prof. Ing. Petr Bujok, CSc.; Ing. Martin Klempa; V 2 Ing. Michal Porzer



Podobné dokumenty
prof. Ing. Petr Bujok, CSc. 1, Ing. Martin Klempa, 2 V 2 Ing. Jaroslav Němec, DrSc. 2, Ing. Petr Němec, Ph.D. 3

STUDIUM VLIVU CO 2 NA VYSTROJENÍ INJEKTÁŽNÍCH SOND A OKOLNÍ HORNINOVÉ PROSTŘEDÍ LABORATORNÍ VÝZKUM

Karta předmětu prezenční studium

VŠB TECHNICKÁ UNIVERZITA OSTRAVA Hornicko - geologická fakulta Institut geologického inženýrství. 17. listopadu 15/2172, Ostrava - Poruba

Břidlicový plyn a jeho dopad na ceny

ZEMNÍ PLYN. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: Ročník: devátý

PRACOVIŠTĚ A LABORATOŘE ICT

Ekonomické a environmentální aspekty těžební otvírky a těžby břidličného plynu na území jižní Moravy

SANAČNÍ A VÝPLŇOVÉ SMĚSI PŘIPRAVENÉ PRO KOMPLEXNÍ ŘEŠENÍ PROBLEMATIKY METANU VE VAZBĚ NA STARÁ DŮLNÍ DÍLA

Těžba ropy a zemního plynu v Polsku

Břidlicový plyn v ČR: možné přínosy, ekonomická a environmentální rizika

A7-0277/84

Výzkumná infrastruktura RINGEN platforma pro mezinárodní spolupráci vědy a průmyslu. 5. Podnikatelské fórum 18. června 2019, Litoměřice

Základní charakteristika výzkumné činnosti Ústavu fyzikální chemie

Příloha I. Texty uplatněných certifikovaných metodik. Výsledek projektu: TB010CBU003

Přírodní zdroje uhlovodíků

Význam hydraulických parametrů zemin pro určení obtížně sanovatelných lokalit ve vztahu k in situ technologiím

Možnosti využití slojového metanu v České republice

70. výročí uranového průmyslu v České republice 50 let těžby uranu v severních Čechách

VYSOKÁ ŠKOLA BÁŇSKÁ- TECHNICKÁ UNIVERZITA OSTRAVA

Systém větrání využívající Coanda efekt

5. Hodnocení vlivu povodně na podzemní vody

TOGEOS CESTA KE GEOLOGICKÉMU UKLÁDÁNÍ CO2 V ČESKÉ REPUBLICE

Řešení problémů nedostatečných zdrojů vody v důsledku sucha

lního profilu kontaminace

TEPELNÉ VLASTNOSTI HORNIN A JEJICH VLIV NA VYUŽITÍ ZEMNÍHO TEPLA

ŽÁDOST O UDĚLENÍ SOUHLASU

Modelování ustáleného a neustáleného proudění v okolí plynových sond. Mgr. Hana Baarová

KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE. 123TVVM - Základní materiálové parametry

Geofyzika jako klíčová metoda pro vyhledávání hydrogeologických struktur v Mohelnické brázdě a v povodí Blaty

Těžba, úprava a skladování zemního plynu. Ing. Tomáš Hlinčík, Ph.D.

Inženýrskogeologický průzkum přirozených stavebních materiálů

Nekonvenční zemní plyn z břidlic (NZPB) Potenciální zásoby a technologie jeho těžby

MĚSTO RALSKO NÁHLOV OVĚŘOVACÍ VRT PODKLAD PRO VÝBĚROVÉ ŘÍZENÍ

Mýty o plynu z břidlic

Umělá infiltrace na lokalitě Káraný jako nástroj řešení nedostatku podzemní vody pro vodárenské využití

Hydrogeologie a právo k část 1.

