen i statický tlak a teplota. Regulace okamžitého protečeného množství denních nominací je situována do centrálního areálu, regulační ventil přímo u sondy je využíván pouze jako omezující prvek při případném překročení stanoveného limitu průtoků u jednotlivých sond. Přípojky sond jsou dále vybaveny uzavíracími armaturami a taktéž dvěma uzávěry, jejichž krajní polohy i mezipolohu snímá řídicí systém. První, bezpečnostní, se nachází na rameni produkčního kříže. Druhým, umístěný na přípojce nad terénem, je nadzemní armatura, a slouží k odstavení sondy z provozních důvodů. U sond je umístěno také zařízení pro nástřik etanolu. Kompletně systém sestává ze zásobní nádrže, vstřikovacího čerpadla a vysokotlakého potrubí, jímž je etanol vstřikován přímo do produkčního kříže. Jde o plně automatický systém, operátor prostřednictvím řídicího systému zadává pouze dobu jeho činnosti (Damborský 2010 in Michalica 2014) Technologické zařízení pro odběr plynu Jednotlivé sondy jsou připojeny na společný plynovod (přípojku). V etapě odtěžování ze skladovacích struktur je plyn od přípojek sond odveden v rámci centrálního areálu, kde dochází k jeho kvalitativní úpravě tak, aby odpovídal podmínkám předání a převzetí plynu na MMS Brodské. Filtrseparátor V režimu těžby plyn nejprve putuje do vstupního separátoru (filtrseparátoru), kde se prvotně odlučují volné kapalin a drobné nečistoty. Tvoří jej dvě horizontálně uložené válcové nádoby, navzájem spojené vertikálními přepadovými trubkami. K odloučení mechanických nečistot a volné kapaliny v něm dochází na filtračních svíčkách v jeho prvním stupni. Druhý stupeň filtrseparátoru, který tvoří lamelový odlučovač, se pak stará o zvýšení účinnosti oddělování těchto kapalin. Kapalina se shromažďuje ve spodní válcové nádobě, kde je její hladina radarově či magnetomechanicky sledována, a odpouští se do nádrží skladovacího hospodářství

39 Ohřev plynu Dále plyn proudí do vstupního ohřevu plynu (kotlů), kde je předehřán na požadovanou teplotu před tlakovou redukcí. Geologické objekty PZP disponují relativně vysokými tlakovými úrovněmi (až 22 MPa), nicméně technologická zařízení jsou z praktických důvodů dimenzována na nižší tlakovou úroveň. Z této skutečnosti vyplývá požadavek tlakové redukce prostřednictvím regulačních ventilů na 6-9 MPa. Předřazeným technologickým ohřevem vytěženého plynu (obr. 12) se kompenzuje ztráta teploty zapříčiněná expanzí na zmiňovaném regulačním ventilu. Obr. 12: Ohřevné kotle kompenzující ztrátu teploty plynu pod vlivem tlakové redukce (Lengálová 2013). Posléze plyn znovu vstupuje do dalšího separátoru, tentokrát vertikálního dvoufázového, kde se opět zbaví volné kapaliny po změně teplotně-tlakových podmínek. Za tímto vertikálním odlučovačem je instalován dalšího technologický ohřev. Cílem je zabezpečit optimální teplotní podmínky pro další zpracování plynu v sušících kolonách (Lengálová 2013). Sušící kolony Při dodávce plynu do distribuční sítě musí plyn splňovat stanovené kvalitativní parametry, přičemž jedním z nejvýznamnějších parametrů je minimální obsah vody

40 K eliminaci volné vody došlo už v předcházejících technologiích, avšak vázaná voda v plynu ve větší míře ještě přítomna je. Její odstranění zajišťují sušící kolony (obr. 13). Obr. 13: Paralelně postavené sušící kolony odstraňující zbylou vodu (Lengálová 2013). Jedná se o vertikální tlakové nádoby, v nichž dochází k přímému styku odebíraného plynu s absorbentem vlhkosti. Tím je v tomhle případě triethylglykol (TEG). V sušících kolonách tedy dochází k absorbci vody vázané v plynu na TEG a tím pádem k vlastnímu vysoušení zpracovávaného zemního plynu. Od parametrů a intenzity styku obou těchto reaktantů se odráží kvalita sušení. Sušení je možné ovlivnit změnou množství či kvality použitého TEG za předpokladu konstantního průtoku plynu (Damborský 2010 in Michalica 2014). Toto je poslední fáze úpravy plynu v rámci PZP, následně je na výstupu technologicky změřeno průtočné množství a rosný bod plynu. Poté už plyn proudí plynovodem na MSS Brodské. Celý proces zjednodušeně dokládá schematický obr

41 Obr. 14: Schéma procesu vtláčení a odběru zemního plynu (Lengálová 2013) Řídicí systém Technologie PZP Dolní Bojanovice je automaticky řízena instalovaným řídicím systémem. Ten je ve své podstatě mozkem PZP, který na základě soustavy programů řídí proces těžby nebo vtláčení plynu. Je koncipován jako dvouúrovňový otevřený systém SCADA. První úroveň je reprezentována procesními stanicemi, které přísluší jednotlivým funkčním celkům a jsou umístěny v co nejmenší možné vzdálenosti od řízené technologie. Druhou úroveň představují operátorská pracoviště (obr. 15), která zabezpečují spojení s procesními stanicemi (Lamich 2012)

