W badanym złożu „A” występuje duże zróżnicowanie zwłaszcza w zakresie przepuszczalności i miąższości węgla. Daje się jednak zauważyć ogólne prawidłowości - np. obniżanie miąższości węgla i zawartości gazu w kierunku północnej granicy złoża, czy też wzrost zawartości gazu wraz z głębokością. Przy dużej ilości dostępnych danych dla złoża „A” niepewność w określeniu zasobów złoża (GIIP) jest stosunkowo niska. Jednakże niepewność w oszacowaniu potencjału zasobów gazu i wydajności indywidualnych odwiertów pozostaje wysoka.
Na podstawie analizy danych złożowych można wykazać, iż podstawowymi niepewnymi parametrami z punktu widzenia zagospodarowania złoża są:
a) parametry, które silnie wpływają na początkową produkcję i sposób odwadniania złoża; te parametry są najbardziej istotne z punktu widzenia ogólnej wartości ekonomicznej; do parametrów tych należy zaliczyć:
produktywność odwiertów - na którą w największej mierze wpływa różnorodność
przepuszczalności, miąższość netto w rejonie odwiertu, ilość wysoko przepuszczalnych szczelin, itp.
poziom saturacji węgla - decyduje o tym, jak dalece musi zostać obniżone ciśnienie zanim nastąpi desorpcja,
ilość wody w połączeniu z odwiertem - jako funkcja średniej porowatości w węglu i dopływu spoza warstw węgla;
b) parametry, które mają wpływ na eksploatację w dłuższym terminie (3-10 lat); mają one wpływ drugorzędny ponieważ zmieniają wielkość wydobycia ze złoża dopiero w dalszym etapie skracając okres produkcji ze stałym wydatkiem, ale dyktują one ile odwiertów będzie potrzebnych w celu zagospodarowania złoża; do parametrów tych zaliczamy:
ciągłość warstw węgla – wpływa ona na ilość odwiertów potrzebnych w celu dotarcia do zasobów gazu zakładając, że produktywność odwiertów jest wystarczająco wysoka by wyprodukować gaz z całego połączonego z odwiertem obszaru; ma ona także wpływ na końcową produkcję ze złoża,
istnienie uskoków ograniczających przepływ i zasoby gazu udostępnione przez odwiert;
c) parametry, które wpływają na ostateczne, całkowite wydobycie gazu z indywidualnych odwiertów; ich wpływ będzie widoczny dopiero po wielu latach, kiedy to wartość produkcji przeliczona na stan aktualny (wartość bieżąca netto - NPV) jest bardzo ograniczona; parametry te to:
ciągłość warstw (wiąże się z zasobami geologicznymi i wydobywalnymi - jak opisano powyżej).
Priorytetem w opisie złoża powinno być określenie wczesnej produkcji odwiertów na podstawie szczegółowej analizy charakteryzujących ją parametrów.
Została zdefiniowana wstępna lista czynników, które mogą mieć wpływ na produkcję gazu. Następnie listę tę ograniczono do tych parametrów, które w istotny sposób, wpływają na wydobycie gazu. Dla każdego ze zidentyfikowanych parametrów został określony przedział wartości danej zmiennej w badanym złożu „A”. W ten sposób sporządzona została tabela pokazująca zakresy parametrów złożowych (Tab. 10).
Określono wpływ na zasoby, czas odwadniania, ostateczne całkowite wydobycie/współczynnik sczerpania (UR) i nakłady kapitałowe (CAPEX) dla następujących parametrów:
a) miąższość węgla, b) ilość warstw węgla, c) zawartość gazu, d) zawartość popiołu, e) zawartość wilgoci,
f) zawartość dwutlenku węgla i azotu w węglu, g) własności izotermy Langmuira,
h) współczynnik nasycenia matrycy gazem, i) ciśnienie krytyczne desorpcji,
j) ciśnienie początkowe w złożu, k) stopień nasycenia szczelin gazem, l) zasolenie wody złożowej,
m) kurczenie się matrycy i kompakcja szczelin, n) własności geomechaniczne węgla,
o) ciągłość warstw, p) gęstość uskoków,
q) przepuszczalność szczelinowa,
r) anizotropia przepuszczalności szczelinowej, s) przepuszczalność szczelinowa pionowa, t) zróżnicowanie przepuszczalności, u) porowatość,
v) przepuszczalność względna, w) głębokość zalegania węgla,
x) uszkodzenia strefy przyodwiertowej,
Badano wpływ zmiany poszczególnych parametrów złożowych na następujące elementy charakterystyczne wykresu produkcji odwiertów:
czas odwadniania (z ang. Dewatering Time, DT),
czas do osiągnięcia maksymalnego wydatku gazu (z ang. Time To Peak, T2P),
maksymalny wydatek gazu (z ang. Peak Gas, PG),
całkowita produkcja odwiertu (z ang. Cumulative Production lub Ultimate Recovery, UR),
współczynnik sczerpania złoża (z ang. Recovery Factor, RF).