NÁVRH NA JMENOVÁNÍ PANA ING. MARTINA KLEMPY, PH.D. DOCENTEM PRO OBOR APLIKOVANÁ GEOLOGIE

Zemní plyn Ch_032_Paliva_Zemní plyn Autor: Ing. Mariana Mrázková

Metoda pulzního hydraulického štěpení hornin pro účely zefektivnění jímání podzemní vody nebo zemského tepla

MASARYKOVA UNIVERZITA PŘÍRODOVĚDECKÁ FAKULTA ÚSTAV GEOLOGICKÝCH VĚD

OPTIMALIZACE SVAŘOVACÍCH PARAMETRŮ PŘI ODPOROVÉM BODOVÉM SVAŘOVÁNÍ KOMBINOVANÝCH MATERIÁLŮ

Energetika se zabývá získáváním, přeměnou a distribucí všech forem energie. Energii nevytváříme, pouze transformujeme z jedné formy na druhou.

Studium vlivu pokračováním těžby hnědého uhlí v dole Turów na podzemní a povrchové vody v ČR. Mgr. Zdeněk Venera, Ph.D. a kol.

Využití ICT pro rozvoj klíčových kompetencí CZ.1.07/1.5.00/

Inovativní výrobky a environmentální technologie ENVITECH

215/1997 Sb. VYHLÁŠKA. Státního úřadu pro jadernou bezpečnost

2 MECHANICKÉ VLASTNOSTI SKLA

Vliv barometrického tlaku na úroveň hladiny vody v pozorovacích vrtech

HYDRAULICKÉ PARAMETRY ZVODNĚNÝCH SYSTÉMŮ

VÝSKYT STRONCIA 90 A CESIA 137 VE VODĚ NA ÚROVNI NOREM ENVIRONMENTÁLNÍ KVALITY A JEJICH ODPOVÍDAJÍCÍ OBSAH VE DNOVÝCH SEDIMENTECH

ENERSOL 2017 VZDĚLÁVACÍ PROJEKT NA TÉMATA OBNOVITELNÝCH ZDROJŮ ENERGIE, ÚSPORY ENERGIÍ A SNIŽOVÁNÍ EMISÍ V DOPRAVĚ STŘEDOČESKÝ KRAJ

Hornicko-hutnická akademie Stanislawa Staszica v Krakově

EU peníze středním školám digitální učební materiál

Paliva. nejběžnějším zdrojem tepla musí splňovat tyto podmínky: co nejmenší náklady na těžbu a výrobu snadno uskutečnitelné spalování

ENERGETICKÉ ZDROJE PRO 21. STOLETÍ

Experimentální stanovení technických parametrů pro optimalizaci provozu turbogenerátoru

OHGS s.r.o. Ústí nad Orlicí RNDr. Svatopluk Šeda, GE-TRA s.r.o. Imrich Drapák Blok 3. Stavební povolení a stavba studní

ŽÁDOST O VYDÁNÍ ZÁVAZNÉHO STANOVISKA dle ust. 37 zák. č. 164/2001 Sb.

Chemie - 3. ročník. přesahy, vazby, mezipředmětové vztahy průřezová témata. očekávané výstupy RVP. témata / učivo. očekávané výstupy ŠVP.

Alkany Ch_027_Uhlovodíky_Alkany Autor: Ing. Mariana Mrázková

Energetická politika a rozvoj města Litoměřice. Podnikatelské Fórum Ústeckého kraje Ústí nad Labem, 21. září 2015

Centrum výzkumu Řež s.r.o. Centrum výzkumu Řež se představuje

Stanovisko Technické komise pro měření emisí

Česká geologická služba

ZDROJE ENERGIE. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: Ročník: devátý

EU peníze středním školám digitální učební materiál

HYDROGEOLOGICKÝ PRŮZKUM

MODERNÍ PŘÍSTUPY V PŘEDÚPRAVĚ PITNÝCH A PROCESNÍCH VOD

materiál č. šablony/č. sady/č. materiálu: Autor:

L-Vis 510. Procesní viskozimetr. ::: Viscometry at its best

Usazené horniny organogenní

Modelování proudění metanu

Úvod do zachytávání a ukládání CO2 (CCS) Vít Hladík Česká geologická služba

3 - Hmotnostní bilance filtrace a výpočet konstant filtrační rovnice

VYUŽITÍ SYSTÉMU EXPERT PRO ZPRACOVÁNÍ A INTERPRETACI HYDROGEOLOGICKÝCH DAT. RNDr.František Pastuszek VODNÍ ZDROJE, a.s.

