Jak to z gazem (łupkowym) było i... będzie

miesięcznik KAPITAŁOWY: Dopiero Amerykanie powiedzieli nam, że mamy złoża gazu łupkowego?

Kazimierz Słupczyński: - Wcześniej nikt się nad tym nie zastanawiał. Wiadomo było, że węglowodory, w tym i gaz, powstają w łupkach. Osad ilasty, z którego powstały łupki zawiera najwięcej substancji organicznej, morskiej i lądowej. Gdy wejdzie w odpowiedni przedział termiczny, związany z pogrążaniem się, substancja organiczna rozpada się i generuje gaz, węglowodory gazowe i ciekłe. I to było wiadome z dawien dawna.

Co dalej dzieje się z gazem?

- Część zostaje wyciśnięta do skał zbiornikowych, którymi zazwyczaj są piaskowce lub wapienie. W systemie sedymentacyjnym łupki-piaskowce jest pewna proporcja pomiędzy łupkami a piaskowcami. Im mniejsze są pakiety łupków, tym więcej tych węglowodorów gazowych i ciekłych zostanie wyciśniętych do piaskowców, w których migrują i tworzą złoża gazowe, kondensatowo-gazowe lub ropy naftowej.

A gaz łupkowy?

- To gaz, który nie wydostał się z łupków. Powstał w łupkach i ich nie opuścił. Wypełnia przestrzeń międzypakietową utworów ilastych tworzących łupki. Wypełnia przestrzeń porową. Pory te nie są ze sobą połączone, nie tworzą ciągu, którym gaz może się przemieszczać. Tak samo dzieje się z węglowodorami ciekłymi tworzącymi ropę naftową.

Jak w pumeksie?

- Pory w pumeksie, w porównaniu z łupkami, są dużo większe. Te w łupkach mają bardzo małą objętość. Gaz jest zaabsorbowany na powierzchni minerałów ilastych. Klasyczne czarne łupki, można nawet powiedzieć łupki bitumiczne, pochodzą z różnych okresów geologicznych. Są ciemne, co oznacza dużą zawartość substancji organicznej. Jeżeli znalazły się w odpowiednio wysokiej temperaturze to wygenerowały gaz.

- Takimi łupkami są ciemne i czarne łupki sylurskie. Od syluru do dziś minęło 400 milionów lat. Łupki syluru przeszły tak długą historię termiczną, że powstał gaz, lub gazokondensat. Ponieważ w niektórych profilach jest niewiele poziomów piaszczystych, albo w ogóle ich nie ma, to gaz nie mógł się przemieszczać. Pozostał w łupkach. Zarówno w postaci zabsorbowanej jak i w wolnych przestrzeniach międzypakietowych.

- Gazokondensat to ropa rozpuszczona w gazie, która w głębi ziemi, w złożu, występuje w postaci gazowej. Wydobywana uwalnia się na powierzchni w postaci tzw. lekkiej ropy. W trakcie eksploatacji gazu łupkowego może to sprawiać trudności techniczne.

Gaz zgromadzony w łupkach nie był traktowany jako potencjalne złoże.

- Geolodzy wiedzieli, że warstwy łupkowe są skałą macierzystą dla węglowodorów. Ale szukano wówczas konwencjonalnych złóż tam, gdzie są skały zbiornikowe, które tworzą pułapki - magazyny dla węglowodorów. O łupkach nikt wtedy tak nie myślał. Aby mówić o potencjalnym złożu muszą być spełnione konkretne parametry.

Gdzie w Polsce jest gaz łupkowy?

- Tam gdzie jest dużo łupków. Spójrzmy na mapę geologiczną Polski, na występowanie i zasięg utworów łupkowych a szczególnie, najbardziej perspektywicznych, łupków syluru w systemie basenów sedymentacyjnych. Ciągną się od Bałtyku, przez środkowe Pomorze, wschodnie Mazowsze po Lubelszczyznę. To duży obszar - ok. 80-90 tys. km kwadratowych powierzchni Polski. Ok. 30 proc. powierzchni kraju.

Mamy dużą powierzchnie. Co jeszcze jest potrzebne?

- Istotna jest miąższość, czyli grubość tych warstw. Polska jest przewiercona: wykonano tysiące wierceń na zlecenie przemysłu naftowego i Instytutu Geologicznego. Dzięki temu wiemy jaka jest miąższość łupków. Im większa objętość skał to, jeżeli zawierają odpowiednio dużo materii organicznej, większe możliwości generowania węglowodorów.

- W sylurze substancji organicznej w morzach było dużo. Przecież życie z morza wyszło na ląd dopiero w dewonie, dużo później. Będzie też dobrej jakości, tworząca węglowodory, nie tylko metanu, ale i wyższych etanu, propanu, butanu i oczywiście ropy. Jednak nie wszędzie jest jej tyle samo. Łupki sylurskie powstały w morzu sylurskim. Nagromadzenie substancji organicznej, planktonu nie w każdym miejscu zbiornika jest jednakowe.

- W morzu są różne prądy. W jednym miejscu nagromadzi się więcej w innym mniej. Podobnie do procesów zachodzących współcześnie w morzach - jak na przykład ciemne osady iłów tworzące się współcześnie w Morzu Czarnym (stąd nazwa od ciemnych, czarnych iłów). Podobnie powstawały przed milionami lat czarne łupki sylurskie.

Znaczenie ma też głębokość

- Nie w każdym miejscu była ta sama głębokość pogrążenia. Różny jest więc stopień przemiany substancji organicznej na węglowodorową. Istotna jest temperatura i oczywiście ilość substancji. To iloczyn ilości substancji i wielkości jej przetworzenia.

