S£AWOMIR KÊDZIOR*
Potencja³ zasobowy metanu pok³adów wêgla w Polsce w kontekœcie uwarunkowañ geologicznych
Wprowadzenie
Bilans energetyczny Polski, oparty w przewa¿aj¹cej mierze na wêglu kamiennym i bru- natnym, wymaga zmodyfikowania adekwatnego do obecnej polityki energetycznej naszego kraju, a tak¿e Unii Europejskiej. Polityka ta zak³ada m.in. zwiêkszenie udzia³u tzw. czystych noœników energii, przyjaznych œrodowisku, których spalanie nie przyczynia siê do zanieczy- szczania powietrza w takim stopniu, jak spalanie wêgla.
Metan towarzysz¹cy pok³adom wêgla traktowany by³ przede wszystkim jako podsta- wowe Ÿród³o zagro¿enia wybuchowego oraz po¿arowego w kopalniach. W ostatnim czasie okaza³o siê, ¿e gaz ten, odpowiednio zagospodarowany, stanowiæ mo¿e cenny, ekologiczny surowiec energetyczny. Decyduj¹ce znaczenie w tym przypadku ma znaczna zawartoœæ metanu i innych wêglowodorów w gazie, a co za tym idzie – wysoka wartoœæ opa³owa wynosz¹ca 35–42 MJ/m3. Dodatkowym atutem jest czyste spalanie gazu. Pozytywne do- œwiadczenia w wydobyciu oraz utylizacji metanu pok³adów wêgla (MPW), jakie maj¹ inne kraje, a zw³aszcza Stany Zjednoczone Ameryki, w których po raz pierwszy wdro¿ono metody pozyskiwania gazu kopalnianego, sk³aniaj¹ tak¿e nasz kraj do zintensyfikowania prac nad zwiêkszeniem udzia³u MPW w bilansie energetycznym.
Eksploatacja MPW w Polsce podyktowana by³a przede wszystkim zapewnieniem bez- pieczeñstwa podczas wydobycia wêgla, a ujêty systemami podziemnego odmetanowania gaz by³ lokalnie wykorzystywany do celów u¿ytkowych. Od 1962 r. metan ujmowany wskutek odmetanowania kopalñ traktowany jest jako kopalina towarzysz¹ca w z³o¿ach wêgla.
W Górnoœl¹skim Zag³êbiu Wêglowym (GZW) w latach 1951–2005 z utworów karbonu
* Dr in¿., Uniwersytet Œl¹ski, Wydzia³ Nauk o Ziemi, Katedra Geologii Stosowanej, Sosnowiec.
ujêto oko³o 10 mld m3metanu (Kêdzior i in. 2007). Od pocz¹tku lat dziewiêædziesi¹tych XX w. czynione by³y tak¿e próby otworowej eksploatacji MPW jako kopaliny g³ównej, niezale¿nie od eksploatacji wêgla, technikami desorpcyjnymi na wzór USA, lecz z powodu ró¿norakich problemów natury technicznej oraz ekonomicznej zakoñczy³y siê niepowo- dzeniem i zosta³y przerwane. W ci¹gu kilku ostatnich lat, dziêki aktywnej polityce promo- cyjnej MPW, czynionej przez Departament Geologii i Koncesji Geologicznych Ministerstwa Œrodowiska, ponownie wzros³o zainteresowanie pozyskaniem metanu pok³adów wêgla w naszym kraju, na co wp³yw mia³ tak¿e znaczny postêp w œwiatowych technologiach otworowej eksploatacji MPW.
W zwi¹zku z powy¿szym, celem niniejszego artyku³u jest przegl¹d obecnej bazy zaso- bowej MPW we wszystkich zag³êbiach wêgla kamiennego w naszym kraju, uznawanych za potencjalne obszary wystêpowania metanu, w iloœci umo¿liwiaj¹cej jego ekonomiczne pozyskanie. Rozwa¿ane by³y tak¿e mo¿liwoœci bardziej precyzyjnego oszacowania zasobów metanu w polskich z³o¿ach wêgla brunatnego (Ocena… 2006), jednak prace nad tym zagadnieniem nie doprowadzi³y do uzyskania zadowalaj¹cych wyników. Z uwagi na to, ¿e kopaliny u¿yteczne, do których zaliczany jest metan pok³adów wêgla, wystêpuj¹ w œciœle okreœlonych warunkach naturalnych, analizê zasobów przedstawiono w oparciu o budowê geologiczn¹ omawianych obszarów.
1. Formy wystêpowania, metody szacowania oraz podzia³ zasobów metanu pok³adów wêgla w z³o¿u
Metan w z³o¿ach wêgla wystêpuje zasadniczo w dwóch formach: jako metan sorbowany, który fizykochemicznie zwi¹zany jest z substancj¹ wêglow¹ oraz jako metan wolny, wype³- niaj¹cy pory i szczeliny w wêglu oraz ska³ach p³onnych. Iloœciowo przewa¿a ten pierwszy.
Zasoby dla obu powy¿szych form liczone s¹ oddzielnie.
Podstawowym parametrem stosownym do obliczania zasobów metanu sorbowanego jest metanonoœnoœæ pok³adu, czyli objêtoœci metanu i jego gazowych homologów w jednostce masy bezwodnej i bezpopio³owej substancji wêglowej (daf), podawanej w m3CH4/Mg daf.
Metanonoœnoœæ próbek wêgla wyznaczana jest dwoma sposobami:
— metod¹ degazacji pró¿niowej próbek wêgla opracowan¹ w Katowickim Przedsiêbior- stwie Geologicznym, st¹d te¿ nazywan¹ w skrócie metod¹ KPG i stosowan¹ na próbkach pobranych z powierzchniowych otworów wiertniczych; odpowiednikiem jej jest metoda bezpoœrednia otworowa (MBO) aplikowana dla próbek pobranych w wyrobiskach kopalnianych; zalet¹ obu metod jest krótki czas uzyskania wyniku (kilkanaœcie godzin od momentu rozpoczêcia badania), a wad¹ niedok³adnoœæ co do szacowania iloœci gazu traconego podczas opróbowania oraz gazu resztkowego, a tak¿e pobieranie próbek jedynie z fragmentów pok³adu mi¹¿szoœci oko³o 0,1 m, co wymuszone jest wysokoœci¹ pojemników hermetycznych, do których pobierane s¹ próbki wêgla do badañ;
— metod¹ degazacji swobodnej przy ciœnieniu atmosferycznym, zastosowan¹ po raz pierwszy przez Amerykanów (Diamond i in. 1980) i nazywan¹ US Bureau of Mines (w skrócie USBM), w Polsce wykorzystywan¹ od pocz¹tku lat dziewiêædziesi¹tych na próbkach z powierzchniowych otworów wiertniczych równolegle z metod¹ KPG;
zaletami metody s¹ niew¹tpliwie mo¿liwoœci opróbowania ca³ego pok³adu (wysokoœæ pojemników wynosi 0,3 lub 0,6 m), a tak¿e bardziej precyzyjne oszacowanie iloœci gazu traconego oraz resztkowego, wad¹ natomiast jest d³ugi czas oczekiwania na wynik metanonoœnoœci wynosz¹cy nawet do kilku miesiêcy.
W polskiej bazie danych otworowych metanonoœnoœci zdecydowanie przewa¿aj¹ wyniki uzyskane metod¹ KPG (ponad 10 000 oznaczeñ) nad USBM (ok. 2000 oznaczeñ), st¹d te¿ do obliczania zasobów metanu powszechnie stosowane s¹ wyniki uzyskane metod¹ KPG.
Poniewa¿ metoda USBM jest dok³adniejsza, ostatnio zaleca siê przeliczanie wyników na tê metodê wed³ug ustalonych wspó³czynników przeliczeniowych, w oparciu o metodykê sta- tystyczn¹ (Kwarciñski 2006).