Organická chemie 3.ročník studijního oboru - kosmetické služby.

PVP Bukov výzkumné pracoviště pro demonstraci bezpečnosti a proveditelnosti úložného systému hlubinného úložiště

BUDOUCNOSTMAHLOUBKU.CZ

Geotechnický průzkum hlavní úkoly

NABÍDKA KAOLINOVÉHO LOŽISKA

Sorpce oxidu uhličitého na vápence pocházejících z různých lokalit České republiky

Zóna volného obchodu mezi EU a Kanadou (CETA) Mezinárodní strojírenský veletrh, Brno,

KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE. 123MAIN - Základní materiálové parametry

Vliv chemické aktivace na sorpční charakteristiky uhlíkatých materiálů

PREVENCE NEKONTROLOVATELNÝCH VÝSTUPŮ DŮLNÍCH PLYNŮ V PLOCHÁCH OPUŠTĚNÝCH UHELNÝCH DOLŮ ČESKÉ ČÁSTI HORNOSLEZSKÉ PÁNVE

TECHNICKÉ ASPEKTY SANACE LOKALITY S VERTIKÁLNÍ STRATIFIKACÍ CHLOROVANÝCH ETHYLENŮ V HORNINOVÉM PROSTŘEDÍ.

IMPLEMENTACE BIOVENTINGU

CCS v Evropě a ve světě. Vít Hladík Česká geologická služba

Hydrogeologie a právo k část 2.

Dokumentace průzkumných děl a podzemních staveb

Témata bakalářských prací

Profesor Ing. Aleš Komár, CSc. Aplikace palivového aditiva v provozu vojenské techniky AČR

Zadání Bohatství Země 2016

Česká geofyzika v mezinárodním programu hlubokého vrtání ICDP

Popis zeminy. 1. Konzistence (pro soudržné zeminy) měkká, tuhá apod. Ulehlost (pro nesoudržné zeminy)

Čerpání prostředků z fondů EU za programové období Petr Hovorka a Jan Kůs. Ministerstvo financí České republiky

Stanovení nejistot při výpočtu kontaminace zasaženého území

Superkritická fluidní extrakce (SFE) Superkritická fluidní extrakce

VLIV TECHNOLOGICKÝCH PARAMETRŮ POST-AERACE NA KVALITU ANAEROBNĚ STABILIZOVANÉHO KALU

Transkript:

prof. Ing. Petr Bujok, CSc.; Ing. Martin Klempa; V 2 Ing. Michal Porzer VÝZKUM VLASTNOSTI NADRZNICH HORNIN A MATERIALOVÝCH VZORKU V LABORATORI STIMULACE VRTU A LOZISEK UHLOVODIKU Díky OP Výzkum a vývoj pro inovace vznikl projekt ICT Institut čistých technologií těžby a užití energetických surovin CZ.1.05/2.1.00/03.0082, který má za úkol se věnovat výzkumu problematiky těžby a užití energetických surovin i dalšího využití horninového prostředí při zajištění udržitelného rozvoje a požadavku na maximální surovinovou soběstačnost. V rámci výzkumného programu Vícefázové horninové prostředí vznikla unikátní Laboratoř stimulace vrtů a ložisek uhlovodíků. Díky nejmodernějšímu laboratornímu vybavení je laboratoř schopna měřit fázové propustnosti horninových vzorků a technických materiálů za podmínek in situ. Dále se zabývá geosekvestrací CO 2 v uhelných slojích a doprovodných propustných vrstvách v návaznosti na těžbu slojového metanu. Je schopna i charakterizovat ropy a jejich deriváty (frakcionace SARA, stanovení viskozity, obsah asfalténů a pryskyřic, aromatických podílů, stanovení střední hodnoty molekulových hmotností, stanovení agregačního faktoru, destilační křivky, aj.). Dále v rámci výzkumu je laboratoř schopna vyhodnotit poškození, popř. ovlivnění přípočvové zóny vrtu při všech fázích vrtání a těžby (kyselinování, zavádění PAL, čištění). V neposlední řadě je schopna i posoudit vhodnost aplikace povrchově aktivních látek a polymerů pro potřeby zvýšení vytěžitelnosti ložisek uhlovodíků. V kombinaci s některými dalšími pracovišti Hornicko geologické fakulty pracovníci laboratoře stanovují veškeré potřebné parametry pro určování kvality ložisek tzv. Shale Gas, jako jsou TOC (celkové množství organického uhlíku), nasycenost, odraznost vitrinitu, mineralogické složení, vázanost plynu, permeabilitu a nasycenost. 1

