Petrofizyk uzbrojony w tomograf
Firmy naftowe i przedsiębiorstwa wydobywcze potrzebują informacji o budowie skał, żeby zastosować najbardziej efektywne odwierty. Petrofizycy pomagają im przy pomocy rentgenowskiej tomografii komputerowej. Analiza przestrzeni porowej to trójwymiarowe obrazowanie pustych przestrzeni w skale, w których znajdują się cenne węglowodory lub wody złożowe, także geotermalne.
Dr Paulina Krakowska z Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie na trzyletnie rozwijanie tej metody badawczej otrzymała ponad milion złotych z programu LIDER Narodowego Centrum Badań i Rozwoju.
„W pustej przestrzeni porowej skał gromadzą się węglowodory, czyli potencjalnie – ropa naftowa i gaz ziemny. Tam również zbiera się woda złożowa, w tym złoża geotermalne. Zależy nam na tym, żeby dzięki tomografii komputerowej wniknąć w skałę i zobaczyć jej pełną strukturę wewnętrzną. Takie badania na pewno przydadzą się firmom wydobywczym. Są też użyteczne w zagadnieniach związanych z geotermią. Analiza przestrzeni porowej pokazuje, jak zbudowana jest skała i jak łatwo moglibyśmy wydobyć z niej naturalne bogactwa” - tłumaczy w rozmowie z PAP Paulina Krakowska.
Woda złożowa nie jest obiektem wydobycia, to woda, mniej lub bardziej zasolona, która wypełnia m.in. puste przestrzenie w skale. Tomografię komputerową stosuje się na próbkach pobranych z rdzeni wiertniczych, z różnych głębokości. Badania laboratoryjne stanowią bezpośrednią metodę pomiarową skał i pozwalają na scharakteryzowanie parametrów fizycznych złóż. Skała charakteryzuje się zróżnicowaną strukturą, w zależności od wieku, głębokości zalegania, typu itp.
Projekt LIDER jest ukierunkowany na złoża niekonwencjonalne. Woda lub węglowodory w tych skałach są zamknięte głównie w pustych przestrzeniach, które nie są ze sobą połączone. W złożach konwencjonalnych to połączone puste przestrzenie grają rolę. Stąd złoża niekonwencjonalne są trudne do analizy. Żeby wydobywać złoża niekonwencjonalne trzeba je szczelinować, czyli kruszyć skałę na dużych głębokościach – ponad 2000 m. Dlatego bardzo ważna jest informacja, jak te zamknięte pory są zbudowane, jakiej wielkości są ziarna mineralne (budujące szkielet skalny). Na podstawie orientowanego w przestrzeni obrazowania trójwymiarowego można wnioskować, jak powinien postępować proces szczelinowania – czy to będzie łatwe, czy trudne.
„W złożach niekonwencjonalnych wielkości porów mogą osiągać nawet kilkadziesiąt, kilkaset nanometrów średnicy. Tomograf komputerowy to świetne narzędzie, którego oprogramowanie pozwala wniknąć do środka, zobaczyć położenie takich porów, czy są one połączone grubymi kanałami czy cienkimi, czy są kręte, czy nie. Wyznaczamy też inne parametry” - mówi badaczka.
Polskie złoża niekonwencjonalne różnią się od np. amerykańskich, choćby głębokością występowania, dlatego też powinniśmy znaleźć najlepszą drogę do rozpoznania naszych złóż. Badacze zaangażowani w projekt LIDER pracują nad narzędziem, które w przyszłości będzie służyło do analizy poprzedzającej wydobywanie bogactw naturalnych przez firmy. Wskażą, w jaki sposób powinno się analizować skały i interpretować obrazy tomograficzne. Druga metoda będzie analizą przepływu w takich skałach o niskich własnościach filtracyjnych. Trzeci element projektu to program komputerowy, który umożliwi geologiczną interpretację obrazów tomograficznych skał, czyli przestrzeni porowej i ziaren mineralnych.
Żeby wykonać tomografię komputerową, petrofizycy muszą przynieść próbki na Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej AGH. Tam właśnie znajduje się nanotomograf. Próbki należy wcześniej pobrać z rdzenia wiertniczego, czyli fragmentu skały. Taki fragment jest wyciągany z otworu wiertniczego podczas wiercenia, a później udostępniany do wydobycia węglowodorów.
Rdzeń to lita skała, którą możemy próbkować. Próbki są udostępniane badaczom przez firmy wydobywcze. Wśród przedsiębiorstw współpracujących z AGH są polskie firmy naftowe, czyli PGNiG SA oraz Orlen Upstream SA, prowadzące wiercenia i otwarte na innowacje.
Zespół składa się z 5 osób. Paweł Madejski pracuje w branży energetycznej, będzie zajmował się analizą przepływów w przestrzeni porowej. Specjalista od tomografii Mariusz Jędrychowski pracuje na Wydziale Fizyki i Informatyki Stosowanej AGH, gdzie bada, przetwarza i interpretuje dane. Magdalena Habrat to informatyk na Wydziale Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska AGH – doktorantka, która będzie pisała program. W grupie jest też dwóch petrofizyków, czyli lider grupy i Edyta Puskarczyk z Wydziału Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska AGH.
Program rozpisany jest na 3 lata. Na wielogodzinne pomiary, a następnie przetwarzanie obrazu potrzeba wielu miesięcy. Dofinansowanie w kwocie 1 mln 180 tys. zł z NCBR zostanie przeznaczone na tomografię komputerową, na analizy przepuszczalności absolutnej, granulometrii. To także pieniądze na udział w konferencjach i publikacje. Liderka zespołu planuje, że kiedy już powstanie metoda badawcza dedykowana przemysłowi wydobywczemu, jej grupa stworzy firmę spin off, oferującą usługi eksperckie w zakresie tomografii komputerowej skał. „Mamy plany, żeby kontynuować i rozwijać metody i program po zakończeniu projektu” - deklaruje.
PAP – Nauka w Polsce, Karolina Olszewska
kol/ mki/
Przed dodaniem komentarza prosimy o zapoznanie z Regulaminem forum serwisu Nauka w Polsce.