Istniej¹ nastêpuj¹ce metody szacowania zasobów metanu:
— œredniej arytmetycznej z podzia³em z³o¿a na bloki, stosowana w Polsce powszechnie i uwzglêdniaj¹ca metanonoœnoœæ œredni¹ w obrêbie bloku lub jego strefy, a tak¿e m.in. zasoby wêgla przeliczone na such¹ i bezpopio³ow¹ substancjê wêglow¹ w Mg oraz wspó³czynnik temperaturowy,
— objêtoœciowa, stosowana w przypadku metanu wolnego wystêpuj¹cego w piaskow- cach, analogiczna do z³ó¿ konwencjonalnego gazu ziemnego,
— z zastosowaniem symulacji z³o¿owej, praktykowana w GZW przez firmy Amoco oraz Texaco, maj¹ca na celu oszacowanie spodziewanych zasobów na podstawie kom- puterowej symulacji produkcji metanu w czasie, dotychczas nie da³a zadowalaj¹cych wyników, g³ównie z przyczyn technicznych oraz niewystarczaj¹cej znajomoœci pa- rametrów zbiornikowych pok³adów (g³ównie przepuszczalnoœci),
— bilansu materia³owego, wykorzystywana w przypadku obliczania zasobów z³ó¿ gazu ziemnego konwencjonalnego oraz wêglowodorów ciek³ych, wymagaj¹ca znajomoœci spadku ciœnienia w trakcie eksploatacji oraz parametrów zbiornikowych; ma ona zastosowanie wy³¹cznie dla z³ó¿ o d³ugiej historii eksploatacji, co praktycznie wy- klucza j¹ obecnie ze stosowania w Polsce, ze wzglêdu na brak d³ugotrwa³ego po- zyskiwania otworowego MPW.
W niniejszym artykule zaprezentowano zasoby metanu obliczone dwiema pierwszymi metodami.
Metan w pok³adach wêgla dokumentowany jest zarówno jako kopalina towarzysz¹ca (przewidziany do eksploatacji w ramach odmetanowania eksploatowanych pok³adów) oraz g³ówna (przewidziany do wydobycia niezale¿nego od eksploatacji wêgla – Nieæ 1993, Zasady… 2002).
Wydobywalne zasoby bilansowe MPW definiowane s¹ jako czêœæ zasobów geolo- gicznych, mo¿liwych do wydobycia w trakcie eksploatacji. Oznacza to, ¿e pod uwagê brana jest metanonoœnoœæ œrednia pok³adu wiêksza od ustalonej wartoœci granicznej, np. meta-
nonoœnoœci resztkowej lub 2,5 m3CH4/Mg daf, która umo¿liwia samoczynne oddawanie gazu przez wêgiel (Kandora, Grzybek 1992). W zale¿noœci od tego, czy metan traktowany jest jako kopalina g³ówna lub towarzysz¹ca, zasoby te oblicza siê w oparciu o ró¿ne kryteria bilansowoœci (tab. 1). W przypadku metanu jako kopaliny g³ównej obliczane s¹ tak¿e wydobywalne zasoby pozabilansowe (tab. 1). Dla wszystkich rodzajów zasobów przyjmo- wana jest metanonoœnoœæ brze¿na o wartoœci 4,5 m3CH4/Mg daf, stanowi¹ca kontur strefy z³o¿owej. Wartoœæ ta zosta³a wytypowana jako minimalna, uzasadniaj¹ca praktyczn¹ eks- ploatacjê metanu z pok³adów wêgla (Hunt, Steele 1991). Podzia³ zasobów metanu ilustruje rysunek 1.
2. Baza zasobowa metanu pok³adów wêgla na tle budowy geologicznej w polskich zag³êbiach wêgla kamiennego
2.1. G ó r n o œ l ¹ s k i e Z a g ³ ê b i e W ê g l o w e (GZW)
2.1.1. Warunki metanowe zag³êbia
Budowa geologiczna zag³êbia oraz opis poszczególnych serii litostratygraficznych wê- glonoœnego karbonu przedstawione s¹ na rysunku 2 oraz w tabeli 2.
Przestrzenny rozk³ad iloœci metanu w z³o¿ach wêgla GZW zosta³ ukszta³towany w wy- niku wypiêtrzenia górotworu karboñskiego, co stworzy³o dogodne warunki dla „przewie- trzania” jego górnych partii (Pêka³a 1992).
TABELA 1 Kryteria bilansowoœci dla metanu pok³adów wêgla jako kopaliny towarzysz¹cej oraz g³ównej
(Rozporz¹dzenie… 2001)
TABLE 1 The criteria of balancing for the coalbed methane as the accompanying and main mineral commodity
(Rozporz¹dzenie… 2001)
Metan jako kopalina towarzysz¹ca
Metan jako kopalina g³ówna Metanonoœnoœæ brze¿na minimalna, stanowi¹ca kontur
strefy z³o¿owej [m3CH4/Mg daf] 4,5 4,5
Metanonoœnoœæ œrednia w konturze z³o¿a
[m3CH4/Mg daf] wiêksza od resztkowej 2,5
(wiêksza od resztkowej)*
Minimalna mi¹¿szoœæ pok³adu [m] 0,1 0,6
Maksymalna g³êbokoœæ dokumentowania [m]
do g³êbokoœci dokumentowania kopalny
g³ównej (wêgla)
1500
* W nawiasach umieszczono kryteria dla zasobów pozabilansowych metanu.
W zale¿noœci od regionu GZW rozk³ad ten opisywany jest za pomoc¹ dwóch modeli regionalnych (Kotas 1994):
— modelu pó³nocnego zak³adaj¹cego, ¿e metan generowany w wyniku procesów termo- genicznych w pok³adach wêgla, mia³ swobodn¹ drogê ucieczki do atmosfery; góro- twór zosta³ odgazowany do znacznych g³êbokoœci, wahaj¹cych siê od oko³o 500 m do ponad 1000 m, w zale¿noœci od lokalnych warunków litologicznych i tektonicznych;
rezultatem tych procesów jest obserwowane obecnie jedno maksimum metanonoœne na kilkusetmetrowej g³êbokoœci oraz strefa odgazowana siêgaj¹ca do stropu karbonu (rys. 3a);
— modelu po³udniowego, zak³adaj¹cego zatrzymanie migruj¹cego z g³êbi metanu w par- tiach stropowych karbonu pod mi¹¿szym, ilastym nadk³adem mioceñskim i nasycenie uprzednio odgazowanych pok³adów wêgla, a czêsto tak¿e ska³ p³onnych; wed³ug ostatnio wypowiadanych pogl¹dów pochodzenie gazów wystêpuj¹cych przy stropie karbonu mo¿e byæ równie¿ bakteryjne (Pluta, Kotarba 2007); cech¹ modelu po³u- dniowego s¹ dwie g³êbokoœciowe strefy maksymalnych metanonoœnoœci – przy- stropowa, wystêpuj¹ca bezpoœrednio przy stropie karbonu o mi¹¿szoœci oko³o 100–
–200 m oraz g³êboka umiejscowiona poni¿ej, bardziej mi¹¿sza i rozleglejsza; obie te strefy przedzielone s¹ interwa³em obni¿onej metanonoœnoœci (rys. 3b i c); w pew- nych przypadkach przystropowa strefa metanonoœna mo¿e po³¹czyæ siê ze stref¹ g³êbok¹ i wówczas ca³y profil jest wysoko metanonoœny.
Rozmieszczenie metanu w pok³adach wêgla GZW jest nierównomierne. Najbardziej zasobna w metan jest po³udniowa, po³udniowo-zachodnia oraz centralna czêœæ GZW, w mia- rê przesuwania siê na pó³noc i wschód iloœæ metanu obni¿a siê.
