Nowoczesne technologie wydobycia ropy naftowej stosowane w Polsce

Polska, choć nie jest zaliczana do światowych potęg naftowych, posiada wieloletnią tradycję wydobycia ropy naftowej sięgającą XIX wieku. Współcześnie, mimo ograniczonych zasobów własnych, polskie firmy energetyczne inwestują w zaawansowane technologie wydobywcze, aby maksymalizować produkcję krajową i zwiększać efektywność swoich zagranicznych aktywów. W niniejszym artykule przedstawiamy najnowocześniejsze metody wydobycia ropy naftowej stosowane przez polskie przedsiębiorstwa.

Historia wydobycia ropy naftowej w Polsce

Zanim przejdziemy do nowoczesnych technologii, warto krótko przypomnieć historię polskiego przemysłu naftowego. Za początek komercyjnego wydobycia ropy w Polsce uznaje się rok 1854, kiedy Ignacy Łukasiewicz rozpoczął eksploatację złoża w Bóbrce na Podkarpaciu. Region ten stał się kolebką przemysłu naftowego nie tylko w Polsce, ale i na świecie.

W szczytowym okresie rozwoju, w latach 1909-1913, wydobycie ropy na terenach ówczesnej Galicji sięgało 2 milionów ton rocznie, co stanowiło około 5% światowej produkcji. Dzisiaj roczne wydobycie w Polsce wynosi około 1 miliona ton, co pokrywa zaledwie 3-4% krajowego zapotrzebowania.

Obecna sytuacja wydobywcza w Polsce

Głównym producentem ropy naftowej w Polsce jest PGNiG (obecnie część Grupy Orlen), które odpowiada za około 80% krajowego wydobycia. Pozostali producenci to przede wszystkim spółki zależne Orlenu i Lotosu, które po fuzji tworzą największą grupę paliwową w Europie Środkowo-Wschodniej.

Najważniejsze rejony wydobycia ropy naftowej w Polsce to:

• Niż Polski (głównie województwo zachodniopomorskie, wielkopolskie i lubuskie)
• Polska strefa ekonomiczna Morza Bałtyckiego
• Karpaty (województwo podkarpackie)

Krajowe wydobycie ropy naftowej wymaga coraz bardziej zaawansowanych technologii, ponieważ złoża są często trudnodostępne, a ich eksploatacja wymaga specjalistycznych metod. Polskie firmy inwestują również w poszukiwanie i wydobycie ropy naftowej za granicą, m.in. w Norwegii, Pakistanie i Kanadzie.

Technologie poszukiwawcze stosowane przez polskie firmy

Pierwszym krokiem do wydobycia ropy naftowej jest jej odnalezienie. W tej dziedzinie polskie firmy wykorzystują obecnie najnowocześniejsze technologie:

1. Zaawansowane badania sejsmiczne

PGNiG oraz Orlen wykorzystują zaawansowane badania sejsmiczne 3D i 4D do identyfikacji potencjalnych złóż. Technologia 4D polega na wielokrotnym wykonywaniu badań sejsmicznych 3D tego samego obszaru w różnych odstępach czasu, co pozwala na monitorowanie zmian zachodzących w złożu podczas jego eksploatacji.

W 2021 roku Orlen zakończył największe w historii polskiego szelfu badanie sejsmiczne 3D na Morzu Bałtyckim, obejmujące obszar ponad 1100 km². Badanie to umożliwiło dokładniejsze rozpoznanie struktur geologicznych i wskazanie nowych potencjalnych lokalizacji złóż.

2. Analizy geochemiczne i petrofizyczne

Polskie laboratoria geochemiczne, m.in. w Instytucie Nafty i Gazu w Krakowie, wykorzystują nowoczesne metody analityczne do badania próbek skał i płynów złożowych. Metody te pozwalają na określenie potencjału naftowego skał, a także wyznaczenie optymalnych metod eksploatacji.

Szczególnie ważną techniką jest spektrometria masowa, która umożliwia identyfikację biomarkerów w próbkach ropy naftowej, co z kolei pomaga w określeniu pochodzenia i dojrzałości termicznej badanej ropy.

3. Modelowanie basenów sedymentacyjnych

Ta zaawansowana technika wykorzystuje symulacje komputerowe do odtworzenia historii geologicznej basenu sedymentacyjnego, co pozwala przewidzieć miejsca potencjalnej akumulacji węglowodorów. PGNiG i Orlen korzystają z tego typu modelowania przy planowaniu nowych wierceń poszukiwawczych.

