Presence of natural gas in basinal facies of the Zechstein limestone in a copper mine in SW Poland

W kopalni Rudna nad stropem wyrobisk górniczych odnotowano występowanie poziomu dolomitu nasyconego gazem pod wysokim ciśnieniem. Badany poziom zbiornikowy stanowi duże zagrożenie dla prowadzonych robót górniczych i jest obiektem prac badawczych. Do oceny bezpieczeństwa prowadzenia prac górniczych konieczna jest znajomość sposobu występowania gazu w przestrzeni porowej badanych dolomitów. Szczególnie, że dotychczas za „niebezpieczne” uważano dolomity o wysokiej porowatości, gdy tymczasem w wielu otworach wiertniczych stwierdzono produkcję gazu z dolomitów o niskiej porowatości. Stąd celem artykułu jest określenie potencjału zbiornikowego badanych dolomitów i interpretacja ich potencjalnego zagrożenia dla prowadzonych prac górniczych. Na podstawie obserwacji mikroskopowych, analizy mikrotomografii rentgenowskiej i badań porozymetrii rtęciowej stwierdzono, że w poziomie zbiornikowym występują trzy typy dolomitów o zróżnicowanym charakterze porowatości: dolomity o dobrych parametrach zbiornikowych, dolomity o obniżonych parametrach zbiornikowych i dolomity o charakterze skały uszczelniającej. Na szczególną uwagę zasługują dolomity o charakterze skały uszczelniającej, które na podstawie badań porozymetrycznych charakteryzują się bardzo niską porowatością. Jednak na podstawie obserwacji mikroskopowych stwierdzono w nich 4% porowatość zamkniętą, w której jest również uwięziony gaz. Rozszczelnienie tych porów na skutek powstania szczelin może spowodować migrację gazu do wyrobisk górniczych. W efekcie wszystkie typy dolomitów z poziomu zbiornikowego stanowią zagrożenie gazowe.

Reservoir dolomites saturated with gas under high pressure were found at the ceiling of excavations in the Rudna Copper Mine in south-western Poland. This article aims to describe the reservoir potential of the dolomites through pore space characterization and to determine whether the gas can migrate into the excavations. A comprehensive analysis of the distribution and nature of pore space performed using microscopic observations, X-ray microtomography, and mercury porosimetry. The results revealed three types of dolomites with different porosities: dolomites with high effective porosity, dolomites with reduced effective porosity, and sealing dolomites.