Hidraulikus rétegrepesztés passzív szeizmikus monitorozása Készítette: Straub Ágoston ELTE TTK Környezettan BSc geofizikai szakirány Konzulens: Sebe István MOL Belső konzulens: Drahos Dezső 2014.01.29
Tartalomjegyzék Bevezetés A szénhidrogén keletkezése és csapdázódása A hidraulikus rétegrepesztés rövid ismertetése Az aktív és passzív szeizmika A monitorozás típusai A kutas monitorozás A felszíni monitorozás Esettanulmány (Beru-4 repesztése) Általános adatok A monitorozás menete Feldolgozás és eredmények Összefoglalás és a jövő tervei
Bevezetés
A szénhidrogének keletkezése és csapdázódása A szénhidrogének keletkezéséhez nagymennyiségű szerves üledék szükséges (növényi, állati) Évmilliók során, magas nyomás és hőmérséklet hatására alakulnak át, oxigénmentes környezetben CH-é A hagyományos csapdázódáshoz szükség van anyakőzetre, tároló kőzetre és záró kőzetre is, valamint a morfológia kedvező helyzeteire Álatlában földgázzá, vagy gázsapkás olajmezővé állnak össze A hagyományos telepek mindössze 1/6 részét adják a Föld szénhidrogén mennyiségének
A nem hagyományos telepek képződése A keletkezés első fázisa megegyezik a hagyományossal Ebben az esetben nem szükséges a tároló, vagy a záró kőzet, azonban az anyakőzet igen (agyag, márga) A migráció még nem zajlott le, vagy nem is fog, így ezek a mezők még nem álltak össze hagyományos teleppé Kiterjedésük tekintetében óriási méretűek, a hagyományos telepekhez képest százszorosuk is lehet A legtöbb szénhidrogén ebben a formában fordul elő a Földön, ezért fontos a gazdaságos kitermelésük
A hidrulikus repesztés rövid ismertetése Ez a technológiai eljárás a nem hagyományosan csapdázódott szénhidrogének kitermeléséhez segít hozzá Az eljárásban a kút perforálása után repesztőfolyadékot sajtolnak be A kitámasztóanyag megakadályozza a repedések visszazáródását A pórusnyomás növelésével lecsökken az effektív feszültség a potenciális vetőfelületeken A rétegrepesztés egyik fő célja a tárolókőzet hézagtérfogatának, valamint a beáramlási felületnek a növelése
A repesztőfolyadék három összetevőből áll: Vízből 80 96% Kvarchomokból és/vagy kerámiából (proppant) 3 19% Kemikáliákból melyek viszkozitásnövelőek és surlódáscsökkentőek 0.5 1%
Az aktív szeizmika A passzív szeizmika Az aktív monitorozásnál ismerjük a forrás pontos helyét és kipattanási idejét Az aktív szeizmikát a potenciális lelőhelyek felkutatására alkalmazzák A feldolgozás során a rétegekről egy szelvényt kaphatunk A passzív szeizmikánál a forrást nem ismerjük mindössze becsüljük A pontos kipattanási idő, hely, és a nagyság meghatározása a cél A passzív mérések eredménye nem szelvény, hanem a forráspontok keletkezésének lokalizációs képe
A monitorozás típusai
A kutas monitorozás A kutas monitorozáshoz szükség van használaton kívüli, a termelőhöz közeli kútra vagy kutakra A geofonokat a kútba helyezik (vertikális), így a mikroszeizmikus esemény hamarabb éri el az érzékelőket Általában csak egy monitoring kutat szoktak alkalmazni Egyik legnagyobb előnye, hogy a felszíni zajnak töredékét érzékelik Hátránya, hogy a geofonok nem hőtűrőek, és hogy ezzel a módszerrel a z (vertikális) komponens határozható meg pontosabban A két kút távolságával romlik az eredmény, a megfelelő távolság pár száz méteren belül van
A felszíni monitorozás A geofonok a felszínen helyezkednek el, különböző elrendezésekben, akár több tíz km 2 területen. Előfordulhat, hogy több száz vagy akár ezer geofont is használnak egyszerre Költségeket és a kivitelezést tekintve jóval drágább és időigényesebb eljárás Ez a módszer a horizontális kiterjedésre, ( x és y koordinátákra) jobban alkalmazható A pontos számításokhoz itt is ismernünk kell a sebességteret, amit a kútadatokból számíthatunk Itt a felszíni zaj kiszűrése jelenti a legnagyobb nehézséget, mivel az jóval nagyobb a jelerősségnél
