Biblioteka wiedzy

Masz pytania?

Organizacja Polskiego Przemysłu Poszukiwawczo-Wydobywczego-Związek Pracodawców

00-895 Warszawa
ul. Biała 4

Tel./Fax: +48 22 620 06 49

Tel. kom: +48 781 81 82 82

e-mail:

Płyn szczelinujący

Szczelinowanie hydrauliczne (fot. San Leon Energy)

Szczelinowanie hydrauliczne (fot. San Leon Energy)

Wtłoczenie pod bardzo wysokim ciśnieniem płynu szczelinującego do specjalnie przygotowanego otworu wiertniczego powoduje kruszenie skały i powstanie szczelin i ewentualnie otwarcie naturalnych szczelin skalnych, ich propagację (rozprzestrzenianie się) i wypełnienie materiałem podsadzkowym. Podsadzka (najczęściej piasek naturalny lub ceramiczny, o wysokiej wytrzymałości) umożliwia utrzymanie rozwarcia szczelin i migrację cząsteczek gazu do odwiertu, a później na powierzchnię ziemi przez stosunkowo długi okres po zakończeniu zabiegu szczelinowania.

Typy i skład płynu szczelinującego

Wykorzystanie wody jest obecnie najbardziej efektywnym i powszechnie stosowanym sposobem transportu materiału podsadzkowego w głąb złoża gazu nagromadzonego w formacjach skał łupkowych, jednak stale trwają prace naukowe nad nowymi sposobami szczelinowania z użyciem innych substancji, np. gazów (dwutlenku węgla czy azotu), w których nośnikami podsadzek są: piany, ciekłe gazy czy płyny na bazie ropy naftowej.

Skład płynu stymulującego jest każdorazowo ustalany indywidualnie i zależy od wielu czynników, w tym przede wszystkim właściwości konkretnego złoża. Standardowo, w skład cieczy szczelinującej wchodzą: woda (ok. 99%) i dodatki chemiczne (<1%). Wraz z cieczą szczelinującą zatłaczany jest materiał podsadzkowy.

Karty Charakterystyki Płynu Szczelinującego Otworów wykonanych w Polsce

Często używanym typem cieczy szczelinującej jest tzw. slick water, czyli woda wzbogacona polimerami. Głównymi składnikami cieczy szczelinującej typu slick water są: woda (95-98%) oraz transportowany materiał podsadzkowy.

Rodzaje materiałów podsadzkowych to:
- piasek kwarcowy;
- piasek kwarcowy żywicowany;
- ceramiczne materiały podsadzkowe;
- inne materiały podsadzkowe o wysokiej wytrzymałości (np. tlenek cyrkonu).

Pozostałe składniki cieczy szczelinującej, nazywane powszechnie dodatkami chemicznymi, stanowią ok. 0,1%-1% składu płynu. Pomagają one efektywnie i bezpiecznie wykonać zabieg szczelinowania. Około połowa ze stosowanych dodatków to polimery - substancje chemiczne o bardzo dużej masie cząsteczkowej. Głównym zadaniem polimerów w płynie szczelinującym jest zwiększenie jego lepkości. Co istotne, w zdecydowanej większości płynów szczelinujących używa się wyłącznie polimerów naturalnych – wytwarzanych w 100% przez organizmy żywe.

Do najczęściej stosowanych polimerów naturalnych w płynach szczelinujących zaliczyć można pochodne indyjskiej fasoli guarowej:
- gumę ksantanową (dodatek do żywności oznaczony symbolem E415 zagęszczający oraz stabilizujący produkty);
- gumę guar (dodatek do żywności oznaczony symbolem E412 zagęszczający oraz stabilizujący produkty);
- hydroksypropylguar (HPG);
- karboksymetylhydroksypropylguar (CMHPG).

Wśród pozostałych 50% dodatków stosowanych w płynie szczelinującym zastosowanie znajdują:
- środki sieciujące (związki boru, tytanu, cyrkonu), budujące strukturę płynu;
- tzw. bufory (np. kwasy i zasady nieorganiczne np. kwas fluorowodorowy, dwusiarczan amonowy) umożliwiające hydratację polimerów, regulujące pH przy hydratacji i sieciowaniu polimerów;
- biocydy - substancje odkażające, regulujące ilość bakterii;
- stabilizatory (np. chlorek sodu, glikol etylenowy, chlorek wapnia, izopropanol, metanol);
- środki powierzchniowo czynne nowej generacji / nanociecze (np. aminy, etery glikolowe, (nonylowe-) etoksylaty fenolu) wspomagające oczyszczanie złoża po zabiegu hydraulicznego szczelinowania (obniżające napięcie powierzchniowe);
- tzw. łamacze lepkości/środki obniżające lepkość (np. podchloryn litu, Nadsiarczan amonu, Siarczany, nadtlenki (np. nadsiarczan amonu, nadtlenek wapnia) wspomagające upłynnienie cieczy szczelinującej po zabiegu;
- inhibitory iłów i łupków (np. kwasy, fosfonaty (np. kwas dodecylobenzenosulfonowy, fosfonat wapniowy, PHPA, PG i PG 2 – dwa różne rodzaje poliglikolu) zabezpieczające minerały ilaste przed pęcznieniem;
- środki przeciwfiltracyjne (np. polimery, celuloza hydroksyetylowa, guma guar) zwiększające efektywność cieczy zabiegowej.

