Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

FORUM CZYSTEJ ENERGII 8 Października 2013, POZNAŃ Z ASOBY WODNE POTRZEBNE DO PROCESU SZCZELINOWANIA HYDRAULICZNEGO Prof. dr hab. Marek Nawalany, dr inż.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "FORUM CZYSTEJ ENERGII 8 Października 2013, POZNAŃ Z ASOBY WODNE POTRZEBNE DO PROCESU SZCZELINOWANIA HYDRAULICZNEGO Prof. dr hab. Marek Nawalany, dr inż."— Zapis prezentacji:

1 FORUM CZYSTEJ ENERGII 8 Października 2013, POZNAŃ Z ASOBY WODNE POTRZEBNE DO PROCESU SZCZELINOWANIA HYDRAULICZNEGO Prof. dr hab. Marek Nawalany, dr inż. Dorota Pusłowska, dr inż. Sylwester Tyszewski – Politechnika Warszawska dr inż. Jan Macuda - Akademia Górniczo - Hutnicza

2 AGENDA godzinatytuł referatureferent 11.00Wprowadzenie - powitanie Urszula Wojciechowska, redaktor naczelna miesięcznika Czysta Energia Monitoring i Aspekty Technologiczne w kontekście poszukiwania i wydobycia gazu z łupków Prof. dr hab. Jan Hupka, dr inż. Andrzej Tyszecki - Politechnika Gdańska, Centrum Technologii Ropy i Gazu CTRiG, WIT 11.30– Zasoby wodne potrzebne do procesu szczelinowania hydraulicznego Prof. dr hab. Marek Nawalany – Politechnika Warszawska, dr inż. Jan Macuda - Akademia Górniczo - Hutnicza 11.50– Dodatki stosowane w trakcie procesu szczelinowania hydraulicznego Dr inż. Anna Zielińska-Jurek, Politechnika Gdańska, prof. dr hab. Teresa Steliga, Instytut Nafty i Gazu Oczyszczanie wód technikami membranowymi Dr inż. Sylwia Mozia, Zachodniopomorski Uniwersytet Techniczny Oczyszczanie ścieków z procesu szczelinowania hydraulicznego Dr inż. Jan Macuda, Akademia Górniczo Hutnicza, prof. dr hab. Jan Hupka, Politechnika Gdańska Zagospodarowanie odpadów z procesu badania i wydobycia gazu z łupków prof. dr hab. Teresa Steliga, Instytut Nafty i Gazu, dr inż. Piotr Manczarski – Politechnika Warszawska , POZNAŃFORUM CZYSTEJ ENERGII2

3 AGENDA godzinatytuł referatureferent Promieniotwórczość naturalna złóż ropy i gazu. Mgr inż. Anna Mykowska – Politechnika Gdańska Dwa lata po pierwszym szczelinowaniu w Polsce – kontynuacja badań środowiskowych Dr Monika Konieczyńska, Dr Małgorzata Woźnicka, Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy Zintegrowany system monitoringu środowiska w trakcie wydobycia gazu z łupków Dr inż. Jarosław Arabas, prof. dr hab. Jarosław Mizera, Politechnika Warszawska Środowiskowe aspekty poszukiwania i eksploatacji węglowodorów niekonwencjonalnych Mgr inż. Hanna Dzikowska – Regionalna Dyrekcja Ochrony Środowiska w Gdańsku Panel Dyskusyjny - Czy Aspekty Środowiskowe zadecydują o rozwoju wydobycia gazu z łupków w Polsce ? Dyr. Jacek Wróblewski, BNK Polska, Dyr. Hanna Dzikowska, Dr Monika Konieczyńska, Dr inż. Andrzej Tyszecki, Dr inż. Jarosław Arabas, Przedstawiciel Gminy Podsumowanie i zakończenie Sesji poświęconej monitoringowi i aspektom technologicznym w kontekście poszukiwania i wydobycia gazu z łupków prof. Jan Hupka, dr inż. Andrzej Tonderski Politechnika Gdańska , POZNAŃFORUM CZYSTEJ ENERGII3