Esettanulmány (Beru 4)
Adatok a kútról és a repesztésről A Beru-4-es kút Berettyóújfalu mellett található, és jelenleg is termel nem túl nagy hozammal, kb. 10 ezer m 3 /nap átlaggal, a teljesen vertikális kút 3770 m mély A béléscsövet úgynevezett dugózás, perforálás módszerrel repesztették meg a kútnak három kijelölt részén, a perforálást robbantással végezték a modellezés miatt Az egyes repesztéseknél kb. 5-700 m 3 folyadékot szivattyúztak be és ezáltal a lyukban keletkező nyomás 400 és 700 bar között változott
A monitorozás eljárása A monitorozáshoz több mint ezer sorba kötött geofont használtak 50 m-es bázisközzel és négyzetrácsos elrendezéssel Az eszközökre egy SN388-as műszert kapcsoltak, ami egy régebbi típusú szeizmográf A szeizmográf több mint két órán keresztül folyamatosan mért 39 másodperces felvételhosszal és 2 mp-s holtidőkkel A eszköz folyamatosan regisztrálta a környezeti zajt is A 42-es főút keresztülhaladása a lefedett területen okozza a zaj nagyrészét
A feldolgozás menete A nyers adatokat (SEG-D formátum) több cégnek is kiadta a MOL feldolgozásra: Global (USA), Maorpet Inc. (M.o.) Speciális programokkal, szűrőkkel, erősítőkkel és operátorokkal dolgoznak Ezek közül néhány: Erősítés: a csökkenő jelerősség kompenzálása, amplitúdók visszaállítása, AGC Sávszűrés: Különbőző frekvencia sávokat lehet levágni alulról vagy felülreől, vagy egy bizonyos fr-t Dekonvolúció: Lényege, hogy a szeizmikus csatornából kinyerjük a reflexivitás függvényt Koherencia: Az azonos fázisú hullámok erősítése Migráció: reflexiók visszaállítása eredeti helyzetükbe A feldolgozás legnagyobb nehézsége a környezeti zaj elkülönítése
Modellezés és valós eredmény Modell Valós szelvény
Eredmények a feldolgozást követően A képen látható a repedéshálózat kiterjedése mely Észak-Kelet Dél-Nyugat irányban meghaladja a 300 métert, míg Nyugat É-Ny Kelet D-K irányban a 200 m-t.
Összefoglalás, előretekintés
Összefoglalás és előretekintés A repesztés elérte a kívánt eredményt, a Beru-4 jeleneleg is termel így a kísérlet sikeresnek mondható A repesztőfolyadék besajtolása által keletkezett repedéshálózat kiterjedése megfelelő a termeléshez A monitorozásnál használt eljárás használható, de még lehetna javítani az értelmezhetőségében Javaslatom, hogy olyan sekély mélységű kutakat fúrjanak amiknek a fúrási költsége elenyésző (100-200m) Az ezekben elhelyezett geofonok által szűrhetőbbek a felületi hullámok Ezáltal a felszíni monitoringon is jobban értelmezhető képet kapunk A derecskei árokban ezt az eljárást tesztelik majd, a következő repesztésnél
Köszönöm a figyelmet! Továbbá köszönetet szeretnék mondani: Sebe Istvánnak Drahos Dezsőnek
Felhasznált Irodalom - MOL GROUP, 2012. May.: BERU 4 Well Passive Seismic: Mol Exploration production, Geological and Geophysical Data Managmant and MAORPET Inc. - SEBE ISTVÁN, 2012.: Passiv Seismic exploration during Beru 4 fracturing Campaign MOL, Maorpet Inc. - Dr. MOLNÁR LÁSZLÓ, 2013. március: Földgázellátásunk jövője. MKET XVI. Konferencia, Balatonalmádi - VIRÁG ZS. KARÁNVÖLGYI Á. 2012.: Beru 4. Kútmunkálati befejező jelentés (6. Oldal) MOL-Group - Dr. KOVÁCS GYULÁNÉ, 2012.: Rétegrepesztéses földgáztermelés környezeti hatásainak vizsgálata (pdf) Zöld Vonal 2000 Környezetvédelmi Kft. - Web.: Palagáz Nem hagyományos és nem kívánatos - http://www.foeeurope.org/sites/default/files/publications/foee_shale_gas_report_hungary.pdf - Web.: Kőolaj és földgáz - http://www.foldgaz.sokoldal.hu/?oldal=zlof9q4br - Web.: Hydraulic fracturing - http://en.wikipedia.org/wiki/hydraulic_fracturing (243 forrásból) - Web.: Milyen erősségű földrengéseket okozhat a repesztés - https://www.dur.ac.uk/resources/refine/researchbrief_inducedseismicity_hungarian.pdf