Projekt „Podsadzki na bazie koksu do hydraulicznego szczelinowania węgli”, realizowany na Wydziale Górnictwa, Inżynierii Bezpieczeństwa i Automatyki Przemysłowej znalazł się wśród projektów przeznaczonych do finansowania, w konkursie ogłoszonym przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju (NCBR) na dofinansowanie projektów badawczych w ramach programu operacyjnego Inteligentny Rozwój 2014-2020, Konkurs 1/4.1.1/2018_Wspólne Przedsięwzięcie INGA Priorytet IV: Zwiększenie potencjału naukowo-badawczego, Poddziałanie 4.1.1. - Strategiczne programy badawcze dla gospodarki Wspólne Przedsięwzięcie INGA, realizowane przez NCBR wspólnie z Polskim Górnictwem Naftowym i Gazownictwem S.A.
W wyniku realizacji projektu zostanie opracowany nowy produkt - propant (podsadzka), pozwalający na zwiększenie skuteczności wykonywania zabiegów hydraulicznego szczelinowania w pokładach węgla, a w konsekwencji na wzrost efektywności pozyskiwania z nich metanu. Zakłada się, że nowy produkt będzie mógł także znaleźć zastosowanie w zabiegach stymulacyjnych w innych skałach miękkich lub nawet umożliwić eksploatację z formacji dotychczas nieproduktywnych. Opracowany propant przyczyni się również do wzrostu udziału gazu ziemnego wydobywanego na terytorium Polski, jak również do zmniejszenia importu tego surowca oraz wzrostu bezpieczeństwa energetycznego kraju. Do pozostałych, potencjalnych korzyści wynikających z realizacji projektu należy zaliczyć:
Wykorzystanie planowanych wyników możliwe jest w horyzoncie kilku lat. Powiązane jest to jednak z priorytetami polityki energetycznej państwa oraz ekonomicznymi uwarunkowaniami produkcji metanu z pokładów węgla.
Realizacja projektu pozwoli na innowacyjne pozyskiwanie odmetanowanych węgli jako surowca energetycznego lub chemicznego, lub zastosowanie technologii podziemnego zgazowania. Szczelinowany pokład węgla nie będzie „zanieczyszczony” tak jak w przypadku szczelinowania przy zastosowaniu propantów piaskowych lub ceramicznych.
Realizacja projektu będzie odbywać się zgodnie z zasadą równości szans oraz z zasadami zrównoważonego rozwoju.
1 932 887,50 zł
966 443,75 zł
Projekt zakłada, ze rozwiązanie problemu opracowania nowego produktu, jakim będą podsadzki na bazie koksu do hydraulicznego szczelinowania węgli, nastąpi dzięki przeprowadzeniu sekwencji interdyscyplinarnych badań przemysłowych i prac rozwojowych. Wykorzystane zostaną nowoczesne narzędzia i metody badawcze, a część prac ma charakter pionierski.
Okres realizacji poszczególnych etapów projektu:
Separacja gęstościowa i rozdrabnianie materiału koksowego w celu uzyskania produktu o optymalnym kształcie i własnościach wytrzymałościowych
Odpowiedzialny: Tomasz Suponik
Badania struktury i mikrotekstury koksu przy pomocy sprzężonych metod mikrotomografii rentgenowskiej oraz mikroskopii optycznej – w celu powiązania cech wewnętrznych ziaren z ich przydatnością do produkcji podsadzek.
Odpowiedzialny: Rafał Morga
Eksperymentalne badania interakcji pomiędzy materiałem propantu koksowego, a płynami szczelinującymi i wodą złożową - dla tego typu materiału badania takie nie były prowadzone. Zbadanie tych interakcji pozwoli na zoptymalizowanie składu cieczy zabiegowej oraz ograniczenie uszkodzenia szczelinowanej formacji. Określenie, na podstawie badań TGA-DSC+FTIR, przemian propantu hybrydowego (złożonego z koksu i innych materiałów propantowych) i cieczy szczelinującej w warunkach wzrastającej temperatury. Spodziewane jest oddziaływanie na ciecz nie tylko składników koksu ale też składników powłoki ziaren żywicowanych. Pozwoli to na poznanie ewentualnych przyczyn braku ich wzajemnej kompatybilności,. Prace takie nie zostały dotychczas opisane w literaturze.
