Hidrológiai Közlöny 1973 (53. évfolyam)

4. szám - Juhász József: A kitermelhető sztatikus vízkészlet

Dr. Juhász J.: A kitermelhető sztatikus vízkészlet Hidrológiai Közlöny 1973. 4. sz. 189 A víz rugalmas térfogatki terjedési tényezője (B

v) a hőmérséklet és a rétegnyomás függvényében változik. A rugalmassági modulus E

v=\jB

v. A kőzet rugalmassági modulusa a jelenleg minket érdeklő mélységig lineárisan növekszik a mélységgel: Ek = EkoZ. Az eredő rugalmassági modulus (E): 1 n 1 — n E E

v Ek összefüggés szerint kapható. A mélység szerinti változást figyelembevéve: 1 1 —n — = nB

v

0 exp [ - (GiZ + G

2)] + ahol G

1 és G

2 (1) összefüggésből számítható. Az egységnyi alapterületű hasábban rugalmasan felszabaduló vízkészlet (Ve) a vízben Au, a kőzetben Aa'

z nyomáscsökkenés hatására: z\ V

E= J \nB

v

0eicp[-(GiZ + G

2)]Au-^^Aa^áZ Az első tag értéke V

e, a második tag integrálja pedig: Vek = In + C (In

2 Z

2 - In

2 Zi)], ahol L=l — n

0—C In Z

0 és így a kőzet és víz együttes tágulása révén adódó vízkészlet: V

E= V

e+ VekA gyakorlatban Aa'

z értéke mindig kisebb Au-nál a termelés kezdetén is a fedő és fekvő réteg belsejében, majd zérussá és negatívvá válik s egyre jobban megközelíti Au értékét, aminek következtében a kőzet fokozatosan tömörödni fog. A víz rugalmas tágulása a réteg megnyitása után azonnal érvényesül és a rugalmas készlet az áteresztő képesség függvényében kiadódó idő alatt leürül. A gáz rugalmas tágulása A víz a mélyebb szintekben mindig tartalmaz több-kevesebb elnyelt gázt. A rugalmas készlet meghatározásánál ezért az elnyelt gázt is figyelembe kell venni. Az elnyelt gáz expanziójából nyerhető vízkészlet AV = - 1 ~

S°

f

~[mH/m'l (6) ahol /?o/fis;l,03 a víz tágulása, <=0,3 a szabad gáztelítettség, S

vt a szabad víztelítettség, ha elnyelt gáz nincs S^oszn^ ßoi a víz kezdeti tágulása, o*l,00. Az elnyelt gáz egyik jellemző értékhatára a maximálisan elnyelhető gázzal kipréselhető vízmennyiség. Ismerjük néhány gáz maximálisan elnyelhető mennyiségét a telepnyomás függvényében. A levegővel kb. egyező elnyeléssel rendelkező metángázra 30 m-es geotermikus lépcső esetén a semleges nyomás és az elnyelhető metángáz u

0 = 1 atm légnyomásra vonatkoztatott kubatúrája (V

go) közötti összefüggés: u= l,49K?o+12,53K|o+ Vgo, 20 m-es geotermikus lépcső esetén pedig u = - 3,8 V

3„

0 + 30 Vjó + 17,8 V

go. • A rétegben a gázok térfogatváltozása izoterm körülmények között megy végbe, amiből következik, hogy ideális gáznak tekintve érvényes a F

f = 5 VgO (4) IÁ/ összefüggés, amiből valamely u nyomású vízben a maximálisan elnyelhető metán — vagy levegő — tényleges mennyisége 30 m-es geotermikus lépcső esetén: 1,49 u

3 V

3g

Z +12,53 u

2V

g

z + 26 u V

a

z-u= 0, (2) 20 m-es geotermikus lépcső esetén pedig + 3,8m

3-30W

2F^-17,8W1V + W = 0. (3) Ez utóbbi összefüggések alapján, most már egyszerűen meg lehet határozni Z

l és Z

2 mélységek közötti víztestből az elnyelt gáz segítségével felszínre emelkedő vízmennyiséget, ha a nyomást meghatározott Au értékkel csökkentjük. Első lépésben meghatározzuk a (2), ill. (3) összefüggésből — vagy más gáz esetén ismert grafikonokból —- az eredeti u víznyomáson V

g

z értékét, majd ezt behelyettesítjük (4) alapján kapott összefüggésbe és megkapjuk a különbséget: Au AV

g=(V

g-V„

z)(zi—zz)= Vv-^-JZ!-Zt), (6) ami egyben a kitermelhető fajlagos vízmennyiséget jelenti m

3/m

2-ben a Z, és Z

2 mélységközből. Az u eredeti nyomásnak ebben az esetben a Z, és Z

2 mélységek közötti átlagértéket vesszük, feltéve, hogy a felső és alsó nyomásérték különbsége nem haladja meg a 30%-ot. Az így kapható vízmennyiség is meglehetősen korlátozott érték, még akkor is, ha arra gondolunk, hogy a depresszionált víztérhez képest a depreszszionált gázos víztér a lecsökkent viszkozitás miatt nagyobb. Az előbbihez képest jelentősen nagyobb kitermelhető vízmennyiséget kapunk, ha az elnyelt gáz mellett önálló gázmező, vagy pórusokban okkludált gáztömeg is segíti a kitermelést. A vizsgálat ebben az esetben kétirányú lehet. Vagy azt kívánjuk meghatározni, hogy ismert volumenű gáztömeg mekkora vízmennyiség felszínre juttatására alkalmas, valamely depresszió mellett; vagy pedig olyan helyen, ahol geohidrológiai és földtani vizsgálataink egyaránt arra mutatnak, hogy nem lehet utánpótlódás, meghatá-