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.
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 almedencéiben 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.
– 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