Odpowiedzialny: Krzysztof Labus
Badania nad opracowaniem propantów koksowych oraz mieszanin propantowych na bazie koksu (propantów hybrydowych) będą prowadzone zgodnie z normami, jednakże badania przepuszczalności i przewodności warstwy propantu zostaną wykonane na unikatowym stanowisku do badań materiału podsadzkowego Proppant Conductivity, składającego się z prasy hydraulicznej, komory API oraz systemu zbierania i analizy danych.
Odpowiedzialny: Marek Czupski, Mateusz Masłowski
Badania nad zjawiskiem wgniatania ziaren propantów koksowych oraz propantów hybrydowychna bazie koksu, w powierzchnię ściany wytworzonej szczeliny nie były dotychczas opisywane, Ich celem jest wskazanie przydatności opracowanych nowych propantów do skutecznego podsadzania szczelin, wytworzonych w warunkach występowania pokładów węgla.
Odpowiedzialny: Mateusz Masłowski
Zgodnie z wiedza wnioskodawcy, zdobytą na podstawie studium aktulanego stanu techniki, opracowanie założeń dla technologii produkcji materiału na bazie koksu, nie było dotychczas przeprowadzane.
Odpowiedzialny: Tomasz Suponik
Wspierający: Rafał Morga, Jarosław Brodny
rekomendacje technologiczne zastosowania propantów koksowych i hybrydowych do konkretnych warunków geologiczno-złożowych oraz komputerowe symulacje procesu.
Odpowiedzialny: Marek Czupski
Projekt realizują: Politechnika Śląska - w roli Lidera oraz Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy - w roli Partnera. Ze względu na konieczność wykorzystania szerokiego spektrum wyposażenia badawczego prace wykonywane będą w laboratoriach Politechniki Śląskiej w Gliwicach oraz Instytutu Nafty i Gazu - Państwowego Instytutu Badawczego w Krakowie a także, w znaczącym stopniu w Oddziale Instytutu w Krośnie.
jest jednostką naukowo-dydaktyczną świadcząca usługi badawczo – rozwojowe na potrzeby gospodarki, w tym przemysłu paliwowo – energetycznego. Kierunki działalności Uczelni wpisują się w krajową i europejską politykę zrównoważonego rozwoju energetyki. Pracownicy naukowi posiadają szerokie doświadczenie pozyskane we współpracy z międzynarodowymi ośrodkami badawczymi oraz podczas współpracy z przemysłem. Uczelnia ma bogaty dorobek naukowy. W latach 2014 – 2017 pracownicy opublikowali: 3320 artykułów w czasopismach z listy JCR, 7342 publikacji w czasopismach wykazu MNiSW oraz 1575 publikacji o zasięgu międzynarodowym. W latach 2014–2017 Politechnika Śląska opracowała kilkadziesiąt technologii chronionych w kraju i za granicą, w tym:
Proces opracowywania innowacyjnych rozwiązań na Politechnice Śląskiej jest procesem ciągłym - w samym 2017r. uruchomiono ponad 100 projektów z grantów zewnętrznych, których rezultatem będzie opracowanie innowacyjnego produktu lub technologii, oraz jego wdrożenie. Tylko w 2017r. uruchomiono łącznie 377 prac naukowo-badawczych na zlecenie kontrahentów, które zaowocują skomercjalizowaniem wyników.
