Nauka i technologie, Nauka w Polsce, Technologie

Sejsmicy i … wibrujące ciężarówki pomagają w poszukiwaniach gazu łupkowego

Fot. Flickr, tripleigrek
Fot. Flickr, tripleigrek

Nagromadzenia gazu w skałach łupkowych rozmieszczone są w przyrodzie nierównomiernie – w Polsce zwykle na głębokości 3-5 km. Zanim zrobi się kosztowne odwierty, warto mieć obraz tego, co jest pod ziemią. W przygotowaniu modeli 2D oraz 3D pomagają sejsmicy oraz… wibrujące ciężarówki.

Podobne do kombajnów ciężarówki ważące nawet 40 ton powoli suną po ziemi. Podczas krótkich postojów podwieszone do nich ciężkie płyty rytmicznie uderzają o glebę w precyzyjnie wyznaczonych miejscach. Uderzenia czasem następują kilka razy na sekundę, a czasem są szybsze i dochodzą do stu razy na sekundę. Od pracy tych pojazdów ziemia drga w zaprojektowany wcześniej sposób. I o to właśnie sejsmikom chodzi.

Pod Łęczną w woj. lubelskim, dzięki pracy takich ciężarówek – a także rozmieszczonej na powierzchni ziemi sieci odbiorników, tzw. geofonów – geofizycy mogą się dowiedzieć, co jest pod ziemią. A naukowcy wcale nie chcą poprzestać na tym, co jest kilkanaście metrów poniżej. Mają znacznie bardziej ambitny plan. Chcą się dowiedzieć, co się znajduje na głębokości 2,5-5 km. Bo na takiej głębokości znajdują się zwykle w Polsce nagromadzenia gazu łupkowego. Drgania mechaniczne wytworzone za pomocą płyty umieszczonej w podwoziu wibratora generują fale sprężyste. Fale po odbiciu się od kolejnych warstw skał, „wracają” na powierzchnię i rejestrowane są przez rozłożone na ziemi geofony oraz aparaturę telemetryczną. A urządzenia te przetwarzają częstotliwość drgań podłoża na napięcie elektryczne. Umożliwia to stworzenie trójwymiarowego obrazu wycinka ziemi, w którym mają być robione odwierty.

„Celem naszych badań jest ustalenie, jakie parametry drgań odbierane przez czujniki będą związane z podwyższoną zawartością węglowodorów – czyli gazu – w formacjach łupkowych” – mówi dr Michał Stefaniuk z Katedry Surowców Energetycznych Akademii Górniczo-Hutniczejw Krakowie. To kierownik projektu dotyczącego badań sejsmicznych formacji zawierających gaz łupkowy. Projekt jest realizowany w ramach programu Blue Gas Narodowego Centrum Badań i Rozwoju przez konsorcjum, w skład którego wchodzi siedem podmiotów reprezentujących stronę naukową oraz przemysłową. Liderem projektu jest PGNiG SA. W badaniach biorą udział naukowcy z AGH we współpracy m.in. ze specjalistami PGNiG SA oraz Orlen Upstream Sp. z o.o. Prace terenowe wykonywane są przez Geofizykę Kraków.

Metody sejsmiczne są szeroko stosowane na świecie i każdorazowo kalibrowane pod kątem badanej formacji skalnej. „Okazało się jednak, że sposoby zaadaptowane ze Stanów Zjednoczonych w Polsce nie do końca się sprawdzają – nie dają oczekiwanych rezultatów w poszukiwaniu złóż niekonwencjonalnych, takich jak gaz łupkowy” – powiedział dr Michał Stefaniuk. Problemem jest to, że polskie złoża gazu łupkowego mają inne parametry niż złoża amerykańskie, co jednak zostało potwierdzone dopiero w ostatnich latach w wyniku badań prowadzonych przez firmy. Znajdują się one też zwykle na innej głębokości i przykrywają je inne warstwy geologiczne. Polscy naukowcy mają więc przed sobą trudne zadanie. Muszą dostosować dostępne współcześnie metody poszukiwawcze do polskich warunków. Chodzi nie tylko o to, jak wykonywać pomiary, ale też jak przetwarzać uzyskane wyniki i jak je interpretować.

Podczas badania fale sejsmiczne propagują w głąb ziemi i w różnych ośrodkach rozchodzą się z inną prędkością. Różnice te są uwzględniane podczas interpretacji wyników, dzięki czemu na utworzonym trójwymiarowym obrazie ziemi, można przygotować model rozkład parametrów potencjalnego złoża gazu łupkowego.

„To trochę jak badanie USG” – porównuje zastępca kierownika projektu dr Tomasz Maćkowski. Opisuje, że w badaniu USG można za pomocą fal o wysokich częstotliwościach sprawdzić, gdzie w ludzkim ciele znajdują się anomalie. Podobnie działa to w badaniach sejsmicznych. Tam też do badania niedostępnych obszarów stosuje się fale, tylko że o wiele mniejszych częstotliwościach.

„Przed operacją chirurgiczną warto mieć dobre rozpoznanie pacjenta – a więc np. znać wyniki USG czy tomografii. I podobnie jest z poszukiwaniem i rozpoznaniem złóż węglowodorów – przed rozpoczęciem odwiertów warto wiedzieć, w co będziemy się wwiercać. Pomaga to uniknąć zbyt wielu >>zabiegów chirurgicznych<<, a więc niepotrzebnych odwiertów w przypadkowych miejscach” – porównuje dr Maćkowski.

„Sejsmika jest standardową metodą, którą stosuje się od dziesięcioleci wyprzedzająco względem wykonywanych odwiertów. Bez takich badań nie wyobrażam sobie wierceń poszukiwawczych” – dodaje dr Stefaniuk.

***

W USA łupkowa rewolucja zmieniła energetyczną mapę tego kraju. Szacunki amerykańskiej agencji Energy Information Administration (EIA) z kwietnia 2011 r. rozbudziły nadzieje na rewolucję i w Polsce. Z danych tych wynikało, że zasoby tego surowca mogą sięgać u nas nawet 5,3 bln m3. Tymczasem Polska zużywa kilkanaście mld m3 gazu rocznie, z czego większość importuje.

Koncepcję rozwoju poszukiwań gazu łupkowego forsował w czasie swojej kadencji były minister skarbu Mikołaj Budzanowski (2011-2013). Liczył na szybkie rozpoczęcie wydobycia komercyjnego i chciał, by w poszukiwania zaangażowały się obok polskich firm paliwowo-gazowych również firmy energetyczne, a także KGHM. Do takiego sojuszu ostatecznie jednak nie doszło. Z Polski wycofały się natomiast koncerny międzynarodowe takie jak m.in. Exxon, Talisman i Marathon. Nadzieją na dalszy rozwój w zakresie wydobycia gazu łupkowego są więc prowadzone badania mające na celu rozpoznanie i poszukiwanie złóż niekonwencjonalnych w Polsce oraz opracowywana m.in. przez zespół AGH metodyka badań, która w znaczny sposób może przyczynić się do optymalizacji zarówno procesu poszukiwania, rozpoznania jak i późniejszego wydobycia złóż gazu łupkowego.

W raporcie PIG-PIB z 2012 roku oszacowano, że zasoby gazu łupkowego w Polsce mieszczą się w przedziale od 346 do 769 mld m sześciennych.

PAP – Nauka w Polsce, Ludwika Tomala