Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy

TYTUŁ: Wpływ biokomponentu otrzymanego w wariancie co-processing na właściwości oleju napędowego/Impact of bio-component obtained by the „co-processing" on properties of diesel fuel

 

Autor: Jan Lubowicz

prace INiG 208 big

OPIS PL

W opracowaniu przedstawiono w sposób kompleksowy zagadnienia związane z wytwarzaniem biokomponentu w procesie hydrokonwersji mieszaniny oleju rzepakowego i frakcji naftowej oraz jego zastosowaniem jako komponentu paliwowego lub finalnego paliwa silnikowego. Nowością w tej pracy jest uwzględnienie w badaniach szerokiego obszaru zagadnień, w tym zwłaszcza wpływu biokomponentu na trzy podstawowe gatunki olejów napędowych dostępnych na rynku krajowym. Również nowatorski charakter mają badania procesu starzenia biokomponentu. W badaniach wzięto pod uwagę rolę dodatków uszlachetniających, ze szczególnym uwzględnieniem – ze względu na charakter chemiczny biokomponentu – właściwości niskotemperaturowych produktu.
Celem pracy było wykazanie, że proces hydrokonwersji oleju rzepakowego w wariancie co-processingu może zostać zaimplementowany w warunkach krajowego przemysłu rafineryjnego, przy zastosowaniu istniejącej infrastruktury technicznej. Stąd też oprócz szerokiego zakresu wpływu parametrów procesu hydrokonwersji na właściwości produktu skoncentrowano się także na warunkach procesowych (ciśnienie, temperatura, katalizatory) typowych dla istniejących instalacji służących do hydroodsiarczania komponentów oleju napędowego.
W warunkach procesowych typowych dla przemysłowych niskociśnieniowych instalacji hydroodsiarczania komponentów oleju napędowego całkowitą konwersję oleju rzepakowego (OR) w mieszaninie z frakcją nafty otrzymano, stosując katalizatory NiMo/Al2O3. Katalizatory typu CoMo/Al2O3 okazały się nieefektywne. Katalizator NiMo-1 zapewnia całkowitą konwersję oleju rzepakowego w temperaturach niższych niż katalizator NiMo-2. Założony poziom hydrokonwersji oleju rzepakowego (zawartość OR max. 10 mg/kg, liczba jodowa max. 0,11 g J/100 g) na katalizatorze NiMo-1 dla surowca zawierającego 10% (V/V) OR i 90 (V/V) frakcji nafty uzyskano przy następujących parametrach: 300°C, 3,2 MPa, 3 h–1, 150 Nm3/m3. W przypadku surowca zawierającego 20% (V/V) OR i 80% (V/V) frakcji nafty konieczne było zwiększenie stosunku H2/surowiec do 250 Nm3/m3. Podniesienie temperatury procesu hydrokonwersji (3,2 MPa) surowca zawierającego 20% (V/V) OR i 80% (V/V) frakcji nafty z 300°C do 320°C spowodowało znaczne zwiększenie udziału reakcji dekarboksylacji: z 48% do 61%. Istotne zmniejszenie udziału tej reakcji (z 55% do 16%) można było uzyskać w wyniku zwiększenia ciśnienia z 3,2 MPa do 9,0 MPa (310°C).
Badania wykazały, że w zakresie podatności na działanie dodatków uszlachetniających, stabilności w czasie przechowywania, podatności na skażenie oraz kompatybilności z olejami silnikowymi (syntetyczny, półsyntetyczny i mineralny) produkt hydrokonwersji mieszaniny oleju rzepakowego i frakcji A-3 oraz wytworzone z jego udziałem paliwo charakteryzują się porównywalnymi właściwościami co rafineryjny olej napędowy (bez FAME). Produkty te nie są jednak podatne na depresowanie, przy zastosowaniu dodatków depresujących wykorzystywanych obecnie w przemyśle rafineryjnym.
Poddanie procesowi hydroizomeryzacji produktu powstałego w wyniku hydrokonwersji surowca zawierającego 20% (V/V) oleju rzepakowego i 80% (V/V) frakcji A-3 powoduje znaczącą poprawę właściwości niskotemperaturowych, co rozszerza zakres jego stosowania. W zależności od temperatury i ciśnienia procesu hydroizomeryzacji można uzyskać komponent oleju napędowego o temperaturze mętnienia –13°C, który jest podatny na proces depresowania (310°C, 4,0 MPa, 1,0 h–1, 200 Nm3/m3), lub komponent o bardzo dobrych właściwościach niskotemperaturowych (320°C, 6,0 MPa, 1,0 h–1, 200 Nm3/m3) charakteryzujący się temperaturą mętnienia –23°C, który nie wymaga stosowania depresatorów. Wytworzony w obu przypadkach komponent może być z powodzeniem użyty do wytwarzania olejów napędowych przeznaczonych do eksploatacji w sezonie zimowym.
Biokomponent uzyskany w wyniku hydrokonwersji oleju rzepakowego i frakcji naftowej może stanowić alternatywę dla biokomponentu (FAME) stosowanego obecnie. Zastąpienie FAME biokomponentem uzyskanym w wyniku katalitycznej hydrokonwersji olejów roślinnych, charakteryzującym się wysoką liczbą cetanową i dobrą stabilnością oksydacyjną, powinno spowodować wzrost jakości handlowych olejów napędowych stosowanych do zasilania silników o zapłonie samoczynnym. Produkt hydroizomeryzacji (320°C, 6,0 MPa, 1,0 h–1, 200 Nm3/m3) biokomponentu otrzymanego w wariancie co-processing z surowca zawierającego 20% (V/V) OR i 80% (V/V) frakcji A-3 spełnia wszystkie wymagania jakościowe dla oleju napędowego „o polepszonych właściwościach niskotemperaturowych", które są określone w normie PN-EN 590:2013-12 (klasa 2 klimat arktyczny). Produkt ten może być zastosowany jako samodzielne paliwo do pojazdów wyposażonych w silniki Diesla, można go również wykorzystać jako komponent do wytwarzania oleju napędowego gatunku F. Uzyskuje się zatem możliwość dywersyfikacji sposobów wytwarzania olejów napędowych zgodnych z wymaganiami normy EN-590:2013-12.14 Wpływ biokomponentu otrzymanego w wariancie co-processing na właściwości oleju napędowego gatunku F. Uzyskuje się zatem możliwość dywersyfikacji sposobów wytwarzania olejów napędowych zgodnych z wymaganiami normy EN-590:2013-12.