42 Obr. 15: Operátorské pracoviště s řídícím systémem (Lengálová 2013). Systém sbírá, archivuje a třídí údaje o probíhajícím technologickém procesu vtláčení, monitoruje chod a výkon kompresorů a zároveň reguluje a udržuje výkon jednotlivých sond. Z těchto zpracovaných údajů (hodnot teplot a tlaků, poloh a povelů regulačních ventilů, řízení ohřevů a řízení elektrorozvodny) některé slouží jen jako informace pro obsluhu a jiné systém sám koriguje dle zadání, přičemž při hodnotách blížících se mezním stavů buďto vydá výstrahu nebo eventuálně upraví příslušný režim sám. Veškeré tyto limitní hodnoty, výstrahy a povely řídicí systém zároveň archivuje. Prvky řídicího systému mají především dostatečným způsobem zajišťovat hledisko bezpečnosti. Podzemní zásobník je vybaven elektropožární signalizací (EPS), plynodetekčním systémem (PDS) a také požární nádrží vody s rozvodem požární vody k hydrantům (Lengálová 2013)

43 5. Problematika zvyšování ložiskového tlaku při cyklickém provozu PZP 5.1. Cyklický provoz a ložiskový tlak Pro provoz PZP jsou klíčové ložiskové tlaky v zásobníkovém systému. Jejich význam spočívá obzvláště ve výši rychlosti odběru plynu ze zásobníku, taktéž zásadně ovlivňují kapacitní možnosti PZP a určují specifickou uskladňovací charakteristiku, spočívající v cyklických změnách v průběhu provozu podzemního zásobníku. Přípustné množství plynu, skladovaného v podzemním zásobníku, se odvíjí také od velikosti vyskytujícího se pórového objemu a teploty v ložisku. Při dané teplotě, jež se při skladování výrazně změní, se může pracovat v tlakovém rozmezí, jehož horní hranice se musí zvolit tak, abychom se vyhnuli nebezpečí, že porušíme krycí vrstvu. U podzemních zásobníků plynu zprovozněných ve vytěžených plynových ložiscích je těsnost nadložních hornin potvrzena již samotnou existencí ložiska a provoz takového zásobníku při pracovních tlacích nepřesahujících původní ložiskový tlak je tedy bezpečný. V případě provozování PZP při vyšších tlacích, jež překračují počáteční tlak plynu v ložisku, je však třeba vyšetřit, zda ložisková past byla před těžbou ložiska zcela naplněna a zda nemůže při vyšších tlacích plynu docházet k únikům plynu mimo tuto past. Rovněž minimální tlak nelze považovat za hodnotu nahodilou, závisí však na režimu vrstvy a technických požadavcích při těžbě a transportu plynu (Bruno a kol. 1998, Demjanovic 2008). Provoz podzemních zásobníků plynu probíhá v cyklech. Obecný, teoretický cyklus je u všech typů zásobníku tvořen čtyřmi periodami: 1. Vtláčení plynu 2. Stabilizace 3. Těžba plynu 4. Stabilizace U PZP ovlivňuje výši běžného ložiskového tlaku průběh cyklu vtláčení či odběr plynu z uskladňovacího objektu. Při zatlačování plynu do uskladňovacích struktur dochází

44 k nárůstu ložiskového tlaku v těchto strukturách, zatímco perioda extrakce, tedy odtěžování plynu, způsobuje v tomto místě jeho redukci. Průběh vývoje tlaku je dán zejména během odběrového cyklu výší a rychlostí těžby plynu, která ovšem musí být v souladu s množstvími určovanými a limitovanými hydrodynamickými vlastnostmi sond a skladovacích objektů (Bujok a kol., Demjanovic 2008). Ložiskový tlak se stanovuje po přiměřeně dlouhé fázi tlakové stabilizace kolektoru. Používají se k tomu metody výpočetní, jež jsou založeny na přepočtu naměřeného tlaku na ústí sondy na hloubku uložení ložiskového objektu s uvážením váhy sloupce plynu v sondě za daného složení a teploty plynu. Další metodou je interpretace křivek nástupu tlaku po částečné stabilizaci odběrem narušeného tlakového pole. K realizaci těchto metod je však zapotřebí přímé měření vrstevního tlaku na počvě sondy pomocí zapuštěných hlubinných manometrů. Z rozdílu ložiskového tlaku a tohoto tlaku na počvě, který determinuje velikost přítoku z vrstvy do sondy, se určuje velikost těžební deprese. Při zatlačování plynu do skladovacích objektů to pak je velikost represe, jejíž výše pak určuje injekční výkonnost sondy. Jedním z nejvíce efektivních způsobů z nákladového hlediska jak dosáhnout zvýšení kapacity zásobníku i pracovních výkonů, je operovat s vyšším tlakem, tj. zvyšovat tzv. delta tlak. Jak již bylo zmíněno výše, původní ložiskové tlaky často nereprezentují krátkodobě nejvyšší možné použitelné pracovní tlaky v horninových formacích ložiska. Právě za tlak delta se označuje hodnota maximálního přípustného pracovního tlaku v zásobníku nad původní ložiskový tlak (Bruno a kol. 1998). U tlakových limitů při provozu PZP je možné předpokládat, že pro kolektorské vrstvy je tím limitem štěpící tlak horniny. Ten lze vyjádřit jako: P WF = 2 σ H P O Kde: σ H je napětí v horizontálním směru, P o je pórový tlak a P wf (kritický) štěpící tlak (Looyeh, Aadnøy 2011)

