Palagáz a sóréteg alatt, avagy a mérnökök "mindenhova benéznek"

Az eddig rejtett gázmezők kitermelésének jövőbeni lehetőségéről készített négy részes cikksorozatot a New Scientist magazin, az ausztrál Petroleum Exploration & Production Associationnal együtt. Az első rész a Shell Prelude nevű tanker- és gázfeldolgozó hajó jelentőségét dolgozta föl, a második cikk pedig az ausztráliai és a csendes óceáni térség gázkitermelésének a jövőjéről szól. A harmadik részben a New Scientist azt vizsgálja, hogy milyen újfajta, kifinomult érzékelő és elemzési technikák segítségével derítik fel a rejtett szénhidrogén készleteket az egyre bonyolultabb földtani képződményekben is. Fókuszban még mindig a palagáz.

DOBÓ ISTVÁN PÉTER - PestiSrácok.hu

Az ausztrál olaj- és gázipari társaság, a Santos tavaly kezdte el keresni a palagázt Tanumbirini sziklái alatt, egy távoli szarvasmarhatelepen, Ausztrália északi területén, 600 kilométerre dél-keletre Darwin városától. A mérnökök 4000 métert fúrtak a palarétegbe arra keresve bizonyítékot, hogy az földgázt tartalmaz. Ez a kísérleti állomás az egyik legmélyebbre fúrt gázkút a kontinensen. Más cégek is méregetik a következő generációs tengeri gáztartalékok hollétét. Az előrejelzések szerint ugyanis ezekből az 1500 méternél is mélyebben fekvő, az óceán fenekére ásott, ultra-mély kutakból fog származni a XXI. század második felében a Föld energiaszükségletének a zöme - állítja a New Scientist. A lelőhelyek a bolygó szénhidrogén készletének végső határát jelenthetik. Nem különösebben nehéz őket megtalálni: a kihívást az jelenti, hogy kiderítsék, mit tartalmaznak valójában, mennyit lehet belőlük kinyerni, és milyen áron. Ezeknek a lelőhelyeknek a puszta méretei és elterülésük mélysége ez idáig azt jelentette a szénhidrogén-üzletág számára, hogy kinyerésük túl időigényes és drága. A kétezres évek közepe óta azonban ez már nem igazán számít, ugyanakkor ezen rétegeknek a földtani összetettsége tovább bonyolítja a problémát, és mára ez a fő oka annak, hogy a készleteket máig rendkívül nehéz feltárni, nem beszélve egy hasonló vállalkozás hatalmas pénzügyi kockázatáról. Ezért most mérnökök egy olyan új technológiát fejlesztenek ki, amelyek a korábbiaknál részletesebben alkalmazkodnak ezen körülményekhez. A végső cél az, hogy háromdimenziós számítógépes modellek révén úgy képezzék le a gázt tartalmazó kőzetréteget, hogy ne csupán azt tárják fel, mennyi gáz van ott elzárva, hanem kirajzolódjon a terület geológiai és kémiai környezete is, amelyben a gázkészletek elhelyezkednek, és hogy ez a környezet miként változik az idő múlásával, amint a vizsgált gázmezőt elkezdik feltárni.