Ze względów środowiskowych coraz częściej stosowanie biocydów zastępuje się mniej inwazyjnym, choć droższym, naświetlaniem ultrafioletowym. Ostateczny skład płynu zabiegowego zależy przede wszystkim od warunków złożowych, gdzie wykonano odwiert. Standardowo płyn szczelinujący zawiera od 3 do 12 substancji chemicznych, a każda z nich pełni dedykowaną rolę. Większość używana jest na co dzień w przemyśle spożywczym czy chemicznym, jak również przez nas samych, w codziennym życiu.

Przygotowanie, przechowywanie i utylizacja płynu szczelinującego

Przygotowanie płynu szczelinującego to kilkuetapowy proces. Z reguły płyn szczelinujący przygotowywany jest w formule „continous mixing” (on-fly) polegającej na bieżącym doborze i mieszaniu składników w trakcie trwania zabiegu szczelinowania. To rozwiązanie bardziej wydajne i efektywne od rzadko stosowanej metody typu „batch mixing”, zakładającej wcześniejsze przygotowanie płynu i wykorzystanie do zabiegu gotowej mieszanki.

Po zakończonym zabiegu szczelinowania ok. 40% płynu powraca z odwiertu na powierzchnię ziemi i jest kierowane do systemu oczyszczania wody pozabiegowej, gdzie w znacznej części (do 98%) zostaje zneutralizowane i dalej, jako czysta woda, trafia do zbiorników. Oczyszczony płyn nadaje się do powtórnego użycia w kolejnych zabiegach. Reszta odpadów (do 2%) jest odbierana przez specjalistyczne firmy i po zabezpieczeniu, zgodnie z obowiązującymi przepisami prawa, jest wywożona w miejsca przeznaczone do ich unieszkodliwienia.

Ciecz szczelinująca, na każdym etapie przygotowania, jest odpowiednio zabezpieczona i przechowywana w szczelnych zbiornikach, uniemożliwiających jakiekolwiek wycieki czy zewnętrzne ingerencje w jej skład. Szczególną wagę przykłada się do zapobiegania potencjalnym wyciekom płynu szczelinującego, zarówno podczas jego przygotowywania i przechowywania na powierzchni, jak i wtłaczania do odwiertu. Zapobieganie ewentualnym wyciekom płynu szczelinującego na powierzchni sprowadza się do szczelnego i bezpiecznego przechowywania – poprzez stosowanie zbiorników dwuściankowych, dwupłaszczowych, specjalnych tac lub basenów ociekowych pod zbiornikami, jak również wyłożenie terenu pod zbiornikami specjalną folią ochronną. Pod powierzchnią ziemi każdy zabieg szczelinowania poprzedzony jest testami stanu zacementowania otworu: próbami akustycznymi i ciśnieniowymi mającymi wykryć ewentualne nieprawidłowości w szczelności orurowania otworu mogące doprowadzić do podziemnych wycieków. W przypadku jakichkolwiek zastrzeżeń, zabieg nie jest przeprowadzany do czasu usunięcia usterki.

Kontrola i bezpieczeństwo

Wszystkie substancje chemiczne wykorzystywane podczas prac wiertniczych i stymulacyjnych w Polsce są odpowiednio ewidencjonowane, a dostęp do nich mają wyłącznie uprawnieni i wykwalifikowani pracownicy oraz służby ratownicze. Substancje chemiczne używane w zabiegach szczelinowania w całej Unii Europejskiej są kontrolowane i nadzorowane przez europejski system regulacyjno-rejestracyjny REACH (ang. Registration, Evaluation and Authorisation of Chemicals). Rozporządzenie dotyczy bezpiecznego stosowania niektórych chemikaliów poprzez ich obowiązkową rejestrację i ocenę.

W Polsce nie ma odrębnych przepisów regulujących kwestię wykorzystania substancji chemicznych w przemyśle poszukiwawczo-wydobywczym. Według danych Ministerstwa Środowiska (październik 2013 r.) w Polsce wykonano dotychczas 49 otworów poszukiwawczych na terenach objętych koncesjami na poszukiwanie i rozpoznawanie złóż węglowodorów niekonwencjonalnych. W dwudziestu pięciu odwiertach wykonano procedurę szczelinowania hydraulicznego (2 otwory poziome i 8 pionowych). Organizacja Polskiego Przemysłu Poszukiwawczo-Wydobywczego, wychodząc naprzeciw oczekiwaniom społecznym, zachęca poszczególnych członków Organizacji do upubliczniania składu płynu szczelinującego używanego do zabiegów szczelinowania polskich otworów poszukiwawczych.

Projekt wiercenia i zabiegów intensyfikacyjnych jest każdorazowo zatwierdzany przez uprawniony organ nadzoru górniczego (Okręgowy Urząd Górniczy). Niezależnie od tego, organ koncesyjny, organy nadzoru górniczego i ochrony środowiska posiadają instrumenty prawne umożliwiające kontrolę pracy zakładów górniczych, w tym kontrolę procesu szczelinowania.

© 2010 opppw.pl. Wszystkie prawa zastrzeżone | Mapa strony
Projekt & cms: www.zstudio.pl