4 Zamiast wstępu Średnie zużycie wody dla złóż gazu niekonwencjonalnego w USA Złoże Objętość wody potrzebna do odwiercenia odwiertu [m 3 ] Objętość wody potrzebna do szczelinowania hydraulicznego odwiertu [m 3 ] Całkowita objętość wody dla odwiertu [m 3 ] Barnet Shale Fayetteville Shale Haynesville Shale Marcellus Shale (Anthony B., 2010)

5 L OKALIZACJ A UJĘĆ ORAZ WYZNACZENIE WIELKOŚCI POBORÓW WÓD POWIERZCHNIOWYCH I PODZIEMNYCH DLA POTRZEB PROCESU SZCZELINOWANIA HYDRAULICZNEGO Ogólne sformułowanie zadania Zapewnienie odpowiednich ilości wody dla potrzeb procesu szczelinowania hydraulicznego wymaga opracowania zintegrowanego bilansu wodno-gospodarczego dla obszaru bilansowania obejmującego tereny planowanej eksploatacji gazu łupkowego, uwzględniającego dyspozycyjne zasoby wód podziemnych w przyjętym obszarze, interakcję wód powierzchniowych i podziemnych oraz uwzględniającego specyficznego użytkowników jakim są ekosystemy wodne i od wody zależne.

6 Projekt obejmuje realizację następujących zadań: dostosowanie metodyki opracowywania bilansów wodno- gospodarczych poprzez integrację bilansów wód powierzchniowych i podziemnych oraz poprzez uwzględnienie specyfiki nowego sposobu użytkowania wód (modelowanie zapotrzebowania na wodę, procesu retencjonowania i wykorzystywania zasobów wodnych, oraz biorąc pod uwagę kryteria oceny stopnia realizacji zadania w instalacji szczelinowania) opracowanie symulacyjno-optymalizacyjnego modelu bilansu wodno-gospodarczego dla obszaru hydrograficznego obejmującego tereny eksploatacji gazu łupkowego metodą szczelinowania hydraulicznego; model będzie uwzględniał wymagania osiągnięcia celów środowiskowych określonych w PGWOD oraz w Warunkach korzystania z wód regionu wodnego L OKALIZACJA UJĘĆ ORAZ WYZNACZENIE WIELKOŚCI POBORÓW WÓD POWIERZCHNIOWYCH I PODZIEMNYCH DLA POTRZEB PROCESU SZCZELINOWANIA HYDRAULICZNEGO

7 Projekt obejmuje realizację następujących zadań (cd): wykonanie wariantowych obliczeń bilansowych wraz z analizą i oceną wariantów gospodarowania wodą – sformułowanie zaleceń realizacyjnych opracowanie modelu niezawodności uwzględniającego co najmniej dwa czynniki istotnie wpływające na niezawodność, tj. typ ujęć wody oraz zmienność ich lokalizacji; wskazanie sposobów utrzymania wysokiego poziomu niezawodności dla systemu pilotowego oraz oszacowanie kosztów zapewnienia odpowiedniego poziomu niezawodności.

8 LOKALIZACJA UJĘĆ ORAZ WYZNACZENIE WIELKOŚCI POBORÓW WÓD POWIERZCHNIOWYCH I P ODZIEMNYCH DLA POTRZEB PROCESU SZCZELINOWANIA HYDRAULICZNEGO Projekt obejmuje realizację następujących zadań w zakresie wód podziemnych : Identyfikacja i lokalizacja użytkowych poziomów wód podziemnych w rejonie występowania skał łupkowych, Ocena zasobów wód podziemnych użytkowych poziomów wodonośnych i oszacowanie wydajności ujęć wód podziemnych dla potrzeb procesu szczelinowania Opracowanie mapy (GIS) głównych źródeł zaopatrzenia instalacji w wody podziemne z użytkowych poziomów wodonośnych w rejonach występowania skał łupkowych i zintegrowanie z modelem wodno- gospodarczym