K základnímu laboratornímu vybavení, které má laboratoř k dispozici patří mono a di fázové permeametry (BRP 350, FDS 350), kapilarimetr a retortová pec, vše od firmy Vinci Tech. (Francie), tenziometr (100MK 2 firmy Krüss), hustoměr (DMA 4500 firmy Anton Paar) aj. Toto laboratorní vybavení je v rámci Evropy jedinečné a unikátní. Na příklad v otázkách netradičního využívání horninového prostředí hrají hlavní roli především těžba zemního plynu z břidlic, intenzifikace těžby konvenčních ložisek uhlovodíků a na ně navazující tercierní těžební metody a geosekvestrace CO 2. Díky filtračním aparaturám FDS 350 a BPR 350 je Laboratoř stimulace vrtů a ložisek uhlovodíků schopna např. poskytnout kvalitní údaje o vlivu různých typů médií jako jsou např. polymery nebo CO 2 na vytěžitelnost ložisek uhlovodíků, případně vliv různých typů výplachů na kolektorské vlastnosti dané horniny za ložiskových p, T podmínek. Tyto podmínky je na zmíněných aparaturách možno simulovat až do úrovně 150 C a 35 MPa. S rozvojem průzkumu potenciálních akumulací zemního plynu v břidlicích zejména v Polsku, Argentině, Chile, Rusku, Jihoafrické republice a dalších zemích nabývá problematika kvalitního laboratorního výzkumu horninových vzorků z potencionálních lokalit na významu. O ložiskovém potenciálu dané horninové formace vypovídají především (Dvořáková, 2011): TOC (Total Organic Carbon), odraznost vitrinitu; pórovitost, permeabilita, nasycení a typ tekutin; znalost termálního vývoje. Celkový organický uhlík indikuje množství organického materiálu v hornině a jeho hodnota je úměrná množství přítomného zemního plynu. Odraznost vitrinitu napomáhá určit původ uhlovodíků v hornině 2

(termogenní, organogenní). Z petrofyzikálních parametrů je zásadní znalost pórovitosti, nasycení vodou a permeability kolektorské horniny, která hraje roli jak pro potenciální hydraulické štěpení a posouzení jeho účinnosti, tak pro odhad množství volného zemního plynu, jeho mobility, a tedy i ekonomických parametrů kolektoru. Kolektorské vlastnosti plynonosných břidlic jsou značně odlišné od vlastností konvenčních ložisek. Jejich porozita a permeabilita je značně omezená, a to v řádech přibližně φ 2-15 % u porozity a K a < 0,1 md pro permeabilitu. Takto nízké hodnoty parametrů vyžadují velmi citlivé metody stanovení, počínaje průzkumnými pracemi in situ (např. NMR) a konče laboratorní analýzou vrtného jádra (Passey, 2010). Pro petrofyzikální analýzu daných vzorků Shale Gas Laboratoř stimulace vrtů a ložisek uhlovodíků využívá zejména Automatický permeametr a porozimetr (obr. č. 1), který má měřící rozsah pro porozitu φ = 0,01 60 % a K a = 0,1-5000 md pro permeabilitu. Tlakové podmínky ložiska je přístroj schopen nasimulovat až do úrovně 69 MPa. Permeametry BPR 350 (obr. č. 2) a FDS 350 (Benchtop Relative Permeameter 350 a Fracture Damage System 350) mají citlivost stanovení propustnosti v řádu 0,01 md. Svým rozsahem výše zmíněné laboratorní vybavení bez problému zachycuje možné hodnoty kolektorských parametrů zkoumaných hornin potenciálních ložisek břidlicového plynu. Mezi nadějnými plynonosnými horninami na území České republiky mají vyhovující parametry (tab. č. 1) pro předpoklad, že jde o tzv. Shale Gas Sweet Spot, mikulovské slínovce svrchně jurského původu. Pro předpoklad nadějnosti hraje roli fakt, že jde o hlavní matečnou horninu uhlovodíků pro celou oblast, nízká úroveň deformace a subhorizontální uložení (Dvořáková, 2011). TOC (%) 1,5-2,4 R o (%) 0,8-1,3 3

