Konsorcjum, w skład którego wchodzi PGNiG S.A. oraz Państwowy Instytut Geologiczny – PIB, ma niezwykle obiecujące wyniki prac prowadzonych w ramach projektu pn.: „Technologia przedeksploatacyjnego odmetanowania pokładów węgla poprzez stymulację produktywności metanu w kierunkowych otworach wiertniczych”, realizowanego w ramach programu „Geo-Metan”
Opracowana technologia została uhonorowana prestiżowym godłem „Teraz Polska” w XII edycji Konkursu w kategorii „Przedsięwzięcia innowacyjne”. Głównym zamierzeniem projektu jest ujęcie gazu z pokładów metanowych w możliwie jak największym stopniu, jeszcze zanim kopalnie zaczną wydobywać z tych pokładów węgiel kamienny. Technologia opracowywana przez konsorcjum pozwala ująć nawet do 70% występującego w węglu wysokoenergetycznego gazu, o zawartości metanu wynoszącej ponad 90%.
To pionierska w skali kraju technologia pod względem ilości metanu możliwego do uzyskania metodą szczelinowania. Wydobycie metanu wierconymi z powierzchni otworami wiertniczymi w celach przemysłowych jest rozwiązaniem powszechnie stosowanym w krajach, których gospodarka w dużej mierze opiera się na węglu kamiennym, jak chociażby Indie, USA, Australia czy Chiny. W Polsce do tej pory nie podjęto jeszcze takich prób w skali przemysłowej. Metan (CH4) jest pozyskiwany w kopalniach w czasie procesu odmetanowania, ale wynika to przede wszystkim z bezpieczeństwa prowadzenia ruchu zakładu górniczego.
Zasadnicza różnica między gazem, który udaje się uzyskiwać za pomocą otworów wierconych z powierzchni, a gazem pozyskiwanym w kopalniach jest skład chemiczny gazu, co jest skutkiem miejsca i sposobu jego ujęcia. Gaz występujący w węglu jest analogiczny do gazu występującego w złożach konwencjonalnych i – tak jak w przypadku Górnośląskiego Zagłębia Węglowego – jest to wysokometanowy gaz, w którym zawartość CH4 przekracza 90% a nawet 95%. Należy jednak zauważyć, że w procesie odmetanowania dołowego, a więc w czasie eksploatacji węgla kamiennego w kopalniach, pozyskuje się mieszaninę gazu uwalnianego z węgla z powietrzem – zawartość metanu jest w tym wypadku bardzo zróżnicowana i znacznie niższa – z reguły nie przekracza 30–50%, a co za tym idzie, traci on na swojej kaloryczności, chociaż też jest wykorzystywany do celów energetycznych.
– Kopalnie węgla kamiennego w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym z roku na rok borykają się z coraz większymi zagrożeniami metanowymi, co jest skutkiem coraz głębszej eksploatacji. Ilość gazu, która uwalnia się podczas wydobycia węgla, sukcesywnie wzrasta i już w tej chwili jest bliska 1 mld m3 rocznie, z czego ujmujemy i zagospodarowujemy około 200 mln m3. Reszta jest emitowana do atmosfery. To oznacza, że blisko 800 mln m3 tego cennego i pełnowartościowego surowca jest tracone, podczas gdy moglibyśmy zagospodarować go w celach energetycznych – mówi dr Janusz Jureczka, dyrektor Oddziału Górnośląskiego Państwowego Instytutu Geologicznego – PIB.
Niesie to ze sobą wiele poważnych konsekwencji – przede wszystkim przyczyniamy się w sposób istotny do zmian klimatycznych, co ma również niemałe przełożenie na samą ekonomię wydobycia węgla – co prawda w tej chwili opłaty za emisję metanu są stosunkowo niskie, ale ponieważ sam problem jest coraz głośniej i szerzej podnoszony, można przypuszczać, że jest kwestią kilku najbliższych lat znaczne podwyższenie opłat emisyjnych.
