Jaki wpływ może mieć eksploatacja gazu z łupków na stan wód powierzchniowych?
Wody powierzchniowe odgrywają istotną rolę w funkcjonowaniu ekosystemów wodnych i od wód zależnych. Zasilane są głównie w wyniku dopływu wód podziemnych oraz spływu wód z powierzchni terenu. Obszary prowadzenia prac poszukiwawczych i rozpoznawczych niekonwencjonalnych złóż gazu w Polsce usytuowane są w rejonach o zróżnicowanych warunkach hydrograficznych. Bliskie usytuowanie rzek, jezior i sztucznych zbiorników wodnych powoduje potencjalne ryzyko zanieczyszczenia wód powierzchniowych.
Zanieczyszczenie wód powierzchniowych może być spowodowane spływem wód z powierzchni terenu wiertni. Wody powierzchniowe mogą być również wykorzystane do zabiegów stymulacji złoża, co może zagrażać prawidłowemu reżimowi hydrologicznemu danej zlewni. Wszystkie te aspekty muszą być brane pod uwagę na etapie podejmowania decyzji o lokalizacji prac.
Etapowe rozpatrzenie prac procesu poszukiwania gazu z łupków wskazało na potencjalne możliwości ich wpływu na wody powierzchniowe, co zostało przedstawione poniżej.
Ochrona jakości wód powierzchniowych w czasie prac związanych z poszukiwaniem i eksploatacją złóż gazu z łupków
W trakcie procesu poszukiwania, rozpoznawania oraz eksploatacji gazu z łupków, potencjalnego wpływu na wody powierzchniowe można spodziewać się na etapie:
- wiercenia otworu,
- zabiegów stymulacji złoża (np. szczelinowanie hydrauliczne),
- eksploatacji (wydobycie gazu z otworu),
- likwidacji otworu i rekultywacji terenu.
Etap wiercenia otworu
Łupki gazonośne występują w Polsce średnio na głębokości 3-5 km, na obszarach o odmiennej budowie geologicznej, zróżnicowanych warunkach hydrogeologicznych oraz hydrograficznych. Lokalizacja wiertni w obszarze o urozmaiconej sieci hydrograficznej powoduje, że bezpieczeństwo wód powierzchniowych zależy przede wszystkim od odpowiedniej izolacji terenu wiertni oraz prawidłowo wykonanego systemu drenażu i odprowadzania wód opadowych. Dodatkowo głębokość zalegania łupków gazonośnych sprawia, że wiercenie musi zostać przeprowadzone przez lokalnie występujące poziomy wodonośne, będące niekiedy w kontakcie hydraulicznym z wodami powierzchniowymi.
W związku z tym, w trakcie prac wiertniczych, do zanieczyszczenia wód powierzchniowych może dojść w wyniku:
- przedostania się zanieczyszczeń z powierzchni terenu do płytkich wód podziemnych będących w kontakcie hydraulicznym z wodami powierzchniowymi (np. substancji ropopochodnych z pracujących pojazdów i maszyn) – w przypadku nieprawidłowego zabezpieczenia powierzchni terenu,
- spływu powierzchniowego niosącego ze sobą ładunki zanieczyszczeń (np. w wyniku ulewnych deszczy przy braku odpowiedniej sieci drenażu na wiertni),
- migracji cieczy technologicznych lub gazu do płytkich wód podziemnych będących w kontakcie hydraulicznym z wodami powierzchniowymi - w przypadku nieprawidłowej konstrukcji otworu,
- nieprzewidzianych zdarzeń (np. awaria urządzeń wiertniczych i związany z tym wyciek cieczy technologicznych do płytkich wód podziemnych będących w kontakcie hydraulicznym z wodami powierzchniowymi).
Ryzyko zanieczyszczenia wód powierzchniowych na tym etapie prac eliminowane jest skutecznie poprzez:
- prawidłowe rozpoznanie budowy geologicznej oraz warunków hydrogeologicznych przez inwestora (m.in. badania geofizyczne). Odpowiednie rozpoznanie umożliwia zaprojektowanie i wykonanie otworu wiertniczego w sposób gwarantujący bezpieczeństwo dla wód podziemnych,
- izolowanie podczas wiercenia poziomów wodonośnych kolumnami rur okładzinowych, które cementowane są w całym przelocie. Właściwa konstrukcja otworu potwierdzana jest badaniami szczelności cementowania pod nadzorem Okręgowych Urzędów Górniczych,
- zabezpieczenie powierzchni terenu wiertni folią i płytami betonowymi w strefie bezpośredniego sąsiedztwa otworu oraz zbiorników na paliwo i substancje chemiczne, a także zastosowanie odpowiedniego systemu drenażu i odprowadzania wód opadowych z terenu wiertni,
- prawidłowe rozpoznanie warunków hydrogeologicznych wraz z określeniem kontaktu oraz możliwego wpływu wód podziemnych na wody powierzchniowe (np. określenie kierunków przepływu płytkich wód podziemnych, ich kontaktu hydraulicznego z wodami powierzchniowymi),
- stały nadzór właściwych terytorialnie Okręgowych Urzędów Górniczych oraz kontrola instytucji państwowych (PIOŚ, WIOŚ, GIOŚ, RDOŚ) w zakresie wpływu na środowisko przyrodnicze.
