Profil badawczy

Działalność Grupy Badawczej pod nazwą GEOCHEMIA POWIERZCHNIOWA obejmuje problematykę naukową związaną z zastosowaniem powierzchniowych metod geochemicznych w ochronie środowiska i poszukiwaniach złóż węglowodorów.

Grupa specjalizuje się w środowiskowym i prospekcyjnym zastosowaniu tzw. „metody gazu wolnego”. W ogólnym zarysie, polega ona na oznaczeniu śladowych ilości węglowodorów gazowych i innych gazowych składników niewęglowodorowych w strefie przypowierzchniowej. Z uwagi na fakt, że źródłem tych składników mogą być np. podziemne magazyny gazu ziemnego (PMG), metodę tą wykorzystuje się do wyznaczenia tzw. „tła zerowego” i monitoringu szczelności tych obiektów. Od ponad 20 lat zespół prowadzi monitoring geochemiczny największych PMG w Polsce. Wyniki powierzchniowych badań geochemicznych są uzupełniane wynikami badań izotopowych, pozwalających na ocenę genetyczną zarejestrowanych gazów. Korzystając z wiedzy i kilkudziesięcioletniego doświadczenia w zakresie badania szczelności PMG, a także dysponując wysokiej klasy sprzętem pomiarowym i analitycznym, jesteśmy w pełni przygotowani do podjęcia działalności naukowo-badawczej związanej z monitoringiem szczelności podziemnych magazynów wodoru, miejsc podziemnego składowania dwutlenku węgla, a także miejsc podziemnego zgazowania węgla.

W zakresie ochrony środowiska, poza geochemicznym monitoringiem PMG, Grupa Badawcza realizuje liczne projekty naukowo-badawcze dotyczące szczelności naftowych otworów wiertniczych, w tym oceny niekontrolowanej migracji gazu do środowiska, wynikającej z technologii wydobycia gazu ziemnego z łupków. Dotychczasowa działalność Grupy Badawczej dotyczyła również oceny zagrożeń gazowych na terenach pogórniczych. Badania te przeprowadzone zostały na obszarach zlikwidowanych kopalń węgla kamiennego w Dolnośląskim i Górnośląskim Zagłębiu Węglowym, a także na terenach zlikwidowanych kopalń ropy naftowej i gazu ziemnego.

W badaniach środowiskowych i prospekcyjnych zespół wykorzystuje wysokiej klasy aparaturę analityczną oraz opatentowany sposób poboru próbki gazu glebowego (patent PL 184080 i  wzór użytkowy PL 58584).

W ostatnich latach zespół prowadzi intensywne badania o charakterze podstawowym, związane z oceną naturalnej emisji metanu i dwutlenku węgla pochodzenia geogenicznego do atmosfery. W tym celu wykorzystuje opatentowaną metodykę (patent PL PL 206259 B1) oraz unikalną aparaturę pomiarową pozwalającą na bezpośrednie zbadanie wielkości naturalnej emisji wspomnianych gazów cieplarnianych. Uniwersalny charakter stosowanej metodyki pomiarowej pozwala również na wykorzystanie jej w badaniach emisji gazów ze składowisk odpadów komunalnych i przemysłowych, a także w badaniach szczelności podziemnej infrastruktury przesyłowej (np. gazociągi, rurociągi).

Członkowie Grupy Badawczej od ponad 40 lat prowadzą powierzchniowe badania geochemiczne wspomagające poszukiwania złóż węglowodorów. Badania te realizowane są metodami bezpośrednimi (gaz glebowy) oraz pośrednimi (podatność magnetyczna, zawartość węglanu wapnia, pH gleby). Wyniki tych badań, interpretowane łącznie z wynikami badań sejsmicznych i geoelektrycznych, podnoszą stopień trafności naftowych otworów wiertniczych. Poza tym wyniki powierzchniowych badań geochemicznych pomagają w kartowaniu nieciągłości tektonicznych, szczególnie na obszarach o skomplikowanej budowie geologicznej. Pozwala to na określanie aktywnych kierunków migracji (przenikania) węglowodorów od akumulacji wgłębnych do powierzchni.

Poza realizacją prac naukowo – badawczych, Grupa Badawcza Geochemii Powierzchniowej prowadzi również działalność dydaktyczną na kierunkach: Geologia Naftowa i Geotermia oraz Ekologiczne Źródła Energii realizowanych przez Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska AGH. W ten sposób Grupa uczestniczy w przygotowaniu wysoko wyspecjalizowanej kadry naukowej znajdującej zatrudnienie w różnych sektorach przemysłu związanych z bezpieczeństwem energetycznym i ekologicznym naszego kraju.