45 Při absenci geotechnických měření nebo karotáže, a za předpokladu neusměrněného (všesměrného) napětí v hornině, je možné σ H spočítat na základě znalosti Poissonova čísla a rozkladu vertikálního (geostatického) napětí. Stanovení nejvyšších bezpečných pracovních tlaků v podzemním zásobníku závisí na řadě geomechanických faktorů Geomechanické faktory Tyto geomechanické faktory představuje především in-situ napětí, napětí vyvolané lokálními a globálními tlakovými změnami v kolektoru, a mechanické vlastnosti úložných struktur a jejich nadloží. Běžnou praxí bylo pracovat s takovými tlaky, které byly buďto na úrovni původního tlaku v ložisku anebo nižší. V mnoha případech může být bezpečně navýšen, pokud je chování těchto struktur a jejich nadloží dobře známé. Dva základní geomechanické procesy limitují maximální pracovní tlaky, a tím pádem kapacitní možnosti struktury, při podzemním skladování plynu. Jedná se o: fraktury v horninách způsobené tahem napětí, při kterých může být v v ložisku nebo izolační vrstvě a dalších nadložních horninových formacích vyvoláno porušení či mechanické poškození. Tahové fraktury se mohou objevit při překročení tlakové úrovně rovnající se rozdílu mezi dvojnásobkem in-situ napětí a tlaku v pórech. V takovém okamžiku se postižená hornina hydraulicky (případně pneumaticky) štěpí. Tlak, při kterém dochází k výskytu takového jevu, představuje absolutní limit maximálních pracovních tlaků, vzhledem k nezbytnosti vyhnutí se poškození krycí vrstvy a tím tedy umožnění migrace plynu do nadložních propustných vrstev (Bruno a kol. 1998). Dalším omezením při provozu zásobníku za příliš vysokého tlaku je riziko vytvoření zlomů a výrazných posunů po vrstevních plochách ať už v kolektoru nebo jeho nadloží. Takové poškození v nadloží může být vyvoláno dvěma mechanismy. V prvním případě se jedná o změny pórového tlaku uvnitř existující zlomové plochy, které mohou dostatečně změnit efektivní normálové napětí tak, aby došlo

46 k aktivaci poruchy. V druhém případě je tím mechanismem stlačení a roztažení kolektoru, jež může přivodit smyková napětí v nadloží, jejichž následkem by došlo k porušení hornin nebo prokluzu oslabených zón podél existujících poruch nebo vrstevních ploch. Samotný cyklický provoz zásobníku, tedy opakované vtláčení a těžba plynu, pozměňuje objem rezervoáru jak vertikálně, tak laterálně. To způsobuje ohyb v nadloží, expanzi kolektorských hornin vzhledem k jejich okolí a další jevy. Dochází ke změnám normálového a smykového napětí, což ovlivňuje stavy napětí podél přirozených diskontinuit nebo oslabených ploch, jako jsou vrstevní plochy a pukliny. V režimu tlakování (vtláčení plynu do skladovacích struktur) se zvyšuje boční napětí, čímž dochází ke stlačení kolektorských vrstev (více k sobě přiléhají), zároveň se však uvolňují nadložní a podložní horniny. To vede k nárůstu smykových napětí na rozhraní. Během odtlakování (odběru plynu) dochází k opaku (Bruno a kol. 1998, Teatini a kol. 2011). Výzkumy ukazují, že v důsledku úhrnné zátěže, kterou horniny absorbují v podobě těchto cyklických změn napětí na ně působící, tyto horniny podléhají únavě (z angl. rock fatigue). To vede ke snížení pevnostních limitů hornin. Vliv cyklického namáhání se projevuje v počátečních fázích především deformací klastů a shlukování klastů způsobenému prokluzy ve struktuře horniny. Během dalšího cyklického namáhání se tvoří striace, fragmentace klastů a nastává snížení koheze ve struktuře horniny. Maximální napětí, které pak postačí ke křehkému porušení horniny, následně u cyklicky zatěžované horniny klesá až o více než 10 % původní hodnoty (Burdine 1963). Kromě ovlivnění pevnostních charakteristik výzkumy prokázaly, že dynamické zatěžování má za důsledek také změnu elastických parametrů horniny, jako je Youngův modul pružnosti a Poissonovo číslo. (Heap, Faulkner 2008). Napětí působící na horninu, cyklicky vystavenou zvyšování-snižování pórového tlaku, lze spočítat jako rozdíl napětí geostatického a pórového. Vyjadřuje se jako efektivní napětí (Zolotukhin, Ursin 2000). Distribuce napětí v horninovém prostředí, které je příčinou porušení horniny, je tedy ovlivňováno elastickými parametry dané horniny (Zolotukhin, Ursin 2000, Kurlenya a kol. 2015)

47 Izolátory kolektorských vrstev jsou pak namáhány především napětím vyvolaným tlakem plynu a deformací kolektorských vrstev. Předpokládané namáhání izolátoru je pak způsobené kombinací tahu, ohybu a smyku. Výše maximálního pracovního tlaku v podzemním zásobníku tedy závisí na třech primárních geomechanických faktorech, jimiž jsou mechanické vlastnosti skladovacího objektu a jeho nadloží, jejich přirozený stav napětí a nakonec změny napětí vyvolané cyklickým tlakováním Pórovitost a propustnost Právě na těchto vlastnostech bylo při experimentálním laboratorním měření primárně posuzováno, zda v kolektorské hornině neprobíhají nějaké změny projevující se vlivem cyklického provozu podzemního zásobníku. Tyto parametry již v základu determinují, zdali a v jaké míře je dané ložisko vhodné pro skladování plynu. Zásobníky, jež jsou schopny pojmout velký objem plynu, vyžadují vysokou pórovitost a propustnost. Vytěžená uhlovodíková ložiska mají tendenci splňovat tuto podmínku, v aquiferových strukturách však musí být adekvátní úroveň těchto vlastností, společně s izolační schopností krycí vrstvy, prokázány. Vhodné pro účel skladování plynu, vyhovujícím požadavkům na dostatečnou pórovitost a propustnost, jsou pískovce, které mají průměrnou porozitu kolem 25 až 30 %. V praxi to značí, že 25 až 30 % zdrojové horniny může být vyplněno zemním plynem nebo jinou kapalinou (Plaat 2009, Ciriac 2014). Porozita kolektorských hornin určuje množství plynu, které tyto vrstvy v sobě můžou pojmout. Permeabilita na druhou stranu stanovuje schopnost plynu procházet těmito vrstvami, což definuje i rychlost vtlačování a odběru plynu. Tyto parametry jsou tedy zásadní pro pohyb plynu v zásobníku (z provozních sond hlouběji do zásobníku a naopak). Propustnost je korelovatelná s porozitou, respektive distribucí velikosti pórů horniny. Změny propustnosti tím pádem mohou indikovat i změny ve struktuře pórů a tím tedy i ve struktuře celé horniny. Obvykle jsou objemy skladovaného plynu ve strukturách zásobníku několikrát vyšší v porovnání s objemy plynu v ložisku během původní těžby (Plaat 2009)

