Geosynoptyka. Co i jak wybrać?

Dysponując danymi z poprzednich notek wypada zrobić bilans wiedzy geosynoptycznej niezbędnej przy podejmowaniu decyzji poszukiwawczych. Zajmiemy się tylko jednym poziomem z Pyrzyc, ze względu na łatwość obliczeń.

Porównamy prognozowane zasoby energetyczne w poziomie z głęb. 1497–1540m.

http://wnukowi.salon24.pl/737118,geosynoptyka-co-by-bylo-gdyby

Energia chemiczna zawarta w gazie metanowym

• h₁ = 43 x 0,25 x 0,8÷0,9 [m] < miąższość [m] x współczynnik porowatości x współczynnik wody związanej
• h₁ = 8,6÷9,6 m < wynik: zakres wysokości pojemnika na gaz
• V₁ = 8,6÷9,6 m³/m² < wynik: objętość: wysokość x powierzchnia jednostkowa = 1 m²
• V_1N  = 8,6÷9,6 x 140 < objętość gazu w warunkach złożowych  x ekspansja gazu do warunków normalnych [Nm³​]
• V_1G  =  1294÷1344 Nm³/m² < objętość gazu w jednostkach handlowych (Polska Norma)
• Ciepło spalania gazu metanowego około 38 MJ/Nm³.

Energia chemiczna zawarta w gazie z warstwy 1497÷1540 m: E_ch =50 x 10⁹J [50 GJ] /m²

Energia cieplna zawarta w porowatych piaskowcach zawodnionych

Pojemność cieplną piaskowców zawodnionych oszacujemy w odniesieniu do objętości, a nie wysokości z prozaicznego powodu – jeden wymiar nie ma pojemności ;-) Zajmiemy się od razu objętością jednostkową, czyli 1 m³. Dane wyjściowe:

• gęstość szkieletu skalnego 2700 kg/m³,
• pojemność cieplna właściwa skał 1,2 kJ/kg (3240 kJ/m³),
• pojemność cieplna solanki 4 kJ/kg ; kJ/dcm³
• pojemność cieplna wody w piaskowcach o porowatości 25% (1000 kJ)
• Gęstość objętościowa piaskowca zawodnionego (0,75 x 2700) + (0,25 x 1000) = 2275 kg/ m³
• Pojemność cieplna ośrodka = (0,75 x 2700 x 1,2) + (0,25 x 1000 x 4) = 3,43 x 10⁶J/ m³ [MJ/ m³]

Energia cieplna zawarta w warstwie: E_​t​=6x10⁹ J/m² [6 GJ/m²]

Jest to energia cieplna poziomu o miąższości 43 m, temperaturze wód pobranych 63^oC i schłodzonych do temperatury otoczenia 20^oC, przy cieple właściwym solanki 4 kJ/kg; 4 kJ/dcm³.

Przedstawiony wyżej tok rozumowania wskazuje, że w górniczym ujęciu płyny złożowe różnią się energetycznie tylko o 1 rząd wielkości. Gaz przedstawia się nam jako bezkonkurencyjny, dziesięć razy lepszy od energii cieplnej zawartej w tej części górotworu, która z racji swojej pojemności może być brana pod uwagę w eksploatacji otworowej. Tak, a nawet gorzej o geotermii myśleli specjaliści zatrudnieni w górnictwie naftowym. Porównywano zwykle ciepło zawarte w jednostce objętości w wydobywanych wodach oraz w gazie ziemnym.

Cel analizy występowania kopalin energetycznych w dowolnym ośrodku

Takie rozumowanie jest bardzo potrzebne zanim przystąpi się do inwestowania w poszukiwania gazu ziemnego oraz wód / solanek geotermalnych. Prawdopodobieństwo odkrycia złoża gazu ziemnego w mezozoiku jest bliskie zera. Zestawione dane z badań laboratoryjnych próbek z otworów Marianowo 1 i 2 potwierdzają, że utwory liasu mają małą gęstość objętościową związaną z porowatością ogólną i w związku z tym nie mają poziomów uszczelniających. Próbki iłowców i mułowców nie mogą być porównywane ze znanymi kompleksami uszczelniającymi z miocenu Przedgórza Karpat, a tym bardziej z ewaporatami cechsztynu osadzonego nad gazonośnym czerwonym spągowcem. Poszukiwanie skał macierzystych przy braku uszczelnienia mija się z celem, ale nikt nie może zabronić dociekliwym badaczom szukania ich w archiwach.

Prawdopodobieństwo potwierdzenia obecności wód geotermalnych w liasie jest bardzo wysokie. Wyniki uzyskane w Pyrzycach, Toruniu, Stargardzie, Koninie potwierdzają przypuszczenia geologów z roku 1985, że  poziomy liasowe są bardzo wydajne. Wysoka mineralizacja solanek oraz konieczność stosowania podsadzki w piaskowcach o małej gęstości objętościowej wymuszają zatłaczanie solanek schłodzonych do tego samego poziomu z którego zostały pobrane. Górnicze podejście do procesu wydobywania i zatłaczania solanek przedstawione w cyklu notek „Geotermia od podstaw” może pomóc w optymalizowaniu wykorzystania energii geotermalnej pod względem ochrony zasobów ciepła oraz nakładów na budowę zakładów po wprowadzeniu analiz optymalizacyjnych transportu wód na drodze od złoża do złoża. Ekonomiczne podejście na tym etapie ograniczy ilość rozczarowań przy wykonawstwie, które powinno przebiegać szybko i sprawnie.

PS 1:

Dzisiaj przypada 12 rocznica śmierci Juliana Sokołowskiego, prywatnie mojego śp. Męża, geologa po AGH, o którym napisałam wspomnienie do Biuletynu absolwentów tej uczelni:

http://vivat.agh.edu.pl/index.php?option=com_content&view=article&id=443:37&catid=49:numer-13&Itemid=75

To Jemu poświęcam ten tekst, bo i Jemu zawdzięczam podsumowanie w wielu publikacjach tego, co robiłam wcześniej w górnictwie naftowym.

​​PS 2:

„Czytałem pani artykuł dwa razy, i jeszcze będę czytał, bo chcę pójść tym tropem dalej” – powiedział do mnie pewien geolog z doktoratem około 20 lat temu. Od tej pory nikt mi tego nie powtórzył.