Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy

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: 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: Ocena składu zanieczyszczeń gleb skażonych TPH i WWA pod kątem opracowania technologii ich bioremediacji/Assessment of the composition of pollution of soil contaminated with TPH and PAHs for the development of the bioremediation technology

 

Autorzy: Teresa Steliga, Dorota Kluk

 

 

215

Opis PL

Realizowaną pracę rozpoczęto od dokonania przeglądu literaturowego osiągnięć w zakresie oczyszczania gruntów skażonych substancjami ropopochodnymi oraz produktami ubocznymi pirolizy, jako źródłami zanieczyszczenia gleby węglowodorami TPH i WWA. Na podstawie danych literaturowych dotyczących technologii oczyszczania terenów skażonych substancjami ropopochodnymi wytypowano etapy postępowania zmierzające do redukcji zawartości TPH i WWA w skażonych glebach.
W ramach realizacji pracy wykonano analizy fizykochemiczne gleb pobranych z terenów zanieczyszczonych substancjami ropopochodnymi, a mianowicie z:
− gazowni klasycznej, wyłączonej z eksploatacji, położonej na północy Polski. Próbki do badań pobrano w pobliżu starych (częściowo zlikwidowanych) dołów ze smołą pogazową, z głębokości 0–0,5 m p.p.t. (gleba GK-1);
− dołu urobkowego, w którym składowano odpady wiertnicze zanieczyszczone substancjami ropopochodnymi – gleba zaklasyfikowana do odpadów o kodzie ex 17 05 03* (gleba i ziemia zawierająca substancje ropopochodne). Próbki do badań pobrano z głębokości 0–0,5 m p.p.t. (gleba DU-1).
Analiza fizykochemiczna wykazała, że gleba z terenu gazowni klasycznej charakteryzowała się dużą zawartością WWA i stosunkowo niewielką TPH. Natomiast gleba z terenu dołu urobkowego zawierała duże ilości TPH i stosunkowo niewielkie WWA. Jako że fundamentalnym celem realizowanej pracy było badanie procesów biodegradacji TPH i WWA w glebie, dlatego wskazane było uzyskanie gleby o istotnych zawartościach TPH oraz WWA. Nadmiernie wysokie zawartości w glebie jednocześnie WWA i TPH mogą hamować przebieg jej oczyszczania, dlatego do badań procesu biodegradacji węglowodorów, prowadzonych w warunkach ex situ, jako materiał badawczy stosowano mieszaninę gleb: GK-1:DU-1 w stosunku 2:1.
Z uwagi na ukierunkowanie badań na oznaczenie zawartości węglowodorów TPH oraz WWA w glebie – w ramach realizacji pracy dostosowano metodykę chromatograficznego oznaczania zanieczyszczeń ropopochodnych ze szczególnym uwzględnieniem wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA).
W kolejnym etapie utworzono stanowisko do badań biodegradacji zanieczyszczeń prowadzonych w skali półtechnicznej, w warunkach ex situ, metodą pryzmowania. Omówiono wyniki prac dotyczących badań optymalizacyjnych prowadzenia procesu biodegradacji, obejmujących: modyfikację struktury gleby w celu zwiększenia biodostępności mikroorganizmów i substancji odżywczych do węglowodorów ropopochodnych, bioremediację podstawową stymulowaną poprzez biowentylację i wzbogacanie środowiska odpadu w składniki biogenne wspomagające rozwój mikroflory autochtonicznej oraz bioaugmentację, polegającą na inokulacji wstępnie oczyszczonej gleby biopreparatami, których skład został opracowany w Zakładzie Mikrobiologii Instytutu Nafty i Gazu – Państwowego Instytutu Badawczego.