jest jednostką kategorii A pracującą na potrzeby przemysłu naftowego i gazowniczego. Legitymuje się bogatym dorobkiem naukowym oraz licznymi rozwiązaniami wdrożonymi w górnictwie naftowym, gazownictwie, a także w przemyśle rafineryjnym i petrochemicznym. Kierunki merytorycznej działalności Instytutu wpisują się w krajową i europejską politykę zrównoważonego rozwoju energetyki obejmując m. in.:
W latach 2014–2017 INIG–PIB opracował kilkadziesiąt technologii chronionych w kraju i za granicą, w tym:
W INiG-PIB prowadzone są badania naukowe, prace rozwojowe i wdrożeniowe o tematyce dotyczącej węglowodorowych i bioodnawialnych nośników energii, w latach 2014– 2017 na zlecenie przedsiębiorstw i we współpracy z nimi realizowano ok. 750 prac naukowo-badawczych. W 2017 roku Instytut współpracował z ponad 400 odbiorcami działalności komercyjnej. Potwierdzeniem faktu, że rozwiązania powstające w Instytucie są najwyższej jakości jest ponad 170 nagród, medali, dyplomów i wyróżnień na międzynarodowych wystawach wynalazków i innowacji w latach 2014–2017.
Główne formy komercjalizacji opracowanych w Instytucie wyników badań, rozwiązań, technologii czy produktów, to sprzedaż prac badawczych, udzielenie licencji, bezpośrednie wdrożenie w praktyce przemysłowej lub też wdrożenie w praktyce własnej. Dobra, stale uzupełniana infrastruktura badawcza, nowoczesna aparatura, obejmująca unikatowe w skali kraju analizatory, sprzęt umożliwiający prowadzenie badań laboratoryjnych oraz sakli półtechnicznej, duże zasoby biblioteczne, budynki oraz zaplecze technologiczne w Krakowie, Krośnie i Warszawie, pozwalają Instytutowi na prowadzenie różnorodnych prac naukowych, badawczo–rozwojowych na najwyższym poziomie.
Zespół badawczy posiada bogaty dorobek naukowy oraz duże doświadczenie w realizacji projektów zdobyte we współpracy z międzynarodowymi ośrodkami badawczymi oraz z przemysłem.
Prof. dr hab. Krzysztof LABUS
+48 32 237 29 42
krzysztof.labus@polsl.pl
Krzysztof Labus pracuje na stanowisku profesora nadzwyczajnego w Katedrze Geologii Stosowanej Politechniki Śląskiej. Ukończył studia na Wydziale Nauk o Ziemi Uniwersytetu Śląskiego, i rozpoczął karierę zawodową jako geolog w Państwowym Przedsiębiorstwie Geologicznym w Katowicach. Habilitację uzyskał na Wydziale Górnictwa i Geologii Politechniki Śląskiej Technologii. Pracował także, jako pracownik badawczy dla Instytutu Stosowanej Analizy Systemowej (Austria) i jako specjalista w Państwowej Inspekcji Ochrony Środowiska.
Od kilku już lat rozwijanym przez niego tematem są badania eksperymentalne i modelowanie hydrochemicznych efektów interakcji gazów kwaśnych (dwutlenku węgla i siarkowodoru) ze skałami poziomów wodonośnych. Poświęcone temu zagadnieniu były m.in. kierowane przezeń projekty badawcze (MNiSW i NCN), mające na celu sprecyzowanie możliwości i konsekwencji przechwytywania CO2 migrującego do poziomów wodonośnych południowej części GZW w przypadku niekompletnej sorpcji tego gazu, zatłaczanego do pokładów węgla.
Był on też kierownikiem grantu polsko-norweskiego: “Design, environmental impact and performance of energized fluids for fracturing oil and gas reservoir rocks of Central Europe”, wykonywanego we współpracy z Department of Petroleum Engineering University of Stavanger, oraz z Instytutem Nafty i Gazu – Państwowym Instututem Badawczym. Jego głównym celem było opracowanie energetyzowanych cieczy szczelinujących (cieczy z dodatkiem lub na bazie gazów) przydatnych do stosowania w formacjach złożowych ropy i gazu, w warunkach typowych dla Europy Środkowej
Krzysztof Labus jest członkiem rad naukowych Instytutu Nafty i Gazu – PIB, oraz Institute of Clean Technologies for Mining and Utilization of Raw Materials for Energy Use (Ostrawa), a także członkiem Komitetu Technicznego - Górnictwa Nafty i Gazu Polskiego Komitetu Normalizacyjnego.
Dane do kontaktu:
Adres: Katedra Geologii Stosowanej - Politechnika Śląska
ul. Akademicka 2; 44-100 Gliwice
tel: +48 32 237-29-42
fax: +48 32 237-22-90
krzysztof.labus@polsl.pl
Kadra naukowo-badawcza realizująca projekt:
Specjalista geochemik, petrologia organiczna, badania kosu
+48 32 237 21 11
rafal.morga@polsl.pl
Rafał Morga ukończył studia na Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie. Obecnie pracuje na stanowisku adiunkta w Katedrze Geologii Stosowanej na Wydziale Górnictwa, Inżynierii Bezpieczeństwa i Automatyki Przemysłowej Politechniki Śląskiej w Gliwicach, na której uzyskał stopień doktora, a następnie doktora habilitowanego.
Przedmiotem jego zainteresowań naukowych jest petrologia i fizykochemia węgla, koksu i rozproszonej materii organicznej. Zajmuje się także budową geologiczną złóż i jakością kopalin oraz zastosowaniem metod geostatystycznych.
Dane do kontaktu:
Katedra Geologii Stosowanej, Wydział Górnictwa, Inżynierii Bezpieczeństwa i Automatyki Przemysłowej, Politechnika Śląska
ul. Akademicka 2; 44-100 Gliwice
tel: +48 32 237 21 11
rafal.morga@polsl.pl
Specjalista z zakresu intensyfikacji wydobycia węglowodorów, chemik
Marek Czupski jest zatrudniony na stanowisku adiunkta w Instytucie Nafty i Gazu – Państwowym Instytucie Badawczym w Krakowie. Ukończył studia na Wydziale Chemicznym Politechniki Rzeszowskiej. Uzyskał doktorat w dyscyplinie górnictwo i geologia inżynierska na Wydziale Wiertnictwa, Nafty i Gazu Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie.
Zajmuje się realizacją prac naukowo-badawczych o charakterze wdrożeniowym z zakresu stymulacji wydobycia węglowodorów przy zastosowaniu kwasowania, hydraulicznego szczelinowania oraz nawadniania złóż. Autor i/lub współautor szeregu publikacji z dziedziny stymulacji wydobycia oraz dokumentacji naukowo-technicznych opracowanych dla potrzeb górnictwa naftowego, z których większość została zastosowana w przemyśle.
Dane do kontaktu:
Adres: Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy
Zakład Stymulacji Wydobycia Węglowodorów
ul. Armii Krajowej 3; 38-400 Krosno
tel: +48 13 436-89-41 (wew. 5201)
fax: +48 13 436-79-71
marek.czupski@inig.pl
Specjalista z zakresu stymulacji wydobycia węglowodorów, inżynieria złożowa
Mateusz Masłowski jest obecnie zatrudniony na stanowisku asystenta w Instytucie Nafty i Gazu – Państwowym Instytucie Badawczym w Krakowie, oddział w Krośnie. Ukończył studia na Wydziale Wiertnictwa, Nafty i Gazu Akademii Górniczo – Hutniczej w Krakowie i rozpoczął karierę zawodową w INiG w Krakowie, oddział w Krośnie.
Główne aspekty jego pracy zawodowej związane są z pracami dla firm poszukujących i udostępniających złoża węglowodorów, zainteresowania naukowe to głównie nowe metody i technologie wydobycia węglowodorów oraz technologie kwasowania i hydraulicznego szczelinowania złóż konwencjonalnych i niekonwencjonalnych. W ostatnim czasie szczególnie koncentruje się nad badaniami właściwości i przewodności materiałów podsadzkowych oraz zjawiska wgniatania ziaren materiału podsadzkowego w ściany szczeliny po zabiegu hydraulicznego szczelinowania złóż niekonwencjonalnych.