Z as oby geol ogi cz ne
wy doby wal ne
bi l ans owe
pr z emy s ³owe ni epr z emy s ³owe
poz abi l ans owe*
* oblicza s iê dla me ta nu ja ko kopa liny g³ówne j
Rys. 1. Podzia³ zasobów metanu jako kopaliny g³ównej i towarzysz¹cej
Fig. 1. Classification of coalbed methane reserves (the main and the accompanying mineral commodity)
2.1.2. Zasoby oraz sposoby ujmowania metanu
Pod wzglêdem bazy zasobowej MPW, omawiane zag³êbie charakteryzuje siê najwiêk- szymi i w najlepszym stopniu rozpoznanymi zasobami metanu spoœród innych zag³êbi wêglowych Polski. Wspó³czesna pojemnoœæ metanowa utworów górnego karbonu oceniana jest na 5,5 bln m3, z czego na pok³ady wêgla przypada 3,4 bln m3 (Kotarba, Ney 1995), z kolei zasoby perspektywiczne metanu, oszacowane na pocz¹tku lat dziewiêædziesi¹tych przez ró¿ne instytucje, oscyluj¹ wokó³ 300–420 mld m3(Kotas i in. 1992; Kwarciñski 2006).
Wynika st¹d, ¿e znaczna iloœæ metanu musia³a opuœciæ macierzyste pok³ady wêgla i prze- dostaæ siê do atmosfery w przesz³oœci geologicznej. Wed³ug Bilansu… (2007), udoku-
Rys. 2. Budowa geologiczna GZW (wg www.pgi.gov.pl) wraz z zaznaczonym obszarem perspektywicznym MPW
1 – seria paraliczna, 2 – górnoœl¹ska seria piaskowcowa, 3 – seria mu³owcowa, 4 – krakowska seria piaskowcowa, 5 – wa¿niejsze uskoki, 6 – nasuniêcia, 7 – pó³nocny zasiêg zwartej pokrywy mioceñskiej,
8 – obszar perspektywiczny otworowej eksploatacji MPW
Fig. 2. Geological structure of the USCB (by www.pgi.gov.pl) with the marked prospective CBM area 1 – paralic series, 2 – upper silesian coal series, 3 – mudstone series, 4 – cracow sandstone series,
5 – important faults, 6 – overthrusts, 7 – the north border of the unbroken Miocene cover, 8 – the prospective area of CBM well exploitation
mentowane zasoby MPW w obrêbie GZW wystêpuj¹ w 51 z³o¿ach. Wydobywalne zasoby bilansowe wynosz¹ 95,30 mld m3, w tym na obszarach eksploatowanych z³ó¿ wêgla 29,78 mld m3(29 z³ó¿), a poza zasiêgiem górniczej eksploatacji wêgla 65,52 mld m3(21 pól rezerwowych). Zasoby pozabilansowe zosta³y oszacowane na 16,60 mld m3metanu, z czego na obszary kopalñ wêgla przypada 0,57 mld m3, natomiast poza zasiêgiem eksploatacji górniczej 16,03 mld m3metanu (tab. 3). Precyzyjne wyszczególnienie powy¿szych zasobów ma uzasadnienie z punktu widzenia ujmowania metanu, które ró¿ni siê w przypadku czyn- nych kopalñ wêgla (odmetanowanie wyrobisk górniczych) oraz obszarów poza zasiêgiem eksploatacji (powierzchniowe ujmowanie otworowe). Nale¿y zaznaczyæ, ¿e zasoby wydo- bywalne metanu w GZW skoncentrowane s¹ poni¿ej g³êbokoœci przebiegu izarytmy me- tanonoœnoœci równej 4,5 m3CH4/Mg daf, tj. 400–1000 m w zale¿noœci od regionu zag³êbia (wyj¹tek stanowi po³udniowo-zachodnia czêœæ GZW, gdzie wystêpuj¹ wtórne nagroma- dzenia metanu w stropie karbonu), co jest wynikiem wspomnianej wczeœniej migracji metanu z pok³adów wêgla do atmosfery.
TABELA 2 Serie litostratygraficzne karbonu wêglonoœnego GZW (wg Stopy 1967 – zmodyfikowane)
TABLE 2 The lithostratigraphic series of coal-bearing Carboniferous in the USCB (by Stopa 1967 – modified)
Nazwa serii Stratygrafia i numeracja pok³adów Opis litologiczny
Wêglozasobnoœæ dla pok³adów
³0,6 m [%]*
Krakowska seria piaskowcowa
warstwy libi¹skie (westfal D) (gr. 101–118) warstwy ³aziskie (westfal B i C)
(gr. 201–214)
przewaga gruboziarnistych i porowatych piaskowców nad i³owcami i mu³owcami, cienkie
i nieregularne pok³ady wêgla
2,9
Seria mu³owcowa
warstwy orzeskie (westfal B) (301–327) warstwy za³êskie (westfal A)
(328-364&401-406)
monotonny kompleks i³owców i mu³owców przewa¿aj¹cy nad piaskowcami, liczne pok³ady
wêgla o zró¿nicowanej gruboœci
5,1
Górnoœl¹ska seria piaskowcowa
warstwy rudzkie (namur C) (407–420) warstwy siod³owe (namur B)
(501–510)
warstwy jejkowickie (namur A)
piaskowce grubo³awicowe i zwiêz³e przewa¿aj¹ce nad
i³owcami i mu³owcami, najgrubsze pok³ady wêgla w GZW (do 24 m gruboœci –
pok³ad 510)
7,3
Seria paraliczna
NE czêœæ GZW grodzieckie florowskie sarnowskie malinowickie górne
(namur A)
SW czêœæ GZW porêbskie (gr. 600) jaklowieckie (gr. 700) gruszowskie (gr. 800) pietrzkowickie (gr. 900)
(namur A)
kompleks piaskowcowo-mu³owcowo- -i³owcowy, obecne poziomy z faun¹ morsk¹, liczne, niezbyt
grube pok³ady
1,2
* ród³o danych: Kwarciñski 2006
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
051015
G [m3CH4/Mgdaf] M KSP SM
a) 0 200 400 600 800 1000 1200 1400
051015
G [m3CH4/Mgdaf] M SM GSP
b) 0 200 400 600 800 1000 1200 1400
051015
G [m3CH4/Mgdaf] M GSP SP
c)
h[
mppt]
h[
mppt]
h[
mppt]
Rys.3.Pionowyrozk³admetanonoœnoœci(G)wpó³nocnymregioneGZW(a)orazwpo³udniowym(bic) h–g³êbokoœæ,M–miocen,KSP–krakowskaseriapiaskowcowa,SM–seriamu³owcowa,GSP–górnoœl¹skaseriapiaskowcowa,SP–seriaparaliczna, przerywan¹lini¹oznaczonoG=4,5m3 CH4/Mgdaf ród³odanych:CAGPIG Fig.3.Theverticaldistributionofmethanebearingcapacity(G)inthenorthpartoftheUSCB(a)andinthesouthone(bic) h–depth,M-Miocene,KSP–CracowSandstoneSeries,SM–MudstoneSeries,GSP–UpperSilesianSandstoneSeries,SP–ParalicSeries,byadottedlinewas markedG=4,5m3CH4/Mgdaf Sourceofdata:CAGPGI
Jak zauwa¿ono (Kwarciñski 2006), pewnym mankamentem zaprezentowanych powy¿ej wielkoœci jest to, ¿e zasoby MPW poza zasiêgiem eksploatacji z³ó¿ wêgla liczone by³y przy zastosowaniu ró¿nych kryteriów bilansowoœci oraz przy ró¿nym definiowaniu zasobów bilansowych, dlatego te¿ ich sumowanie daje zafa³szowany obraz bazy zasobowej MPW.
W zwi¹zku z tym obliczono zasoby metanu (geologiczne, wydobywane – bilansowe oraz pozabilansowe) w oparciu o metodê zmodyfikowan¹ szacowania zasobów MPW jako kopaliny g³ównej (op. cit). W przytaczanej pracy, obliczeñ dokonano w wydzielonym obszarze z³o¿owym MPW, obejmuj¹cym centraln¹ czêœæ GZW – obszar niecki g³ównej – najbardziej perspektywicznym z punktu widzenia bazy zasobowej oraz produkcji MPW.