OPIS EN:

The presented work includes topics in a comprehensive manner on all aspects relating to both the production of bio-components in the process of hydro-conversion of a mixture of rapeseed oil and naphtha, and the application of the product obtained in the form of the final component or motor fuel. The novelty of this work is to include in the study, a broad area of issues, including especially the impact of bio-components on the three main grades of diesel fuels available on the domestic market. Also, the study of the aging process of bio-components possesses an innovative character. The study considered the role of additives with special emphasis on the low-temperature properties of the product, due to the chemical nature of the bio-component as well. The aim of the study was to show that rapeseed oil hydro-conversion process, in the co-processing variant can be implemented in the domestic refinery industry, using the existing technical infrastructure. Hence, in addition to the wide range impact of the hydro-conversion process parameters on product characteristics, focus was also placed on the process conditions (pressure, temperature, catalysts), typical for existing installations for hydro-desulfurization of diesel oil components.
The scope of the research included:
1) Selection of a catalyst for the hydro-conversion process of rapeseed oil and hydrocarbon fraction mixture (naphtha fraction).
2) Determination of the effect of process parameters on the product properties and chemical composition originating from the hydro-conversion of raw materials containing rapeseed oil.
3) Vulnerability assessment of hydro-treating products on additives (foaming tendency, anti-corrosion properties, lubricity, susceptibility to microbial contamination).
4) The evaluation of the stability, low temperature characteristics and the susceptibility to depressants on hydro-conversion crude products containing rapeseed oil.
5) Determination of the effect of the hydro-isomerization process on the low temperature properties of hydro-conversed crude products containing rapeseed oil.
6) Compatibility testing of hydro-conversed crude products containing rapeseed oil with different classes of engine oils.
7) The possibility assessment of the co-processed products application, containing rapeseed oil as a component of diesel fuel or as a final fuel.
In conditions typical for industrial low-pressure hydrodesulphurization process of diesel fuel components, the total conversion of rapeseed oil (OR) in a mixture of petroleum fractions was obtained using the NiMo/Al2O3 catalyst. The catalysts CoMo/Al2O3 proved to be ineffective. The catalyst NiMo-1 ensures complete conversion of rapeseed oil at lower temperatures rather than the NiMo-2 catalyst. The chosen hydro-conversion level of rapeseed oil (OR content max. 10 mg/kg, iodine value max. 0,11 gJ/100g) on the NiMo-1 catalyst, for crude containing 10% (V/V) OR, was obtained for the following parameters: 300°C, 3,2 MPa, 3 h–1, 150 Nm3/m3. In the case of crude containing 20% (V/V) OR it was necessary to increase the ratio of H2/crude to 250 Nm3/m3. The temperature increase of the hydro-conversion process (3,2 MPa), of crude containing 20% (V/V) OR 300 to 320°C resulted in a significant increase from 48 to 61% of decarboxylation reactions contribution. A significant reduction of the mentioned reactions (from 55 to 16%) could be obtained by the pressure increase from 3.2 MPa to 9.0 MPa (310°C).
Studies have shown, that regarding the impact of additives, on storage stability, susceptibility to contamination and compatibility with engine oils (synthetic, semi-synthetic and mineral), the product of hydro-conversion of a mixture of rapeseed oil and the fraction A-3 and prepared fuel with its participation, is characterized by comparable properties as refinery diesel oil (without FAME). These products are not susceptible to depressant additives, currently used by the refining industry.
Subjecting the product resulting from the hydro-conversion of crude, containing 20% (V/V) of rapeseed oil, to the hydro-isomerization process, results in significant improvement of low temperature properties, which expands the scope of its application. Depending on the temperature and pressure of the hydro-isomerization processes, a diesel fuel component can be obtained, with a cloud point of –13°C, which is susceptible to the depressants application (310°C, 4,0 MPa, 1.0 h–1, 200 Nm3/m3) or a component with very good low-temperature properties (320°C, 6,0 MPa, 1.0 h–1, 200 Nm3/m3), characterized by a cloud point temperature of –23°C, which does not require the application of depressants. The component produced in both cases, can be successfully applied in the production of winter diesel fuel. Bio-component obtained by the hydro-conversion of rapeseed oil and naphtha may be an alternative to the currently used bio-components (FAME). Replacement of FAME with a bio-component obtained from catalytic hydro-conversion of vegetable oils, characterized by a high cetane number and good oxidation stability, should increase the quality of com¬mercial gas oil. The product of hydro-isomerization (320°C and 6,0 MPa, 1,0–1, 200 Nm3/m3) of the resulting bio-component in the variant of "co-processing" from crude containing 20% (V/V) OR meets all the quality requirements for diesel oil "with improved low-temperature properties", that are specified in PN-EN 590: 2013-12 (class 2 arctic climate). This product can be used as a standalone fuel for vehicles equipped with diesel engines, it can also be used as a component for the production of grade F diesel. Therefore the possibility of methods diversification for diesel fuels production, compliant with the requirements of EN-590: 2013 12 is achieved.