Doboru substancji biogennych do oczyszczanej gleby dokonano na podstawie wyników badań respirometrycznych (przeprowadzonych za pomocą zestawu OxiTop® Control) mierzących postęp samoistnej i wspomaganej biodegradacji tlenowej substancji ropopochodnych zawartych w badanym gruncie o różnej zawartości substancji biogennych.
Etapowy proces oczyszczania gleby w drodze bioremediacji podstawowej stymulowanej substancjami biogennymi oraz bioaugmentacji w warunkach ex situ prowadzono przez 300 dni. Przebieg procesu kontrolowano za pomocą rozbudowanego monitoringu obejmującego fizykochemiczne oraz toksykologiczne badania gleby, które wykonano, opierając się na mikrobiotestach typu ToxKit (Phytotoxkit, Ostracodtoxkit, Spirodela Duckweed ToxKit), Microtox, test oceny ryzyka środowiskowego MARA oraz test oceny genotoksyczności Amesa.
Równie istotnym elementem pozwalającym na szersze spojrzenie na przebieg procesu biodegradacji zanieczyszczeń ropopochodnych i określenie efektywności kolejnych etapów oczyszczania była analiza chromatograficzna, pozwalająca na ilościowe i jakościowe oznaczenie poszczególnych węglowodorów wchodzących w skład zanieczyszczeń ropopochodnych. Umożliwiała ona zaobserwowanie w glebie zmian zawartości poszczególnych n-alkanów i WWA w trakcie realizowanych etapów oczyszczania. Ponadto wprowadzane wskaźniki stopnia biodegradacji n-alkanów w postaci stosunków zawartości n-C17/Pr i n-C18/F w sposób bardzo widoczny obrazowały efektywność realizowanych kolejnych etapów opracowanej technologii oczyszczania odpadów z zanieczyszczeń ropopochodnych.
W celu opracowania modelu matematycznego biodegradacji zanieczyszczeń ropopochodnych w odpadach wiertniczych zastosowano normalizację stężenia analitów za pomocą wprowadzonego biomarkera – C30-17β(H),21β(H)-hopanu, który umożliwił pełną ocenę stopnia biodegradacji węglowodorów ropopochodnych.
Obliczone stałe biodegradacji pierwszego rzędu (k) pozwoliły na prześledzenie i porównanie kinetyki przebiegu biodegradacji poszczególnych grup zanieczyszczeń ropopochodnych (TPH, Σ n-C8–n-C22, Σ n-C23–n-C36) oraz WWA (3-, 4-, 5- i 6-pierścieniowych WWA) w kolejnych etapach oczyszczania odpadów. Ponadto na podstawie przedstawionych stałych biodegradacji przeprowadzono porównanie efektywności działania wykorzystywanych biopreparatów.
Opracowana technologia oczyszczania gleb należy do pewnych i bezpiecznych dla środowiska naturalnego oraz uzasadnionych ekonomicznie do zastosowania w warunkach przemysłowych metod likwidacji substancji ropopochodnych na zanieczyszczonych terenach.

