Előfizetés a lapra

Olaj és víz

A hét kutatója, földtan, interjú, olaj, víz

2017/09/21

Az ELTE TTK FFI Általános és Alkalmazott Földtani Tanszékének egyetemi tanársegédje, Zentainé Czauner Brigitta lassan egy éve működteti munkatársaival kutató- és oktatócsoportját a Tóth József és Erzsébet Hidro­geo­ló­gia Pro­fesszúra keretében. A cél többek között a földfelszín alatti kőolaj, földgáz és vízkészletek egységes szemléletű kutatása. Ez két, hagyományosan élesen elkülönülő tudományterület közötti kapcsolat kiépítését jelenti.

­

– Hogyan jött létre ez a szokatlan nevű intézmény, és mi a feladata?

– Az azonos nevű Alapítványt a magyar hidrogeológia fejlesztésére, az oktatás és kutatás, valamint a nemzetközi kapcsolatok további erősítésére Tóth József akadémikus hozta létre. Az Alapítvány küldetését a Professzúrán keresztül valósítja meg, mely Mádlné Szőnyi Judit vezetésével tanszékünk szervezeti keretein belül kapott helyet.

– Mi áll a Professzúra működésének középpontjában?

– A modern hidrogeológia népszerűsítése, aminek alapja a hidraulikus folytonosság. Az az egyik fő üzenetünk, hogy nincsenek tökéletesen vízzáró kőzetek. Idő- és térbeli lépték függvénye, hogy mit tekintünk vízrekesztőnek és vízvezetőnek, de előbb-utóbb minden kőzeten átszivárog a víz. Illetve nemcsak a víz, hanem minden folyadék, ami a felszín alatt előfordul.

– Ezek szerint egy kis tó alatt, kis időléptékben létezik vízzáró kőzet, viszont ha egy nagyobb térséget, hosszabb időszakot nézünk, akkor már más képet kapunk?

– Igen, bár a tavak létezése egyéb felszíni és felszín alatti folyamatoktól is függ. Így például a felszín alatti vízutánpótlástól. Kiáramlási területeken, ahol a felszín alatti vizek alapvetően felfelé migrálnak, a tavak hidraulikusan „alá vannak támasztva”, így a lefele történő szivárgás elhanyagolható. Ezzel szemben beáramlási területeken, ahol a vizek lefelé áramlanak, a tavakból is szivárog lefelé a víz. A szivárgás intenzitása pedig a vízrekesztő kőzeteken múlik, amelyek jelenléte tehát elsősorban a beáramlási területeken kritikus.

– Mi az a két nagy, hagyományosan elkülönülő tudományterület, amit összekapcsolt egymással?

– Az ELTE geológus szakán belül hidrogeológia szakirányon végeztem. Az egyik terület tehát a hidrogeológia, a felszín alatti vizek tudománya. Később a PhD-tanulmányaim és kutatásom során fordultam a szénhidrogénföldtan irányába, ami pedig a földgázzal, kőolajjal foglalkozik. Hagyományosan, mondhatni történelmi okokból elkülönül ez a két tudomány, pedig a víz, a kőolaj és a földgáz is együtt, egyszerre van jelen a felszín alatt, ugyanabban a közegben. Ugyanazon hajtóerőtérben mozognak, csak a sűrűségkülönbségük miatt többé-kevésbé eltérő irányban. Ezt kihasználva az olaj-hidrogeológia relatíve fiatal és általunk is művelt tudománya, melyet szintén Tóth József professzorunk hívott életre, hidrogeológiai módszereket alkalmaz szénhidrogén-kutatási célokra.

– A földgázt cseppfolyósan kell elképzelnünk?

– A földgáz a felszín alatt lehet gáz vagy folyékony halmazállapotú is, ez elsősorban a nyomásviszonyok függvénye. Magas nyomáson a földgáznak akár a nagyobb részét is oldott állapotban találjuk a kőolajban. Egy „hagyományos” szénhidrogéncsapdában sűrűségük szerint különülnek el a folyadékok: alul a víz, fölötte az olaj, legfölül a legkisebb sűrűségű gáz – ha van szabad gáz fázis – található. A kőolajkutató cégek ezeket a csapdákat keresik, majd lefúrnak a kőolajréteghez, és onnan termelik ki az értékes nyersanyagot. A gáz kitermelése általában csak az olaj után következik. Mindeközben, ahogy a szénhidrogén távozik, a csapda fokozatosan elvizesedik. 

– A kőolaj-kitermelésnél komoly jelentősége van annak, hogy keveredik-e az olajba víz. És fordítva: ha egy város ivóvízellátásáról van szó, nem kellene a vízbe szennyező anyagoknak kerülnie.