Kompetencje

• badanie antropogenicznego pola rozkładu węglowodorów gazowych w utworach przypowierzchniowych w aspekcie oceny szczelności naftowych i geotermalnych otworów wiertniczych,
• badania „gazowego tła zerowego” i monitoring podziemnych magazynów gazu ziemnego, podziemnych magazynów wodoru, miejsc geologicznej sekwestracji dwutlenku węgla i miejsc podziemnego zgazowania węgla,
• ocena naturalnej emisji metanu i dwutlenku węgla do atmosfery w obszarach ropogazonośnych i geotermalnych, w aspekcie oszacowania ilości geogenicznych gazów cieplarnianych uwalnianych do atmosfery,
• ocena niekontrolowanej migracji gazu ziemnego w środowisko, wynikającej z technologii udostępniania i eksploatacji gazu ziemnego z łupków,
• badanie szczelności podziemnej infrastruktury przesyłowej gazu ziemnego i ropy naftowej,
• kontrola i monitoring gazowy składowisk odpadów komunalnych i przemysłowych oraz badanie antropogenicznej emisji metanu i dwutlenku węgla do atmosfery,
• ocena zagrożeń gazowych na terenach pogórniczych (zlikwidowane kopalnie węgla kamiennego, zlikwidowane kopalnie ropy naftowej i gazu ziemnego) oraz badanie antropogenicznych ekshalacji gazowych,
• ocena zasięgu zanieczyszczeń środowiska gruntowo-wodnego ropą naftową i związkami ropopochodnymi w oparciu o analizę składu cząsteczkowego powietrza glebowego,
• analiza wyników powierzchniowych badań geochemicznych realizowanych metodami bezpośrednimi i pośrednimi, zintegrowanych z wynikami badań sejsmicznych i geoelektrycznych w aspekcie lokalizacji wgłębnych akumulacji węglowodorów,
• określanie ścieżek migracji (przenikania) węglowodorów od akumulacji wgłębnych do powierzchni terenu w oparciu o charakter rozkładu powierzchniowych anomalii geochemicznych z uwzględnieniem wyników geologicznych modelowań strukturalno-parametrycznych,
• predykcja charakteru akumulacji węglowodorów (gaz, ropa, kondensat) i jej względnej głębokości zalegania w oparciu o szczegółową analizę składu cząsteczkowego i izotopowego próbek gazu glebowego,
• kartowanie nieciągłości tektonicznych w oparciu o analizę charakteru rozkładu węglowodorów, helu, wodoru i dwutlenku węgla w gazie glebowym, z uwzględnieniem oceny genetycznej badanych składników,
• testowanie struktur wykartowanych metodami sejsmicznymi pod kątem obecności wgłębnych akumulacji węglowodorowych i ich hierarchizacja prospekcyjna,

Laboratoria

Laboratorium Chromatografii Gazowej i Powierzchniowych Metod Geochemicznych

Lista wybranych publikacji

1. Sechman H., Dzieniewicz M. 2007. Influence of soil moisture on the results of surface geochemical survey applied to petroleum exploration. Journal of Petroleum Science and Engineering, 56, 4, 267-282.

2. Kotarba M. J., Dzieniewicz M., Mościcki W. J., Sechman H. 2008. Unique Quaternary environment for discoveries of woolly rhinoceroses in Starunia, fore-Carpathian region, Ukraine: Geochemical and geoelectric studies. Geology, 36, 7, 567–570.

3. Kotarba M.J., Sechman H., Dzieniewicz M., 2009. Distribution and origin of gaseous hydrocarbons and carbon dioxide in the quaternary sediments at Starunia palaeontological site and vicinity (Carpathian region, Ukraine). Annales Societatis Geologorum Poloniae, 79, 3, 403–419.

4. Dzieniewicz M., Sechman H., Kotarba M.J. 2009. Molecular and isotopic compositions of gases adsorbed to near surface sediments at Starunia palaeontological site and vicinity (Carpathian region, Ukraine). Annales Societatis Geologorum Poloniae, 79, 3, 421–437.

5. Sechman H., Kotarba M.J., Dzieniewicz M., 2009. Surface geochemical survey at Starunia palaeontological site and vicinity (Carpathian region, Ukraine). Annales Societatis Geologorum Poloniae, 79, 3, 375–390.

