Aż tu nagle dowiadujemy się, że w Ziemi kryją się wręcz nieograniczone zasoby gazu ziemnego, że taki ubogi w gaz kraj jak Polska jest potęgą, jeśli chodzi o zasób gazu „łupkowego”. Co to takiego ten nieznany gaz „łupkowy” i jak zamienić go na znany gaz „rurowy”? Określenie „gaz łupkowy” należy traktować jako wyrażenie żargonowe. Nie jest to gaz w postaci ciała stałego w konsystencji łupkowej, jakby sugerowała nazwa, lecz jest to rzeczywiście gaz, tyle że zawarty w skałach o szczególnej, łupkowej budowie, tj. skałach, które pozwalają się łatwo rozłupywać na płytki. Tego typu skał jest wiele odmian i tylko w niektórych zagnieździł się gaz ziemny. Definicje Sięgnijmy do naukowych opisów (Wikipedia Wolna encyklopedia):
* Łupek – dość niejednoznaczne pojęcie opisujące grupę skał wykazujących dobrą łupliwość. Najczęściej określenie to dotyczy skał metamorficznych (łupek metamorficzny lub też łupek krystaliczny), lecz jest także powszechnie stosowane do skał osadowych o podobnym wyglądzie (łupek osadowy). Jest to skała o zróżnicowanym składzie i o charakterystycznej teksturze łupkowej. Tekstura łupków osadowych jest spowodowana pierwotnym uwarstwieniem sedymentacyjnym lub wtórnym złupkowaceniem. Zwykle przeważa w nich jeden składnik, który nadaje danemu rodzajowi łupka swoje charakterystyczne cechy. Mogą one zawierać domieszki mułowe bądź piaszczyste, dlatego nazwę opatruje się odpowiednimi przymiotnikami (np. łupek ilasty, piaszczysty, ilasto-mulasty). Wyróżnia się co najmniej kilkanaście rodzajów skał łupkowych, które zawierają różne składniki i powstały w różnych okresach geologicznych.
* Gaz z łupków (gaz łupkowy) – gaz ziemny uzyskiwany z łupków osadowych. Łupki zawierające ekonomiczne ilości gazu mają sporo wspólnych cech. Są one bogate w materiał organiczny (od 0,5 do 25%) i są zwykle skałami macierzystymi ropy naftowej, w których wysoka temperatura oraz ciśnienie doprowadziły do przemiany ropy naftowej w gaz ziemny. Są one także wystarczająco kruche i twarde. Skały łupkowe mają zwykle przepustowość niewystarczającą do zapewnienia przepływu gazu do odwiertu i dotychczas nie wykorzystywano ich masowo jako źródła gazu. Eksploatacją złóż gazu ziemnego tego typu, początkowo eksperymentalnie, a w ciągu kilku lat przemysłowo, zajęto się w Stanach Zjednoczonych. Występowanie Gaz łupkowy określany jest też mianem gazu niekonwencjonalnego. Jest on zamknięty w porach skalnych o znikomej przepuszczalności. Skały pochodzą sprzed ok. 450 mln lat i znajdują się na głębokości od 2,5 do 4,5 km pod powierzchnią ziemi. Pozyskiwanie gazu ze skały o niskiej przepuszczalności wymaga jej rozluźnienia (skruszenia). W ciągu ostatnich lat opracowano technologię kruszenia hydraulicznego w celu utworzenia licznych, sztucznych spękań w obszarze odwiertu. Na terenie Polski zlokalizowano położenie zasobów skał łupkowych, zawierających związki organiczne typu ropa naftowa i gaz ziemny, w pasie od Basenu Bałtyckiego do Basenu Lubelskiego. Wyróżniono w nim obszary, gdzie nie ma perspektyw uzyskiwania dostatecznych ilości gazu i takie, które określono jako perspektywiczne. Polska nie jest wyjątkiem na mapie świata pod względem perspektyw wydobywczych gazu ziemnego ze skał łupkowych. Według szacunków raportu zamówionego przez amerykańską administrację ds. informacji o energii (U.S. Energy Information Administration – EIA) w 32 krajach znajduje się blisko siedem razy więcej opłacalnego w wydobyciu gazu łupkowego niż w USA. Zasoby gazu łupkowego możliwego do wydobycia sięgają w tych państwach 163 bln m3, czyli sześć razy więcej niż potwierdzone zasoby gazu naturalnego. Największe złoża znajdują się według tego raportu w Chinach, duże są zasoby w Argentynie, Meksyku, Afryce Południowej i Kanadzie. Kolejne kraje bogate w gaz łupkowy to: Libia, Algieria, Francja i Polska. Polska na liście 32 państw zajmuje 10 miejsce pod względem spodziewanych zasobów gazu. Każdy z tych krajów posiada zasoby gazu