Hloubka (m) 2000-4800 Mocnost (m) 400-2000 Tab. č. 1: Parametry mikulovských slínů Pro stanovení permeability pro plyn se v Laboratoři stimulace vrtů a ložisek uhlovodíků běžně využívá filtrační aparatura BRP 350, která dokáže pracovat jak s plynem (N 2, CO 2 ) a tak s tekutinami (ropa, ložisková voda, povrchově aktivní látky, apod.). Permeabilita se v tomto případě stanovujeme na principu tzv. Darcyho zákona a s přihlédnutím ke Klinkerbergovu efektu pro plyn jako médium. Kromě nastavení in situ p, T podmínek je aparatura schopna pomocí tzv. Back Pressure Regulator (BPR) nastavit protitlak simulující ložiskový tlak. Pro stanovení dalších důležitých charakteristik daných vzorků mikulovských slínů byla provedena analýza na zařízení Retortová pec (obr. č. 3), která je schopna určit nasycení kapalinami. Tato pec pracuje s nadrceným horninovým vzorkem, který zahřívá až na teplotu 650 C. Odpařené kapaliny potom z ocelových zásobníků procházejí chladící lázní, kde kondenzují a jsou zachytávány do kalibrovaných byret o objemu 20 ml. Z experimentu bylo stanoveno množství ropy obsažené ve vzorku na 1,8 % a množství vody na 6,9 % (obr. č. 4). V průběhu měření byl odebrán také vzorek plynu a plynovou chromatografií stanoveno jeho složení, kde byl methan zastoupen 15 obj. % a další plynné uhlovodíky menšími objemy (ethan 5,4 obj. %; propan 1,7 obj. %; atd.). Z námi provedené analýzy však bohužel vyplývá, že daný vzorek není z hlediska možného výskytu tzv. Shale Gas vhodný. Jde spíše o prostor, kudy v minulosti ropa migrovala. Automatický porozimetr a permeametr stanovuje pórovitost vtláčením N 2 do horninového vzorku, který je následně vypuštěn do referenční nádoby o známém objemu a tlaku. Vyhodnocení následně probíhá na základě tzv. Boyleova zákona s opravou o vliv stlačení vzorku. Pro měření bylo použito vrtné jádro daného vzorku o průměru 1 (25,4 mm) a délky 1,58 (40 mm). Vrtné jádro bylo vystaveno tlaku 6,9 MPa 4