Dane do kontaktu:
Adres: Zakład Stymulacji Wydobycia Węglowodorów - Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy
ul. Armii Krajowej 3; 38-400 Krosno
tel: +48 13 436-89-41 (wew. 5200)
fax: +48 13 436-79-71
mateusz.maslowski@inig.pl
Specjalista ds. przeróbki, wzbogacania i klasyfikacji surowców mineralnych +48 32-237-18-90 tomasz.suponik@polsl.pl
Tomasz Suponik jest kierownikiem Zespołu Przeróbki i Czystych Technologii Węglowych w Katedrze Eksploatacji Złóż na Wydziale Górnictwa, Inżynierii Bezpieczeństwa i Automatyki Przemysłowej Politechniki Śląskiej. Jest twórcą i kierownikiem Laboratorium ochrony środowiska wodno-gruntowego oraz kierownikiem specjalności kształcenia Przeróbka kopalin stałych i marketing na kierunku studiów Górnictwo i Geologia.
Jego zainteresowania naukowe związane są z ochroną środowiska wodno-gruntowego przed zanieczyszczeniami, oczyszczaniem wód technologicznych oraz z inżynierią mineralną. Na jego dorobek naukowo-badawczy składa się w sumie ponad 70 publikacji, w tym 15 artykułów z listy JCR. Jest członkiem International Mine Water Association IMWA oraz przewodniczącym sekcji Przeróbki Kopalin przy Komisji Górniczej PAN oddział w Katowicach.
Dane do kontaktu:
Adres: Wydział Górnictwa, Inżynierii Bezpieczeństwa i Automatyki Przemysłowej– Politechnika Śląska
ul. Akademicka 2; 44-100 Gliwice
tel: +48 32 237-18-90
tomasz.suponik@polsl.pl
Kadra zarządzająca projektem
nocon@inig.pl
+48 32 400 30 61
anna.manowska@polsl.pl
Dnia 01.07.2019, w siedzibie PGNIG w Warszawie, odbyło się pierwsze spotkanie dotyczące realizacji projektu „COKEPROP – Podsadzki na bazie koksu do hydraulicznego szczelinowania węgli”. W spotkaniu wzięli udział przedstawiciele Politechniki Śląskiej, Instytutu Nafty i Gazu – PIB oraz PGNIG. Szczegółowo omówiono zasady współpracy oraz zarządzanie realizacją projektu
Technologia szczelinowania formacji złożowych zawierających węglowodory znajduje się w fazie dojrzałej, mimo to zabiegi stymulacji w skałach miękkich, a zwłaszcza w Polskich pokładach węgla napotykają na trudności techniczne, związane m, in. ze zjawiskiem wgniatania ziaren podsadzki w ścianę szczeliny (embedment). Zaproponowana koncepcja dotyczy opracowania nowego produktu - podsadzki na bazie koksu do hydraulicznego szczelinowania pokładów węgla dla pozyskania z nich metanu. U podstaw koncepcji leży założenie, że nowe propanty na bazie koksu będą wykazywały większą skuteczność od propantów stosowanych tradycyjnie w podsadzaniu i utrzymaniu przepuszczalności szczelin wytworzonych podczas hydraulicznego szczelinowania węgli lub innych skał miękkich. Ich zastosowanie umożliwi uzyskanie wymaganych dopływów gazu poprzez podsadzoną szczelinę do odwiertu, dzięki temu, że propant będzie charakteryzował się odpornością na embedment. Ponadto migracja gazu przez ziarna propantu, dzięki ich porowatości, będzie możliwa nawet w przypadku ich częściowego zagłębienia w formacji węglowej. Ze względu na niską właściwą, ułatwiającą utrzymywanie się cząstek podsadzki, zabieg hydraulicznego szczelinowania będzie mógł być prowadzony przy zastosowaniu cieczy o niewielkiej lepkości. Zapewni to obniżenie oporów tłoczenia a także umożliwi stosowanie cieczy energetyzowanych lub pian, co przyczyni się do minimalizacji zużycia wody oraz poprawę efektu oczyszczania odwiertu.
Czytaj więcej