Przyjête kryteria szacunku zasobów polega³y na:
— ujednoliceniu kryteriów bilansowoœci w znaczeniu wartoœci brze¿nych,
— przeliczaniu wyników metanonoœnoœci pok³adów wg metody USBM,
— przyjmowaniu wartoœci metanonoœnoœci resztkowej w oparciu o temperaturê góro- tworu,
— sprowadzaniu uzyskanych wyników zasobów do warunków normalnych.
Obliczeñ dokonano dla trzech poziomów oddzielnie, po czym zsumowano je:
— od stropu strefy z³o¿owej (4,5 m3CH4/Mg daf) do 750 m n.p.m.,
— od –750 m n.p.m. do –1000 m n.p.m.,
— od –1000 m n.p.m. do –1250 m n.p.m.
Obliczone wydobywalne zasoby bilansowe dla wydzielonego obszaru wed³ug powy¿- szych kryteriów wynosz¹ 124,54 mld Nm3metanu, z czego na obszary kopalñ czynnych przypada 42,05 mld Nm3, zlikwidowanych 7,18 mld Nm3, natomiast na tereny niezagos- podarowane górniczo 61,96 mld Nm3oraz w obrêbie tzw. wydzielonych obszarów nieudoku- mentowanych 13,35 mld Nm3. Zasoby wydobywane pozabilansowe oszacowano na 38,7 mld Nm3 (Kwarciñski 2006). W oparciu o obliczone zasoby oraz warunki naturalne wystê-
TABELA 3 Zasoby metanu pok³adów wêgla w GZW (MPW) – w mln m3wed³ug stanu na dzieñ 31.12.2006 r.
(Bilans… 2007)
TABLE 3 Coalbed methane resources in the USCB – in million m3according to the state on 31stDec 2006
Wyszczególnienie
Zasoby wydobywalne Zasoby przemys³owe
Emisja
z wentylacj¹ Wydobycie bilansowe pozabilansowe
Z³o¿a udokumentowane (51*) 95 303,41 16 599,84 4 789,22 148,97 483,60 w tym: w obszarach
eksploatowanych z³ó¿ wêgla (29) 29 782,55 568,51 3 619,68 148,97 483,60 w tym: w pok³adach poza zasiêgiem
eksploatacji górniczej wêgla (21) 65 520,86 16 031,33 1 169,54 – –
* W niektórych z³o¿ach metan wystêpuje zarówno w obszarach eksploatowanych z³ó¿ wêgla, jak równie¿
w strefach g³êbszych.
powania MPW, zaproponowano kilka obszarów perspektywicznych w obrêbie niecki g³ów- nej dla prowadzenia dalszego rozpoznania i dokumentowania z³ó¿ metanu.
Znaczna wiêkszoœæ bazy zasobowej MPW na terenie GZW skupiona jest w niecce g³ównej w obrêbie górnoœl¹skiej serii piaskowcowej oraz serii mu³owcowej. Skupienie zasobów bilansowych w tych seriach spowodowane jest g³ównie znaczn¹ w stosunku do pozosta³ych serii wêglozasobnoœci¹ dla warstw wêgla³ 0,60 m, wynosz¹c¹ dla pierwszej 7,3% oraz 5,1% dla drugiej (tab. 2). Ponadto w obrêbie serii mu³owcowej dominuj¹ ska³y drobnookruchowe, które doskonale uszczelniaj¹ zalegaj¹ce wœród nich pok³ady wêgla, przyczyniaj¹c siê do zatrzymania sporej iloœci metanu, z kolei piaskowce górnoœl¹skiej serii piaskowcowej s¹ zwiêz³e i s³abo porowate, co równie¿ sprzyja akumulacji metanu w obrêbie pok³adów wêgla tej serii. Na rozmieszczenie zasobów wp³ywaæ mog¹ równie¿ uskoki ró¿norako oddzia³uj¹c na obecnoœæ metanu w z³o¿u, przemieszczaj¹c pole metanonoœnoœci zgodnie ze zrzutem (dotyczy to zw³aszcza du¿ych dyslokacji regionalnych), lub umo¿li- wiaj¹c migracjê metanu za poœrednictwem szczelin i spêkañ towarzysz¹cych. Objawia siê to wiêkszym nasyceniem metanem skrzyde³ wisz¹cych ni¿ zrzuconych (np. uskoki k³odnicki, jawiszowicki oraz Bzie-Czechowice – Tarnowski 1989; Kêdzior 2002).
Badano tak¿e wp³yw stopnia uwêglenia oraz sk³adu petrograficznego wêgla na rozk³ad metanonoœnoœci z³ó¿ (zasobów metanu). Wzrost stopnia uwêglenia powoduje zwiêkszenie zdolnoœci sorpcyjnych wêgla, a zatem polepszenie mo¿liwoœci akumulacyjnych metanu.
Wynika st¹d obserwowany wzrost metanonoœnoœci wraz z g³êbokoœci¹ w GZW i innych zag³êbiach. Iloœæ metanu w pok³adzie roœnie do pewnej g³êbokoœci, nastêpnie spada, co t³umaczy siê rosn¹c¹ temperatur¹ górotworu, ograniczaj¹c¹ zdolnoœci sorpcyjne wêgla (np.
Borowski, Sosnowski 1977). W zwi¹zku z powy¿szym maksymalna iloœæ metanu wystêpuje na g³êbokoœci, na której warunki temperatury, w³asnoœci sorpcyjnych (stopnia uwêglenia), a tak¿e ciœnienia umo¿liwiaj¹ adsorpcjê maksymalnej iloœci gazu. Jak wykaza³y badania (Hadro 2006), najwiêksze wartoœci metanonoœnoœci pok³adów w GZW odpowiadaj¹ prze- dzia³owi refleksyjnoœci witrynitu 0,8–1,2%. Wykazano równie¿, ¿e najwiêksz¹ pojemnoœci¹ sorpcyjn¹ dla metanu charakteryzuj¹ siê macera³y z grupy inertynitu (fuzynit i semifuzynit – Jurczak-Drabek, Kwarciñski 2003).
Osobnym zagadnieniem jest wtórna akumulacja metanu w przystropowych pok³adach wêgla na po³udniu GZW (rejon Paw³owic, Warszowic-Paw³owic). Pok³ady te charakteryzu- j¹ siê pe³nym nasyceniem metanem oraz znaczn¹ metanonoœnoœci¹ rzêdu 10–15 m3CH4/Mg daf. Strefa ta zosta³a pominiêta przy obliczaniu zasobów MPW w wydzielonym obszarze z³o¿owym niecki g³ównej (Kwarciñski 2006), jednak szacuje siê, ¿e w jej obrêbie mo¿e znajdowaæ siê 5,18 mld m3 metanu (Hadro i in. 2004). Obecnoœæ wtórnej strefy meta- nonoœnej przy stropie karbonu uwarunkowana jest w du¿ej mierze ukszta³towaniem stropu wêglonoœnego karbonu pod szczelnym przykryciem i³ami mioceñskimi, co przejawia siê zwiêkszon¹ iloœci¹ metanu w zasiêgu ca³ej d³ugoœci sk³onów stropu oraz niektórych wy- piêtrzeñ (Kêdzior 2006, 2008a).
Nieznacznym uzupe³nieniem bazy zasobowej MPW s¹ wyst¹pienia metanu wolnego w piaskowcach ³aziskich (KWK Silesia), rudzkich, siod³owych i porêbskich (KWK Marcel),
ekranowanych nieprzepuszczalnym kompleksem i³ów mioceñskich. £¹czne zasoby bilan- sowe metanu w tych z³o¿ach oszacowano na 764 mln m3 (Kêdzior 2008b). Akumulacje metanu wolnego w GZW s¹ typowe dla pu³apek stratygraficznych wtórnych opisywanych dla konwencjonalnych z³ó¿ gazu ziemnego (Levorsen 1972).