Szeizmikus hullámokat is bevetnek

Egy hagyományos földgázmező esetében a mérnököknek nem okoz gondot lemodellezni, hogy onnan mennyi gáz termelhető ki, hiszen a gáz szabadon áramlik, miközben többnyire egy kemény kőzetréteg fogságában van, akár egy buborék. Ezért a hagyományos gáznak a nagy részét egyszerű fúrással is ki lehet nyerni, mivel ha áttörik az elzáró réteget, tulajdonképp csupán leszívják ezt a buborékot. Az úgynevezett nem hagyományos erőforrások - mint például a palagáz és a szénréteg-gáz - esetében azonban sokkal nehezebb a modellezés, mert a gáz nehezen áramlik át ezeken a kőzetrétegeken. Az a mennyiség, amelyet ki lehet nyerni a lelőhelyekből, nagyban függ a kőzetréteg természetes repedéseitől, s attól, hogy azt milyen könnyen lehet feltörni. Az sem mellékes, hogy kémiailag a gáz mennyire kötött. Aztán ott van még a kőzetformáció, annak alakja, a fúrás nehézsége, és a többi számításba veendő együttható. Az olaj- és gázipari vállalatok jellemző módon feltáró fúrások és rendkívül kifinomult számítógépes modellek együttes alkalmazása révén elemzik ezeket a feltáratlan gázmezőket. Elsőként az adott geológiai formáció térképészeti adatai alapján digitális modelleket hoznak létre – legyenek bár azok szárazföldön vagy víz alatt – majd szeizmikus hullámokat továbbítanak a földbe és megmérik, hogy azok miként tükröződnek, feltárva ezzel az adott réteg geológiai jellemzőit. Egy régóta fennálló probléma az ilyen típusú felmérések esetében, hogy több helyütt vastag sóréteg található mélyen a föld alatt, amely eltompítja ezeket a mesterséges szeizmikushullámokat, ezáltal nehéz felismerni, mi is rejlik alatta. Csakhogy a só, az olaj és a gáz számára áthatolhatatlan kőzetréteget képez, így akár az is elképzelhető, hogy hatalmas mennyiségű gáz és olajmennyiség rejtőzik alatta, melyet ezzel a módszerrel lehetetlen feltárni. Fejlesztőmérnökök azonban kifejlesztettek egy olyan felvevő technikát, amivel képesek bepillantani a sóréteg mögé.

Hajókról is mérnek

A British Petrol (BP) cég WATS (Wide-Azimuth Towed Streamer – széles azimutú vontatott követő) rendszere tökéletes 3D-s szeizmikus képeket készít. A WATS több hajó által, különböző pozíciókból a vízbe küldött akusztikus hullámokat használ. Ezek a hajók olyan továbbiakat fognak közre, amelyek hosszú, úszó kábeleket vontatnak, amelyekre hidrofonok vannak szerelve, és ezek rögzítik a visszhangokat. Ezek a kábelek is több kilométer távolságra vannak egymástól (lásd a fenti ábrát). Ez a távolság biztosítja azt, hogy a vontatott hidrofonok ugyanazt az ismétlődő szeizmikus hullámot különböző szögekből is megkapják. Ez egy olyan 3D-s perspektívát nyújt, amelynek segítségével kiderülhet, hogy mi rejlik a sóréteg alatt. A felmérések az új technikának köszönhetően egyre gyorsabbak. Egyúttal csökkent a "zaj" is, így sokkal hatékonyabban tudják kiszűrni a felesleges adatokat. A technika lehetővé teszi a mérnökök számára, hogy a Föld által keltett, természetes szeizmikus hullámoknak is hasznát vehessék. Az új generációs érzékelő technológiák használatakor egyetlen optikai szál érzékeli a visszavert szeizmikus hullámokat, így a nagy területeket folyamatosan, hosszú ideig tudják ellenőrizni. "A szeizmikus mérések költségei szinte semmibe sem kerülnek."- mondta A NS-nek Roman Pevzner, a perthi Curtin University geofizikusa. Az ilyen hosszú távú nyomon követés hasznos lehet annak feltárásához is, hogy a gáztározó mely részei vannak kimerülőben, és melyeket kell majd kifúrni. Ám a szeizmikus adatok felhasználása csak a kezdet. Az eljárás ugyanis kombinálható elektromágneses felmérésekkel - amelyek elkülönítik a sóoldatot - valamint műholdakról végzett gravitációs mérésekkel, amely felfedi a föld alatti kőzetrétegek különböző sűrűségeit, s így teljesebb képet kaphatunk, drága feltáró fúrás nélkül is. A sóoldat egyébként egyfajta vezetőként szolgál, amivel szemben a gáznak nagyobb az ellenállása. "Amint a szeizmikus és geológiai adatok kellő hitelt nyertek, és megalapozottá vált annak lehetősége, hogy az adott területen gáz található, akkor dönthetünk úgy is akár, hogy elvégzünk egy kutatófúrást." - mondta a lapnak Shaun Gregory, Ausztrália legnagyobb olaj-és gázipari társaságának, a perth-i Woodside vállalat fenntarthatóságért és technológiáért felelős alelnöke.