48 Erik Roček: Metodika ověřování dlouhodobého provozu PZP a. Pórovitost Horniny obsahují ve svém objemu tzv. póry, které představují prostory o různém tvaru, velikosti a původu, nevyplněné tuhou fází. Tyto póry mezi sebou komunikují (obr. 16), nejedná-li se o izolované vzájemně nekomunikující póry) a tím umožňují filtraci tekutin horninovým prostředím. Pórovitostí se rozumí objem těchto pórů v hornině k celkovému objemu horniny. Odvíjí se od původu horniny, jejího složení a kompaktnosti a je taktéž ovlivněna přítomností jílových, vápnitých a křemitých látek (Bujok a kol. 2013). Obr. 16: Pórovitost horniny (a) a její propustnost (b), kde je šipkou naznačena komunikace mezi póry (Chiriac 2014). Pórovitost lze rozdělit na základě rozlišení samotných pórů na pórovitost celkovou (neboli absolutní, úplnou), pórovitost otevřenou (neboli komunikující) a účinnou pórovitost (efektivní, dynamickou). Pórovitost celková Pc zahrnuje celkový objem pórů v hornině, bez ohledu na jejich komunikaci. Pc = Kde: (%) Vpc součet objemů všech pórů v hornině; Vhc celkový objem horniny včetně pórů. Lze ji stanovit na základě rozdílů v měrné a objemové hmotnosti

49 v hornině. Pórovitost otevřená P o zahrnuje objem všech navzájem komunikujících pórů P o = (%) Kde: V po součet objemů všech komunikujících pórů v hornině; V hc celkový objem horniny včetně pórů. Lze ji stanovit laboratorně na vysušených vzorcích horniny za teploty 105 C, při níž dochází k uvolnění pevně (fyzikálně) vázané vody z povrchu horninových částic. Pórovitost účinná P u je hydraulickým parametrem, který charakterizuje vlastnosti geohydrodynamického systému. Je tedy různá pro různé systémy a rovněž se mění v čase: P u = (%) Kde: V po objem póru účastnících se filtračních procesů v daném geohydradynamickém systému; V hc celkový objem horniny včetně pórů. Dle velikosti pórů se pro potřeby těžby ropy a plynu rozlišují neprůtočné póry (podči sub-kapilární), které mají průměr do mm a přes něž pohyb kapalin za přirozených podmínek není možný. Dále kapilární s průměrem od do 0,508 mm. Pokud celou kapiláru těchto pórů vyplňuje pouze jedna fáze, potom k pohybu tekutin postačuje síla překonávající vnitřní tření. U vícefázových směsí musí síla navíc překonat mezifázové napětí. V nekapilárních pórech, tedy pórech o průměru nad 0,508 mm, je tekutina schopna pohybu působením gravitačních sil a to i v případě, kdy je v pórech mezifázové napětí na hranici kapalin a bublinek plynu (Bujok a kol. 2013). Prostory v horninách se mohou utvářet syngeneticky při vzniku hornin a vytváří tak průlinovou propustnost. Další variantou je vytvoření pórů dodatečně v důsledku různých změn, což vedlo ke vzniku puklin (puklinová propustnost) nebo dutin (dutinová propustnost). To značí, že projevem pórovitosti je propustnost

50 b. Propustnost Propustnost, označovaná též jako permeabilita, je schopnost pórovitého prostředí propouštět svými póry kapaliny a plyny při určitém tlakovém spádu Podmiňuje ji tedy přítomnost kapilárních a nadkapilárních pórů a dále jejich spojitost (komunikace) mezi sebou. Tuto schopnost vyjadřuje koeficient propustnosti K p, který znázorňuje proteklé množství kapaliny či plynu o jednotkové viskozitě, jež propustí pórovité prostředí přes jednotkovou filtrační plochu při jednotkovém tlakovém gradientu na jednotku délky (Bujok a kol. 2013). Pro číselné vyhodnocení tohoto koeficientu se vychází nejčastěji z Darcyho zákona, jehož tvar pro laminární jednosměrné proudění kapalin je: K p = (m 2 ) Kde: Q proteklé množství za jednotku času; dynamická viskozita; délka vzorku; F plocha průřezu vzorku; tlakový gradient, resp. tlakový spád (rozdíl tlaků na vstupu a výstupu: 1-2). Hodnota koeficientu propustnosti závisí na rozměrech, tvaru a počtu mezipórových kanálku v daném průřezu hornin. U propustnosti se taktéž posuzuje její směrová orientace. U sedimentárních hornin (vzhledem k anizotropii způsobující usměrněnou strukturu klastů a diagenezi) je propustnost zpravidla v horizontálním směru vyšší než ve vertikálním směru. Je nasnadě při posuzování vlivu filtrace plynu na nadložní těsnící vrstvy zohlednit i tuto vlastnost. Lze rozlišit tyto tři základní typy propustnosti (Bujok a kol. 2013). i. Absolutní (celkovou) propustnost Stanovuje se, pokud vzorkem horninového prostředí protéká jedna tekutina, bezezbytku vyplňující jeho pórové prostranství. ii. Efektivní (fázovou) propustnost Pokud jsou ve vzorku přítomny dvě fáze, z nichž jedna pouze v minimálním množství, daném vlastnostmi tekutiny a horniny, stanovuje se propustnost pouze pro druhou tekutinu, tedy za přítomnosti určitého množství první fáze. iii. Relativní (poměrná) propustnost Je dána poměrem efektivních a absolutní propustnosti. Vyjadřuje mobilitu jednoho média za přítomnosti určitého množství dalšího média, ve srovnání s mobilitou za přítomnosti jenom jedné fáze