Wielkoœæ zasobów przemys³owych MPW, zestawianych w projektach zagospodaro- wania z³ó¿, dla GZW wynosi 4,79 mld m3, w tym w obrêbie eksploatowanych z³ó¿ wêgla 3,62 mld m3, poza nimi 1,17 mld m3 (tab. 3). Zasoby przemys³owe ogó³em stanowi¹ zaledwie 5,03% wydobywalnych zasobów bilansowych. Wynika st¹d, ¿e dotychczasowy stan zagospodarowania zasobów bilansowych metanu jest doœæ s³aby.
Sposoby wydobycia metanu w GZW oraz przydzielone koncesje przedstawiaj¹ siê nastêpuj¹co:
— ujmowanie systemami podziemnego odmetanowania w kopalniach wêgla, przede wszystkim w celu redukcji zagro¿enia wybuchami metanu, w iloœci 483,6 mln m3 w 2006 r. (Bilans… 2007), w ramach koncesji na wydobywanie metanu dla kilkuna- stu kopalñ; systemami odmetanowania odprowadzany jest tak¿e metan wolny, wydo- bywany otworami powierzchniowymi z piaskowców w iloœci 0,72 mln m3rocznie (Kêdzior 2008b),
— ujmowanie metanu ze zrobów zlikwidowanej kopalni Morcinek (koncesja ³¹czna na poszukiwanie, rozpoznawanie i wydobywanie metanu dla spó³ki Karbonia PL),
— próbna eksploatacja otworowa metanu z pok³adów poza zasiêgiem eksploatacji wêgla (koncesja ³¹czna na poszukiwanie, rozpoznawanie i wydobywanie metanu dla firmy Poltex Methane w po³udniowo-zachodniej czêœci GZW – etap rozpoznawania z³o¿a oraz koncesja na wydobywanie metanu jako kopaliny g³ównej ze z³o¿a Silesia-G³êbo- ka dla spó³ki Metanel).
W efekcie ponownego zainteresowania zagospodarowaniem zasobów metanu Minister- stwo Œrodowiska przyzna³o w 2006 r. now¹ koncesjê na poszukiwanie i rozpoznawanie z³ó¿
MPW w obrêbie niecki g³ównej (obszar o powierzchni ok. 500 km2) firmie EurEnergy Resources, Poland z kapita³em amerykañskim (Kêdzior i in. 2007). Firma ta prowadzi rozpoznanie mo¿liwoœci ujêcia metanu pod k¹tem nowych metod eksploatacji gazu sorbo- wanego praktykowanych w innych krajach. Na szczególn¹ uwagê zas³uguje zastosowanie otworów kierunkowych (praktykowane w zag³êbiu Arkoma w USA), których znaczny odcinek znajduje siê w pok³adzie wêgla, dziêki czemu udostêpniona jest znacznie wiêksza powierzchnia desorpcji gazu oraz skojarzenie wierceñ poziomych z wierceniem poni¿ej równowagi ciœnieñ w otworze (under-balanced dribling – Kwarciñski, Hadro 2008).
Koncesjobiorców zachêci³o do inwestowania ustanowienie dla metanu z pok³adów wêgla zerowej op³aty eksploatacyjnej w 2002 r. (Zalewska, M³ynarczyk 2003).
2.2. D o l n o œ l ¹ s k i e Z a g ³ ê b i e W ê g l o w e (DZW)
Budowa geologiczna tego zag³êbia wywiera silny wp³yw na rozprzestrzenienie gazów.
Cech¹ charakterystyczn¹ DZW jest obecnoœæ dwóch gazów – metanu oraz dwutlenku wêgla,
wystêpuj¹cych niezale¿nie od siebie, prawie wy³¹cznie w formie zaadsorbowanej w po- k³adach wêgla. Wyj¹tkiem jest obszar Nowej Rudy, gdzie stwierdzono obecnoœæ wolnego dwutlenku wêgla w piaskowcach. Pola metanonoœnoœci oraz CO2s¹ polami niezale¿nymi, co jest wynikiem odmiennej genezy obu tych gazów (Grzybek, Gogolewska 2002). W ob- szarach obecnoœci dwutlenku wêgla iloœæ metanu jest minimalna i na odwrót, co naj- prawdopodobniej jest wynikiem wypierania metanu przez CO2. W kopalniach, które eks- ploatowa³y wêgiel w obrêbie pola CO2, dochodzi³o do wyrzutów tego gazu i ska³, naj- groŸniejszych w polskim górnictwie. Wystêpowanie metanu jest strefowe; stropowe partie karbonu s¹ odgazowane w wyniku wypiêtrzenia zag³êbia i erozji jego górnych czêœci. Na g³êbokoœci kilkuset metrów iloœæ metanu wzrasta (do 12,5 m3/Mg daf w polu S³upiec by³ej KWK Nowa Ruda oraz do 27,5 m3/Mg daf w synklinie Gorców). W profilu pionowym obserwuje siê kilka maksimów metanonoœnych. Izarytma metanonoœnoœci 4,5 m3/Mg daf wyznaczaj¹ca kontur strefy z³o¿owej wystêpuje na g³êbokoœci oko³o 600 m w synklinie goreckiej oraz ponad 1000 w rejonie Nowej Rudy. Lateralne rozmieszczenie stref meta- nonoœnych jest bardzo zmienne i œciœle uzale¿nione od tektoniki obszaru oraz obecnoœci wulkanitów. Obserwuje siê raptowne obni¿enie iloœci metanu w pobli¿u wychodni pok³adów oraz intruzji magmowych. Nie mo¿na tak¿e wykluczyæ oddzia³ywania stopnia przeobra¿enia wêgla na rozk³ad iloœci metanu w z³o¿ach, chocia¿ nie zosta³o ono dotychczas potwierdzone (Grzybek, Gogolewska 2002).
Zasoby perspektywiczne metanu pok³adów wêgla w DZW oszacowane zosta³y na oko³o 5 mld m3(Bilans… 2007). Do tej pory nie podjêto próby obliczenia zasobów bilansowych i prze- mys³owych, g³ównie z powodu bardzo zmiennej iloœci gazów w górotworze. Metanonoœnoœæ pok³adów jest – poza izolowanymi obszarami – na ogó³ niska, a pok³ady wêgla wykazuj¹ du¿¹ zmiennoœæ mi¹¿szoœci, nachylenia oraz s¹ w znacznym stopniu zaburzone tektonicznie. Pod wzglêdem perspektyw ujmowania MPW pod uwagê mog¹ byæ brane dwa obszary – synkliny goreckiej oraz obszar by³ej KWK Nowa Ruda w polu S³upiec. Obszary te uznawane by³y jako perspektywiczne jeœli chodzi o otworow¹ eksploatacjê MPW. W latach dziewiêædziesi¹tych podejmowane by³y próby tego rodzaju wydobycia, niestety zakoñczone niepowodzeniem.
Ze wzglêdu na niewystarczaj¹ce rozpoznanie zasobów metanu w zag³êbiu, skompliko- wane warunki geologiczne wystêpowania gazów, ewentualne planowanie ujmowania MPW w Dolnoœl¹skim Zag³êbiu Wêglowym jest kwesti¹ niezwykle ryzykown¹.