Opis EN

The executed work was started by performing a review of literature regarding the achievements in the field of remediation of lands contaminated with petroleum derivative substances and by-products of pyrolysis as sources of contamination of the soil with TPH and PAH hydrocarbons. On the basis of literature data regarding technologies for remediation of lands contaminated with petroleum derivative substances, one selected process stages aimed at reducing the content of TPH and PAH in the contaminated soils.
As a part of the execution of the work, one performed physico-chemical analyses of soil collected from areas contaminated with petroleum derivative substances, namely from the area of:
− a decommissioned conventional gas plant, located in the north of Poland. Test samples were collected near old (partially eliminated) gas pitch pits, from a depth of 0–0.5 m below terrain level (GK-1 soil),
− a mining spoil pit, wherein drill waste contaminated with petroleum derivative substances were kept – soil classified for waste, with an ex code of 17 05 03*. The test samples were collected from a depth of 0 - 0.5 m below terrain level (DU-1 soil).
A physico-chemical analysis indicated that the soil from the area of the conventional gas plant was characterized by a high content of PAH and a relatively small content of TPH. Whereas the soil from the area of the mining spoil pit contained large amounts of TPH and relatively small amounts of PAH. Since the fundamental goal for the executed work was to study the processes of TPH and PAH degradation in soil, it was recommended to obtain soil with significant amounts of both TPH and PAH. Excessively high amounts of both PAH and TPH in the soil may hamper its remediation process. That is why the following distribution of soils was used as test material for examining the process of biodegradation of hydrocarbons, performed in ex-situ conditions: GK-1:DU-1 in a ratio of 2:1.
Due to the orientation of the studies towards determining the content of TPH and PAH hydrocarbons in the soil, as a part of the execution of the work, one adapted the method of chromatographic determination of petroleum derivative contaminations with a particular focus on polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH).
In the subsequent stage, one created a station for testing the biodegradation of contaminations, conducted on a semi-technical scale in ex-situ conditions using the compost heap method. One discussed the results of works pertaining to optimization tests for the conduct of the process, including: modification of the structure of the soil in order to increase the bioavailability of petroleum derivative hydrocarbons to microorganisms and nutrients, basic bioremediation stimulated by bioventilation and saturating the waste surroundings with biogenic ingredients supporting the development of indigenous microflora, and bioaugmentation, involving the inoculation of the initially remediated soil with biopreparations developed in Zakład Mikrobiologii INiG – PIB (Microbiology Department of the Oil and Gas Institute - National Research Institute).
The selection of biogenic substances for the remediated soil was made on the basis of the results of respirometric tests, measuring the progress of spontaneous and assisted aerobic biodegradation of the petroleum substances contained in the tested soil with varying content of biogenic substances. These tests were performed using the OxiTop®Control kit.
The staged process of soil remediation through basic bioremediation, stimulated by biogenic substances and bioaugmentation in ex situ conditions, was carried out for a period of 300 days. The course of the process was controlled using a comprehensive monitoring system, covering soil tests, both physico-chemical and toxicological, performed using ToxKit (Phytotoxkit, Ostracodtoxkit, Spirodela Duckweed ToxKit) and Microtox type tests, the MARA environmental risk assessment test and the Ames genotoxicity test.
An equally relevant element, allowing for a broader approach to the course of the process of biodegradation of petroleum derivative contaminations, and determination of the effectiveness of subsequent stages of remediation, was the chromatographic analysis, allowing for a quantitative and qualitative determination of individual hydrocarbons contained in petroleum derivative contaminations. It allowed to observe changes in the content of individual n-alkanes and PAHs during the remediation stages. Furthermore, the introduced n-alkane biodegradation degree indexes in the form of n-C17/Pr and n-C18/F content ratios very visibly illustrate the effectiveness of subsequently executed stages of the developed technology for removal of petroleum derivatives from waste.
In order to develop a mathematical model for the biodegradation of petroleum derivative contaminations in drill waste, one utilized normalization of the concentration of analytes using the introduced biomarker – C30-17β(H), 21β(H)-hopan, which allowed for a complete assessment of the degree of biodegradation of petroleum derivative hydrocarbons.
The calculated constants for first-order biodegradation (k) allowed to monitor and compare the kinetics of the course of the biodegradation of individual groups of petroleum derivative contaminations (TPH, Σ n-C8–n-C22, Σ n-C23–n-C36) and PAH (3-, 4-, 5- and 6-cyclic PAHs) in subsequent stages of waste treatment. Furthermore, on the basis of the presented biodegradation constants, one can compare the effectiveness of operation of the biopreparations used.
The presented technology is one of the methods of treatment of petroleum derivative contaminants in areas contaminated with petroleum derivative substances, that are tried and environmentally safe, and economically justifiable for use under industrial conditions.

Praca naukowa nr 215 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

TYTUŁ: Metodyka analizy przestrzeni porowej skał łupkowych/Metodology of pore space analysis in shale rocks

 

pod redakcją Grzegorza Leśniaka

 

Autorzy: Piotr Such, Grzegorz Leśniak, Maja Mroczkowska-Szerszeń, Lidia Dudek, Renata Cicha-Szot, Karol Spunda

 

 

PN 214

Opis PL


Badania petrofizyczne i mineralogiczne stanowią podstawowy zestaw analiz skał zbiornikowych. Standardowe metodyki badawcze stosowane dla skał konwencjonalnych nie sprawdzają się w przypadku skał drobnoziarnistych, dlatego też wymagają modyfikacji w zakresie wykonywania pomiarów i interpretacji w celu sporządzenia poprawnego opisu potencjalnych „sweet spotów" w skałach łupkowych.

