A rétegrepesztés környezeti hatásainak vizsgálata

A rétegrepesztés környezeti hatásainak vizsgálata

Összeállította:

Nádor Annamária projektvezető

Közreműködtek: Bereczki László, Csabafi Róbert, Cserkész-Nagy Ágnes, Fancsik Tamás, Kerékgyártó Tamás, Kovács Attila Csaba, Kun Éva, Markos Gábor, Nádor Annamária, Szőcs Teodóra, Zilahi-Sebess László

Budapest, 2015. június 1.

TARTALOMJEGYZÉK 1. Bevezetés 2. A hidraulikus rétegrepesztés 2.1. A rétegrepesztés művelete 2.2. A repesztőfolyadék összetétele és mennyisége 2.3. A kitámasztó anyagok (proppant) 2.4. A hazai repesztési gyakorlatban felhasznált repesztőfolyadékok és kitámasztó anyagok 2.5. A kőzetmechanika, feszültségtér szerepe a repedések kialakulásában 2.6. A repesztési művelet monitorozása 2.7. A geotermikus rétegrepesztés

1 3 4 7 12

3. A rétegrepesztés környezeti hatásai 3.1. A rétegrepesztés lehetséges hatása a felszíni és felszín alatti vizekre 3.1.1. Vízbeszerzés 3.1.2. Szennyeződés források és ezek lehetséges terjedése 3.1.3. A visszatermelt repesztőfolyadék tárolásából adódó potenciális környezeti kockázatok a felszínen 3.1.4. A vízföldtani monitoring szerepe 3.1.5. Egyéb hidrogeológiai szempontok 3.2. Földrengés kockázat (indukált szeizmicitás) 3.2.1. Indukált szeizmicitás – általános ismertetés 3.2.2. Szeizmikus aktivitás nem-konvencionális szénhidrogén-bányászat esetén 3.2.3. Szeizmikus aktivitás geotermikus rendszerek esetén 3.2.4. A szeizmikus monitoring szerepe 4. Hazai pilot területek részletes vizsgálata 4.1. Területválasztás 4.2. Módszertan 4.3. Derecskei-árok 4.3.1. Földtani felépítés 4.3.2. Vízföldtani viszonyok 4.3.3. Rétegrepesztés és értékelés 4.3.3.1. Mikroszeizmikus monitoring eredményei 4.3.3.2. A gerjesztett repedések térbeli helyzete és a lehetséges szennyeződés terjedési útvonalak, kapcsolatok 4.4. Battonyai hát 4.4.1. Földtani felépítés 4.4.2. Vízföldtani viszonyok 4.4.3. Rétegrepesztés szempontjából történő értékelés 5. Összefoglalás 6. Hivatkozott irodalom