(1000 psi) a plyn byl vtláčen pod tlakem 1,38 MPa (200 psi). V tabulce č. 2 jsou uvedeny parametry naměřené tímto přístrojem. Pc (psi ) 600 Vp (cm 0,0 88 φ Vp 0 ( (cm 3 % ) ) 0, 0,09 44 3 V b0 V b V g ρ g (cm (cm (cm (g/ cm φ 0 (%) 19, 19, 19, 2,73 0,47 95 95 86 ρ b (g/ cc) 2,7 2 Tab. 2: Výsledky stanovení porozity vzorku; Pc - tlak na vzorek, Vp objem pórů, φ porozita, Vp 0 objem pórů za nulového tlaku, V b0 objem vzorku za nulového tlaku, V b objem vzorku, V g objem horninové matrice, ρ g objemová hmotnost horninové matrice, φ 0 porozita za nulového tlaku, ρ b objemová hmotnost Měření na tomto přístroji je na těchto typech hornin časově velmi náročné, protože při tak omezených hodnotách testovaných parametrů je zaručení stacionárních tlakových podmínek zdlouhavé. I přes tyto aspekty výzkumu nízkopropustných slínovců a jejich vlivu na proces měření, je možno stanovit základní petrofyzikální parametry těchto hornin. Námi testovaný vzorek vykazoval velmi nízkou účinnou pórovitost, což potvrdíme dalším testováním na větším množství vzorků. Poděkování: Článek byl vypracován v rámci projektu ICT CZ.1.05/2.1.00/03.0082 (Institut čistých technologií těžby a užití energetických surovin) financovaný Evropskou unií a z prostředků státního rozpočtu prostřednictvím Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy. Použitá literatura: 5

AGRAWAL, A. et al. A Technical and Economic Study of Completion Techniques in Five Emerging US Gas Shales. In: SOCIETY OF PETROLEUM ENGINEERS (SPE), Inc. ATCE 2010 SPE Annual Technical Conference and Exhibition: proceedings, 20-22 September, Florence, Italy. Richardson, Tex: Society of Petroleum Engineers, 2010, 16 s. ISBN 978-1-55563-300- 4. DOI: 10.2118/135396-MS. ANDNOY, Bernt S. et Reza LOOYEH. Petroleum rock mechanics: drilling operations and well design. Boston: Gulf Professional, 2011, xxvi, 350 p. ISBN 01-238-5546-2. BAIR, Scott E., David C. FREEMAN a John M. SENKO. Expert Panel Technical Report: Subsurface Gas Invasion Bainbridge Township, Geauga County, Ohio [online]. 2010 [cit. 2012-06-20]. Dostupné z: http://www.ohiodnr.com/mineral/bainbridge/tabid/20484/default.aspx CREANEY et PASSEY. Recurring Patterns of Total Organic Carbon and Source Rock Quality within a Sequence Stratigraphic Framework. AAPG Bulletin. 1993, roč. 77, č. 3, 386-401. DEVILLE, Jay, Brady FRITZ a Michael JARRETT. Development of Water- Based Drilling Fluids Customized for Shale Reservoirs. SPE Drilling. 2011, roč. 26, č. 4, s. -. ISSN 1064-6671. DOI: 10.2118/140868-PA. Dostupné z: http://www.spe.org/ejournals/jsp/journalapp.jsp?pagetype=preview DVOŘÁKOVÁ. ČESKÁ GEOLOGICKÁ SLUŽBA. Nekonvenční zemní plyn z břidlic (NZPB): Potenciální zásoby a technologie jeho těžby. 2011. vyd. Brno, 2011, 56 s. PASSEY, Q.R. et al. From Oil-Prone Source Rock to Gas-Producing Shale Reservoir: Petrophysical Characterization of Unconventional Shale Gas Reservoirs. In: SOCIETY OF PETROLEUM ENGINEERS (SPE), Inc. Proceedings SPE International Oil. Richardson, Tex.: SPE, 2010, 29 s. ISBN 978-1-55563-295-3. DOI: 10.2118/131350-MS SOEDER, D.J. Porosity and Permeability of Eastern Devonian Gas Shale. SPE Formation Evaluation. 1988, roč. 3, č. 1, s. 116-124. ISSN 0885-6

923x. DOI: 10.2118/15213-PA. Dostupné z: http://www.onepetro.org/mslib/servlet/onepetropreview?id=00015213 Obr. č. 1: Automatický permeametr a porozimetr (Laboratoř stimulace vrtů a ložisek uhlovodíků) Obr. č. 2: filtrační aparatura BRP 350 (Laboratoř stimulace vrtů a ložisek uhlovodíků) Obr. č. 3: Retortová pec (Laboratoř stimulace vrtů a ložisek uhlovodíků) Obr. č. 4: Zachytávání kondenzátu (Laboratoř stimulace vrtů a ložisek uhlovodíků) 7