Od pewnego czasu w mediach pojawiają się informacje o pracach polskich naukowców nad nowymi technologiami związanymi z gazem łupkowym. Ich celem jest m.in. stworzenie własnych metod wydobywczych. Miałoby to uniezależnić nas od amerykańskich technologii i obniżyć koszty związane z przygotowywaniem odwiertów w złożach łupkowych. Jednym z efektów tych prac ma być opatentowanie metody szczelinowania hydraulicznego za pomocą dwutlenku węgla, do czego dążą naukowcy z Wojskowej Akademii Technicznej pod kierownictwem prof. Tadeusza Niezgody.
– W naszej metodzie nie wykorzystujemy wody: ciekły dwutlenek węgla, który stosujemy zamiast niej, wskutek temperatury panującej w złożu, przechodzi poprzez stany pośrednie do stanu gazowego – tłumaczy w rozmowie z Agencją Informacyjną Newseria prof. Tadeusz Niezgoda z WAT-u.
Ponieważ dwutlenek węgla jest gazem cięższym od metanu, wypiera go. Dwutlenek węgla zostaje i jest magazynowany w łupkach skalnych, a metan wydostaje się na powierzchnię.
– Amerykanie nie mają tego problemu, co my. Mianowicie najczęściej stosują szczelinowania na obszarach pustynnych, gdzie to nie ma większego znaczenia dla ludności. Natomiast Polska jest krajem zaludnionym– zwraca uwagę na kolejną przewagę polskiej technologii prof. Tadeusz Niezgoda. I dodaje: – Proponujemy, żeby użyć niechcianego gazu cieplarnianego, jakim jest dwutlenek węgla i wykorzystać ku wspólnemu dobru.
Pierwsza uwaga: jednym z najbardziej rozwiercanym i szczelinowanym złożem w USA jest Marcellus Shale obejmujący m.in. Pensylwanię. Gęstość zaludnienia tego stanu jest zbliżona do Polski, nie jest to stan pustynny, a odwierty często powstają w bezpośredniej bliskości ludzkich siedzib. Dlatego ten argument profesora uważam za chybiony.
Moje wątpliwości budzi deklaracja, że opatentowana technologia pozwoli na magazynowanie CO2 w górotworze. Szczelinowanie hydrauliczne polega na zwiększeniu ilości szczelin wokół odwiertu, którymi gaz będzie przedostawał się do rur wydobywczych. Powstają one w wyniku oddziaływania na skałę płynu szczelinującego pod wysokim ciśnieniem powodując jej pękanie. Najczęściej głównym składnikiem płynu szczelinującego jest woda (ponad 90% składu), która po zakończeniu szczelinowania częściowo powraca na powierzchnię. Profesor Niezgoda chciałby zastąpić wodę ciekłym CO2 i wśród korzyści wymienia możliwość magazynowania tego gazu cieplarnianego w eksploatowanych złożach gazu łupkowego. Nie wyjaśnia jednak w jaki sposób dwutlenek węgla miałby “nie chcieć” powracać na powierzchnię razem z wydobywanym gazem.
W złożu zatłoczony CO2 występuje w postaci gazowej. Pomimo większej gęstości niż metan, główny składnik gazu ziemnego, wymiesza się z nim i powróci na powierzchnię. Spowodowane to będzie co najmniej dwoma mechanizmami. Pierwszy to “porywanie” cząsteczek dwutlenku węgla przez przepływający gaz. Ruch ten jest wywoływany różnicą ciśnień pomiędzy złożem a głowicą odwiertu. Odbywa się to analogicznie do swobodnego przepływu wody z punktu wyższego do punktu niższego. Drugim mechanizmem jest dyfuzja, która będzie zachodzić nawet, gdy odwiert nie będzie jeszcze pracował. W wyniku różnicy stężeń CO2 z obszaru o większej jego zawartości (odparowany płyn szczelinujący) będzie przepływać do obszaru o jego mniejszej zawartości, tj. wymiesza się z gazem ziemnym. Następnie wraz z nim powróci na powierzchnię.
Należy zauważyć, że sam zabieg szczelinowania odbywa się jeszcze przed przemysłową eksploatacją i prowadzony jest przez kilka, kilkanaście dni. Natomiast wydobywanie gazu ziemnego może trwać nawet 20 lat. Jest to wystarczający czas, aby zatłoczony CO2 praktycznie w całości powrócił na powierzchnię. Tym samym nie osiągniemy żadnej korzyści z magazynowania CO2. Prędzej czy później powróci on do atmosfery przez nasze kuchenki gazowe czy przemysłowe instalacje spalające gaz ziemny np. do celów grzewczych.
Kolejna moja wątpliwość dotyczy wpływu zatłoczonego CO2 na jakość wydobywanego gazu łupkowego. Jeśli ten miałby trafić do sieci przesyłowych i dalej do odbiorców, to musi spełniać odpowiednie wymagania jakościowe (w Polsce opisuje je norma PN-C-04752). Jednym z kryteriów jest zawartość dwutlenku węgla. Z reguły występuje on naturalnie w gazie, najczęściej w niewielkich ilościach niewpływających na jego jakość. Jeśli zastosowanie płynu szczelinującego na bazie CO2 spowodowałoby przynajmniej czasowe przekroczenie normowej zawartości tego składnika w wydobywanym gazie łupkowym, to konieczne będzie wybudowanie na powierzchni dodatkowej instalacji do jego separacji z gazu.
Dla porównania – istnieje podobna bezwodna technologia szczelinowania hydraulicznego oparta na ciekłym propanie lub mieszance LPG. W jej przypadku zatłoczone LPG powraca na powierzchnię w postaci gazowej wraz z wydobywanym gazem łupkowym i jest od niego oddzielane do ponownego użycia. Nawiązując do tezy, że CO2 jest cięższy metanu i wypiera go ze złoża samemu w nim zostając, to gęstość propanu jest większa od obu tych związków, a pomimo tego propan z płynu szczelinującego wraca wraz z gazem. Dlaczego zatem lżejszy dwutlenek węgla miałby pozostać w skałach głęboko pod ziemią? Czy naukowcy z Wojskowej Akademii Technicznej nie wyjawili istotnych szczegółów swojej technologii, czy też w przekazie medialnym wystąpiło nieporozumienie?
Źródło: gazniekonwencjonalny.wordpress.com