Etap przeprowadzania zabiegów stymulacji złoża – szczelinowanie hydrauliczne
Stosowanie zabiegów stymulacji złoża umożliwia wydobycie gazu z łupków. Zabieg szczelinowania wykonywany jest poprzez sekwencyjne wtłoczenie pod dużym ciśnieniem do poziomego odcinka odwiertu cieczy technologicznej (tzw. płynu szczelinującego) z proppantem (materiałem podsadzkowym). Podstawą płynu szczelinującego jest woda (ponad 90 %), do której dodawane są substancje chemiczne (więcej w artykule "Wody podziemne w procesie poszukiwania i wydobycia gazu łupkowego", rozdział "Etap przeprowadzania zabiegów stymulacji złoża – szczelinowanie hydrauliczne"; Ryc.2)
Zabieg stymulacji złoża niesie ze sobą ryzyko zanieczyszczenia wód powierzchniowych w wyniku:
- przedostania się zanieczyszczeń z powierzchni terenu do płytkich wód podziemnych będących w kontakcie hydraulicznym z wodami powierzchniowymi (np. rozlanie się płynu szczelinującego, przecieki z wadliwie wykonanych zbiorników ziemnych na płyn zwrotny),
- migracji cieczy szczelinującej lub gazu - w przypadku udrożnienia lokalnych stref dyslokacyjnych (uskoków) i zanieczyszczenia płytkich wód podziemnych będących w kontakcie hydraulicznym z wodami powierzchniowymi,
- nieprzewidzianych zdarzeń (np. awarii urządzeń i spowodowanego tym niekontrolowanego wylania się płynów technologicznych w otworze i na powierzchni terenu).
Ryzyko to można jednak wyeliminować poprzez:
- przeprowadzenie przez inwestora badań geofizycznych przed przystąpieniem do etapu wiercenia otworów. Prawidłowa analiza wyników badań geofizycznych oraz archiwalnych danych geologicznych praktycznie eliminuje zaprojektowanie prac w strefie występowania lokalnych stref dyslokacyjnych,
- naturalny, duży nadkład utworów nieprzepuszczalnych (co najmniej 3 - 4 km),
- zabezpieczenie powierzchni terenu wiertni folią i płytami betonowymi w strefie bezpośredniego sąsiedztwa otworu oraz zbiorników na paliwo i substancje chemiczne, a także zastosowanie odpowiedniego systemu drenażu i odprowadzania wód opadowych z terenu wiertni,
- stały nadzór właściwych terytorialnie Okręgowych Urzędów Górniczych oraz kontrola instytucji państwowych (PIOŚ - Państwowa Inspekcja Ochrony Środowiska, WIOŚ - Wojewódzka Inspekcja Ochrony Środowiska, GIOŚ - Główny Inspektorat Ochrony Środowiska, RDOŚ - Regionalny Dyrektor Ochrony Środowiska) w zakresie wpływu na środowisko przyrodnicze.
Etap eksploatacji – wydobycie gazu z otworu
Etap eksploatacji może być prowadzony przez kilkadziesiąt lat. Eksploatacja może się odbywać za pomocą kilkunastu otworów horyzontalnych wykonanych z pojedynczego otworu pionowego (Ryc.3)
Zagrożeniem dla wód powierzchniowych będzie wówczas:
- czas trwania eksploatacji. Z upływem czasu może dojść do korozji rur okładzinowych oraz rozszczelnienia cementu. Umożliwi to przedostanie się gazu do warstw wodonośnych. Wówczas zagrożeniem dla wód powierzchniowych mogą być zanieczyszczenia, które będą migrowały w warstwie wodonośnej będącej w kontakcie hydraulicznym z wodami powierzchniowymi,
- nieprzewidziane zdarzenia (np. awaria urządzeń - możliwość przedostania się zanieczyszczeń do płytkich wód podziemnych będących w kontakcie hydraulicznym z wodami powierzchniowymi).
Ryzyko zanieczyszczenia wód powierzchniowych na tym etapie będzie eliminowane poprzez:
- prowadzenie w okresie produkcji stałego monitoringu jakości zabezpieczeń w otworze,
- zabezpieczenie powierzchni terenu wiertni folią i płytami betonowymi w strefie bezpośredniego sąsiedztwa otworu oraz zastosowanie odpowiedniego systemu drenażu i odprowadzania wód opadowych z terenu kopalni.
Etap likwidacji otworu i rekultywacji terenu
Etap likwidacji otworu oraz rekultywacji terenów ma na celu przywrócenie pierwotnej funkcji terenu. Podczas etapu likwidacji otworu w wyniku nieprawidłowo przeprowadzanych prac może dojść do przekształcenia stosunków wodnych na skutek zasypania rowów melioracyjnych lub innych naturalnych cieków. Należy także mieć na względzie możliwość zanieczyszczenia wód powierzchniowych w wyniku spływu powierzchniowego z obszaru wiertni.
W przypadku etapu likwidacji ryzyko to można zmniejszyć poprzez:
- wykonanie zgodnie z wymogami prawnymi likwidacji otworu (np. zastosowanie korków cementowych lub barier mechanicznych w celu odizolowania gazu złożowego od warstw wodonośnych), na podstawie planu zatwierdzonego przez odpowiedni organ państwowy (Okręgowe Urzędy Górnicze),
- prowadzenie w okresie likwidacji stałego monitoringu jakości zabezpieczeń w otworze (szczelności otworu).
Po etapie likwidacji w bardzo rzadkich sytuacjach może dojść do rozszczelnienia otworu i migracji gazu złożowego do warstw wodonośnych oraz ku powierzchni terenu. Wówczas inwestor powinien opracować plan działań naprawczych i współpracować z odpowiednim organem państwowym w celu zminimalizowania wpływu na środowisko przyrodnicze oraz szybkiej naprawy szczelności zlikwidowanego otworu.
autorzy: Magdalena Nidental i Małgorzata Woźnicka