Celem książki jest przegląd metodyk metodyk badawczych stosowanych do scha­rakteryzowania parametrów petrofizycznych i składu mineralnego skał łupkowych. Prace te zostały wykonane w ramach projektu pt. „Metodologia wyznaczania sweet spotów na podstawie własności geochemicznych, petrofizycznych, geomechanicznych w oparciu o kore­lację wyników badań laboratoryjnych z pomiarami geofizycznymi i model generacyjny 3D", dofinansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w ramach programu Blue Gas – Polski Gaz Łupkowy, nr umowy BG1/MWSSSG/13.

W pracy przedstawione zostały:

  • metody doboru i przygotowania próbek,
  • metody badania składu mineralnego z zastosowaniem metod mikroskopii optycznej, skaningowej (SEM), spektroskopii w podczerwieni (FTIR – ang. Fourier Transformed Infrared Spectroscopy) oraz badań rentgenostrukturalnych (XRD),
  • metody badania przestrzeni porowej: porometria helowa, porozymetria rtęciowa (MICP – ang. Mercury Intrusion Capillary Pressure), gęstość materiałowa, szkieletowa, objętościowa, rozkład wielkości porów, badania sorpcji,
  • pomiary współczynnika przepuszczalności metodą Pulse Decay, • metody interpretacji wyników dla skał łupkowych (skały drobnoziarniste).

Zaprezentowane metodyki zostały opracowane na podstawie analiz wykonanych dla skał syluru i ordowiku basenu bałtyckiego opisanych w rozdziale 1.

Przygotowane w ramach programu Blue Gas metodyki i interpretacje znajdą zasto­sowanie również w badaniach innych typów złóż niekonwencjonalnych. Mogą one zostać wykorzystane w badaniach złóż typu tight (o przepuszczalnościach do 100 razy większych od przepuszczalności złóż łupkowych) i CBM (Coal Bed Methane) / CMM (Coal Mine Methane) (przepuszczalności do 1000 razy większe od przepuszczalności skał łupkowych, przestrzeń porowa będąca mieszanką przestrzeni porowej typu tight i CBM).

Opis EN

Petrophysical and mineralogical studies constitute a basic set of reservoir rock analysis. Standard research methods for conventional rocks do not work in the case of fine grained rocks, and thus require verification in terms of conducting measurements and interpretation, for a proper sweet spots description in shale rock formations.

The aim of this book is to review methodologies of methodologies for petrophysi­cal and mineralogical shale rocks characterization. These works were carried out in the frame of scientific project: "Methodology to determine sweet spots based on geochemical, petrophysical and geomechanical properties in connection with correlation of laboratory tests with well logs and generation model 3D" financed by National Center for Researches and Development in the frame of Blue Gas – Polish Shale Gas, no BG1/MWSSSG/13.

The book contains:

  • methods of selection and preparation of samples
  • methods of mineral composition analyses with the use of optical microscopic methods, scan microscopic methods (SEM), infrared investigations (FTIR – Fourier Transformed Infrared Spectroscopy) and x-ray measurements (XRD),
  • methods of pore space investigations: helium porometry, mercury porosimetry (MICP – Mercury Intrusion Capillary Pressure), material, skeletal and bulk densities, pore size distribution, adsorption analysis,
  • permeability coefficient analysis with the use of Pulse Decay method
  • methods of interpretation of obtained results for shale rocks (fine grained rocks).

All presented methodologies were performed on the base of the Silurian and the Ordovician shale rocks from the Baltic basin descripted in the Chapter 1.

Prepared in the frame of Blue Gas project methodologies and interpretation pro­cedures will be also useful for other types of unconventional reservoirs. They might be apply for tight rocks reservoirs (permeabilities 100 time greater than permeabilities in shale rocks) and CBM (Coal Bed Methane)/CMM (Coal Mine Methane) (permeabilities up to 1000 times greater than permeabilities in shale rocks – pore space forms mix of tight and CBM pore spaces).

Praca naukowa nr 214 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