łupkowego, które można eksploatować przy użyciu istniejących technologii, jak podaje Agencja PAP. Technologia wydobycia Wydobycie gazu ziemnego ze skał łupkowych nie jest technicznie łatwe, ale możliwe. Pierwszą barierą w naszym kraju jest niedostatek odpowiedniego sprzętu wiertniczego, brak wiedzy technologicznej i doświadczenia rodzimych fachowców. Trudno się dziwić, skoro nigdy tego nie robiliśmy. Tu już nie wystarczy wykonać tylko pionowego odwiertu na głębokość około 4000 m. Z takiego odwiertu, nawet przy bardzo „życzliwym” złożu, nie uzyska się wiele gazu. To już było praktykowane i dochodzono do wniosku, że dalsze prace wydobywcze nie mają sensu. Jak podają źródła amerykańskie, odwiert powinien być wykonany na odpowiednią głębokość w pionie, a następnie przedłużony wzdłuż warstwowego złoża skał łupkowych, skośnie lub nawet poziomo, o kolejne setki metrów lub nawet kilka kilometrów. Obecne możliwości techniczne pozwalają na wykonanie takich skomplikowanych odwiertów, ale tylko tym, którzy taką techniką dysponują. Z takiego odwiertu jeszcze nie uzyskuje się wiele gazu. Odwiert pionowy przechodzi na różnych głębokościach przez warstwy wodonośne, wykorzystywane w zaopatrywanie ludności w wodę pitną. Odcinki wodonośne oddziela się od siebie nawzajem i zabezpiecza przed przenikaniem do nich szkodliwych substancji poprzez specjalnie tworzone obudowy betonowe. W kolejnym etapie technologicznym przygotowania odwiertu do eksploatacji w sam koniec odwiertu wprowadza się szereg ładunków wybuchowych rozmieszczonych w pewnej odległości od siebie i wywołuje eksplozję. Robi się to w celu wstępnego skruszenia skały łupkowej. Operacje wprowadzania i detonowania łańcucha ładunków wybuchowych powtarza się na kolejnych odcinkach odwiertu poziomego. Po zakończeniu wstępnego kruszenia skał ładunkami wybuchowymi przystępuje się do głównego kruszenia skał przy pomocy pompowania wody w odwiert i wytworzenia ciśnienia rzędu 600 barów w szczelinach wstępnie skruszonej skały. Na skutek wytworzonego ciśnienia następuje rozwój pęknięć i kruszenie skał w ogromnej objętości górotworu. Nie trudno zauważyć, że do takiej operacji niezbędne są znaczne ilości wody. Dlatego na terenie wież wiertniczych muszą być odpowiedniej wielkości baseny z wodą. Skały łupkowe niełatwo poddają się rozkruszeniu, nawet jeśli ulegną, po ustąpieniu ciśnienia, mają niezwłoczną tendencję, ze względu na naciski mas skalnych, do ponownego zestalenia się i zamknięcia drogi wypływu gazu. Aby temu zapobiec, dodaje się do wody piasek lub temu podobne składniki, które wpływają podczas ciśnieniowania w szczeliny. Uniemożliwiają one ich zamykanie się po obniżeniu ciśnienia wody i utrzymują drożność szczelin dla wypływu gazu. Do wody dodaje się też inne składniki, które pozostają otoczone tajemnicą „technologiczną” firm wiertniczych. Wiemy o nich tylko tyle, według zapewnienia przedstawicieli firm, że nie wpływają szkodliwie na właściwości ekologiczne podziemnych złóż wody. Jednak, jak można się zorientować z informacji prasowych i odnośnych raportów instytucji ekologicznych, te zapewnienia nie zawsze znajdują potwierdzenie w praktyce. Pojawiają się też niepokojące doniesienia amerykańskich naukowców o zagrożeniu klimatu ze względu na nieuniknione, duże wycieki gazu łupkowego, który jest silnym gazem cieplarnianym. Zanim zaczniemy korzystać z naszego gazu, może warto spojrzeć na doświadczenia innych krajów. Nie wszystkie są pozytywne.
dr inż. Jan Siedlaczek
Fot. 1. Skały łupkowe. Źródło: Geology.com. Fot. 2. Kompleks wieży wiertniczej. Źródło: Halliburton. Rys. 1. Położenie skał łupkowych na terenie Polski (perspektywicznych pod względem wydobycia gazu ziemnego). Źródło: EIA. Rys. 2. Schematyczny przekrój geologiczny z zaznaczonym poziomym odwiertem gazu w złożu łupków skalnych. Źródło: DGP.
Zobacz artykuł w wersji pdf pdf pdf

Prenumerata Magazynu Instalatora

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij