Upstream – tam gdzie nauka spotyka się z przemysłem

W poszukiwaniu złóż węglowodorów koncerny wydobywcze sięgają po coraz bardziej wyrafinowane narzędzia pozwalające zajrzeć im nie tylko pod ziemię, ale także zobaczyć, co kryje się pod dnem oceanów.

Choć metan jest jednym z najlepiej poznanych gazów na świecie, jego wykrywanie i kontrola pozostają poważnym wyzwaniem. Bezbarwny i bezwonny, naturalnie występuje w złożach podziemnych, gdzie stanowi główny składnik gazu ziemnego, który odgrywa istotną rolę w energetyce oraz przemyśle. Ze względu na swoją wysoką wartość opałową oraz właściwości fizyko-chemiczne to niezwykle pożądany surowiec. Dlaczego? Otóż w dobie transformacji energetycznej i galopującej wręcz rewolucji technologicznej – to właśnie gaz ziemny może stanowić kluczowe ogniwo w odejściu od węgla w stronę źródeł odnawialnych. Jakim jednak sposobem został uwięziony w tak trudno dostępnych miejscach?

Ulotny dar natury

Metan, a więc i gaz ziemny, nie jest – wbrew obiegowym opiniom – efektem gwałtownych procesów chemicznych zachodzących w płynnym wnętrzu naszej planety. To produkt rozkładu szczątków organicznych (a więc pochodzących z roślin i zwierząt), które opadły na dno zbiorników wodnych miliony lat temu. Przykryte warstwami skał osadowych przekształciły się pod wpływem ciśnienia i temperatury w węglowodory – ropę naftową i gaz ziemny. Znajduje się on dziś od kilkuset metrów do nawet kilku kilometrów pod powierzchnią gruntu czy dnem mórz, ale nie tylko. Na dnie oceanów mamy też do czynienia z tak zwanymi klatratami metanowymi, czyli substancją, w której cząstki gazu zostały uwięzione w kryształowych klatkach zamarzniętej wody (nazywanej też „lodem metanowym”). Można więc powiedzieć, że gotując obiad na kuchence gazowej, korzystamy z daru natury, który został nam przekazany w postaci swoistej kapsuły czasu. Rzecz w tym, aby te kapsuły – czyli złoża gazu ziemnego – odpowiednio efektywnie namierzyć i oddać do eksploatacji.

Materiały prasowe ORLEN

Zobaczyć niewidzialne

Podstawową metodą wykrywania złóż węglowodorów są urządzenia geofizyczne. Przy ich pomocy wyspecjalizowane firmy – np. należąca do Grupy Orlen Geofizyka Toruń, prowadzą badania, wysyłając w głąb ziemi fale sejsmiczne o odpowiedniej częstotliwości. Odbijają się one z różną prędkością, w zależności od właściwości materiału skalnego, na jaki natrafiają i wracają na powierzchnię ziemi, gdzie są rejestrowane. W ten sposób uzyskuje się coś w rodzaju trójwymiarowej „mapy podziemi”, która – jak na tego typu mapę przystało – ma zaprowadzić nas do „skarbu”. Zjawisko wykorzystywane w upstreamie znane jest także w świecie zwierząt: to choćby echolokacja stosowana przez nietoperze czy delfiny do zlokalizowania zdobyczy. A skarb? Ten składa się z… jednego atomu węgla i czterech atomów wodoru – CH4, czyli metan.

Materiały prasowe ORLEN

Orlen nie poprzestaje na poszukiwaniach prowadzonych tylko z powierzchni ziemi, ale też korzysta z danych pozyskanych przy pomocy specjalistycznych statków. Naszpikowane aparaturą badawczą jednostki ciągną za sobą liny z przymocowanymi do nich generatorami fal dźwiękowych i czujnikami rejestrującymi dane. Umożliwiają one zajrzenie pod dno morskie i zmapowanie znajdujących się tam pokładów węglowodorów. Oba typy poszukiwań odbywają się, z pełnym poszanowaniem praw mieszkańców danego regionu. Zarówno ludzi, z którymi konsultuje się sposób i ewentualną (bardzo niewielką na ogół) uciążliwość eksploracji, jak i zwierząt, którym statki generujące hałas o wysokim natężeniu mogą na przykład zakłócić komunikację lub trasy wędrówek.

3D to mało, czas na 4D!

Jak wygląda takie namierzanie złoża od strony technicznej? Kluczowe jest tu połączenie obrazu sejsmicznego z danymi pochodzącymi z odwiertów: logami petrofizycznymi, analizami rdzeni i testami przepływowymi, co pozwala znacząco zwiększyć pewność interpretacji. Na podstawie zintegrowanych danych budowany jest model statyczny złoża, który jest materiałem wyjściowym do modelu dynamicznego, czyli symulacji przepływowej. Symulacje pozwalają prognozować profile produkcji, ocenić efektywność różnych scenariuszy eksploatacji i zaplanować lokalizację odwiertów wydobywczych.

Gdy produkcja ruszy, obserwacja eksploatowanego przez Orlen złoża nie ustaje. Sejsmika 4D, czyli badania 3D powtarzane w czasie, pozwala obserwować zmiany nasycenia i przemieszczanie się zasobów, co jest cenną informacją przy optymalizacji wydobycia i planowaniu dalszych działań technologicznych. Technologie takie jak DAS (distributed acoustic sensing), monitorujące sygnały akustyczne wzdłuż kabla w studni, mikrosejsmika i ciągłe pomiary produkcji uzupełniają obraz i umożliwiają korekty modelu dynamicznego w czasie rzeczywistym. Równocześnie cyfryzacja, chmury obliczeniowe i algorytmy sztucznej inteligencji przyspieszają analizę petabajtów danych. Połączenie zaawansowanej geofizyki z narzędziami cyfrowymi znacząco zmniejsza niepewność i skraca czas niezbędny do podjęcia decyzji o wierceniu.

Materiały prasowe ORLEN

Błękitne paliwo dla Błękitnej Planety

Poszukiwanie i wydobycie węglowodorów to proces, w którym sukces jest efektem wytężonej pracy fizyków, geologów i inżynierów zapewniających należyte funkcjonowanie zaawansowanych technologicznie urządzeń. To także efekt wdrożenia nowoczesnych metod modelowania oraz odpowiedzialnego podejścia do bezpieczeństwa, ochrony cennych zasobów przyrodniczych oraz dialogu z lokalnymi społecznościami. W dobie cyfryzacji i gwałtownego rozwoju obszarów zastosowania sztucznej inteligencji upstream staje się polem dla dynamicznych innowacji. Na pierwszym miejscu jednak – zgodnie z filozofią i praktyką działania Orlenu – pozostają ludzie. I ci, którzy zaangażowani są w prace poszukiwawczo-wydobywcze, i ci, którzy mieszkają na terenach, na których prowadzi się rozpoznanie struktury geologicznej. Bo zrównoważone pozyskiwanie gazu ziemnego to przedsięwzięcie, na którym zyskuje nie tylko gospodarka. Gaz ziemny sprzyja rozwojowi odnawialnych źródeł energii, służy zatem transformacji energetycznej i funkcję paliwa pomostowego wypełniać będzie jeszcze przez wiele lat. Stabilne dostawy zapewniają fundament dla zmian w energetyce, rozwoju przemysłu i bezpieczeństwa gospodarstw domowych, a gospodarka zyskuje czas na przejście do zeroemisyjnych źródeł energii.

Materiały prasowe ORLEN

Materiał sponsorowany przez ORLEN