6. Sechman, H., Dzieniewicz, M., Nowicka, A., 2011. Light hydrocarbons in soil gas above prospective oil- and gas-bearing structures: Pomeranian Synclinorium, NW Poland. Petrol. Geol., 34, 4, 365-386.

7. Sechman, H., Dzieniewicz, M. 2011. The example of background determination and mathematical processing of data from surface geochemical survey for the purposes of petroleum exploration. Petrol. Sci. Engin. 78, 2, 396-406.

8. Sechman, H., Dzieniewicz, M., Liszka, B., 2012. Soil gas composition above gas deposits and perspective structures of the Carpathian Foredeep, SE Poland. Applied Geochemistry, 27, 1, 197-210.

9. Sechman H., 2012. Detailed compositional analysis of hydrocarbons in soil gases above multi-horizon petroleum deposits - A case study from western Poland. Applied Geochemistry, 27, 10, 2130-2147.

10. Sechman H., Mościcki J. W., Dzieniewicz M. 2013. Pollution of near-surface zone in the vicinity of gas wells. Geoderma, 197-198, 193-204.

11. Sechman H., Kotarba M.J., Fiszer J., Dzieniewicz M. 2013. Distribution of methane and carbon dioxide concentrations in the near-surface zone and their genetic characterization at the abandoned “Nowa Ruda” coal mine (Lower Silesian Coal Basin, SW Poland). International Journal of Coal Geology, 116-117, 1-16.

12. Sechman H., Izydor G., Guzy P., Dzieniewicz M. 2015. Surface geochemical exploration for hydrocarbons in the area of prospective structures of the Lublin Trough (Eastern Poland). Marine and Petroleum Geology, 61, 22-38.

13. Sechman H., Kuśmierek J., Machowski G., Guzy P., Dzieniewicz M. 2016. Surface geochemical anomalies in the vicinity of the Wańkowa Oil Field (Se part of the Polish Carpathians). Annales Societatis Geologorum Poloniae, 79, 375–390.

14. Sechman H., Kotarba M. J., Dzieniewicz M., Romanowski T., Fiszer J., 2017. Evidence of methane and carbon dioxide migration to the near surface zone in the area of the abandoned coal mines in Wałbrzych District (Lower Silesian Coal Basin, SW Poland) based on periodical changes of molecular and isotopic compositions. International Journal of Coal Geology, 183, 138–160.

15. Marzec P., Sechman H., Kasperska M., Cichstępski K., Guzy P., Pietsch K., Porębski S.J., 2018. Gas chimney in the Polish Carpathian Foredeep based on integrated seismic and geochemical data. Basin Research, 30 (Suppl. 1), 210-227

16. Twaróg A., Stefaniuk M., Sechman H., Guzy P., 2018. Integrated analysis of geoelectric and surface geochemical data for exploration of subsurface hydrocarbon accumulations (Carpathian Foredeep, SE Poland). Journal of Petroleum Science and Engineering, 167, 524-537.

17. Sechman H., Góra A., Twaróg A., Guzy P., Górska-Mruk E., Górecki W., 2018. Near-surface geochemical anomalies integrated with seismic and well data over the contact of the Outer Carpathians and the Carpathian Foredeep (SE Poland). Geofluids, Article ID 7014324, 1-20.

18. Sechman H., Kotarba M.J., Kędzior S., Dzieniewicz M., Romanowski T., Twaróg A., 2019. Distribution of methane and carbon dioxide concentrations in the near surface zone, genetic implications, and evaluation of gas flux around abandoned shafts in the Jastrzębie-Pszczyna area (southern part of the Upper Silesian Coal Basin. International Journal of Coal Geology 204, 51–69.

19. Sechman H., Kotarba M.J., Kędzior S., Dzieniewicz M., Romanowski T., Góra A., 2020. Distribution of methane and carbon dioxide concentrations in the near-surface zone over regional fault zones and their genetic characterization in the Pszczyna-Oświęcim area (SE part of the Upper Silesian Coal Basin, Poland). Journal of Petroleum Science & Engineering : an International Journal Devoted to Integrated Reservoir Studies, vol. 187 art. no. 106804, s. 1–15.

20. Twaróg A., Mamak M., Sechman H., Rusiniak P., Kasprzak E., Stanek K., 2019. Impact of the landfill of ashes from the smelter on the soil environment: case study from the South Poland, Europe. Environmental Geochemistry and Health, https://doi.org/10.1007/s10653-019-00435-y (in press)