Zasoby gazu łupkowego wynoszą w Polsce 5 bln metrów sześciennych. Wiemy o tym z opracowań firm consultingowych, nie od geologów.

- Sądzę, że uwzględniono znane dane geologiczne i wyliczono średnią zawartość substancji organicznej, zakładającej pełne przetworzenie w gaz węglowodorowy.

Czy na podstawie posiadanej wiedzy można oszacować zasoby?

- Wykorzystując próbki pobrane z profilu wierceń. Nie wszystkie rdzenie zostały zachowane. Nie zawsze były też właściwie przechowywane, więc dane mogą być niepełne.

Prowadzone obecnie wiercenia zweryfikują dane i wskażą obszary najbardziej perspektywiczne dla wydobycia gazu.

- Nikt nie rozpoczyna tak kosztownych wierceń "w ciemno". Firmy zakupiły obszary koncesyjne. Kierunek myślenia był następujący: tu jest sylur, i w dodatku o dużej miąższości, to i szansa na znalezienie złoża i wydobycie duża.

- Na podstawie ogólnodostępnych danych o budowie geologicznej, stratygrafii i analiz laboratoryjnych można uzyskać dobre rozpoznanie. I tylko proste działanie: iloczyn powierzchni, miąższości, stopień wygenerowania i średnia zawartość materii organicznej da liczbę określającą potencjalne zasoby.

Taka wielkość działa na wyobraźnię. Staniemy się potęgą gazową.

- Nie znaczy jeszcze, że 100 proc. wygenerowanego gazu pozostającego w łupkach zostanie wydobyte. Jeżeli z tego co wyprodukowała przyroda wydobędziemy 30 proc. to osiągniemy sukces ekonomiczny.

- W złożach gazu konwencjonalnego, w zależności od typu złóż, średnio stopień wykorzystania wynosi w świecie 60-65 proc. tymczasem wykorzystanie złóż gazowo-kondensatowych nie przekracza 50 proc. Dla gazu łupkowego trudno ten współczynnik precyzyjnie określić. Mamy zbyt małe doświadczenie. Nawet dane amerykańskie nic nie mówią o współczynniku wykorzystania zasobów.

Wydano już ponad 80 koncesji na poszukiwania i rozpoznanie złóż. Docelowo planowanych jest 122 otworów poszukiwawczych.

- Geologiczne dane uzyskane z jednego otworu pionowego pozwalają określić gazonośność łupków, czyli określić ile gazu zawierają łupki. Można przyjąć, stosując zasadę geologiczną aktualizmu, że podobne dane będą w promieniu ok. 10 km od otworu.

- Gdy osiągniemy sukces, to z tego samego otworu będą wiercone w obrębie łupków odcinki poziome, w różnych kierunkach, i prowadzone zabiegi, aby udrożnić skały. Jak daleko? Ok. 500 do 1000 m. Biorąc pod uwagę, że na klasycznych złożach ropy, także w Polsce, wierci się poziome odcinki 500-1000 m, nie jest to nic nadzwyczajnego.

- Konieczne są zabiegi hydroperforacji, czyli szczelinowania hydraulicznego za pomocą wtłaczanej pod wysokim ciśnieniem wody ze sztucznym piaskiem. Woda nie może pochodzić wprost z akwenu, rzeki czy jeziora. Grozi to skażeniem złoża gazu bakteriami siarkowodorowymi.

- Znany był w Polsce przypadek, gdy przeprowadzono szczelinowanie hydrauliczne wykorzystując wodę bez obrobienia i po paru latach w złożu pojawił się siarkowodór.

Ekolodzy protestują przeciw szczelinowaniu hydraulicznemu. Twierdzą, że grozi to zniszczeniem wód powierzchniowych.

- Szczelinowanie hydrauliczne w polskim wiertnictwie nie jest niczym nowym. Jest na co dzień stosowanym zabiegiem. Ale nigdy nie było wokół tego tyle kontrowersji. Nagle stało się sprawą publiczną. Wynika to z braku wiedzy. Stosowanie tych zabiegów w łupkach na głębokości 300 czy nawet 500 metrów , jak to jest w złożach amerykańskich, stwarza możliwość wytworzenia szczelin pionowych sięgających do wodonośnych warstw czwartorzędowych służących jako podstawowe źródło wody pitnej.

- A to może stanowić potencjalne zagrożenie. Jeżeli jednak łupki znajdują się na głębokości poniżej dwóch kilometrów i są przykryte nieprzepuszczalnymi warstwami, a tak jest z polskimi złożami, które występują na głębokości 3,5-4,5 km, to wytworzenia szczelin aż do powierzchni jest, nawet teoretycznie, niemożliwe.

- Szczelinowanie wymaga dużej ilości wody. Gdy będzie pobierana bez kontroli z rzek czy małych zbiorników, to może zaburzyć ekosystem. Mogą też mieć miejsce sytuacje awaryjne, zawinione przez człowieka. Nawet najlepsza technologia wykonana niechlujnie zawiedzie.

O gazie łupkowym dyskutują politycy, dziennikarze. Polska przechodzi szybki kurs geologii.

- Najgorszy jest huraoptymizm. Patrzę na to jak geolodzy ze starej szkoły profesora Walerego Goetla: Dobry gospodarz gospodarując tym co matka natura nam dała myśli o przyszłych pokoleniach. Nie jak dzierżawca, który chce wykorzystać najwięcej dziś, a jutro go nie interesuje. Najważniejsze jest racjonalne gospodarowanie otrzymanymi od przyrody zasobami.