Praca naukowa nr 208 jest dostępna w trybie open acces.

Zamówienie wersji drukowanej:

Cena egzemplarza: 60 zł netto (plus 5% VAT)

Koszt przesyłki: 5 zł brutto za sztukę – list polecony

Zamówienia prosimy składać e-mailowo: nafta-gaz@inig.pl lub telefonicznie 012 617 76 32.

 

TYTUŁ: Aspekty termodynamiczne zatłaczania dwutlenku węgla w procesach intensyfikacji wydobycia ropy naftowej i gazu ziemnego (EOR/EGR)/Thermodynamic aspects of carbon dioxide injection in enhanced oil/gas recovery processes (EOR/EGR)

 

Autor: Łukasz Habera

210 Habera

OPIS PL

W monografii przedstawiono metody laboratoryjne, korelacje empiryczne i rozwiązania analityczne wyznaczania minimalnego ciśnienia mieszania (MMP, minimum miscibility pressure), jako kluczowego parametru w projektowaniu procesu podziemnego zatłaczania CO2 ukierunkowanego na zwiększenie odzysku płynu złożowego.

W pracy przybliżono fizyczną naturę dwutlenku węgla (CO2), podkreślono rolę mieszalnego charakteru wypierania ropy naftowej oraz wskazano metody wyznaczania minimalnego ciśnienia mieszania. Przedstawiono mechanizmy, które powodują, że sczerpanie węglowodorów w procesach intensyfikujących wydobycie osiąga wysoki poziom. Termofizyczne własności ropy i zatłaczanego dwutlenku węgla (CO2) determinują istnienie złożonych procesów mieszania płynów zachodzących w wyniku występowania przejść fazowych, którym towarzyszy migracja składników układu. Scharakteryzowano mechanizm parowania, kondensacji i mechanizm złożony, łączący cechy obu wcześniej wymienionych.

Rozważania na temat podziemnego zachowania CO2 oparto na badaniach laboratoryjnych przeprowadzonych przez autora rozprawy na fizycznym modelu złoża typu slim tube. Kluczową część pracy stanowi autorski model analityczny do wyznaczania współczynnika sczerpania złoża RF oraz minimalnego ciśnienia mieszania układu ropa naftowa–CO2. Proponowany model oparty jest na metodzie wielokrotnego kontaktu płynów (zatłaczanego i wypieranego) w koncepcyjnych komorach mieszania, symulując przebieg testu laboratoryjnego typu slim tube. Sercem modelu jest moduł obliczeń termodynamicznej równowagi fazowej z wykorzystaniem, jako przykładowego, równania stanu Soave'a–Redlicha–Kwonga (SRK).

OPIS EN:

Normal 0 21 false false false PL X-NONE X-NONE

This monograph presents empiric correlations as well as laboratory and analytical methods to predict Minimum Miscibility Pressure, which is a crucial parameter of Enhanced Oil and Gas Recovery process.

Moreover, the vaporizing, condensing and combined gas drive were demonstrated as displacment mechanisms that occur during the CO2–EOR process. The description of CO2–Oil interaction was based on laboratory Slim Tube tests conducted by the author.

The focal point of the thesis is the analytical model designed to determine minimum miscibility pressure (MMP) and recovery factor (RF). The model is based on the multiple contact of CO2 as an injected fluid and oil at virtual mixing cells. In the aforementioned model only thermodynamic relation describe the system and Soave–Redlich–Kwong equation of state was used, as a paradigm in order to perform numerous flash calculations.
 

Praca naukowa nr 210 jest dostępna w trybie open acces.

Zamówienie wersji drukowanej:

Cena egzemplarza: 60 zł netto (plus 5% VAT)

Koszt przesyłki: 5 zł brutto za sztukę – list polecony

Zamówienia prosimy składać e-mailowo: nafta-gaz@inig.pl lub telefonicznie 12 617 76 32.

 

 
Normal 0 21 false false false PL X-NONE X-NONE

TYTUŁ: Forward and back-propagation of compressional waves in horizontal transverse isotropy (HTI) media/Propagacja fal podłużnych „w przód" i „wstecz" w ośrodkach o horyzontalnej izotropii poprzecznej (HTI)

 