W powyższym celu zostały użyte modele eksploatacji dla pojedynczych odwiertów, dla grup odwiertów oraz model całego złoża z wykorzystaniem różnych pakietów oprogramowania (CMG GEM, Fekete F.A.S.T. CBM, Felete F.A.S.T. Piper, oprogramowanie przygotowane przez autora)
Po wyeliminowaniu parametrów o niskim wpływie na produkcję powstała ostateczna wersja tabeli (Tab. 10) ukazująca wpływ poszczególnych parametrów na podstawowe aspekty zagospodarowania złoża z punktu widzenia:
zasobów (GIIP), czasu odwadniania,
maksymalnego wydobycia,
Tab. 10: Tabela pokazująca wpływ poszczególnych parametrów złożowych na aspekty takie jak GIIP, czas odwadniania, UR i CAPEX
Miąższość Zawartość gazu
Zawartość popiołu Własności izotermy Kompakcja i własności
mechaniczne Ciągłość warstw Gęstość uskoków
Wpływ na zasoby Średni Wysoki Niski Średni Brak Brak Brak
Wpływ na odwadnianie Brak Wysoki Wysoki Wysoki Wysoki Wysoki Średni
Wpływ na UR Niski Wysoki Średni Wysoki Wysoki Wysoki Średni
Wpływ na CAPEX Średni Wysoki Średni Wysoki Niski Wysoki Średni
Przepuszczalność szczelinowa Zmienność przepuszczalnośc i szczelinowej Anizotropia przepuszczalnośc i Porowatość Przepuszczalność względna Objętość skał otaczających Przepuszczalność skał otaczających
Wpływ na zasoby Brak Brak Brak Brak Brak Brak Brak
Wpływ na odwadnianie Wysoki Średni Średni Średni Wysoki Wysoki Wysoki
Wpływ na UR Wysoki Średni Średni Średni Średni Niski Niski
Wpływ na CAPEX Wysoki Średni Średni Średni Niski Średni Średni
Parametry złoża
Listę branych pod uwagę parametrów obarczonych niepewnością zredukowano do tych, które mają najwyższy wpływ na poszczególne aspekty zagospodarowania badanego złoża “A”. Należą do nich:
miąższość pokładów węgla, zawartość gazu,
zawartość popiołów,
własności izotermy Langmuira,
kurczenie się matrycy i kompakcja szczelin, ciągłość warst węgla i gęstość uskoków,
przepuszczalność złoża w głównym kierunku,
różnorodność przepuszczalności,
anizotropia przepuszczalności,
porowatość,
objętość porowatych i przepuszczalnych skał przylegających do pokładów węgla.
Poprzez ograniczenie ilości zmiennych parametrów złożowych możliwe było stworzenie wariantów modeli symulacyjnych złoża celem określenia istotnych cech charakterystyki produkcji oraz określenie wersji optymistycznych lub pesymistycznych wydobycia całkowitego, zmienności wydobycia, i nakładów inwestycyjnych . W ten sposób został stworzony zestaw modeli, który posłużył dla testowania scenariuszy zagospodarowania złoża w obliczu niepewności w parametrach złożowych. Przebieg prac pokazano na Rys. 26.
Przygotowane realizacje mogą być podzielone na tematy przewodnie takie jak:
niskie/wysokie zasoby geologiczne (GIIP),
krótki/długi czas odwadniania,
niska/wysoka produktywność,
niska/wysoka ciągłość złoża.
Z powyższej listy całkowita objętość gazu w złożu ma najmniejszy wpływ na wartość ekonomiczną projektu z uwagi na to, iż będzie wywierała wpływ głównie w późnym okresie produkcji. Podobnie ciągłość złoża i idąca za nią ewentualna ograniczona powierzchnia połączona z poszczególnymi odwiertami będzie prowadzić do obniżenia całkowitej produkcji z odwiertu, co ujawni się dopiero podczas późnego etapu produkcji z poszczególnych odwiertów. Ograniczona strefa złoża połączona z odwiertem może w pozytywny sposób wpłynąć na wyniki ekonomiczne z uwagi na możliwość skrócenia czasu odwadniania.
Czas odwadniania i produktywność mają zdecydowanie największy wpływ na analizę ekonomiczną złoża CBM. Czas odwadniania jest istotny z dwóch względów. Po pierwsze opóźnia moment rozpoczęcia produkcji gazu, a po drugie zwiększa koszty zagospodarowywania wody złożowej pochodzącej z odwadniania. Z oczywistych względów pożądana jest wysoka produktywność odwiertów. Pozwala ona na zwiększenie wydatków gazu, lecz równocześnie powoduje zwiększenie produkcji wody złożowej i jej napływu w okolice odwiertu, co może prowadzić do trudności w obniżeniu ciśnienia w strefie przyodwiertowej.
Wpływ poszczególnych parametrów pokazany został m.in. na wykresach typu „tornado” (zob. rozdział 6.3) wskazujących na dodatni lub ujemny wpływ poszczególnych parametrów na:
a) zasoby geol. (GIIP), b) czas odwodnienia złoża,
c) wspólczynik sczerpania (RF, EUR),