51 6. Laboratorní simulace provozu Simulování podmínek při provozu PZP je velice komplexní proces, který je ovlivněn celou řadou ložiskových parametrů. Některé charakteristiky ložiskového prostředí, nebo procesy v ložisku probíhající, lze laboratorně nasimulovat, jednoduše změnit či nahradit. Nicméně vytvoření skutečných ložiskových podmínek je velice komplikované a proto se vyvíjí snaha se k těmto podmínkám alespoň věrohodně přiblížit a pozorovat jen konkrétní veličiny, údaje, změny a vlastnosti. Pro vytvoření takovýchto předpovědí chování uhlovodíkových ložisek je na VŠB TU Ostrava v rámci výzkumného programu ICT, tzn. Institutu čistých technologií těžby a užití energetických surovin, k dispozici Laboratoř stimulace vrtů a ložisek uhlovodíků. Zde probíhající měření jsou zaměřeny i na procesy týkající se ukládání uhlovodíků, jako zemního plynu, do horninového prostředí. Pro takové účely je laboratoř vybavena přístroji, sledujícími u jádrových vzorků zejména parametry jako je permeabilita (propustnost) a pórovitost, jež ovlivňují další poměry při těžbě uhlovodíku, popřípadě jejich uskladňování v horninovém prostředí. Měření s laboratorním přístrojem BRP 350 byl jeden z hlavních cílů práce, při kterém jsme se snažili účelově nasimulovat provozní podmínky PZP a vysledovat na vzorcích změny v jeho horninových formacích. Tato měření probíhali v rámci výzkumného projektu, jehož zadavatelem je společnost SPP Storage provozující PZP Dolní Bojanovice, která pro účely vytvoření predikcí chování ložiskových formací při provozu ve vyšších tlakových podmínkách, poskytla 12 jádrových vzorků. Ty byly odebrány z jejich tří největších skladovacích struktur, převážně z Hlavního objektu. Momentální provozní podmínky zásobníku se pohybují v rozmezí od 5,5 MPa do 22 MPa. Uvedená doposud maximální tlaková hranice je již nyní vyšší než původní ložiskový tlak činící 18,8 MPa. Našim cílem tedy bylo experimentálním měřením vypozorovat projevy cyklického zatěžování na horninové vzorky při především vyšších tlacích nežli je aktuální maximální hranice 22 MPa

52 6.1. Analýza porozity a propustnosti Pro petrofyzikální analýzu porovitosti a propustnosti horninových vzorků byla využita laboratorní aparatura přístroje Coreval 700 (obr. 17). Metodika měření prostřednictvím tohoto permeametru a porozimetru je založena na principu Boylova zákona, jenž vyjadřuje, že součin tlaku a objemu je stálý, tzn. pv = konst. Obr. 17: Automatický permeametr a porozimetr (foto E. Roček). Objem pórů je stanoven pomocí referenční komory, která je naplněna plynem o referenčním objemu a počátečním tlaku. Plyn se do této komory přepouští z pórového prostranství daného vzorku. Vzorek je umístěn ve válcové měřící komoře s elastickou manžetou a je zde na něj touto manžetou vyvolán tlak představující litostatický tlak nadloží. Za těchto okolností je možné stanovit efektivní pórovitost. Princip znázorňuje schéma na obr. 18. Měření propustnosti vychází z doporučených postupů API (API recommended practice 1998)

53 Obr. 18: Schéma fungování přístroje pro stanovení pórovitosti (VINCI Technologies 2010). Rozsah měření tohoto přístroje je pro porózitu φ = 0,01 60 % a pro propustnost K a = 0,1 až 5000 md. Měření porozity na vzorcích testovacích jadérek vykazuje rozptyl přibližně 0,1 cm 3 na vzorek o objemu 50 cm 3, tvarná porozitní odchylka je ± 0,2 % od skutečné hodnoty. Tlakové podmínky je přístroj schopen nasimulovat až do 69 MPa (Klempa et al. 2015, Vinci technologies) Filtrační aparatura BRP 350 Pro účely simulace provozních podmínek PZP byl výzkum prováděn prostřednictvím filtrační aparatury, přesněji relativního permeametru Benchtop 350 (obr. 19). Přístroj je schopný simulovat ložiskové p, T podmínky až do úrovně 35 MPa, resp. 150 C. Tlak v pórech se zaznamenává na vstupních a výstupních otvorech jádra vzorku relativními a diferenčními snímači. Všechny komponenty přístroje, jež by mohly přijít do kontaktu s kapalinou, jsou vyrobeny z nerezových materiálů, aby byla zabezpečena jejich ochrana proti korozi (VINCI Technologies 2011)

