fot: Andrzej Bęben/ARC
Jeżeli chcemy, by polska energetyka opierała się na polskim węglu, to trzeba będzie rozwiązać problem skutecznego odmetanowania kopalń - uważa dr Janusz Jureczka
fot: Andrzej Bęben/ARC
Koncepcja była prosta. Chodziło o zmniejszenie obecności metanu w jeszcze nieeksploatowanych pokładach węgla kamiennego. Owszem, takie zabiegi nie są nowością. Bo nie po raz pierwszy dokonano pionowego odwiertu z powierzchni gruntu, by tą drogą odprowadzić zalegający tam metan. Nowość polegała na tym, że oprócz pionowego wykonano także poziomy otwór i wykonano w nim zabieg zwany hydroszczelinowaniem.
Taki sam jak przy eksploatacji gazu łupkowego, który (na marginesie) też jest metanem. Projekt udał się po części. Ma jednak przyszłość, bo im głębiej schodzi się z wydobyciem, tym więcej metanu.
Koncepcja była prosta, ale realizacja skomplikowana. Projekt "Przedeksploatacyjne odmetanowanie pokładów węgla otworami powierzchniowymi - ocena zastosowania w warunkach złożowych i górniczych Górnośląskiego Zagłębia Węglowego wraz z odwierceniem otworu badawczegoˮ realizowany był przez trzy lata (od lipca 2012 r. do października 2015 r.) przez naukowców Górnośląskiego Oddziału Państwowego Instytutu Geologicznego pod kierownictwem dr. Janusza Jureczki. W zespole badawczym było 26 osób, także naukowców z uczelni technicznych i specjalistów - również z USA - od odwiertów ze spółek operujących w górnictwie nafty i gazu. Przedsięwzięcie kosztowało ok. 26 mln zł. Było finansowane przez Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej. Nadzór nad realizacją projektu sprawowało Ministerstwo Środowiska poprzez Wyższy Urząd Górniczy.
Przeszkadza w eksploatacji
Trybuna Górnicza i portal górniczy nettg.pl często i szeroko informowały o pracach zespołu dr. Jureczki. Nie tak dawno uczestniczyliśmy w podsumowaniu projektu. I jakie wnioski płyną z tych prac wykonywanych w lesie, w okolicach kopalni Mysłowie-Wesoła?
Przede wszystkim należy wytłumaczyć (lapidarnie, przepraszamy geologów za daleko idące skróty myślowe), w czym taka metoda odmetanowania byłaby lepsza od teraz stosowanych. Czy lepsza, to zdania są podzielone. Kierujący projektem sam uważa, że odmetanowanie wspomagane hydroszczelinowaniem nie jest idealnym rozwiązaniem, nie może być stosowane we wszystkich kopalniach, ale jako takie rozszerza gamę technologii, które mają na celu zmniejszyć metanowość i pozyskać metan do gospodarczego użytkowania, a nie wyłącznie wyekspediować go z pokładów w powietrze.
- To nie jest metoda, która może wejść do pozabadawczego stosowania za parę lat. Jeżeli jednak chcemy, by polska energetyka opierała się na polskim węglu, to trzeba będzie rozwiązać problem skutecznego odmetanowania kopalń - zauważa dr Jureczka.
I słusznie zauważa, bo na 35 obecnie czynnych kopalń tylko w kilku nie ma problemu z metanem. Odmetanowanie prowadzone z dołu nie rozwiązuje problemu w polach przeznaczonych do eksploatacji.
Dziś jest tak: przystępuje się do eksploatacji pokładu, wchodzi się w IV kategorię zagrożenia metanowego. Naukowcy z PIG, zresztą nie tylko oni, uważają, że przy zastosowaniu hydroszczelinowania można obniżyć stężenie metanu do II kategorii zagrożenia. Postęp kolosalny, choć niepotwierdzony do końca w tym pionierskim projekcie.