23 26 26 27

1

15 16 19 20

30 30 31 31 33 35 37 39 41 41 42 44 44 51 62 63 66 73 73 81 91 93 99

1. BEVEZETÉS Magyarországon a nem-konvencionális szénhidrogén vagyon kiaknázásának, a geotermikus energiatermelés EGS technológia szerinti megvalósításának alapfeltétele a rétegrepesztés alkalmazása. A rétegrepesztéssel kapcsolatos hazai engedélyeztetési problémák hatására 2014-ben tárcaközi bizottság keretében párbeszéd kezdődött az érintett tárcák [Nemzeti Fejlesztési Minisztérium (NFM), Földművelésügyi Minisztérium (FM), Belügyminisztérium (BM)] között. A Tárcaközi Bizottság az MBFH és az érintett bányavállalkozók bevonásával több megbeszélésen vitatta meg az ezzel kapcsolatos álláspontokat. A jelenlegi, szénhidrogénekre vonatkozó szabályozási rendszerben komoly változást hozhat a Bányászatról szóló 1993. évi XLVIII törvény (Bt). 2015. január 11-én hatályba lépő módosítása is, nevezetesen a törvény kiegészül azzal, hogy a bányafelügyelet hatáskörébe tartozik az ásványvagyon-gazdálkodási célokat szolgáló, termelést serkenő szénhidrogén bányászati technológiai műveletek – különösen a rétegrepesztés, rétegsavazás, víz- és gázbesajtolás, rétegenergia pótlás – engedélyezése. A rendelkezés beillesztésének célja elsősorban annak egyértelművé tétele a jogalkalmazók felé, hogy a szénhidrogén kitermelést serkentő egyes technológiai műveletek engedélyezésére vonatkozóan a bányafelügyelet rendelkezik megfelelő szakmai háttérrel és így hatáskörrel. Az utóbbi időben felmerült gyakorlati tapasztalatok ugyanis azt mutatják, hogy nem egyértelmű a környezetvédelmi, illetve a vízügyi hatóság és a bányafelügyelet engedélyezési hatáskörének elkülönülése e tekintetben (a felszín alatti vizek védelméről szóló 219/2004. Korm. rendelet hatálya kiterjede a szénhidrogén tárolóra, mint földtani közegre vagy nem?). Ez több esetben jogértelmezési problémákhoz, jogvitákhoz illetve megkérdőjelezhető kategorikus szakhatósági tiltásokhoz vezetett. Hazánkban és Európa szerte is a rétegrepesztés környezeti szempontú megítélése ellentmondásos és ennek következtében szabályozása és hatósági engedélyezése konfliktusok forrása. A konkrét környezeti hatásokat (elsősorban a repesztés által gerjesztett földrengés kockázat, illetve a felszín alatti vízkészletek potenciális szennyeződése) a környezetvédelmi hatóságok általában a nemzetközi példák alapján ítélik meg, noha ezek közül néhány (Ewen et al. 2012) felhívja a figyelmet a helyi viszonyok pontos vizsgálatának fontosságára és az azok alapján meghatározható szabályozási lépésekre. A számos eddigi hazai elemzésben hivatkozott nemzetközi példák zöme azonban sem földtani viszonyaikat, sem pedig műszaki-technikai szintjüket tekintve nem összevethetőek a magyar adottságokkal, így az azokban megfogalmazott következtetéseket sem lehet feltételek nélkül mérvadónak tekinteni hazánkra. Csupán egyetlen példát említve: a leggyakrabban idézett amerikai palagáz lelőhelyek, illetve termelések 1500-2500 m-es mélységben, alapvetően földtanilag emelkedő környezetben elhelyezkedő idős, ún. paleozoós kőzetek, melyek repesztéssel történő kitermelés több ezer kútból álló hatalmas mezőkön valósul meg. Ezzel szemben a magyar palagáz előfordulások 3500-4000 m alatt, fiatal (tercier) üledékekben és alapvetően süllyedő tendenciát mutató geodinamikai helyzetben találhatóak, ahol egyelőre a mezők feltárásához néhány darab kút repesztése történne meg. A nemzetközi példák helytelen értelmezésével kerülhetnek így a köztudatba olyan, az eredeti szövegkörnyezetükből kiragadott, megtévesztő információk, miszerint például a „rétegrepesztéshez felhasznált vízigény repesztési műveletenként akár 15 millió liter is lehet, a repesztéshez felhasznált vízmennyiség pedig elegendő lenne 10 000 európai lakos egy évi vízigényének kielégítéséhez” (Aitken et al., 2012). A rétegrepesztés rendkívül összetett kérdésének objektív megítélését az is nehezíti, hogy bár a téma hazai és nemzetközi „szakirodalma” szinte áttekinthetetlenül hatalmas, ezek jelentős része szakmai lektorálás hiányában közzétett, sok esetben a bulvár kategóriájába eső 1

újságcikk, előadás, internetes hozzászólás, vagy éppen „tanulmány”. Ugyanakkor bármely szakterületen, így a földtudományok vagy bányászat terén is az általánosan elfogadott gyakorlat szerinti publikációs folyamat (lektorálás) végeredményeként szaklapban megjelent cikk mérvadó és tudományosan megalapozott következtetései jelenthetnek csak (némi) garanciát az ott megfogalmazott állítások hitelességére. Összeállításunkban igyekeztünk elsősorban ez utóbbi típusú szakirodalmakra hivatkozni. Például az IAH (International Association of Hydrogeologists) 2013-ban végzett kérdőíves kutatása a hidraulikus rétegrepesztés kérdéskörében nem foglalt állást, de ugyancsak a terület-specifikus ismeretszerzés fontosságára hívták fel a figyelmet (1. ábra). Jelen munkában arra vállalkoztunk, hogy a rövid általános áttekintés után elsősorban hazai konkrét területekre, a Pannon-medence földtani körülményeire, az eddigi hazai tapasztalatok vizsgálatára alapozva elemezzük a rétegrepesztés környezeti hatásait és azok lehetséges reális kockázatait. A tanulmány homlokterében két hazai pilot terület, a Derecskei árok és a Battonyai hát részletes vizsgálata áll. A területválasztás fő oka az volt, hogy a Derecskei árok a nem-hagyományos szénhidrogén termelés, a Battonyai hát a mesterségesen fejlesztett földhő rendszerekhez (EGS) kapcsolódó rétegrepesztés lehetséges környezet hatásainak konkrét elemzését teszi lehetővé két alapvetően eltérő földtani környezetben. További szempont volt, hogy a Magyar Bányászati és Földtani Hivatal (MBFH) által a Magyar Bányászati Szövetségnek elküldött rétegrepesztéssel kapcsolatos adatkérő levelére a MOL a többek között a Derecskei árokból bocsátott rendelkezésünkre részletes adatokat a Berettyóújfalu térségében végzett rétegrepesztési műveleteivel kapcsolatban. Ugyancsak területválasztási indok volt, hogy a koncessziós eljárások folyamatában mindkét területre készült úgynevezett érzékenységi-terhelhetőségi tanulmány (Kovács et al. 2013, Zilahi-Sebess et al. 2013), amelyekben a területek előzetes környezeti szempontokat előtérbe helyező komplex kiértékelése már megtörtént. Mindezen adatoknak, információknak a Magyar Földtani és Geofizikai Intézetben (MFGI) egyedülálló módon országosan rendelkezésre álló földtani-geofizikai-vízföldtani téradat rendszerekbe történő illesztése, újraértékelése olyan integrált értelmezést tett lehetővé, amelyben az egyes hatótényezők, folyamatok tér- és időbeli egymásrahatások kiválóan szemléltethetőek és reálisan megítélhetőek.