2.3. L u b e l s k i e Z a g ³ ê b i e W ê g l o w e (LZW)
Rozpoznanie gazonoœnoœci LZW jest obecnie niewystarczaj¹ce, by móc okreœliæ wiel- koœæ zasobów perspektywicznych metanu. Budowa geologiczna zag³êbia zilustrowana jest na rysunku 4. Czêœæ platformowa zag³êbia, w obrêbie której wydobycie wêgla prowadzi kopalnia Bogdanka, charakteryzuje siê nisk¹ metanonoœnoœci¹ pok³adów, a do g³êbokoœci rzêdu 800–1100 m, górotwór jest praktycznie odgazowany (metanonoœnoœæ pok³adów nie przekracza 1 m3CH4/Mg daf ). Wartoœci wiêksze od 4,5 m3CH4/Mg daf wystêpuj¹ poni¿ej sygnalizowanej g³êbokoœci jedynie fragmentarycznie, w izolowanych obszarach (Ró¿kow-
ski, Sosnowski 1974). Znacznie wiêksz¹ iloœæ metanu stwierdzono w po³udniowo-zachod- niej czêœci LZW, w obrêbie synkliny Dorohucza-Stoczek oraz dalej na po³udnie w utworach namuru i wizenu, gdzie znaczne obszary wykazuj¹ metanonoœnoœæ wêgla rzêdu 8–12, do
Rys. 4. Mapa Geologiczna Lubelskiego Zag³êbia Wêglowego bez utworów m³odszych od karbonu i starszych od formacji z Huczwy (wg Atlas… 1999)
1 – formacja lubelska i Magnuszewa, 2 – formacja Dêblina (ogniwo kumowskie), 3 – formacja Dêblina (ogniwo bu¿añskie), 4 – formacja Terebina, 5 – formacja Huczwy, 6 – dewon, 7 – sylur, 8 – wychodnie
pok³adu 395 (305) na strop utworów karbonu, 9 – lina przekroju, 10 – otwór wiertniczy, 11 – perspektywiczny obszar z³o¿owy MPW wg Hadry i Ptak (1994)
Fig. 4. The map of the Lublin Coal Basin without the deposits younger than Carboniferous and older than Huczwa Formation (by the Atlas… 1999)
1 – Lublin and Magnuszewo Formation, 2 – Dêblin Formation (Kumów link), 3 – Dêblin Formation (Bug link), Terebin Formation, 5 – Huczwa Formation, 6 – Devonian, 7 – Silurian, the 395 (305) coal seam outcrops on the roof of Carboniferous strata, 9 – cross section line, 10 – bore-hole, 11 – the prospective
CBM area by Hadro and Ptak (1994)
16 m3CH4/Mg daf (Hadro, Ptak 1994). Pionowy rozk³ad metanonoœnoœci pok³adów w po-
³udniowo-zachodniej czêœci LZW ukazuje rysunek 5. Wzrost iloœci metanu w kierunku po³udniowym zag³êbia t³umaczony mo¿e byæ zwiêkszaj¹cym siê w tym samym kierunku stopniem uwêglenia, co poci¹ga za sob¹ wzrost zdolnoœci sorpcyjnych wêgla. W najbardziej metanonoœnych obszarach wystêpuje typ wêgla 34, jeden z najwy¿szych w LZW.
W celu lepszego rozpoznania gazonoœnoœci zag³êbia oraz mo¿liwoœci eksploatacji MPW, w zasiêgu wy¿ej wymienionych obszarów, odwiercono 4 otwory pilota¿owe, w których wykonano komplet badañ gazowych niezbêdnych do stwierdzenia zasobów perspekty- wicznych metanu. W oparciu o nie oraz o testy produkcyjne gazu, wytypowano perspekty- wiczny obszar z³o¿owy obejmuj¹cy wschodni¹ czêœæ synkliny Dorohucza-Stoczek, o po- wierzchni 200,1 km2i perspektywicznych zasobach wydobywanych MPW równych 15,2 mld m3, skoncentrowanych w pok³adach formacji lubelskiej (Hadro, Ptak 1994). Perspektywy powiêkszenia bazy zasobowej MPW mog¹ byæ wi¹zane te¿ z utworami namuru i wizenu w rejonie antykliny Rejowca oraz w skrajnie po³udniowej czêœci LZW, na co wskazuje
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
0 10 20
G [m3CH4/Mg daf]
a)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
0 5 10 15
G [m3CH4/Mg daf]
b)
h[mppt] h[mppt]
Rys. 5. Pionowy rozk³ad metanonoœnoœci (G) w SW czêœci LZW
a) Synklina Dorohucza-Stoczek – formacja lubelska, b) utwory namuru i wizenu lini¹ przerywan¹ zaznaczono G = 4,5 m3CH4/Mg daf
Fig. 5. The vertical distribution of methane bearing capacity (G) in SW part of the LCB a) Dorohucza-Stoczek Through – Lublin Formation, b) Namurian and Visean stratas by a dotted line was
marked G = 4,5 m3CH4/Mg daf
wysoka gazonoœnoœæ pok³adów notowana w Zag³êbiu Lwowsko-Wo³yñskim (Ró¿kowski, Sosnowski 1974; Hadro, Ptak 1994).
Wobec obiecuj¹cych prognoz co do mo¿liwoœci zagospodarowania metanu w po³u- dniowo-zachodniej czêœci LZW, Ministerstwo Œrodowiska przydzieli³o koncesjê na poszu- kiwanie i rozpoznanie z³ó¿ MPW w obszarze po³udniowo-wschodniej czêœci synkliny Dorohucza-Stoczek firmie EurEnergy Resources Poland (Kêdzior i in. 2007). Precyzyjne oszacowanie zasobów oraz podjêcie decyzji o otworowej eksploatacji metanu musi byæ poprzedzone zaawansowanymi pracami rozpoznawczymi w badanych obszarach.
Podsumowanie
Sumaryczne zasoby perspektywiczne metanu pok³adów wêgla w Polsce w trzech opi- sanych zag³êbiach szacowane s¹ na 350–440 mld m3. Uwzglêdniono przy tym tak¿e wartoœæ 5 mld m3 z DZW oraz 15,2 mld m3 z LZW. Uzyskany przedzia³ powy¿szych wartoœci powinien byæ traktowany jedynie jako szacunek orientacyjny, poniewa¿ metody obliczeñ by³y ró¿ne w ka¿dym zag³êbiu, ró¿ni³y siê równie¿ w samym GZW. Zasoby wydobywalne bilansowe, które zosta³y zatwierdzone przez Ministerstwo Œrodowiska i umieszczone w Bi- lansie… (2006), w dniu 31.12.2006 r. wynios³y 95,3 mld m3 metanu i zosta³y obliczone jedynie w GZW z uwagi na du¿y, najbardziej spójny i wiarygodny materia³ wyjœciowy.
Stanowi¹ ponad 38% ogó³u zasobów bilansowych gazu ziemnego w Polsce. Uwzglêdniaj¹c jednolite kryteria bilansowoœci oszacowano wydobywalne zasoby bilansowe MPW jako kopaliny g³ównej w wydzielonym obszarze z³o¿owym w obrêbie niecki g³ównej na 124,5 mld Nm3(Kwarciñski 2006), co stanowi³oby ponad 45% zasobów bilansowych gazu ziemnego w naszym kraju. Przytoczone wartoœci œwiadcz¹ o du¿ym krajowym potencjale za- sobowym MPW, którego znaczna wiêkszoœæ przypada na GZW.
Niestety, wielkoœæ zasobów przemys³owych MPW, obecnych jedynie na terenie GZW, nie napawa ju¿ takim optymizmem, gdy¿ wynosi zaledwie 4,8 mld m3. Stanowi to nieco ponad 5% wydobywalnych zasobów bilansowych. Tak niska wartoœæ zasobów przemy- s³owych MPW jest po czêœci wynikiem niewielkiego zagospodarowania zasobów bilan- sowych, polegaj¹cego w wiêkszoœci na budowie instalacji odmetanowania w kopalniach.
Z pozosta³ych zag³êbi wêgla kamiennego (DZW i LZW) bardziej obiecuj¹co przedstawia siê LZW, ze wzglêdu na rozpoznany wstêpnie obszar z³o¿owy w po³udniowo-wschodniej czêœci synkliny Dorohucza-Stoczek, o perspektywicznych zasobach wydobywanych oko³o 15 mld m3metanu.