Autorzy: Andrzej Kostecki, Krzysztof Żuławiński

212 kostecki

Opis PL

Niniejsza monografia, traktująca o propagacji fal podłużnych w ośrodku o poprzecznie poziomej izotropii HTI (Horizontal Transverse Isotropy) jako funkcji azymutalnego kąta Ψ (pomiędzy pionowymi płaszczyznami: izotropii oraz pomiarową), stanowi obszerne studium właściwości rozprzestrzeniania się fal w ośrodku anizotropowym. Praca zawiera zarówno opis relacji algorytmicznych procesów modelowania i migracji, jak i bogaty zestaw przykładów dokumentujących poprawność symulacji komputerowych.
Punktem wyjściowym w rozważaniach teoretycznych jest podstawowy związek pomiędzy naprężeniem a odkształceniem według prawa Hooke'a oraz równanie ruchu falowego, które formułują pełny system równań sprężystych. Wyprowadzone stąd równanie dyspersyjne w dziedzinie liczb falowych pozwala uzyskać wartość własną – częstotliwość czasową oraz pionową liczbę falową. Częstość czasowa posłużyła do sformułowania oryginalnego równania falowego jednostronnego, będącego podstawowym narzędziem modelowania „w przód", natomiast pionowa liczba falowa stanowi główny element propagatora falowego w procesie ekstrapolacji głębokościowej – migracji. W zakresie modelowania zaprezentowano ścisłą wersję rozwiązania równania trzeciego stopnia oraz dwie wersje aproksymacyjne, które – jak wykazały liczne przykłady symulacji propagacji – z powodzeniem mogą być również stosowane w praktyce (błędy ok. 1,6%). Także w zakresie migracji zero-offset stwierdzono przydatność aproksymacyjnej wersji ekstrapolatora. Weryfikację tych algorytmów przeprowadzono w zakresie zmienności parametrów: ε [−0,3; 0,3], δ [−0,2; 0,2], a więc w obszarze stanowiącym podstawowy przedmiot poszukiwań naftowych. Algorytm migracji zero-offset zaproponowany w niniejszej monografii jest zaadaptowaną wersją MG(F-K) migracji w dziedzinie liczb falowych i częstotliwości, opracowaną przez autorów dla izotropowej wersji dla fal podłużnych i przemiennych oraz dla anizotropowych ośrodków typu VTI (Vertical Transverse Isotropy) i TTI (Tilted Transverse Isotropy).
Szeroki zakres modelowań sekcji czasowych zero-offset i odpowiadających im obrazów odwzorowań migracyjnych, wykonanych dla modelu wielowarstwowej antykliny i strefy uskokowej, potwierdziły wysoką dokładność i jakość propagacji falowej pozbawionej efektów zakłócających typu diamond shape, będących immanentną cechą równań falowych we współrzędnych przestrzennych oraz fal wielokrotnych w konsekwencji stosowania jednostronnego równania we współrzędnych liczb falowych.

Opis EN

The present monograph, describing in detail compressional wave propagation in horizontal transverse isotropy (HTI) media as a function of azimuthal angle Ψ (angle between the two vertical planes: isotropy plane and plane of measurement), comprises the comprehensive study of wave spreading in anisotropic environment. The paper contains both the account of algorithmic relations of seismic modeling and migration and the abundant set of correctness verifying computer simulations as well.
The starting point for theoretical considerations is basic relation between stress and strain according to Hooke's law and the elastic wave equation, which lay down the full system of elastic equations. The dispersion equation derived from it in wavenumber domain, allows to get its eigenvalues – temporal frequency and vertical wavenumber. Temporal frequency was used to build our one-way wave equation for forward-propagation modeling, while the vertical wavenumber provides the main element of wave propagator for depth extrapolation, i.e. for seismic migration. As the solution of third degree equation, we show the exact version and two approximate versions. Those approximate solutions may be successfully applied in practice as shown by numerous examples of propagation simulation (errors do not exceed 1.6%). The approximate version of the depth extrapolator was also validated for zero-offset migration. We verified these algorithms in the range of ε [–0.3; 0.3], δ [–0.2; 0.2] parameter variability, i.e. typical properties for rock anisotropy in oil exploration. The zero-offset migration algorithm, proposed in this monograph, is the adapted version of MG(F-K) migration in wavenumber and frequency domain, developed by the authors for compressional and converted wave seismic migration as well as applied in VTI (Vertical Transverse Isotropy) and TTI (Tilted Transverse Isotropy) media.
The accuracy and high quality of wave propagation has been verified in plentiful zero-offset modeling and relevant seismic migration experiments for the two models, for the multilayer anticline and for the fault zone. The wavefield images, obtained by the one-way equation in wavenumber domain, are deprived of the noise, including inherent for the wave equations in space domain "diamond shape" noise and multiple waves interferences.

Praca naukowa nr 212 jest dostępna w trybie open acces.

Zamówienie wersji drukowanej:

Cena egzemplarza: 60 zł netto (plus 5% VAT)

Koszt przesyłki: 5 zł brutto za sztukę – list polecony

Zamówienia prosimy składać e-mailowo: nafta-gaz@inig.pl lub telefonicznie 12 617 76 32.

