Wpływ testów złożowych na środowisko

Na etapie testów złożowych jednym z głównych zagrożeń dla środowiska jest płyn pozabiegowy, składający się z cieczy szczelinującej i składników mineralnych wymywanych z górotworu oraz powracający na powierzchnię propant [13]. Zużyty płyn pozabiegowy może być zaklasyfikowany jako odpad wydobywczy lub płyn technologiczny, w zależności od dalszego przeznaczenia [152,154]. Zgodnie z polskim prawem, jeżeli płyn pozabiegowy nie wyjdzie poza ciąg technologiczny tj. będzie on poddawany zabiegom oczyszczania w instalacji znajdującej się na terenie prowadzonych prac poszukiwawczych, nie może on być uznawany za odpad wydobywczy [152]. Jedynie pozostałości powstałe po jego oczyszczaniu należy traktować jako odpad (szlamy z fizyczno-chemicznej przeróbki odpadów - 19 02 06,) lecz już nie jako odpad wydobywczy. Płyn pozabiegowy nieoczyszczony lub nienadający się do dalszego zastosowania, klasyfikowany jest jako odpad wydobywczy oznaczony kodem 01 05 99 – „inne niewymienione odpady” lub w przypadku gdy w cieczy szczelinującej występowały substancje niebezpieczne, jako odpad o kodzie 01 05 06* - „płuczki i odpady wiertnicze zawierające substancje niebezpieczne”.

W Stanach Zjednawczych odzysk płynu pozabiegowego ze złóż niekonwencjonalnych typu tight wynosi średnio 50÷70% w przypadku otworów pionowych, natomiast w przypadku otworów poziomych jest niższy i kształtuje się na poziomie 30÷50% [110]. Odzysk płynu pozabiegowego ze złóż typu shale jest niższy w porównaniu ze złożem typu tight i kształtuje się w zakresie 40÷60% dla otworów pionowych oraz 10÷30% dla otworów poziomych [1,110]. Z analizy literatury wynika, że dla formacji łupkowej w Polsce, poziom odzyskanego płynu pozabiegowego z otworu kształtuje się na maksymalnym poziomie wynoszącym 50% zatłoczonej cieczy szczelinującej [145]. Są to dane pokrywające się z uzyskanymi wynikami podczas prowadzenia prac przez PGNiG S.A. na otworze badawczym Markowola – 1 (otwór pionowy o głębokości 4500 m), gdzie uzyskano zwrot na poziomie bliskim 50 % [144]. Średni poziom odzysku płynu pozabiegowego z polskich złóż niekonwencjonalnych wyniółś natomiast ok. 20 % [36]. Kolejny raport zawiera informację, że w okresie dwóch tygodni od przeprowadzenia zabiegów hydraulicznego szczelinowania z otworu zlokalizowanego w Polsce północnej odebrano ok. 16 % objętości zatłoczonej cieczy szczelinującej [109].

Oprócz składników, które używane są do sporządzenia cieczy szczelinującej, odzyskiwany płyn pozabiegowy może zawierać substancje rozpuszczone, takie jak chlorki, składniki organiczne (węglowodory alifatyczne i aromatyczne), metale ciężkie oraz pierwiastki radioaktywne (rad, tor i uran) występujące w skałach [13,36,57,65]. W skład rozpuszczonych substancji mogą wchodzić również siarczany, bromki oraz jony sodu, potasu, wapnia, magnezu, strontu, baru, metali ciężkich itp. Ich ilość i skład chemiczny zależy od miejscowych warunków geologicznych oraz składu cieczy szczelinującej [145]. W tabeli 2.10 przedstawiono skład płynu pozabiegowego ze złoża Marcellus.

Tab. 2.10. Skład płynu pozabiegowego ze złoża Marcellus. [145,160].

Oznaczenie

Objętość odebranego płynu pozabiegowego [m3]

79,5 318 636

M – Alkaliczność (mg/l w przeliczeniu na CaCO3) 170 190 210

Cl- [mg Cl-/l] 12100 18600 24400 SO4^2- [mg SO4^2-/l] 5 23 13 K+ [mg K+/l] 85 63 73 Na+ [mg Na+/l] 7792 10550 15650 Ca2+ [mg Ca2+/l] 500 622 965 Mg2+ [mg Mg2+/l] 38 44 69

Twardość ogólna (w przeliczeniu na CaCO3) 1405 1737 2695

Ba2+ [mg Ba2+/l] 198 793 1463 Sr2+ [mg Sr2+/l] 177 247 421 Fe2+ [mg Fe2+/l] 5,5 0,1 15 Fe ogólne [mg Fe /l] 14 6,3 20 Odczyn (pH) 6,2 6,36 6,37 TSS [mg Cl^–/l] 397 50 108 Ciężar właściwy [g/ml] 1,017 1,013 1,024

Indeks nasycenia Langeliera (LSI) -0,27 0,16 0,43

Płyn pozabiegowy pobrany po zabiegu hydraulicznego szczelinowania z otworu poszukiwawczego Łebień 2H charakteryzował się zmienną koncentracją związków chemicznych (w zależności od czasu, w jakim powracał na powierzchnię), a wartości wybranych parametrów w poszczególnych przebadanych partiach płynu pozabiegowego znacznie się od siebie różniły [109]. W fazie początkowej płyn pozabiegowy charakteryzował się niższym stężeniem składników. W czasie trwania testów złożowych, zwiększały się koncentracje poszczególnych składników chemicznych w płynie pozabiegowym, głównie chlorków, wapnia i sodu. W tabeli 2.11 przedstawiono wyniki analizy płynu pozabiegowego z lokalizacji Łebień 2H.