Baza zasobowa MPW uzale¿niona jest od elementów budowy geologicznej obszarów, z których do najistotniejszych nale¿¹:
— wêglozasobnoœæ serii wêglonoœnej,
— charakter uszczelniaj¹cego nadk³adu serii wêglonoœnej,
— zró¿nicowanie litologiczne ska³ karboñskich,
— ukszta³towanie stropu wêglonoœnego karbonu,
— tektonika fa³dowa i uskokowa,
— stopieñ uwêglenia pok³adów oraz sk³ad petrograficzny wêgla,
— zjawiska magmowe.
Rozwój geologiczny basenów wêglowych, maj¹cy swoje okresy krytyczne, do których zaliczamy m.in. d³ugotrwa³e ods³oniêcie utworów wêglonoœnych i erozjê górnych partii omawianych zag³êbi, sprawia, ¿e na przewa¿aj¹cym ich obszarze, zasoby wydobywalne metanu skoncentrowane s¹ na stosunkowo du¿ych g³êbokoœciach (uwarunkowanych prze- biegiem izarytmy metanonoœnoœci 4,5 m3CH4/Mg daf tj. 400–1000 i wiêcej m), natomiast stropowe partie z³ó¿ (naj³atwiej dostêpne górniczo) zosta³y w przesz³oœci geologicznej odgazowane.
Krajow¹ bazê zasobow¹ MPW, zwi¹zan¹ z trzema zag³êbiami wêglowymi, a zw³aszcza z GZW, nale¿y traktowaæ jako uzupe³nienie zasobów konwencjonalnych z³ó¿ gazu ziem- nego, którego znaczenie w bilansie energetycznym Polski powinno wzrastaæ.
LITERATURA
Atlas geologiczny Lubelskiego Zag³êbia Wêglowego 1:50 000. Red. A. Zdanowski, Pañstwowy Instytut Geo- logiczny, Warszawa 1999.
Bilans zasobów kopalin i wód podziemnych w Polsce wg stanu na dzieñ 31.12.2006 r., Pañstwowy Instytut Geologiczny, Warszawa 2007.
B o r o w s k i J., S o s n o w s k i M., 1977 – Zjawiska zwi¹zane z du¿¹ g³êbokoœci¹ zalegania pok³adów wêgla w pó³nocno-wschodniej czêœci Rybnickiego Okrêgu Wêglowego. Przegl¹d Górniczy 7, s. 402–407.
D i a m o n d W.P., I r a n i M.C., A u l G.N., T h i m o n s E.D., 1980 – Instruments, Techniques, Equipment. USBM Bull. 687, Ibid. s. 79–93.
G r z y b e k I., G o g o l e w s k a A., 2002 – Przestrzenny i g³êbokoœciowy rozk³ad metanonoœnoœci i zawartoœci dwutlenku wêgla w wybranych strefach niecki wa³brzyskiej (streszczenie pol.). [W:] Geologiczne i geo- chemiczne uwarunkowania wystêpowania zagro¿eñ gazowych w strefie przypowierzchniowej niecki wa³- brzyskiej zwi¹zanych z likwidacj¹ kopalñ wêgla kamiennego. Red. M. Kotarba, TBPŒ Geosfera, Kraków, s. 67–68.
H a d r o J. (red.), 2006 – Wyjaœnienie warunków wystêpowania i zró¿nicowania metanonoœnoœci pok³adów wêgla na tle budowy geologicznej GZW, LZW i DZW w porównaniu z innymi zag³êbiami wêglowymi na œwiecie.
Ministerstwo Œrodowiska, Warszawa.
H a d r o J., P t a k B., 1994 – Ocena mo¿liwoœci eksploatacji metanu z pok³adów wêgla centralnej czêœci synkliny Dorohuczy. CAG Pañstwowy Instytut Geologiczny, Warszawa.
H a d r o J., S p i n c z y k A., C h e æ k o J., 2004 – Ocena potencja³u zasobowego MPW dla pok³adów wêgla zalegaj¹cych w strefie wtórnego nagromadzenia metanu sorbowanego po³udniowej czêœci niecki g³ównej.
CAG Pañstwowy Instytut Geologiczny, Warszawa.
H u n t A.M., S t e e l e D.J., 1991 – Coalbed methane development in the Appalachian Basin. Methane from Coal Seam Technology vol. 8, no. 4, s. 10–19.
J u r c z a k - D r a b e k A., K w a r c i ñ s k i J., 2003 – Zale¿noœæ pojemnoœci sorpcyjnej wêgla kamiennego dla metanu od sk³adu petrograficznego wêgla (Górnoœl¹skie Zag³êbie Wêglowe). Zeszyty Naukowe Politechniki Œl¹skiej, 1599, Gliwice, s. 75–84.
K a n d o r a P., G r z y b e k I., 1992 – On the criteria of the possibility of balancing and exploitation of coal bed methane. Workshop on the Recovery and Endue of Coalbed Methane. G³ówny Instytut Górnictwa, Katowice.
K ê d z i o r S., 2002 – The influence of tectonic factor on methane bearing capacity in chosen areas of the Upper Silesian Coal Basin., Pañstwowy Instytut Geologiczny, Special Papers, 7, s. 143–147.
K ê d z i o r S., 2006 – Charakterystyka wystêpowania p³ytkiej strefy wysoko metanowych pok³adów wêgla w z³o¿u Warszowice – Paw³owice Pó³noc w aspekcie mo¿liwoœci zagospodarowania metanu (Górnoœl¹skie Zag³êbie Wêglowe). Górnictwo Odkrywkowe nr 1–2, s. 161–165.
K ê d z i o r S., 2008a – Wystêpowanie p³ytkiej strefy wysokometanowych pok³adów wêgla w rejonie Paw³owic.
Biuletyn Pañstwowego Instytutu Geologicznego 429, s. 69–74.
K ê d z i o r S., 2008b – Charakterystyka geologiczno-zasobowa z³ó¿ gazu ziemnego (metanu wolnego) w re- gionie górnoœl¹skim z punktu widzenia eksploatacji na potrzeby lokalne. Górnictwo odkrywkowe nr 2–3, s. 77–80.
K ê d z i o r S., H a d r o J., K w a r c i ñ s k i J., N a g y S., M ³ y n a r c z y k M., R o s t k o w s k i R., Z a l e w s k a E., 2007 – Warunki naturalne wystêpowania i metody eksploatacji metanu pok³adów wêgla w wybranych zag³êbiach USA oraz mo¿liwoœci rozwoju eksploatacji tego gazu w Polsce – sprawozdanie z wyjazdu szkoleniowego do USA. Przegl¹d Geologiczny t. 57, nr 7, s. 565–570.
K o t a r b a M. J., N e y R., 1995 – Wêglowodory w utworach wêglonoœnych górnego karbonu Górnoœl¹skiego Zag³êbia Wêglowego. [W:] Opracowanie modeli oraz bilansu generowania i akumulacji gazów w serii wêglonoœnej Górnoœl¹skiego Zag³êbia Wêglowego. Red. R. Ney, M. Kotarba, Centrum PPGSMiE PAN, Kraków, s. 7–24.
K o t a s A. (red), 1994 – Coal-bed methane potential of the Upper Silesian Coal Basin, Poland. Prace Pañstwowego Instytutu Geologicznego, CXLII, Warszawa.
K o t a s A., K w a r c i ñ s k i J., J u r e c z k a J., 1992 – Methods of the estimation of coalbed methane reserves in the Silesia Coal Basin. Workshop on the Recovery and Endue of Coalbed Methane. G³ówny Instytut Górnictwa, Katowice.
K w a r c i ñ s k i J. (red.), 2006 – Weryfikacja bazy zasobowej metanu pok³adów wêgla jako kopaliny g³ównej na obszarze Górnoœl¹skiego Zag³êbia Wêglowego. Pañstwowy Instytut Geologiczny, Warszawa.