9 LOKALIZACJA UJĘĆ ORAZ WYZNACZENIE WIELKOŚCI POBORÓW WÓD POWIERZCHNIOWYCH I P ODZIEMNYCH DLA POTRZEB PROCESU SZCZELINOWANIA HYDRAULICZNEGO Projekt obejmuje realizację następujących zadań w zakresie wód podziemnych (cd) : Opracowanie optymalnych konstrukcji studni wierconych dla ujmowania wód podziemnych w różnych rejonach występowania skał łupkowych, Opracowanie optymalnej metody wiercenia ujęć wód podziemnych, Opracowanie optymalnej techniki i technologii wykonywania ujęć wód podziemnych

10 LOKALIZACJA UJĘĆ ORAZ WYZNACZENIE WIELKOŚCI POBORÓW WÓD POWIERZCHNIOWYCH I PODZIEMNYCH DLA POTRZEB PROCESU SZCZELINOWANIA HYDRAULICZNEGO Przewidywane efekty realizacji projektu: podstawy metodyczne oraz model zintegrowanego bilansu wodno-gospodarczego wód powierzchniowych i podziemnych dla obszaru bilansowego obejmującego tereny eksploatacji gazu łupkowego, propozycja rozwiązania problemu dostarczenia wody na potrzeby procesu szczelinowania hydraulicznego – lokalizacja ujęć wody i wielkości poborów wód powierzchniowych i podziemnych oraz sposobu transportu wody do i retencjonowania wody dla instalacji, ocena stopnia niezawodności poszczególnych wariantów dostawy wody w obszarze pilotowym wraz ze wskazaniem sposobów osiągnięcia odpowiedniego (wymaganego) poziomu niezawodności.

11 Zintegrowany bilans wodno-gospodarczy wód powierzchniowych i podziemnych jest specjalistycznym opracowaniem analityczno-rachunkowym wykonywanym dla obszaru bilansowego (zlewni rzecznej lub jej części) obejmującym ilościowe i jakościowe porównanie zintegrowanych zasobów wód powierzchniowych i podziemnych z potrzebami użytkowników, z uwzględnieniem możliwości kształtowania tych zasobów przez obiekty hydrotechniczne, hierarchii użytkowników, powiązań pomiędzy wodami powierzchniowymi i wodami podziemnymi oraz wymagań ochrony środowiska przyrodniczego (ekosystemów wodnych i od wód zależnych). B ILANS WODNO - GOSPODARCZY WÓD POWIERZCHNIOWYCH I PODZIEMNYCH Definicja bilansu wodno-gospodarczego

12 Obszary bilansowe charakteryzują się występowaniem różnorodnych form użytkowania i wielkością zapotrzebowania zasobów wodnych użytkowników wody konflikty wynikające z niemożności jednoczesnego spełnienia wszystkich oczekiwań/zadań wszystkich użytkowników. B ILANS WODNO - GOSPODARCZY WÓD POWIERZCHNIOWYCH I PODZIEMNYCH Definicja bilansu wodno-gospodarczego (cd)

13 B ILANS WODNO - GOSPODARCZY WÓD POWIERZCHNIOWYCH I PODZIEMNYCH Cele bilansów wodno-gospodarczych ocena możliwości zaspokojenia ilościowych potrzeb wodnych użytkowników zaopatrywanych z wód powierzchniowych i podziemnych; ocena wpływu obecnego i przewidywanego użytkowania zasobów wodnych na reżim hydrologiczny rzek i użytkowych warstw wodonośnych ; ocena stopnia spełnienia wymagań związanych z ochroną środowiska;

14 B ILANS WODNO - GOSPODARCZY WÓD POWIERZCHNIOWYCH I PODZIEMNYCH Cele bilansów wodno-gospodarczych (cd) określanie obszarowego i czasowego rozkładu rezerw zasobów wód powierzchniowych i podziemnych z podaniem uwarunkowań i ograniczeń wykorzystywania tych rezerw dla zaspakajania potrzeb nowych użytkowników; tworzenie podstaw dla przygotowania wniosków o udzielenie pozwolenia wodnoprawnego na pobór wody i odprowadzanie ścieków; określanie lokalizacji, parametrów oraz zasad pracy nowych obiektów hydrotechnicznych, ujęć wód, przerzutów etc..

15 B ILANS WODNO - GOSPODARCZY WÓD POWIERZCHNIOWYCH I PODZIEMNYCH Podstawowe założenia (1) bilans wykonywany jest dla obszarów hydrograficznych (dorzeczy, regionów wodnych, zlewni rzecznych lub ich części) oraz wybranych warstw wodonośnych – obszarów bilansowania ; bilans ma charakter dynamiczny tzn. uwzględnia zmienność w czasie danych wejścia opisujących elementy bilansu (zasoby, potrzeby, zrzuty, zasady pracy obiektów retencjonujących wodę i innych urządzeń hydrotechnicznych, itp.); bilans ma charakter wielookresowej symulacji rozrządu zasobów wodnych pomiędzy użytkowników w przekrojach bilansowych zlewni rzecznej dla wszystkich przedziałów czasowych analizowanego okresu bilansowania;

16 B ILANS WODNO - GOSPODARCZY WÓD POWIERZCHNIOWYCH I PODZIEMNYCH Podstawowe założenia (2) rozrząd zasobów wodnych odbywa się zgodnie z ustaloną hierarchią użytkowania wód przy użyciu modelu symulacyjno-optymalizacyjnego odzwierciedlającego obszarową strukturę systemu wodnogospodarczego (układ sieci rzecznej, trasy przerzutów wody, lokalizację punktów poboru wody i zrzutu ścieków); hierarchia użytkowania zasobów wodnych wynika z ustaleń warunków korzystania z wód regionu wodnego. analizy symulacyjne będą obejmować możliwie najdłuższy okres, dla którego dysponuje się wiarygodnymi danymi o zasobach i potrzebach wodnych;

17 Potrzeby wodne użytkowników nieretencjonujących wody opisywane są: ciągami średnich okresowych zapotrzebowań na wodę (gospodarka komunalna, zakłady przemysłowe), wymaganiami przepływu w określonych przekrojach rzek (przepływy nienaruszalne, przepływy żeglugowe). B ILANS WODNO - GOSPODARCZY WÓD POWIERZCHNIOWYCH I PODZIEMNYCH Podstawowe założenia (3)

18 Potrzeby wodne użytkowników retencjonujących wodę (retencja wody dla potrzeb instalacji szczelinującej, niektóre użytkowania związane z ochroną przyrody) obliczane są z uwzględnieniem aktualnego stanu obiektu użytkownika wody oraz aktualnych warunków hydro- meteorologicznych. Takie podejście umożliwia uwzględnienie procesu narastania wielkości potrzeb wodnych, w przypadku, gdy w poprzednich okresach nie zostały one zaspokojone. Obliczanie potrzeb wodnych użytkowników retencjonujących wodę B ILANS WODNO - GOSPODARCZY WÓD POWIERZCHNIOWYCH I PODZIEMNYCH Podstawowe założenia (4)

19 Lokalizacja przekrojów bilansowych: na ciekach głównych powyżej ujść dopływów, w ujściach dopływów, w przekrojach zamykających scalone części wód, w miejscach znaczących poborów i zrzutów wód, w miejscach usytuowania obiektów hydrotechnicznych kształtujących reżim przepływów (zbiorniki, przerzuty), na granicach jednostek administracyjnych i obszarów Regionalnych Zarządów Gospodarki Wodnej. B ILANS WODNO - GOSPODARCZY WÓD POWIERZCHNIOWYCH I PODZIEMNYCH Podstawowe założenia (5)

20 Zlewnia rzeczna wraz z użytkownikami wody i obiektami hydrotechnicznymi (system wodnogospodarczy) opisywana jest za pomocą sieci przepływowej, złożonej z węzłów i łuków; Węzły sieci odpowiadają lokalizacjom przekrojów bilansowych; Łuki sieci przedstawiają kierunki przemieszczania się zasobów między węzłami. B ILANS WODNO - GOSPODARCZY WÓD POWIERZCHNIOWYCH I PODZIEMNYCH Podstawowe założenia (6)