– Ez így van, egyik fél sem szeretne a „másik” folyadékból kapni. Ebből a szempontból az olajosoknak van nehezebb dolguk, mert víz mindenütt van – a földkéregben 15-20 kilométeres mélységig –, és az olajkutak elvizesedése állandóan fenyeget. Ugyanakkor a szénhidrogének előfordulása is elég általános a felszín alatt, de csak nagyon alacsony koncentrációban. Így gyakran találkozni például ivóvíz- vagy termálkutakban kimutatható természetes eredetű metángáz-tartalommal.

 Egy példa a felszín alatti vízáramlás kőolaj-csapdázódásra gyakorolt lehetséges hatásai közül. a) Nincs vízáramlás: vízszintes olaj–víz-határ (OVH), olajtermelés mindkét kútból. b) Vízáramlás irányában dőlő OVH, olajtermelés csak az egyik kútból.

Ugyanakkor Magyarországon az ivóvízkutak olyan, relatíve sekély mélységben létesülnek, ahol még nem nagyon vannak gazdasági jelentőségű olaj- vagy gáztelepek. Akár erre is visszavezethető a víz és a szénhidrogének hagyományosan elkülönült kutatási és kezelési szemlélete. Pedig nagyobb területen történő intenzív vízkitermeléssel okozhatunk olyan mértékű potenciál-, azaz energiacsökkenést is, amivel a mélyebb zónák áramlási rendszereire, a szénhidrogéncsapdákra is hatással lehetünk. És fordítva: a szénhidrogén-termeléssel is hatással lehetünk a vízbázisokra. 

– A konklúzió tehát akkor az, hogy a kőolajkutatásnál és -kitermelésnél érdemes figyelni a vizek mozgására is.

– Mindenképpen! Azaz hidrogeológiai módszereket is érdemes alkalmazni a szénhidrogén-kutatás során. Méghozzá kimondottan a modern hidrogeológia elveit és módszereit: a Tóth-féle medencehidraulika és a medencebeli vízáramlások földtani hatótényező szerepét integráló megközelítést.

– A másik terület, amivel foglalkozik, a túlnyomás kérdése. Mit jelent ez és milyen mélységben jelentkezik?

– A nyomás mindenképpen nő a mélységgel a kőzetek és a felszín alatti folyadékok terhelésének hatására. A növekedés mértéke azonban területenként változó, és lehet a normálistól nagyban eltérő, negatív és pozitív irányban is. A túlnyomás tehát abnormálisan magas nyomást jelent adott mélységben. A Pannon-medence bizonyos mélyebb alme-dencéiben átlag 2 kilométer mélységtől kezd el jelentkezni a túlnyomás, azaz vált intenzívebbre a nyomás növekedése. Magán a túlnyomás pontos definiálásán, a megjelenési mélység meghatározásán és a kiváltó okok elemzésén jelenleg is aktívan dolgozunk.

– Milyen gyakorlati jelentősége van ennek?

– Egyrészről nálunk 3 kilométeres mélységben már olyan fúrási technológiára van szükség, mint máshol a világon 6 kilométeres mélységben. Ennek pedig jelentős költségvonzata és kockázata is van. Másrészről, a felszín alatti folyadékáramlási irányokat és intenzitásokat is jelentősen befolyásolja, sőt meghatározza a túlnyomás.

– Milyen más szakterületeken lehet alkalmazni a fentieket?

– A modern hidrogeológia rendszerszemléletű megközelítésével és eszköztárával hozzájárulhatunk geotermikus energiatermelési, környezetvédelemi, szikesedési, területtervezési és használati, ökológiai stb. kérdések tudományos igényű kezeléséhez is. Ehhez nagy szükség volna a különböző tudományterületek képviselőinek összmunkájára, és egyáltalán a modern hidrogeológia elfogadtatására a hidrogeológus berkeken belül is. 

Alföldi túlnyomásos vízadó réteg  kútjában elvileg kialakuló vízoszlopmagasság (gyakorlatilag nem engednek szabad folyást az ilyen kutaknak)

– Ennek jegyében zajlik az ELTE-s hidrogeológusok oktatása is?

– Igen. Legegyszerűbb – illetve más szempontból nehéz – a tiszta lappal indulókkal, azaz a diákokkal kezdeni. Nekem nagy szerencsém, hogy Szőnyi tanárnő és Tóth professzor mellett nőhettem fel szakmailag, kezdetektől a modern hidrogeológia elveit tanulva és alkalmazva.

 BAJOMI BÁLINT

2017/22