 

 
Normal 0 21 false false false PL X-NONE X-NONE

TYTUŁ: Analiza możliwości pozyskiwania pozabilansowych zasobów gazu ziemnego z nasyconych poziomów solankowych w procesach sekwestracji CO2/Analysis of additional gas production possibility from deep saline aquifers in the process of CO2 sequestration

 

Autor: Marcin Warnecki

211 warnecki

OPIS PL

W ciągu ostatnich kilku dekad wzrosła koncentracja gazów cieplarnianych w atmosferze, co wzbudziło zaniepokojenie z powodu zmian klimatycznych. Uważa się, że gazy cieplarniane zatrzymują ciepło emitowane z powierzchni Ziemi w dolnych warstwach atmosfery, czego skutkiem jest globalne ocieplenie. Emisja ditlenku węgla (CO2) odpowiada za około 2/3 obserwowanego procesu globalnego ocieplenia. W ciągu ostatnich 150 lat stężenie ditlenku węgla w atmosferze wzrosło z 280 ppm do około 400 ppm. Stało się tak głównie w wyniku spalania paliw kopalnych. Efektywne korzystanie z alternatywnych źródeł energii proponuje się jako pierwsze podejście do obniżenia poziomu CO2 w atmosferze.
W minionym dziesięcioleciu geologiczne składowanie ditlenku węgla szczegółowo badano w kontekście nowego rozwiązania umożliwiającego ograniczenie koncentracji węgla w atmosferze. Idea ta polega na wychwytywaniu CO2 ze źródeł emisji, a następnie zatłaczaniu go do głębokich formacji geologicznych.
Istnieją różne metody składowania:
- zatłaczanie CO2 do wyeksploatowanych złóż ropy i gazu;
- zatłaczanie CO2 do pokładów węgla;
- zatłaczanie CO2 do głębokich solankowych poziomów wodonośnych.
Poziomy wodonośne mają najwyższą szacowaną pojemność. Niejednokrotnie błędnie uważa się, że solankowe poziomy wodonośne cechuje niska wartość ekonomiczna. Jednak niektóre z nich mogą być istotnym źródłem energii, gdyż zawierają rozpuszczony w wodzie metan i/lub ciepło geotermalne. Pozyskanie tej energii może pomóc zrównoważyć koszty wychwytywania i składowania ditlenku węgla (CCS).
W naszym kraju produkcja energii odbywa się głównie poprzez spalanie węgla – ok. 95%. W związku z tym technologie niskiej emisji CO2 z jego przechwytywaniem i bezpiecznym magazynowaniem są w Polsce wysoce pożądane. Głębokie solankowe poziomy wodonośne stanowią największy znany obecnie potencjał sekwestracyjny ditlenku węgla, lecz w przeciwieństwie do wgłębnych struktur naftowych stopień ich geologicznego rozpoznania jest znacznie mniejszy. W istniejących poziomach solankowych nasyconych gazem ziemnym szczelność (na przestrzeni czasu geologicznego) potwierdzona jest występowaniem niewielkich złóż gazu w lokalnych kumulacjach struktury. Typując przyszłe poziomy geologiczne do podziemnego składowania CO2 w Polsce, należy uwzględnić utwory permskie zalegające na obszarze Niżu Polskiego. Szczególną uwagę zwraca megastruktura niecki poznańskiej, wypełnionej utworami czerwonego spągowca rozciągającymi się na powierzchni ok. 5000 km2. Piaskowce te stanowią rozległy poziom solankowy nasycony gazem ziemnym. W lokalnych kulminacjach struktury powstały złoża gazu ziemnego. Jak wyliczono, megastruktura niecki poznańskiej w poziomach solankowych czerwonego spągowca może zawierać zasoby rozpuszczonego gazu ziemnego w ilości 120 mld Nm3, a więc na poziomie obecnie udokumentowanych zasobów gazu ziemnego w Polsce.
Już w latach 70. rozważano różne metody pozyskania rozpuszczonego gazu. Jedną z ciekawszych propozycji jest prezentowana koncepcja składowania w tych poziomach CO2. Gaz ten cechuje dobra rozpuszczalność w wodach złożowych, znacznie większa (ok. 10-krotnie) od rozpuszczalności gazów ziemnych. W trakcie procesu sekwestracji CO2 powinien zatem zachodzić proces wypierania rozpuszczonych w solankach rodzimych gazów ziemnych i ich migracja do wyżejległych kulminacji, które stanowią złoża gazu ziemnego. Następowałby więc proces naturalnego uzupełnienia zasobów uwolnionym gazem ziemnym z możliwością jego późniejszego wydobycia.
Monografia składa się z 7 rozdziałów.
Rozdział 1 to przegląd literaturowy dotyczący badanego zagadnienia. Zaprezentowano w nim wiele koncepcji i wynalazków mających na celu umożliwienie pozyskiwania gazu ziemnego zawartego w głębokich poziomach solankowych. Są to techniki polegające głównie na wydobyciu nasyconej solanki na powierzchnię, a następnie odseparowaniu z niej rozpuszczonego gazu. Opisano również kilka projektów badawczych prowadzonych w Polsce i za granicą.
Rozdział 2 dotyczy geologii. Zawiera ogólną charakterystykę geologiczną polskiej części basenu czerwonego spągowca i struktury niecki poznańskiej – jako potencjalnego krajowego obiektu sekwestracyjnego. W rozdziale opisano proponowaną koncepcję pozyskiwania gazu ziemnego poprzez zatłaczanie CO2 bezpośrednio do nasyconych poziomów solankowych w procesie sekwestracji CO2.
Rozdział 3 przedstawia opis i wyniki kompleksowych badań właściwości fazowych mieszanin powstałych podczas zatłaczania CO2 do solanek zawierających metanowy gaz ziemny. Badania prowadzono z użyciem aparatury PVT firm Chandler i Ruska w złożowych warunkach ciśnienia i temperatury. Opisano użytą aparaturę, przedstawiono metodykę badań, w końcu zaprezentowano uzyskane rezultaty testów PVT gazów rodzimych (Ujazd-15, Porażyn-2A), ditlenku węgla i ich mieszanin pośrednich.
Rozdział 4 zawiera opis i wyniki badań dotyczących zjawiska pęcznienia solanki wskutek zatłaczania do niej CO2 (ang. swelling test). Przedstawiono również rezultaty badań rozpuszczalności gazów ziemnych i CO2 w solankach złożowych i wodzie destylowanej.
Rozdział 5 przedstawia szczegółową charakterystykę i wyniki eksperymentów prowadzonych na fizycznych modelach złoża. Doświadczenia wykonywano w złożowych warunkach ciśnienia i temperatury. Pierwszy omówiony eksperyment przeprowadzono na fizycznym modelu złoża bez porowatości. Kolejne eksperymenty pozwoliły zbliżyć się do bardziej rzeczywistych warunków, tj. były wykonywane w ośrodku porowatym. Testy udowodniły, że możliwe jest pozyskanie dodatkowych ilości gazu ziemnego poprzez wyparcie ich ze środowiska wodnego.
Rozdział 6 opisuje numeryczny geologiczny model złoża, którym posłużono się w symulacjach procesu desorpcji gazu ziemnego z głębokich poziomów wodonośnych i geologicznej sekwestracji CO2. Przedstawiono specyfikację modelu symulacyjnego łącznie z parametrami petrofizycznymi, właściwościami płynu złożowego i ich wzajemnym oddziaływaniem. Symulacje numeryczne wykorzystujące specjalistyczne oprogramowanie (Eclipse firmy Schlumberger) były ukierunkowane na oszacowanie ilości gazu ziemnego możliwego do pozyskania podczas zatłaczania CO2 w procesie sekwestracji. W rozdziale opisano wpływ zatłaczania CO2 na ilość wydobytego gazu ziemnego – rozważono i przedyskutowano kilka scenariuszy prowadzenia tego procesu.
Rozdział 7 prezentuje podsumowanie uzyskanych wyników badań oraz wnioski końcowe. Przedyskutowano w nim pewne koncepcje i strategie pozyskiwania gazu ziemnego z poziomów solankowych. Przedstawiono zalecenia dotyczące przyszłych prac.