– Biorąc pod uwagę fakt, że emisja metanu ma 25-krotnie wyższy współczynnik wpływu na efekt cieplarniany, niż emisja dwutlenku węgla i zakładając, że koszty pozbywania się go wzrosną analogicznie do tych, które w tej chwili należy ponosić w przypadku emisji dwutlenku węgla, dla kopalń, gdzie bardzo łatwo można zmierzyć wielkość emitowanego gazu, może to oznaczać bardzo duże dodatkowe nakłady finansowe związane z uprawnieniami do emisji metanu – dodaje naukowiec.
Państwowy Instytut Geologiczny jako partner naukowy PGNiG S.A. pracuje wraz ze specjalistami z tej spółki nad technologią, która pozwoli na olbrzymią oszczędność, jeżeli chodzi o samo pozyskiwanie metanu i ograniczania jego emisji z kopalń, co przełoży się bezpośrednio na budżet państwa, ale także będzie miało pozytywny wpływ na środowisko i umożliwi zagospodarowanie gazu w taki sposób, by nie tylko nie dopłacać za jego emisję, ale również wykorzystać wartość energetyczną metanu dla procesów przemysłowych. Równie ważnym czynnikiem jest oczywiście sam wzrost bezpieczeństwa pracy w kopalniach, gdzie wskaźnik zagrożenia wybuchami spowodowanymi uwalnianiem gazu nadal jest bardzo wysoki, a także poprawa rentowności kopalń ze względu na wysokie koszty eksploatacji węgla z pokładów metanowych.
Kluczowym zagadnieniem odnośnie samego pozyskiwania metanu z pokładów węgla jest przepuszczalność skał. W tym zakresie występujące w Polsce warunki geologiczne są stosunkowo trudne do eksploracji, a zatem, by umożliwić uwalnianie gazu z pokładów wysokometanowych, konieczne okazało się opracowanie technologii dopasowanych do tych warunków – przede wszystkim innowacyjnej technologii szczelinowania hydraulicznego, poprawiającej drożność górotworu.
– Z jednej strony musieliśmy zastosować nowoczesną technologię wierceń kierunkowych, z drugiej zaś konieczne okazało się użycie metody szczelinowania, która jest znana przy eksploracji gazu z łupków, wydobywanego z równie trudnych warunków geologicznych. Dopiero w momencie, gdy obie technologie udało się połączyć i niejako dopasować do warunków panujących na terenie Górnośląskiego Zagłębia Węglowego, mogliśmy przystąpić do pilotażowego działania w Gilowicach w pobliżu kopalni „Brzeszcze” – wyjaśnia dr J. Jureczka.
Szacuje się, że na terenie Górnośląskiego Zagłębia Węglowego występuje około 170 mld m3 metanu, a całe zasoby Polski zbliżają się nawet do 250 mld m3. Dzięki nowatorskiej technologii szczelinowania opracowanej przez konsorcjum udało się osiągnąć rezultaty znacznie przewyższające wstępne założenia. Uzyskano eksplorację gazu sięgającą 10 tys. m3 na dobę, a w czasie kilku miesięcznych testów ujęto ok. 1 mln m3 gazu, podczas gdy poprzednio w tych samych otworach, bez zabiegów szczelinowania, maksymalne dopływy gazu wynosiły zaledwie ok. 170 m3 na dobę.
Upowszechnienie opracowanej technologii będzie miało wpływ nie tylko na bezpieczeństwo wydobycia węgla kamiennego czy efekt ekologiczny dzięki ograniczeniu emisji gazów cieplarnianych do atmosfery. Dzięki programowi „Geo-Metan” Polska ma szansę znacząco poprawić swoje bezpieczeństwo energetyczne i pozyskać kolejne źródło dla dywersyfikacji dostaw gazu.
Joanna Gulewicz
Przedsięwzięcie w Gilowicach, realizowane przez konsorcjum PGNiG i PIG-PIB, wymagało zaprojektowania nowatorskiego zabiegu stymulacji hydraulicznej i testów dopływu metanu do otworów Gilowice-1 i Gilowice-2H. Plac wiertni Gilowice-2H podczas zabiegów szczelinowania. Głowica zabiegowa, z prawej agregaty pompowe