Technologie wiertnicze i wydobywcze stosowane w Polsce

Po zlokalizowaniu potencjalnego złoża, konieczne jest wykonanie odwiertu oraz zastosowanie odpowiedniej technologii wydobywczej. W tej dziedzinie polskie firmy również sięgają po nowoczesne rozwiązania:

1. Wiercenia horyzontalne i kierunkowe

Technologia wierceń horyzontalnych i kierunkowych pozwala na dotarcie do złóż, które wcześniej były niedostępne. Orlen i PGNiG stosują tę technologię zarówno w Polsce, jak i na swoich zagranicznych koncesjach. Wiercenia kierunkowe umożliwiają dotarcie do złoża z dużej odległości, często z miejsc, gdzie budowa wiertnicy byłaby niemożliwa z powodów środowiskowych lub logistycznych.

W 2020 roku na złożu Bystrowice na Podkarpaciu PGNiG wykonało odwiert horyzontalny o długości ponad 2500 metrów, co znacząco zwiększyło produkcję z tego złoża.

2. Szczelinowanie hydrauliczne

Choć szczelinowanie hydrauliczne kojarzone jest głównie z wydobyciem gazu łupkowego, ta technika jest również stosowana do zwiększenia wydajności konwencjonalnych złóż ropy naftowej o niskiej przepuszczalności. Metoda polega na wtłaczaniu pod wysokim ciśnieniem wody z dodatkiem piasku i środków chemicznych, co powoduje powstanie szczelin w skale zbiornikowej i ułatwia przepływ ropy.

W Polsce szczelinowanie hydrauliczne stosowane jest m.in. na złożach w regionie Pomorza Zachodniego. Technologia ta pozwala na zwiększenie wydobycia ze starych złóż nawet o 30-40%.

3. Enhanced Oil Recovery (EOR) - zaawansowane metody wspomagania wydobycia

Polskie firmy stosują różne metody EOR, aby zwiększyć wydajność złóż, które są już w zaawansowanej fazie eksploatacji:

• Zatłaczanie wody - najprostsza i najczęściej stosowana metoda polegająca na wtłaczaniu wody do złoża w celu utrzymania ciśnienia i wyparcia ropy w kierunku odwiertów produkcyjnych.
• Zatłaczanie gazu - metoda wykorzystująca dwutlenek węgla, azot lub gaz ziemny do zwiększenia ciśnienia złożowego i rozpuszczenia w ropie, co zmniejsza jej lepkość i ułatwia przepływ.
• Metody termiczne - zwiększenie temperatury złoża w celu zmniejszenia lepkości ropy. W Polsce stosuje się głównie zatłaczanie pary wodnej.
• Metody chemiczne - wykorzystanie polimerów, surfaktantów i micel do zmniejszenia napięcia powierzchniowego między ropą a wodą złożową, co ułatwia przepływ ropy.

Na złożu BMB (Barnówko-Mostno-Buszewo) w województwie lubuskim, które jest największym lądowym złożem ropy naftowej w Polsce, stosowane są zaawansowane metody EOR, w tym zatłaczanie gazu i wody w układzie naprzemiennym (WAG - Water Alternating Gas).

4. Inteligentne systemy monitoringu złóż

Nowoczesne złoża ropy w Polsce są wyposażane w czujniki i systemy monitorujące, które w czasie rzeczywistym dostarczają danych o parametrach złoża. Pozwala to na optymalizację procesu wydobywczego i szybką reakcję na zmieniające się warunki.

Orlen wdraża system Digital Oil Field (Cyfrowe Pole Naftowe), który integruje dane z różnych źródeł i wykorzystuje zaawansowane algorytmy do optymalizacji wydobycia. System ten pozwala na zwiększenie produktywności złóż nawet o 5-10% przy jednoczesnym obniżeniu kosztów operacyjnych.

Technologie morskie

Istotną częścią polskiego wydobycia ropy naftowej jest eksploatacja złóż na Morzu Bałtyckim. Lotos Petrobaltic (obecnie część Grupy Orlen) stosuje w tym obszarze zaawansowane technologie:

1. Platformy wiertnicze i wydobywcze

Na Morzu Bałtyckim operuje platforma wiertnicza "Petrobaltic" oraz platforma wydobywcza "Baltic Beta". W 2022 roku rozpoczęto również eksploatację złoża B8 za pomocą platformy "Petrobaltic" przekształconej w centrum produkcyjne.

Platformy te są wyposażone w nowoczesne systemy dynamicznego pozycjonowania, co pozwala na precyzyjne utrzymanie pozycji nawet w trudnych warunkach pogodowych.

2. Podmorskie systemy produkcyjne

Nowością w polskim sektorze naftowym są podmorskie systemy produkcyjne, które pozwalają na eksploatację złóż bez konieczności budowy tradycyjnych platform. Na złożu B3 zastosowano system podmorskich głowic wydobywczych połączonych rurociągami z platformą centralną.