21 W tak sformułowanym modelu sieciowym wielkości przepływów Q ij w poszczególnych łukach sieci, dla każdego przedziału czasowego, muszą spełniać dwa podstawowe warunki: warunek zgodności przepływów z ograniczeniami warunek zachowania bilansu przepływów w węźle m1 - liczba łuków skierowanych do węzła j o węźle początkowym i m2 - liczba łuków wychodzących z węzła j o węźle końcowym k W przypadku niedoboru zasobów do rozwiązywania problemu rozrządu wody pomiędzy użytkowników zgodnie z ustaloną hierarchią wykorzystane zostaną rożnego rodzaju algorytmy optymalizacyjne ( np. programowanie liniowe, programowanie dynamiczne, programowanie sieciowe ). B ILANS WODNO - GOSPODARCZY WÓD POWIERZCHNIOWYCH I PODZIEMNYCH Podstawowe założenia (7)

22 B ILANS WODNO - GOSPODARCZY WÓD POWIERZCHNIOWYCH I PODZIEMNYCH B ILANS Wyniki obliczeń symulacyjnych (1) Podstawową formą wyników analiz bilansowych są ciągi: przepływów w poszczególnych odcinkach rzek / kanałów i zmiany stanu wód podziemnych w użytkowych warstwach wodonośnych poborów, strat wody i zrzutów ścieków od użytkowników stanów obiektów hydrotechnicznych (np. napełnienia końcowe zbiorników retencyjnych) stanów obiektów użytkowników dla wszystkich przedziałów czasowych rozpatrywanego okresu bilansowego.

23 Wyniki obliczeń symulacyjnych stanowią podstawę dla oceny: stopnia realizacji zadania zaopatrzenia w wodę instalacji szczelinowania z uwzględnieniem wymagań innych użytkowników wody w tym ekosystemów wodnych i od wód zależnych; wielkości i rozkładu czasowego i przestrzennego dyspozycyjnych zasobów wodnych zwrotnych i bezzwrotnych; wpływu użytkowania zasobów wodnych (poborów) na reżim hydrologiczny rzek oraz stan wód podziemnych w kontekście utrzymania lub osiągnięcia dobrego stanu wód; sposobu i efektywności pracy obiektów hydrotechnicznych – ujęć, sieci zaopatrzenia w wodę. B ILANS WODNO - GOSPODARCZY WÓD POWIERZCHNIOWYCH I PODZIEMNYCH Wyniki obliczeń symulacyjnych (2)

24 B ILANS WODNO - GOSPODARCZY WÓD POWIERZCHNIOWYCH I PODZIEMNYCH Wariantowe analizy symulacyjne Przy formułowaniu wariantów gospodarowania wodą uwzględnia się: występowanie projektowanych obiektów hydrotechnicznych (zbiorników retencyjnych dla potrzeb instalacji szczelinowania, kanałów przerzutowych), różne wartości parametrów projektowanych obiektów hydrotechnicznych (pojemność użyteczna zbiorników, przepustowość kanałów przerzutowych), Wariantowe lokalizacje i wielkości potrzeb wodnych nowych użytkowników - instalacji szczelinowania oraz zbiornika retencjonującego ciecz szczelinującą.

25 Z AMIAST WNIOSKÓW PW i AGH zrealizują zadanie polegające na opracowaniu zintegrowanego bilansu wodno- gospodarczego dla obszaru bilansowania obejmującego tereny planowanej eksploatacji gazu łupkowego, bilansu stanowiącego podstawę decyzji i działań, które zapewnią odpowiednie ilości wody dla potrzeb procesu szczelinowania hydraulicznego.