OPIS EN:

Normal 0 21 false false false PL X-NONE X-NONE

In the past few decades, greenhouse gases concentration has increased in the atmosphere and aroused concerns about climate change. It is believed, that greenhouse gases trap the heat radiated from the Earth's surface and lower layers of the atmosphere, causing global warming, and that carbon dioxide (CO2) accounts for about two thirds of the observed global warming.
In the past 150 years, the concentration of carbon dioxide in the atmosphere has surged from 280 ppm, to about 400 ppm. This was mainly as a result of burning fossil fuels.
Increasing the efficiency and developing alternative energies, have been introduced as approaches, to reduce the level of carbon dioxide in the atmosphere. Geological storage of carbon dioxide has been studied comprehensively in the past decade, as a new solution, to reduce the carbon content in the atmosphere. This idea consists of capturing carbon dioxide from sources of emission and injecting it into deep geological formations.

There are different methods of storage strategies:
- injecting CO2 into depleted oil and gas reservoirs,
- injecting CO2 in coal seams,
- injecting CO2 into deep saline aquifers.

Among these candidates, deep saline aquifers have the highest estimated storage capacity.
On the other hand, it is erroneously believed, that deep saline aquifers have low economic value. Some aquifers contain sources of energy, such as dissolved methane or geothermal energy.
Production of this energy can help offset the cost of Carbon Capture and Storage (CCS).
Coal accounts for 95% of energy generation in Poland. Therefore, low carbon emitting technology with its capture and underground storage of CO2, is required in our country. Deep saline aquifers have the largest long-term storage potential of CO2, but there are many problems with their exploration and qualification, due to the lack of tightness confirmation. It is very important to reduce the cost of their exploration, done mainly by expensive drilling. In existing aquifers saturated by natural gases, tightness is confirmed by the presence of a lot of local gas accumulations, in their top structures. Special attention was focused on the Poznan Trough mega-aquifer, naturally saturated by native natural gases. This mega-structure represents a great potential for long-term underground CO2 storage in Poland, covering an area of 5000 km2. At present, these Rotliegend sandstones, represent a huge container of brine saturated with natural gas.
Reservoirs of natural gas have been formed in its local culminations. As calculated, the Poznan Trough structure may contain dissolved natural gas resources, estimated as nearly 120 billion Nm3, and therefore, at the current documented level of natural gas reserves in Poland.
Already in the 70's various ways of obtaining dissolved gas were considered. One of the most interesting proposals, seems to be the concept of storing CO2 in these layers. This gas has high solubility in reservoir water, much higher (ten times) than the solubility of natural gases. In the process of CO2 sequestration, the phenomenon of displacement of native natural gas (which originally saturates the underlying water) by CO2 injected into reservoir should occur. Such a displacement process, allows to replenish the gas cap by a volume, equivalent to methane gas dissolved in underlying water.
This Monograph is organized into seven chapters.
Chapter 1 contains the literature review related to this research. This chapter also describes many inventions and patents, regarding natural gas production from deep saline aquifers – conducted mainly by methane extraction from brine, in surface separation processes. It includes a description of some research and projects conducted both in Poland and abroad.
Chapter 2 focuses on geology. It contains the geological characteristics of the Polish Rotliegend Basin and Poznan Trough mega-structure – the potential national sequestration object. The chapter introduces the proposed idea of obtaining natural gas resources, by injecting CO2 directly into the gas saturated saline aquifer, in the sequestration process.
Chapter 3 deals with the comprehensive testing and analyses of the phase transitions/behavior of the mixtures, formed during the process of CO2 injection into saline aquifers saturated with natural gas. Studies were performed using the Chandler/Ruska PVT (Pressure-Volume-Temperature) systems at reservoir conditions.
This chapter covers the PVT apparatus description, testing methodology and finally the results of the PVT study of native reservoir gases (Ujazd-15, Porażyn-2A), carbon dioxide and its mixtures with the native methane gases.
Chapter 4 contains studies connected with the reservoir brine swelling process, during saturating it with CO2 – this is called the Swelling Test. The chapter also deals with a solubility study of native gases and carbon dioxide in reservoir brine and distilled water.
Chapter 5 provides a detailed description and the results of my advanced experiments, performed on gas reservoir physical models with underlying water. These experiments were conducted at the reservoir (pressure and temperature) conditions.
The first experiment was performed using a physical model having no porosity. Subsequent experiments allowed for the development of earlier studies, by using a more realistic model, with a porous rock matrix. These experiments have proven, that it is possible to achieve the additional natural gas volumes, by displacing it from saline aquifer.
Chapter 6 describes a numerical model used to simulate the methane gas production, from deep saline aquifers and geologic storage of CO2. All of the specifications of the model, including petrophysical properties, fluid properties and rock-fluid properties, are explained in this chapter. Numerical simulations, performed using specialized software: Eclipse by Schlumberger company, were mainly focused on calculating the amount of gas possible to obtain during CO2 injection in the sequestration process. It describes the effect of injecting CO2 to methane gas recovery –various scenarios were simulated and discussed.
Chapter 7 presents the summary of the results of the studies and conclusions. It also discusses the proposed ideas and strategies of obtaining methane gas from deep saline aquifers saturated with natural gas. Finally, some recommendations for future works are presented.