Tab. 2.11. Wyniki analiz fizykochemicznych płynu pozabiegowego z otworu Łebień 2H [109].

Oznaczenie Wyniki analizy płynu pozabiegowego

Odczyn (pH) 5,73 – 6,35

Ogólny węgiel organiczny [OWO mg/l] 34 – 129

Indeks fenolowy [mg/l] 6 – 20

Substancje powierzchniowo czynne anionowo [mg/l] 0,5 – 31

Chlorki [mg Cl-/l] 4100 – 48000 Siarczany [mg SO4^2-/l] >5 – 52 Wapń [mg Ca2+/l] 318 – 7568 Azot amonowy [NH4 mg/l] 9 – 159 Bor 2,5 – 40,1 Bar [mg Ba2+/l] 5,3 – 217,9 Potas [mg K+/l] 82 – 536 Sód [mg Na+/l] 2118 – 22596 Żelazo [mg Fe /l] 11,7 – 23,4

W Ameryce Północnej najbardziej popularną formą utylizacji płynu pozabiegowego jest jego zatłaczanie do górotworu [3]. Oczyszczony płyn pozabiegowy zatłaczany jest do wyeksploatowanych złóż gazu ziemnego i ropy naftowej lub warstw chłonnych. Zatłaczanie płynu pozabiegowego do górotworu jest regulowane za pomocą rozporządzeń krajowych lub stanowych. Płyn pozabiegowy zazwyczaj jest tylko oczyszczany z części stałych, które mogłyby mieć wpływ na przepuszczalność warstw chłonnych, do których jest on zatłaczany. Płyn pozabiegowy jest wykorzystywany kilka razy w procesie hydraulicznego szczelinowania, zanim zostanie zdeponowany w górotworze. W Stanach Zjednoczonych proces deponowania płynu pozabiegowego w górotworze uregulowany jest aktem Underground Injection Control, płyn pozabiegowy może być zatłaczany tylko i wyłącznie do otworów chłonnych klasy II [97]. W Polsce, z uwagi na bardzo duże uwodnienie płynu pozabiegowego, zgodnie z Ustawą o odpadach, może być on poddawany unieszkodliwianiu w procesach [154]:

x obróbki biologicznej - D 8,

x obróbki fizyczno-chemicznej - D 9,

x przekształcania termicznego na lądzie - D 10, x odzysku w instalacjach - R 14,

W Polsce większość odpadów wydobywczych powstałych w procesie hydraulicznego szczelinowania, oddawana była do unieszkodliwiania za pomocą obróbki fizyczno-chemicznej w odpowiednio do tego celu przystosowanych instalacjach do unieszkodliwiania odpadów przemysłowych [37,86]. Kolejnym sposobem utylizacji płynu pozabiegowego było wykorzystanie mobilnej instalacji, w której odpady

poddawane były również obróbce fizyczno-chemicznej. W procesie oczyszczania płynu pozabiegowego wytwarzane były ścieki, które odprowadzane były do kanalizacji sanitarnej oraz odpady o kodzie 19 02 06, czyli „szlamy z fizyczno-chemicznej przeróbki odpadów” oraz „inne niż wymienione w 19 02 05”, które deponowane były na składowiskach odpadów [162]. Na rysunku 2.3 przedstawiony został schemat procesu unieszkodliwiania płynu pozabiegowego w mobilnej instalacji.

Rys. 2.3. Sposób oczyszczania płynu pozabiegowego w mobilnej instalacji [162].

W kilku przypadkach zużyty płyn pozabiegowy został również zdeponowany w podziemnym bezzbiornikowym składowisku odpadów w Borzęcinie należącym do PGNiG [144]. Odpady składowane były w górotworze, zgodnie z koncesją na bezzbiornikowe magazynowanie odpadów.

Podczas testów złożowych, które mogą trwać nawet do 6 miesięcy, hałas generowany jest głównie w procesie spalania gazu w pochodni. Poziom mocy akustycznej pochodni może sięgać nawet do 102 dB [138].

W trakcie testów złożowych do atmosfery emitowane są zanieczyszczenia powstałe wskutek spalania gazu ziemnego w pochodni [168]. Zagrożeniem dla środowiska jest również emisja metanu z płynu pozabiegowego magazynowanego w otwartych zbiornikach. Z danych USA wynika, że w przeciągu roku do atmosfery

przedostaje się 1,9% produkowanego gazu, który nie został odseparowany w separatorze trójfazowym [32].

W zależności od sposobu postępowania z płynem pozabiegowym w trakcie testów złożowych, możliwe jest również oddziaływanie na środowisko wskutek transportu płynu pozabiegowego do miejsca jego utylizacji lub odzysku. W przypadku transportu płynu pozabiegowego z wiertni dla jednego otworu poszukiwawczego konieczne jest wykonanie około 400 kursów [97].

3. PRZEGLĄD METOD I TECHNIK ANALIZY RYZYKA