54 Obr. 19: Filtrační aparatura BRP 350 (foto E. Roček). Aparatura BRP 350 se skládá z několika základních prvků. Jsou to: Injektážní pumpa 2 pístové akumulátory kapalin Vyhřívaný držák jádra (core-holder) Regulátor přívodu plynu vytvářející pórový tlak Zadní regulátor tlaku Ruční pumpa pro simulaci litostatického tlaku (confining pressure) Video separátor a systém pro získávání dat 6.3. Metodika laboratorního měření Při laboratorním měření uvedených aparatur je nezbytné vzít ohled na velikost jádra vzorku, který musí splňovat rozměrové požadavky přístroje. Jeho velikost musí být v rozmezí délky 2,54 až 7,62 cm a jeho průměr od 2,54 do 3,81 cm. Při použití menšího vzorku, než udávají zmíněné spodní limity, by mohlo docházet k netěsnostem, které by nepříznivě ovlivnily výsledky měření. V případě překročení povolené délky jádra existuje riziko exploze. Kromě tohoto vzorek taktéž musí být čistý, suchý a musí mít všechny plochy paralelní (VINCI Technologies 2011)

55 V první řadě tedy změříme a zaznamenáme rozměrové parametry jádra, ať už kvůli výše zmíněným požadavkům aparatur nebo pro naše výzkumné účely. Vzorek je také zapotřebí zvážit (obr. 20). Obr. 20: Vážení vzorku před měřením (foto E. Roček). Dále je u již naměřeného a zváženého vzorku možné v přístroji Coreval 700 stanovit jeho pórovitost a propustnost. Objektivní a kvalitní měření přístroje nabízí především vzorky s vyšší propustností. Po provedení těchto úkonů, kdy jsme získali základní počáteční údaje o jádru vzorku, můžeme vzorek již vložit do měřící komory (obr. 21) filtrační aparatury BRP 350, v níž se snažíme simulovat cyklický provoz PZP. Obr. 21: Měřící komora použité aparatury, v níž je simulován provoz PZP (foto E. Roček)

56 Vzorek se vkládá do komory s jádrovákem, tj. držákem jádra, mezi její pevnou a volnou zátku, kde je upevněn zakomponovaným elastickým rukávcem (obr. 22). Zmíněný rukávec je vyroben ze speciálního materiálu, jenž je mimořádně mechanicky, chemicky a teplotně odolný (od -55 C do 220 C). Bronzová matice, která je umístěna u pevné zátky, musí být v kontaktu s koncovým uzávěrem. Jádro vzorku uzavřeme v komoře zatlačením volné zátky tak, aby bylo v jádrováku řádně uchyceno. Vzorek je potom ještě důkladněji zafixován následným dotažením všech šroubových matic volné zátky (VINCI Technologies 2011, SEI-ID). Výhodou držáku jádra je snadná manipulace se zkoumanými jádry vzorku. Při výměně jader není nutné celý držák pracně demontovat. Je-li rukávec v držáku správně namontován, dále se již s tímto rukávcem nemanipuluje a vzorky se vyměňují pouze správným zacházením s volnou zátkou. Obr. 22: Schéma jednotlivých prvků jádrováku znázorňující upevnění vzorku (VINCI Technologies 2011). K napodobení běžných podmínek při provozu PZP jsme museli vyvolat dvě různé napětí. První má simulovat tlak, jímž na zájmové skladovací objekty působí nadložní horniny, druhé pak reprezentuje tlak v pórech hornin pojímajících zemní plyn. Namísto zemního plynu je k vyvolání tohoto tlaku vzhledem k bezpečnosti a efektivitě použit inertní dusík. Tlaková láhev se stlačeným dusíkem je napojena hadicí na aparaturu BRP

57 U tlakové láhve je umístěn uzavírací ventil a manometry uvádějící tlak plynu v láhvi a v hadici za ventilem. Další ventil s manometrem je umístěn před přístrojem, tentokrát regulační, jímž se ovládá přístup plynu na čelo vzorku v měřící komoře aparatury. Podobný regulační ventil je umístěn i na hadici za komorou, který slouží k odpouštění plynu z jádra vzorku. Na jádro vzorku, připravené v měřící komoře aparatury se všemi zmíněnými náležitostmi, můžeme začít prostřednictvím ruční pumpy vyvíjet tlak (confining pressure, dále jen Pconf ), který má představovat litostatický tlak nadloží. Tento tlak se v průběhu měření již neupravoval. Teplota v držáku se s drobnou odchylkou pohybovala okolo 36 C. S ohledem na provozní tlaky ve skladovacích objektech PZP Dolní Bojanovice, které mají pro většinu těchto objektů s výjimkou sarmatského obzoru (z něhož vzorek k dispozici nebyl) spodní tlakovou hranici (p min ) 5,5 MPa, bylo rozhodnuto o počátečním natlakování jádra právě na hodnotu podobnou této (obvykle 6 MPa). Poté již bylo možné zahájit samotný simulační proces cyklování, který se u testování jednotlivých vzorků určitým způsobem lišil. Jednak nastavením úrovně maximálního vtlačovaného tlaku plynu a jednak testovací dobou, respektive celkovým počtem simulovaných cyklů. Metodický postup doznal během testování i několik úprav, tyto úpravy se např. týkaly kontinuity cyklování vzhledem k průběžné analýze potenciálních změn porozity a propustnosti. Jak bylo uvedeno v kapitole 5.1, cyklický provoz PZP spočívá v zatlačování plynu do skladovacího objektu, stabilizaci a odběru plynu z objektu, čemuž následuje další stabilizace. Tyto úkony pospolu představují jeden cyklus. V našem případě byla snaha každý krok provést v časovém intervalu přibližně jedné hodiny. Po úvodním natlakování vzorku přes otevřený ventil a regulační přední ventil na zhruba 6 MPa, byl postup tlakování tedy následující: I. V průběhu první hodiny byl regulační ventil postupně uvolňován a tím pádem vzorek plněn přísunem čím dál většího množství plynu až po určitý maximální tlak. To probíhalo při uzavřeném zadním regulačním ventilu. II. Poté se vzorek nechal hodinu stabilizovat, během níž se ustaloval tlak rovnoměrně po celém objemu vzorku, respektive v jeho vzájemně komunikujících prostorech. III. Během třetí hodiny se plyn ze vzorku postupně odpouštěl zadním regulačním ventilem na výchozí stav (~6 MPa), načež se tento ventil opět kompletně uzavřel