Technologia ta zmniejsza koszty wydobycia i minimalizuje wpływ na środowisko morskie, co jest szczególnie istotne na ekologicznie wrażliwym Morzu Bałtyckim.

Projekty badawczo-rozwojowe w dziedzinie wydobycia ropy

Polskie firmy paliwowe nie tylko wdrażają istniejące technologie, ale również inwestują w badania i rozwój własnych rozwiązań:

1. Projekt "Smart Field" (Inteligentne Pole Naftowe)

Orlen wspólnie z AGH w Krakowie i Politechniką Gdańską realizuje projekt mający na celu stworzenie kompleksowego systemu zarządzania złożem naftowym. System wykorzystuje sztuczną inteligencję i uczenie maszynowe do analizy danych złożowych i optymalizacji procesu wydobywczego.

2. Technologie niskoemisyjnego wydobycia

W ramach strategii dekarbonizacji, polskie firmy naftowe inwestują w technologie ograniczające emisję gazów cieplarnianych związanych z wydobyciem ropy. Obejmują one:

• Systemy wychwytywania i zagospodarowania gazu towarzyszącego
• Elektryfikację urządzeń wydobywczych z wykorzystaniem energii odnawialnej
• Technologie zatłaczania CO₂ do złóż (CCS - Carbon Capture and Storage)

3. Biotechnologie w przemyśle naftowym

Instytut Nafty i Gazu oraz Orlen prowadzą badania nad wykorzystaniem mikroorganizmów do zwiększenia wydobycia ropy (MEOR - Microbial Enhanced Oil Recovery). Metoda ta polega na wprowadzeniu do złoża specjalnie wyselekcjonowanych szczepów bakterii, które produkują biosurfaktanty zmniejszające napięcie powierzchniowe ropy lub metabolizują długołańcuchowe węglowodory, zmniejszając lepkość ropy.

Wyzwania i perspektywy technologiczne

Mimo stosowania zaawansowanych technologii, polski sektor wydobycia ropy naftowej stoi przed licznymi wyzwaniami:

1. Dojrzałe złoża

Większość polskich złóż ropy naftowej jest w zaawansowanej fazie eksploatacji, co oznacza naturalne zmniejszanie się produkcji. Zastosowanie zaawansowanych metod EOR pozwala na przedłużenie życia tych złóż, ale wymaga znacznych nakładów inwestycyjnych.

2. Trudnodostępne zasoby

Nowe odkrycia ropy naftowej w Polsce dotyczą głównie złóż trudnodostępnych, wymagających niestandardowych technologii wydobywczych. Dotyczy to zarówno złóż lądowych o skomplikowanej budowie geologicznej, jak i złóż morskich na większych głębokościach.

3. Wymagania środowiskowe

Coraz bardziej restrykcyjne normy środowiskowe wymuszają stosowanie technologii wydobywczych minimalizujących wpływ na otoczenie. Dotyczy to szczególnie złóż położonych w pobliżu obszarów chronionych oraz na Morzu Bałtyckim.

4. Transformacja energetyczna

W kontekście europejskiej polityki dekarbonizacji, polskie firmy naftowe muszą równoważyć inwestycje w technologie wydobywcze z rozwojem niskoemisyjnych źródeł energii. Orlen w swojej strategii do 2030 roku zakłada znaczące inwestycje w energetykę odnawialną, zachowując jednocześnie kompetencje w zakresie poszukiwań i wydobycia węglowodorów.

Podsumowanie

Polski sektor wydobycia ropy naftowej, mimo relatywnie niewielkiej skali na tle światowym, wykorzystuje zaawansowane technologie porównywalne z tymi stosowanymi przez największe koncerny naftowe. Inwestycje w badania i rozwój, wdrażanie nowoczesnych metod poszukiwawczych i wydobywczych, a także uczestnictwo w międzynarodowych projektach pozwalają polskim firmom naftowym utrzymać konkurencyjność technologiczną.

W obliczu wyzwań związanych z transformacją energetyczną, technologie wydobywcze rozwijane są w kierunku zwiększenia efektywności energetycznej i minimalizacji wpływu na środowisko. Doświadczenie i kompetencje technologiczne zdobyte w sektorze naftowym są również wykorzystywane w nowych obszarach działalności, takich jak geotermia czy magazynowanie energii.

Choć era węglowodorów zbliża się do końca, jeszcze przez wiele lat ropa naftowa pozostanie istotnym elementem miksu energetycznego, a polskie firmy będą kontynuować poszukiwania i wydobycie z wykorzystaniem coraz bardziej zaawansowanych technologii.