Potencjalna aplikacja metody obrotowo-udarowej w otworach za gazem łupkowym w rejonie Basenu Podlaskiego

Abstract

The following work presents investigation of possible drilling of overburden rocks, right above the gas reservoir, in shale rock formations with potential application of rotary-percussion drilling method in Podlasie Basin region. Extensive description of lithology of shale rocks together with their age, maturity of the organic matter and thickness of particular layers have been presented. Due to different thickness of formations, the depths of layers are not indicated, as it would be too big of approximation. Variously scaled and averaged thickness of particular formation layers was given in order to maintain maximum transparency of the paper. It should be noted that the formation rocks of the Devonian as well as Carboniferous period do not occur in all profiles of the Paleozoic period of the Podlasie Basin but only in the south-western part of the basin. Locally occurring (i.e. on the south-eastern border of the Podlasie basin) layers of the Devonian and Carboniferous period were omitted. A stratigraphic profile with preserved proportions between the average thicknesses of particular formation layers was constructed and presented in latter part of the research paper. The research carried out in this paper was complemented with estimates of Polish shale gas resources. The Baltic Basin region is by far most prospective area for shale gas exploitation when it comes to documented as well as undocumented resources. The areas of Podlasie as well as Lublin Basins are second and third most rich areas of this resource. Percussion-rotary drilling method enables for much higher penetration rates using similar weight on bit and rotational speed as in standard rotary drilling method. Following papers answers questions such as: under what conditions application of percussion-rotary technique is possible or what drilling fluids are the most suitable for such method. The percussion-rotary drilling method not only guarantees faster drilling but also leaves borehole much more straight and without unnecessary dog legs. Drilling rig and down hole equipment used for percussion-rotary drilling method takes much less space in comparison with standard rotary rigs for deep drilling and could be potentially implemented for drilling shale gas wells in Podlasie Basin region.Poniższa praca przedstawia badania nad potencjalnym wykorzystaniem metody udarowo-obrotowej w celu wiercenia formacji skalnych występujących tuż nad pokładami złóż gazu łupkowego w rejonie basenu podlaskiego. W poniższym artykule została przeprowadzona analiza skał łupkowych wraz z ich wiekiem, dojrzałością materii organicznej oraz miąższością poszczególnych warstw. Na skutek dość zróżnicowanej miąższości formacji skalnych, głębokość zalegania warstw nie została określona z powodu dużego błędu przy uśrednieniu ich wartości. Wyskalowane oraz uśrednione miąższości zostały przedstawiono w celu utrzymania spójności i przejrzystości pracy. Należy nadmienić, że formacje skalne z okresu dewońskiego oraz karbońskiego nie występują we wszystkich profilach z okresu paleozoiku basenu podlaskiego, a jedynie w jego południowo-zachodnich częściach. Pominięto lokalnie występujące (tj. na południowo-wschodniej granicy) warstwy dewońskie oraz karbońskie. Profil litostratygraficzny z zachowanymi proporcjami pomiędzy średnimi miąższościami poszczególnych warstw skalnych został skonstruowany oraz przedstawiony w końcowej części pracy. Badania w poniższym artykule zostały dodatkowo uzupełnione danymi szacunkowymi zasobów gazu łupkowego na terenie Polski. Obszar basenu bałtyckiego jest obecnie najbardziej lukratywny pod względem wydobycia gazu ze skał łupkowych z powodu dużej ilości udokumentowanych oraz jeszcze nierozpoznanych złóż tego surowca. Obszary basenu podlaskiego oraz lubelskiego są drugie oraz trzecie w kolejności pod względem ilości zasobów gazu łupkowego na terenie Polski. Metoda udarowo-obrotowa pozwala na dużo szybsze zwiercanie formacji skalnych przy użyciu podobnych parametrów mechanicznych takich jak nacisk na świder i prędkość obrotowa niż przy standardowym procesie wiercenia metodą obrotową. Poniższy artykuł odpowiada na pytania takie jak: w jakich warunkach możliwe jest wiercenie metodą udarowo-obrotową oraz jakie rodzaje płuczek wiertniczych są najbardziej odpowiednie do wiercenia taką techniką. Metoda udarowo-obrotowa zapewnia nie tylko dużo większy postęp wiertniczy, ale również dużo mniejsze odchylenia od osi otworu oraz zapobiega nagłym zmianom kierunku podczas procesu wiercenia. Wiertnica oraz osprzęt zapuszczany do otworu stosowany podczas wiercenia metodą udarowo-obrotową zajmuje znacznie dużo mniej miejsca w porównaniu z głębokimi wierceniami konwencjonalnymi metodami. Dzięki wspomnianym zaletom metoda udarowo-obrotowa może zostać potencjalnie wykorzystana przy wierceniu otworów za gazem łupkowym w obszarze basenu podlaskiego