26 FORUM CZYSTEJ ENERGII 8 Października 2013, POZNAŃ Z ASOBY WODNE POTRZEBNE DO PROCESU SZCZELINOWANIA HYDRAULICZNEGO Prof. dr hab. Marek Nawalany, dr inż. Dorota Pusłowska, dr inż. Sylwester Tyszewski – Politechnika Warszawska dr inż. Jan Macuda - Akademia Górniczo – Hutnicza DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ !

27 B ILANS WODNO - GOSPODARCZY WÓD POWIERZCHNIOWYCH I PODZIEMNYCH Podstawowe założenia (2) analizy symulacyjne powinny obejmować możliwie najdłuższy okres, dla którego dysponuje się wiarygodnymi danymi o zasobach i potrzebach wodnych; zaleca się 10-dniowy (dekadowy) krok symulacji – im krótszy tym dokładniejsza analiza i tym większe wymagania odnośnie szczegółowości danych wejściowych oraz wyższy stopień komplikacji modeli matematycznych; zasoby wód powierzchniowych opisywane są w postaci wieloletnich ciągów przepływów średnich dekadowych zestawionych dla przekrojów wodowskazowych.

28 B ILANS WODNO - GOSPODARCZY WÓD POWIERZCHNIOWYCH I PODZIEMNYCH Podstawowe założenia (2) analizy symulacyjne powinny obejmować możliwie najdłuższy okres, dla którego dysponuje się wiarygodnymi danymi o zasobach i potrzebach wodnych; zaleca się 10-dniowy (dekadowy) krok symulacji – im krótszy tym dokładniejsza analiza i tym większe wymagania odnośnie szczegółowości danych wejściowych oraz wyższy stopień komplikacji modeli matematycznych; zasoby wód powierzchniowych opisywane są w postaci wieloletnich ciągów przepływów średnich dekadowych zestawionych dla przekrojów wodowskazowych.

29 B ILANS WODNO - GOSPODARCZY WÓD POWIERZCHNIOWYCH Kryteria oceny stopnia realizacji zadań gospodarki wodnej (1) Średnia roczna gwarancja czasowa pokrycia potrzeb wodnych (G t ) Gwarancja objętościowa pokrycia potrzeb wodnych (G v ) Maksymalny czas trwania ciągłego deficytu (L max ) Maksymalna głębokość deficytu (D max )

30 B ILANS WODNO - GOSPODARCZY WÓD POWIERZCHNIOWYCH Ocena wielkości oraz rozkładu czasowego i przestrzennego dostępnych zasobów wodnych (1) Charakterystyka zasobów w przekrojach bilansowych: PRZEPŁYWY GWARANTOWANE ZASOBY DYSPOZYCYJNE ZWROTNE o określonej gwarancji (ilość wody, jaka może zostać pobrana z danego przekroju rzeki pod warunkiem, że użytkownik po wykorzystaniu pobranej wody zwróci ją w całości do rzeki bezpośrednio poniżej miejsca poboru) ZASOBY DYSPOZYCYJNE BEZZWROTNE (REZERWY WODY) O OKREŚLONEJ GWARANCJI (DOPUSZCZALNA WIELKOŚĆ ZUŻYCIA BEZZWROTNEGO POBRANEJ WODY) S P Z P ZDZ S ZDB QN S P=S QN S ZDB

31 Marek Nawalany Dorota Pusłowska-Tyszewska Sylwester Tyszewski Politechnika Warszawska Wydział Inżynierii Środowiska Katedra Ochrony i Kształtowania Środowiska Jan Macuda Akademia Górniczo-Hutnicza Wydział Wiertnictwa, Nafty i Gazu Optymalizacja lokalizacji ujęć oraz wielkości poborów wód powierzchniowych i podziemnych dla potrzeb procesu szczelinowania hydraulicznego z uwzględnieniem konieczności realizacji celów środowiskowych


Pobierz ppt "FORUM CZYSTEJ ENERGII 8 Października 2013, POZNAŃ Z ASOBY WODNE POTRZEBNE DO PROCESU SZCZELINOWANIA HYDRAULICZNEGO Prof. dr hab. Marek Nawalany, dr inż."

Podobne prezentacje


Reklamy Google