58 IV. Před odpouštěním bylo nutné zavřít přední ventily, aby do vzorku nepronikal z tlakové láhve či hadice žádný další plyn. V posledním kroku se vzorek nechal další hodinu stabilizovat, čímž byl uzavřen jeden celý cyklus. Během tohoto procesu byl sledován a automaticky zaznamenávám tlak na vstupu a výstupu z jádra. Po provedení určitého počtu cyklů, v řádech desítek, byla opětovně měřena pórovitost vzorku a jeho propustnost. Na těchto parametrech, případně na jejich změnách, se posuzovaly projevy cyklického zatěžování horninového vzorku Specifikace měření a výsledky Doposud byly otestovány 3 vzorky z dostupných 12. V této podkapitole je upřesněn přístup k testování těchto vzorků a podány výsledky. Tabulka 3 poskytuje převody tlakových jednotek, se kterými se pracovalo. Tab. 3: Převod používaných jednotek SI na psi. Jednotka Zkratka Hodnota převodu bar Bar 1 bar = 14,5 psi megapascal MPa 1 bar = 145 psi Vzorek. č. 1 Obr. 23: Vzorek z vrtu P111 (foto E. Roček)

59 Jádro prvního poskytnutého vzorku bylo odebráno z hloubky 1836 m vrtem P111, vyvrtaného do skladovacího objektu Čočky. Ve výchozím stavu u něj byla naměřena pórovitost 8,18 % a propustnost 0,002 md (milidarcy). Graf 1 naznačuje průběh simulace cyklického provozu. Graf 1: Znázornění průběhu napouštění a vypouštění vzorku č. 1 plynem. Při dynamickém cyklování vzorku byla snaha spodní tlakovou hranici udržovat okolo 6 MPa, která s určitou rezervou odpovídá spodním provozním limitům na PZP Dolní Bojanovice. Horní tlaková hranice byla omezena možnostmi tlakové láhve dodávající plynové médiem, zpočátku dosahovala 18 MPa a postupně se mírně snižovala. U prvního vzorku bylo rozhodnuto, že jeho případné změny v pórovitosti a propustnosti budou kontrolovány každým nasimulovaných 10 cyklech. Tento vzorek celkově prošel 30 cykly v tlakovém rozmezí ~ 6-18 MPa. To probíhalo za nastaveného simulovaného tlaku nadloží (Pconf) 4000 psi (~ 27,5 MPa). Po 10 cyklech se vzorek vytáhl z přístroje a byla u něj naměřena pórovitost 7,53 a propustnost 0,001 md. Prvních 10 cyklů bylo zaznamenáváno pouze orientačně, následně však již byl k dispozici přesný automatický záznam, který nám umožňoval sledovat věrohodnější průběh tlaku na vstupu do jádra vzorku a jeho výstupu, jak ukazuje pro sérii druhé desítky cyklů graf 2 a 3, znázorňující procesy napouštění a stabilizace vzorku. Každý z těchto procesů probíhal v intervalu cca 1 hodiny

60 Graf 2: Průběh vtláčení a stabilizace ve 14. cyklu. Graf 3: Průběh vtláčení a stabilizace v 18. cyklu. Po 20 cyklech byla zjištěna pórovitost 2,52 % a propustnost již nebyla naměřitelná, tzn. že hodnota permeability se snížila až po měřící rozsah použité aparatury. Na obou těchto parametrech jsou patrné obrovské změny, taktéž se začali na jádře objevovat prasklinky. U série cyklů nastal výrazný nárůst tlakových spádů zřetelný na grafech 4, 5 a 6, kdy se vstup a výstup tlaků ani během hodinové stabilizace nestíhal vyrovnat. Z technických důvodů již nebylo možné po 30 cyklech změřit propustnost a porozitu vzorku, dá se však předpokládat jejich klesající tendence

61 Graf 4: Průběh vtláčení a stabilizace ve 24. cyklu. Graf 5: Průběh vtláčení a stabilizace ve 26. cyklu. Graf 6: Průběh vtláčení a stabilizace ve 30. cyklu

62 Zkoumaný vzorek od samého počátku testování vykazoval příliš malou pórovitost a propustnost, tím pádem malý průtok, než aby byl využíván pro účely skladování plynu. Z těchto poznatků a dle zdroje odebrání vzorku, tj. skladovací objekt Čočky je zřejmé, že se nejedná o jádro z ložiskové formace. Podle všeho se jedná o jílový materiál tvořící izolační vrstvu čočkám s propustnějším uskladňovacím prostorem. Sledované parametry se během naší simulace ještě více snižovaly. Na přelomu druhé a třetí desítky cyklů nastala razantní změna nejen na základě srovnání parametrů porozity a propustnosti měřených po 10. a 20. cyklu, ale taktéž na základě pozorování tlakových spádů mezi sériemi cyklů a cyklů. Tato skutečnost naznačuje, že nejvýznamněji jádro vzorku neovlivnilo cyklické zatláčení a odpouštění plynu ze vzorku (změna tlaku v pórech), ale změny vyvolávaného vertikálního napětí představující geostatický tlak (Pconf), který byl během simulace nastaven na 4000 psi a při vytažení z jádrováku přirozeně nulový. Měření bylo doplněno tomografem znázorňujícím deformace vzorku (obr. 24). Obr. 24: Analýza vzorku č. 1 pomocí tomografu zobrazující praskliny