K w a r c i ñ s k i J., H a d r o J., 2008 – Metan pok³adów wêgla na obszarze Górnoœl¹skiego Zag³êbia Wêglowego.
Przegl¹d Geologiczny t. 56, nr 6, str. 485–489.
L e v o r s e n A.I., 1972 – Geologia z³ó¿ ropy naftowej i gazu ziemnego. Wyd. Geol. Warszawa.
N i e æ M. 1993 – Z³o¿a metanu w formacjach wêglonoœnych. Mat. Szko³y Eksploatacji Podziemnej t. 2. CPPGMiE Polska Akademia Nauk, s. 281–301.
Ocena wystêpowania metanu w pok³adach wêgla brunatnego oraz mo¿liwoœci jego przemys³owego wyko- rzystania – etap I. Raport koñcowy. Kierownik projektu L. Zawisza. Ministerstwo Œrodowiska, 2006, Warszawa.
P ê k a ³ a Z., 1992 – Wystêpowanie metanu w Górnoœl¹skim Zag³êbiu Wêglowym na tle ogólnej struktury geologicznej obszaru Biuletyn Informacyjny, Geologia – Metan pok³adów wêgla 1, s. 8.
P l u t a I., K o t a r b a M.J., 2007 – Pochodzenie wód i gazów z karbonu KWK Morcinek oraz miocenu w po-
³udniowo-zachodniej czêœci Górnoœl¹skiego Zag³êbia Wêglowego. Materia³y XXX Symp. „Geologia for- macji wêglonoœnych Polski”, s. 109–116.
Rozporz¹dzenie Ministra Œrodowiska z dnia 18 grudnia 2001 w sprawie kryteriów bilansowoœci z³ó¿ kopalin.
Dz.U. nr 153, poz. 1774.
R ó ¿ k o w s k i A., S o s n o w s k i M., 1974 – Gazonoœnoœæ z³o¿a wêgla kamiennego £êczna w Lubelskim Zag³êbiu Wêglowym. Kwartalnik Geologiczny t. 15, nr 3, s. 475–489.
S t o p a S.Z., 1967 – Problematyka stratygraficznego podzia³u karbonu krakowsko-œl¹skiego w œwietle pa- leobotaniki. Rocznik Polskiego Towarzystwa Geologicznego 37, z. 1.
T a r n o w s k i J., 1989 – Geologiczne warunki wystêpowania metanu w Górnoœl¹skiej Niecce Wêglowej. Zeszyty Naukowe Politechniki Œl¹skiej, s. Górnictwo, 166. Gliwice.
Z a l e w s k a E., M ³ y n a r c z y k M., 2003 – Metan pok³adów wêgla – cenny surowiec energetyczny czy za- gro¿enie dla œrodowiska naturalnego i ludzi w Polsce. Przegl¹d geologiczny t. 51, nr 6, s. 465–467.
Zasady dokumentowania z³ó¿ ropy naftowej, gazu ziemnego i metanu pok³adów wêgla. Red. M. Nieæ. Mi- nisterstwo Œrodowiska, Departament Geologii i Koncesji Geologicznych, Komisja Zasobów Kopalin, 2002, Warszawa.
POTENCJA£ ZASOBOWY METANU POK£ADÓW WÊGLA W POLSCE W KONTEKŒCIE UWARUNKOWAÑ GEOLOGICZNYCH
S ³ o w a k l u c z o w e
Metan pok³adów wêgla, zasoby, czynniki geologiczne, wêgiel kamienny
S t r e s z c z e n i e
Metan zwi¹zany z pok³adami wêgla kamiennego traktowany jest jako kopalina towarzysz¹ca i jego uboczn¹ eksploatacjê prowadzi siê przede wszystkim w celu redukcji zagro¿enia metanowego w kopalniach wêgla. Na pocz¹tku lat dziewiêædziesi¹tych XX w. zainteresowano siê w naszym kraju niezale¿n¹ od wydobycia wêgla eksploatacj¹ otworow¹ metanu i od tej chwili jest on traktowany równie¿ jako kopalina g³ówna. Metan pok³adów wêgla (MPW) wystêpuje w Polsce w obrêbie trzech zag³êbi wêglowych: Górnoœl¹skiego (GZW), Dolnoœl¹skiego (DZW) oraz Lubelskiego (LZW). Zag³êbia te stanowi¹ potencjaln¹ krajow¹ bazê zasobow¹ MPW, jednak najwiêkszy udzia³ w zasobach metanu ma GZW. Z uwagi na wzrost zainteresowania polskimi zasobami MPW przez polskie i zagraniczne podmioty gospodarcze, prowadzone s¹ prace zmierzaj¹ce do bardziej precyzyjnego oszacowania bazy zasobowej oraz mo¿liwoœci pozyskania metanu. W wyniku wnikliwych prac studialnych i reinterpretacyjnych zweryfikowano dotychczasow¹ bazê MPW w obrêbie niecki g³ównej – obszaru najbardziej perspektywicznego z punktu widzenia zagospodarowania metanu w GZW. Oprócz GZW zainteresowaniem cieszy siê te¿ LZW, w którym wytypowano obszar z³o¿owy metanu w obrêbie synkliny Dorohucza-Stoczek. Kon- centracja zasobów MPW w obrêbie wymienionych obszarów jest wynikiem sprzyjaj¹cych akumulacji metanu uwarunkowañ geologicznych, tj. wêglozasobnoœci górotworu, obecnoœci uszczelniaj¹cego seriê wêglonoœn¹ nadk³adu, litologii ska³ karboñskich, ukszta³towania stropu wêglonoœnego karbonu, tektoniki fa³dowej i usko- kowej itd. Wskutek znacznych rozmiarów odgazowania górnych partii górotworu, wiêkszoœæ zasobów bilan- sowych metanu ulokowana jest na g³êbokoœci wiêkszej ni¿ kilkaset metrów. Wielkoœæ zasobów bilansowych metanu, obliczonych jedynie dla GZW, wynosi ponad 95 mld m3, zasoby przemys³owe wynosz¹ nieca³e 5 mld m3. Baza zasobowa MPW powinna byæ traktowana jako uzupe³nienie zasobów gazu ziemnego w Polsce.
THE RESOURCES POTENTIAL OF COALBED METHANE IN POLAND RELATED TO GEOLOGICAL CONDITIONS
K e y w o r d s Coalbed methane, resources, geological factors, hard coal
A b s t r a c t
Methane associated with the coal beds has been treated as the accompanying mineral commodity and the secondary exploitation of this gas has been carried out in order to reduce the methane hazard in coal mines. In the early 1990s the Polish mining arose interest in an independent of coal mining, coalbed methane (CBM) well exploitation and since that moment on CBM is also treated as a main mineral commodity. CBM occurs in three coal basins in Poland: the Upper Silesian Coal Basin (the USCB), the Lower Silesian Coal Basin (the LSCB) and the Lublin Coal Basin (the LCB). These basins constitute the potential domestic resources of coalbed methane, but the largest resources occur in the USCB. The works are provided to precise better the resources and the possibilities of CBM taking, because the Polish and foreign enterprises are interested in CBM resources in Poland. As a result of present study and reinterpretation, the previous CBM resources were recalculated within Main Syncline of the USCB – the most prospective area from the CBM development point of view. Apart the USCB, the LCB is worthy of interest, in which the prospective CBM area was determined within Dorohucza-Stoczek Through. The con- centration of CBM resources within the areas mentioned above is a result of the favourable geological factors for methane accumulation like the coal seams quantity, gastight Miocene cover, the Carboniferous lithology, fold and fault tectonics and the Carboniferous roof configuration. As a result of the large size degassing processes of the
upper parts of rock mass, the majority of balance resources is placed at depth of a few hundreds meters. The quantity of methane balance resources, calculated only in the USCB, amounts to over 95 billion m3, and the developed reserves amount to almost 5 billion m3. The resources base of CBM should be treated as a supplement of the natural gas resources in Poland.