Eksperyment udany częściowo
Co zrobiono w lesie w Wesołej? Wpierw wykonano pionowy, sięgający prawie kilometr w głąb odwiert do pokładów węgla 501 i 510, z których metan uwalnia się samoczynnie. Jeden otwór, jeden punkt poboru metanu na powierzchnię. I najdroższa pozycja w 26-milionowym budżecie projektu. Kosztował 10 mln zł. Drugi otwór, poziomy kierunkowy (kierunkowy, bo trzeba było trafić w otwór pionowy), miał 600 m i wykonano go, by móc przeprowadzić hydroszczelinowanie. Wiercono go w tempie 10 m na godzinę (koszt - ok. 1 mln zł). Tym odwiertem wprowadzono wodę z piaskiem kwarcowym pod dużym ciśnieniem, by zwiększyć efektywność wydobycia gazu. Szczelinowanie podzielono na osiem zabiegów, każdy obejmujący 75 mb poziomego odcinka. I tu zespół miał duży problem. Udało się zeszczelinować tylko jeden odcinek, bo głowica utknęła w odwiercie zanieczyszczonym pyłem węglowym. Odwiert miał średnicę 6 cali, głowica szczelinująca - 4,5. Nie utknęłaby w zanieczyszczeniach, gdyby odwiert nie był bosym, lecz rurowanym. Na zastosowanie rur stalowych nie zgodziła się kopalnia, bo gdyby się zgodziła, to w przyszłości na tym odcinku WUG nie pozwoliłby prowadzić wydobycia. Mogła przystać na zastosowanie rur polimerowych, ale ich cena mocno podniosłaby koszt całego projektu.
- Na powierzchnię wydobywaliśmy rdzenie węgla, które zostaną szczegółowo zbadane najnowszymi technologiami, stosowanymi dotąd tylko w USA, mierzącymi wielkość dynamicznego wydzielania się gazu ze skały, czyli desorpcję metanu - wyjaśnia inż. Wiesław Kiełbik z Dc Drilling Consulting.
Do nieeksploatowanych pokładów węgla 501 i 510 otworem kierunkowym wpompowano pod ciśnieniem ok. 300 atmosfer wodę z tzw. propantem, czyli np. z piaskiem. Woda powoduje powstawanie mikroszczelin w złożu, a piasek nie pozwala, by skała pod ciśnieniem górotworu zakleszczyła się z powrotem, w efekcie czego gaz będzie miał czym ujść do otworu produkcyjnego, czyli pionowego.
Dr Jureczka spodziewał się, że ze szczelinowania uzyska się w ciągu doby minimum 1000 m sześc. gazu w ciągu doby. Czterokrotnie więcej niż z samoczynnego uwalniania się via odwiert pionowy. Wskutek problemów ze szczelinowaniem całego poziomego otworu kierunkowego przepływ z dołu na górę metanu był wielkościowo zbliżony do uzyskiwanego samoistnie. Odmetanowanie z powierzchni poprzez szczelinowanie jest możliwe i skuteczne - udowodniono tym projektem - pod warunkiem przezwyciężenia paru problemów natury technicznej. Jest kosztowne, owszem. Koszty stałe można obniżyć, wykonując odpowiednio więcej kierunkowych otworów poziomych. Co ważne, szczelinować można również poprzez odwierty wykonane na dole, z poziomu pokładów.
Wykorzystać jako paliwo
Idea zainspirowała już innych. Jak podał WUG, w należącej do Jastrzębskiej Spółki Węglowej kopalni Pniówek tradycyjny system odmetanowania wzbogacany jest długimi otworami kierunkowymi. W kopalni Rydułtowy-Anna (Kompania Węglowa) przygotowywano projekt szczelinowania mający zwiększyć efektywność prowadzonego tam odmetanowania.
Rozwiązanie PIG ma służyć po dopracowaniu szczegółów z pierwszego badania poprawie bezpieczeństwa metanowego. Zakłada też w sobie aspekt ekonomiczny. Chodzi o to, by metan przestać uważać wyłącznie za niebezpieczny surowiec, a zacząć widzieć w nim także i cenne paliwo. W końcu niewiele różni się od gazu ziemnego. Rzecz tylko w tym, że mimo iż w Polsce mamy metanu więcej niż gazu łupkowego, to jednak nadal nie potrafimy go ekonomicznie wykorzystać. 300 mln m sześc. rocznie (przy prawie 600 mln m sześc. odprowadzanych do atmosfery z powietrzem wentylacyjnym z kopalń) to nazbyt mało.