63 Vzorek č.2 Obr. 25: Vzorek č. 2 z vrtu P106 (foto E. Roček). Jádro druhého vzorku bylo odebráno z hloubky 1665 m vrtem P106. Jedná se tedy o jádro z největšího skladovacího objektu, tj. Hlavního objektu. V permeameteru při Pconf nastaveném na 150 psi byla naměřena propustnost vzorku 221,5 md. Při samotném cyklování byl Pconf opět zpočátku nastaven na 4000 psi. Graf 7 naznačuje průběh naší simulace. Graf 7: Znázornění průběhu napouštění a vypouštění vzorku č. 2 plynem. Zásadním rozdílem oproti testování 1. vzorku bylo rozhodnutí jádro vzorku dynamicky zatěžovat kontinuálně po celkový počet cyklů bez průběžného odtlakování

64 a vytahování vzorku ze simulačního přístroje. Těchto cyklů bylo 40. Použitá horní tlaková hranice byla stále limitována možnostmi tlakové lahve a tak dosahovala nejvýše 17 MPa. V průběhu tohoto cyklování nebyly zpozorovány žádné významné tlakové spády v žádné fázi tlakování, při napouštění vzorku plynem tlak na výstupu okamžitě doprovázel tlak na vstupu, což dokládají grafy 8 a 9 s vybranými cykly na ukázku. Stejně tak při vypouštění plynu vstupní tlak okamžitě doprovázel tlak výstupní. Tyto skutečnosti svědčí o velmi dobré propustnosti zkoumaného vzorku. Graf 8: Průběh vtláčení a stabilizace v 17. cyklu. Graf 9: Průběh vtláčení a stabilizace v 35. cyklu. Po ukončení simulace bylo na vzorku provedeno měření propustnosti za stejných podmínek jako při výchozím stavu. Tato permeabilita, tentokrát činící 97,4 md, oproti původnímu stavu 221,5 md doznala změn. Změny propustnosti v řádech stovek md

65 nejsme schopni identifikovat z křivek průběhu cyklování a tedy nejsme schopni určit okamžik, kdy změna nastala. Tyto změny by bylo vhodné ověřit na jiném jádru odebraného ze stejného místa a pozorovat na něm i pórovitost, která při měření tohoto vzorku nebyla začleněna, a případně další parametry, bude-li metodika v budoucnu upravována. Také se nabízí sledovat změny ve vzorku během dřívější fáze kompletní cyklické simulace pro jejich lepší přehled. Vzhledem k naší simulaci, kdy se operuje výhradně od minimální tlakové hranice (představující vytěžení aktivní části zásobníku tzn. minimální kapacitu) až po maximální tlakovou hranici (představující nejvyšší možné naplnění zásobníku nejvyšší kapacita), předpovídáme změny parametrů vlivem provozu PZP až v řádech desítek let a je možné, že by při těchto podmínkách v takovém časovém horizontu podzemní zásobník, co se propustných vlastností týče, postupně degradoval Vzorek č. 3 Obr. 26: Vzorek č. 3 z vrtu P95 (foto E. Roček). Třetí a poslední doposud testované jádro bylo odebráno z hloubky 1724 m, vrtem P95, taktéž ze skladovací struktury Hlavní objekt jako předchozí jádro vzorku. Jelikož je našim cílem především studovat chování zásobníku při provozu s vyšším maximálním tlakem než je aktuálně využívaný na PZP (22 MPa), zapojili jsme do sestavy multiplikátor tlaku, který umožňuje stlačení plynu a vytvoření tak mnohem většího tlaku

66 Erik Roček: Metodika ověřování dlouhodobého provozu PZP než s kterým jsme mohli pracovat doposud. Multiplikátor byl hadicemi propojen mezi tlakovou láhví s dusíkem a přístrojem BRP 350 a rovněž připojen na kompresor. Obr. 27: Multiplikátor tlaku stlačující plyn za účelem dosažení vyšších vtláčecích tlaků (foto E. Roček). Počáteční propustnost u vzorku byla stanovena 56,8 md a pórovitost pomocí tomografu 27% (obr. 28). Pconf byl před zahájením dynamického zatěžování nastaven na 5000 psi. Graf 10 naznačuje průběh naší simulace. Graf 10: Znázornění průběhu napouštění a vypouštění vzorku č. 3 plynem

67 Obr. 28: Segmentace pórového prostoru prostřednictvím tomografu. S multiplikátorem tlaku, umožňujícím užití vyšších tlaků než momentálních provozních, jsme do 3. vzorku vtláčeli plyn až k 30 MPa pórového tlaku. Přísun plynu byl kontrolován pouze otevíracím ventilem (dvoufázovým), nikoliv regulačním. S těmito zmíněnými změnami prozatím proběhlo 19 cyklů, po nichž bylo jádro vzorku odtlakováno pro další měření sledovaných parametrů. Grafy 11 a 12 s vybranými cykly dokládají dobrou propustnost zkoumaného vzorku. Graf 11: Průběh vtláčení a stabilizace v 6. cyklu