Praca naukowa nr 211 jest dostępna w trybie open acces.

Zamówienie wersji drukowanej:

Cena egzemplarza: 60 zł netto (plus 5% VAT)

Koszt przesyłki: 5 zł brutto za sztukę – list polecony

Zamówienia prosimy składać e-mailowo: nafta-gaz@inig.pl lub telefonicznie 12 617 76 32.

 

 
Normal 0 21 false false false PL X-NONE X-NONE

TYTUŁ: Lower Oligocene Menilite Beds, Polish Outer Carpathians: supposed deep-sea flysch locally reinterpreted as shelfal, based on new sedimentological, micropalaeontological and organic-geochemical data /Warstwy menilitowe, dolnego oligocenu polskich Karpat Zewnętrznych uważane dotychczas za głębokowodne utwory fliszowe – lokalnie zreinterpretowane, jako utwory szelfowe, na podstawie badań sedymentologicznych, mikropaleontologicznych i geochemii organicznej

 

Autorzy: Piotr S. Dziadzio*, Irena Matyasik*, Małgorzata Garecka**, Andrzej Szydło**

* Oil and Gas Institute – National Research Institute, Lubicz 25A, 31-503 Kraków, Poland.
** Polish Geological Institute – National Research Institute, Skrzatów 1, 31-560 Kraków, Poland

 

