Wprowadzenie

O ile eksploatacja złóż konwencjonalnych nie nastręcza problemów i jest procesem znanym od XIX w., o tyle w przypadku złóż niekonwencjonalnych, w których gaz znajduje się w postaci rozproszonej w niewielkich porach skalnych, eksploatacja przedstawia się inaczej (Rys. 1.) W Polsce gaz ten znany jest powszechnie jako gaz łupkowy (shale gas). Poza gazem łupkowym występuje również gaz zamknięty (tight gas), pochodzący z pokładów węgla (coalbed methane), gaz głębinowy (deep gas) oraz hydraty gazowe. Różni je przede wszystkim miejsce wydobycia, to jest skały łupkowe, izolowane pory skalne, złoża węgla.

Gaz łupkowy znajduje się w skałach, w których pierwotnie się wykształcił. Skały posiadające niewielką przepuszczalność zachowały surowiec wewnątrz, nie pozwalając mu unieść się do wyższych warstw gleby. Skały zawierające gaz niekonwencjonalny, to łupki bitumiczne, zupełnie nieprzepuszczalne, albo piaskowce o bardzo niskiej przepuszczalności [1, 2]. W Polsce zasoby gazu ziemnego mogą akumulować piaszczyste skały zbiornikowe o niskiej przepuszczalności oraz skały macierzyste (do tej pory niebrane pod uwagę jako rezerwuary gazu), zawierające ciemne łupki ilaste.

Gaz łupkowy - technologia wydobycia

Pierwsze próby eksploatacji łupków podjęto już w 1821 r. [8], lecz w związku z małą wydajnością tego typu wydobycia, szybko go zaprzestano.

Zmianę przyniósł rozwój technologii i nowy sposób wiercenia - z pionowego w poziome - przy jednoczesnym drenowaniu sieci spękań w skale. Proces "otwierania" skał nazywany jest szczelinowaniem hydraulicznym (hydraulic fracture).

W poszukiwaniu gazu, firma Mitchell Energy rozpoczęła wiercenia na złożu Barnett Shale. Wdrożone zostały dwie technologie, w 1997 r. wprowadzono technologię szczelinowania eksplozją i wysokim ciśnieniem wody, a w 2003 r. zastosowano technologię wiercenia horyzontalnego. Obecnie na złożu Burnett istnieje ponad 12 tys. otworów produkcyjnych, z których do 2008 r. wydobyto 237 mld m³ gazu.

Zgodnie z tą technologią [2, 5, 9], najpierw drąży się otwory pionowe, głębokości ponad 3 000 m, a potem poziome, długości do 2 000 m i przeprowadza hydrauliczne szczelinowanie łupków gazonośnych w celu uwolnienia zaadsorbowanego gazu i umożliwienia jego przepływu wytworzonymi szczelinami w kierunku otworu wydobywczego. Do odwierconego otworu wpompowuje się beton, który wtłacza się między ściany otworu a zewnętrzną ścianę oprawy. Proces ten ma za zadanie uszczelnianie wywierconych otworów oraz zapobiega zanieczyszczeniu warstw wodonośnych.