"Be akarunk nézni mindenhova!"

„A cél az, hogy a földkéregből származó különböző nagyságrendű adatokat elemezve eljussunk a gáz molekuláris dinamikájáig, s modellezni tudjuk, miként tapad a gáz a hordozójához, hogy konkrétan milyen gáz áramlik át a különböző típusú sziklarétegekben, és ezáltal megismerhessük az egész gázmező teljes viselkedését. Be akarunk nézni mindenhova!” - mondja George Moridis, a kaliforniai Lawrence Berkeley National Laboratory szénhidrogén-források programjának vezetője. A SEAM-projekt (A Feltáró Geofizikusok Társaságának Részletes Modellező Programja) négy szakaszból áll, amelyek közül az első egy, 35-40 km-re a Mexikói-öbölben, a tengerfenéken található mező feltérképezése, mely 15 kilométeres mélységben található, felbontása azonban mindössze 10 méteres. A SEAM csapat érdeklődése ezért a szárazföldi gáztartalékok modellezése felé fordult, amelyeket hidraulikusan törnek meg, hogy a szénhidrogének átfolyjanak ezeken a köveken. A csapat szeretné megjósolni a formációban keletkező nyomást is a fúrás különböző pontjain, amely fontos tényező a fúrási műveletek során. A végső cél az, hogy egy gázmező teljes élettartamát szimulálják, amíg a kitermelés az adott területen folyik. Annak ellenére azonban, hogy hatalmas előrelépéseket tettek az adatgyűjtés és azok érzelmezése terén is, Barkhouse állítja, jelen pillanatban ezek a modellek még mindig túl drágák és időigényesek ahhoz, hogy kereskedelmileg is hasznosíthatók legyenek. A SEAM költsége már az első fázisban is több mint ötmillió dollár, ráadásul 24 szakértő, hat éves munkája alapján hozták létre, amíg 2013. júliusában elkészült. Ezzel szemben a szárazföldi kutatófúrás költségei csupán 100 ezer dollárba kerülnek, és eredményei inkább hetek, mintsem évek után mutatkoznak. A tengeri feltáró kutak eleve sokkal drágábbak, és a tényleges kitermelés költségei akár 100 millió dollár fölé is kerülhetnek. De fontos megismételni, hogy ezek az eredmények egyre gyorsulnak, finomodnak, ami kulcsfontosságú tényező egy ilyen gyorsan változó iparág esetében. Mindenesetre a mérnökök egyre inkább a szuperszámítógépek használatához folyamodnak, hogy elemezzék a felmérések adatait. A BP Nagy teljesítményű Informatikai Központja, aminek szintén Houston ad otthont, képes több mint 2 trillió számítást elvégezni másodpercenként (ez 2,2 petaflop) olyan adatok elemzésére, amik a WATS-tól és egyéb forrásokból származnak. Eztán számítógépes szakemberek hada tanulmányozza az így létrejövő algoritmusokat, hogy az adatok közül kiszűrjék az "ígéretes anomáliákat". Gregory Moridis azt mondta, hogy ennek a technológiának világos jövője van. Az érzékelők folyamatosan egyre kisebbek, olcsóbbak és kevésbé energiaigényesek, és egyre növekvő mennyiségű adatot képesek eljuttatni az egyre erősebb számítógépekbe. Moridis szerint a közeli jövő a nanoméretű érzékelők hálózatáé lesz, amit beleinjektálnak a kútba, ezáltal részletes képet nyerhetnek azok belső szerkezetéről és viselkedéséről. A high-tech érzékelők és a csúcs-számítástechnika azonban soha nem lesz képes teljes mértékben kiváltani a jó öreg feltáró fúrást, mint amilyen a tanumbirini-i is. Ahogy Moridis mondja: "Nem lehet földgázt számítógépekkel kitermelni."

Címlapkép: abc.net