213 dziadzio

Opis PL

Głównym zagadnieniem omawianym w niniejszej pracy jest wykształcenie facjalne oraz środowisko sedymentacji warstw menilitowych. Stanowią one regionalny marker w sukcesji utworów dolnego oligocenu występujący w różnych płaszczowinach zachodnich i wschodnich Karpat Zewnętrznych na terenie Słowacji, Polski, Ukrainy, Rumunii oraz w obszarze basenu panońskiego. Od dawna były one poddawane, tak jak i inne wydzielenia litostratygraficzne w Karpatach, szczegółowym badaniom.
Jednak w ciągu ostatnich 80 lat badań prowadzonych na poziomie regionalnym nie uzyskano ich spójnej interpretacji batymetrycznej. Większość geologów badających Karpaty twierdzi, że utwory budujące Karpaty w okresie od jury do miocenu mają głębokowodną genezę.
Wydaje się jednak bardzo prawdopodobne, że lokalnie – na powstających w wyniku tektonicznej ewolucji wewnątrzbasenowych wyniesieniach (zwanych również kordylierami) – mogło dochodzić do rozwoju stref z płytkowodną sedymentacją, gdy nie uległy one procesowi kanibalizacji w wyniku erozji. Dzięki temu utwory takie mogły również zachować się w obrębie struktur płaszczowinowych.
Ta koncepcja poparta badaniami sedymentologicznymi, biostratygraficznymi i geochemicznymi znajduje uzasadnienie w przypadku warstw menilitowych z piaskowcami magdaleńskimi występującymi w obrębie płaszczowiny śląskiej oraz w obrębie warstw magurskich płaszczowiny magurskiej. Obie jednostki obecnie znajdują się w bliskim sąsiedztwie i w obu przypadkach badane utwory z ich obrębu są wieku dolnooligoceńskiego.
Sukcesja warstw menilitowych odsłaniająca się w korycie rzeki Sękówki w Gorlicach (profil A) z obrębu płaszczowiny śląskiej ma udokumentowaną, około 180-metrową miąższość. Składa się ona z trzech retrogradacyjnych parasekwencji ograniczonych powierzchniami zalewu morskiego. Została zinterpretowana jako zestaw płytkomorskich parasekwencji powstałych w warunkach wymuszonej regresji [por. 30], a nie (jak to dotychczas było przyjmowane) jako osad głębokomorskich turbidytów. Z punktu widzenia paleogeografii profil A powstał po północnej stronie tzw. kordyliery śląskiej.
Profil B (odsłaniający się w korycie rzeki Sękówki w Ropicy Górnej) należy do płaszczowiny magurskiej (strefy Siar). Zinterpretowana zmienność warunków sedymentacji wskazuje na powstanie tych utworów również w obrębie płytkowodnego systemu depozycji. Zarówno zinterpretowane środowisko sedymentacji, jak i wiek tych utworów, określony na dolny oligocen są inne niż te prezentowane w wielu poprzednich pracach. Paleogeograficznie profil B został zdeponowany po południowej stronie kordyliery śląskiej. Ma on około 80 m miąższości i stanowi dolną część mierzącej około 2000 m grubości sukcesji warstw magurskich.
Oba profile zostały zinterpretowane jako powstałe na tektonicznie kontrolowanych wąskich szelfach. Szelf po południowej stronie kordyliery śląskiej był bardzo aktywny tektonicznie, miał charakter schodowy i był zdominowany prawdopodobnie sedymentacją, jaka mogła mieć miejsce w systemie gruboklastycznej delty skraju szelfu. Szelf po północnej stronie został natomiast zinterpretowany jako szelf napędzany akomodacją, na którym rozwijał się płytkowodny system deltowy.
Zaprezentowane wyniki badań są kompleksowym zbiorem szczegółowych badań sedymentologicznych pokazujących odmienny punkt widzenia na sedymentację i genezę warstw menilitowych [por. 29, 30], które są główną skałą macierzystą dla węglowodorów w Karpatach, a które są wciąż słabo poznane.
Niniejsza praca ma znaczenie dla nowej, choć wcześniej sygnalizowanej w kilku publikacjach, interpretacji utworów tzw. fliszu i jego paleobatymetrii oraz pokazuje szereg nierozpoznanych dotychczas struktur sedymentacyjnych. Stanowi ona krok w kierunku zrozumienia rozkładu facji i środowisk sedymentacji warstw menilitowych w obrębie Karpat.

Opis EN

The Menilite Beds form a widespread lower Oligocene marker succession in various nappes along the Outer Carpathians in the Slovak Republic, Poland, Ukraine, Romania and the Pannonian Basin System, long analysed in detail, like other lithological divisions in the Carpathians. Although the past 80 years of regional research gave inconsistent bathymetric interpretations, the vast majority of Carpathian geologists insist that all the Jurassic to Miocene deposits are of deep-water origin. Intuitively, however, any evolving array of tectonically active thrust wedge-top basins is likely to include many transient zones of shallow-water sedimentation whose deposits, if not cannibalized by erosion, might locally be preserved within the ultimate nappe stack. This hypothesis is postulated here for the (A) Magdalena Sandstone Member of the Menilite Beds in the Silesian Nappe, and (B) Magura Beds in the adjacent/suprajacent Magura Nappe. An early Oligocene age for both units is confirmed here by micropalaeontology.
Measured Section A (Gorlice, Sękówka River) in the Silesian Nappe, was deposited on the northern side of an interpreted tectonic palaeo-highland, the Silesian Cordillera. Section A exposes about 180 m of the Menilite Beds and reinterpreted here (see also [30]) as three shallow-water retrogradational parasequences bounded by marine flooding surfaces, recording an overall tectonically-forced regression, previously interpreted as deep-sea deposits.
Measured Section B (Ropica Górna, Sękówka River), of the Magura Nappe (Siary Zone), is likewise interpreted here is shallow-water deposits. Both the environment and the early Oligocene age interpreted here conflict with many previous publications. Palaeogeoraphically, Section B was deposited on the southern flank of the Silesian Cordillera. About 80 m of the Magura Beds are exposed in Section B, part of a ca. 2 km-thick succession.
Both sections are thought to have accumulated on a tectonically-steepened narrow shelf. The shelf on the southern flank of the Silesian Cordillera was tectonically active, of stair type, dominated by an interpreted coarse-grained shelf-margin delta. The shelf on the northern flank is interpreted as an accommodation-driven, shallow-water deltaic system.
The presented work of a detailed sedimentological research programme showing a different point of view on the sedimentation of the Menilite Beds (see also [29, 30]), which are the main hydrocarbon source rock in the Carpathians and are still poorly understood. This work emphasises the global importance of the interpretation of flysch palaeobathymetry arising from sedimentologists' increasing ability to recognise combined-flow sedimentary structures in flysch. This research is a step towards understanding the facies distributions and sedimentary environments of the Menilite Beds throughout the Carpathians.

Praca naukowa nr 213 jest dostępna w trybie open acces.

Zamówienie wersji drukowanej:

Cena egzemplarza: 60 zł netto (plus 5% VAT)

Koszt przesyłki: 5 zł brutto za sztukę – list polecony

Zamówienia prosimy składać e-mailowo: nafta-gaz@inig.pl lub telefonicznie 12 617 76 32.

 

 
Normal 0 21 false false false PL X-NONE X-NONE
  1. Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu – Państwowego Instytutu Badawczego nr 215