Wykorzystanie chemizmu wód głębokich poziomów wodonośnych w rejonie Bełchatowa jako wskaźnika ich przydatności do lokowania dwutlenku węgla

Jedną z podstawowych cech głębokich poziomów wodonośnych decydujących o ich przydatności do lokowania dwutlenku węgla jest ich szczelność, która uniemożliwia migrację wód w kierunku górnych partii zbiornika. Jedną z metod oceny izolacji głębokich poziomów wodonośnych jest analiza stopnia przeobrażenia składu chemicznego wód. Opisana w tym artykule metoda była używana w pierwszym etapie projektu dotyczącego rozpoznania formacji i struktur do bezpiecznego geologicznego składowania CO2 wraz z ich programem monitorowania w rejonie Bełchatowa. Możliwości lokowania CO2 w głębokich poziomach wodonośnych w rejonie Bełchatowa były badane za pomocą analizy hydrochemicznej dojrzałości wód i stopnia szczelności zbiornika, których miarą są wskaźniki hydrochemiczne: Na/Cl, Cl/Br i mineralizacja wód. Wydzielono sześć typów genetycznych wód w zależności od stopnia przeobrażenia chemizmu, będącego wskaźnikiem szczelności danego zbiornika, od najmłodszych wód w kontakcie z wodami infiltracyjnymi (typ 1 i 2) do najstarszych, stagnujących, wysoko mineralizowanych solanek (typ 5 i 6). Analizie poddano wodę z poziomów wodonośnych triasu dolnego i górnego, jury dolnej, środkowej i górnej oraz kredy. W przedziale głębokości 518–4530 m mineralizacja wód wynosi od 0,5 do 370 g/l. Jakość tych wód wyklucza ich przydatność do celów pitnych. Stopień przeobrażenia chemizmu wód zależy od głębokości, obecności nieprzepuszczalnego nadkładu, odległości od wychodni oraz obecności drożnych systemów szczelin i uskoków. W poziomach jurajskich występują wody o zróżnicowanych typach, od wykluczających lokowanie dwutlenku węgla typów 1 i 2 do bardziej odpowiednich do lokowania typów 3 i 4. Wody w zbiornikach triasowych są przeważnie typu 5 lub 6, czyli wskazujące na najbardziej odpowiednie warunki do lokowania CO2. Stosowanie opisanej w artykule analizy stopnia przeobrażenia chemizmu wód głębokich poziomów wodonośnych do szacunkowej oceny przydatności zbiorników do lokowania dwutlenku węgla może być szczególnie przydatne we wstępnym etapie poszukiwań potencjalnych kolektorów. Metoda ta jest nie tylko prosta i szybka, ale przede wszystkim pozwala zaoszczędzić czas i ograniczyć nakłady finansowe na szczegółowe analizy zbiorników, które mogą być tą metodą wykluczone z kolejnych etapów badań.

Deep, saline aquifers used for the storage of CO2 must be covered by impermeable formations in order to prevent the migration of water into shallow zones. One of the methods of the assessment of the isolation degree of deep aquifers is the study of the chemical composition of waters. This method has been used at the first stage of the research program presented in this paper in the Bełchatów region (central Poland). Within this region several deep saline aquifers have been evaluated with respect to their storage potential represented by the geochemical maturity and isolation of saline waters measured by Na/Cl, Cl/Br ratios and TDS. Six types of groundwaters according to the degree of maturity and isolation have been identified, from the youngest waters with contact to meteoric waters (type 1 and 2) to the oldest, stagnant, highly mineralized brines (type 5 and 6). Saline aquifers of the Lower Triassic, Upper Triassic, Lower, Middle and Upper Jurassic, Cretaceous were examined. Between 518 and 4,530 m depth, these aquifers contain waters of 0.5–370 g/l of total dissolved solids (TDS). These waters are not an underground source of drinking water. The geochemical maturity of waters depends on the depth, the presence of the impermeable cover, the distance from the outcrops and also the presence of faults and fractures. Waters in the Jurassic reservoirs are of different types, from 1 and 2 which are not suitable for CO2 location to 3 and 4 (more suitable for CO2 location). The Triassic reservoirs are mostly of type 5 and 6 which are very suitable for CO2 location. This approach may be applied particularly in the preliminary studies not only due to its simplicity and low time consuming but also due to the savings of cost and time for the further studies of the reservoirs which may be excluded for storage of carbon dioxide using this method.