1. ábra: Az IAH kérdőíves felmérésének eredménye (Forrás: http://iah.org/wpcontent/uploads/2013/11/Results-from-IAH-survey-concerning-Hydraulic-Fracturing.pdf)

2

A tanulmányt a Magyar Földtani és Geofizikai Intézet szakemberei (geológusok, geofizikusok, hidrogeológusok) állították össze. Az anyag célja elsősorban a rétegrepesztés környezeti hatásainak független, szektor- és érdek-semleges megítéléséhez szükséges releváns földtani-, vízföldtani ismeretek összegzése, és közérthető formában történő átadása a döntéshozók számára. 2. A HIDRAULIKUS RÉTEGREPESZTÉS A fluidum bányászat során a földalatti térségből, az ún. rezervoárokból, fúrások segítségével hozzák felszínre a kinyerni kívánt fluidumot, azaz a kőolajat, földgázt vagy magas hőmérsékletű termálvizet. Ennek hatékonysága függ a rezervoárt alkotó kőzetek ún. (folyadék)áteresztőképességétől, amely ha megfelelő, akkor a termelés optimálisan, serkentés vagy jelentős többletenergia bejuttatása nélkül történhet. A rétegrepesztés a kis természetes áteresztőképességű, tömött kőzetekből álló rezervoárok hozamnövelő célú kezelése a beáramlás és így a bányászat során kitermelt fluidum mennyiség növelése érdekében. A technológiát a szénhidrogén ipar hagyományos szénhidrogén telepek rétegserkentése kapcsán több tíz éve, nem konvencionális szénhidrogének kutatásával kapcsolatban néhány éve alkalmazza Magyarországon is. Az egyelőre még nem érett ipari technológiának számító mesterségesen fejlesztett földhő rendszerek (Enhanced Geothermal System - EGS) esetében nemzetközi szinten több éve folynak rétegrepesztések és erre vonatkozó kísérletek (Breede et al. 2013), e téren hazai tapasztalatok - konkrét projektek hiányában - még nincsenek. Ennek megfelelően jelen tanulmány alapvetően a nem-konvencionális szénhidrogének kitermelése során alkalmazott rétegrepesztéseket és azok környezeti hatásait elemzi, az EGS-rendszerekre vonatkozó, ettől eltérő rétegrepesztéssel kapcsolatos megfontolásokat külön alfejezetek tárgyalják. A hidraulikus rétegrepesztés interdiszciplináris team-munkát követel meg (rezervoár geológia, fúrás-technológia, kőzetfizika, fluid mechanika, geokémia, geofizika, környezetvédelem, stb). A tároló repesztési szempontú jellemzése szintén rendkívül bonyolult és összetett kőzetfizikai, ásványtani, rezervoár mechnikai (feszültségtér, Young modulus, repedezettség, stb) vizsgálatokból áll. A kialakuló repedéshálózatok modellezésére és térbeli megjelenítésére a szénhidrogénkutató vállalatoknál szofisztikált szoftverek állnak rendelkezésükre. A kemény kőzetben fúrt olajkutak serkentésére először az 1860-as években történt próbálkozás rétegrepesztéssel az Egyesült Államokban. Ekkor a repesztéshez folyékony nitroglicerint használtak. Később, az 1930-as években felmerült, hogy a repesztéshez ne robbanóanyagot, hanem savat alkalmazzanak. Az első hidraulikus rétegrepesztésre pedig a 1947-ben, az Egyesült Államokban, Kansas államban került sor. A technika kezdetben nem volt sikeres, további módosításra szorult, azonban az ötlet felkeltette a Halliburton cég figyelmét, így a szabadalmat megvásárolva, a technikát ők fejlesztették tovább. Végül 1949ben két hidraulikus repesztés is sikeresnek bizonyult. Az 1960-as évekre a technika jól bevált a rossz áteresztőképességű tárolók termelésének fokozására. Az 1970-es - 80-as években az amerikai energetikai minisztérium (DoE) kezdeményezésére annak kutatóintézetei és magánvállalkozások egy közel 20 éves átfogó kutatás-fejlesztési program keretében közösen térképezték fel az amerikai palagáz lelőhelyeket és végeztek részletes kutatásokat a termelését lehetővé tevő technológiai fejlesztések terén. Mindemellett az amerikai kormány közel két évtizeden keresztül adókedvezményekkel támogatta az alkalmazott technológiákat. Az amerikai palakitermelés gyors felfutásának az egyik fő oka az volt, hogy a felszínre hozott ásványi nyersanyag az adott földterület tulajdonosát illeti meg, így a földtulajdonosok érdekeltek voltak a kitermelés bővítésében, illetve a cégek 3

rendelkezésére állt a nem-hagyományos szénhidrogén kitermeléséhez szükséges technológia. Jelenleg az Egyesült Államok termelő kútjainak 80%-a repesztett, így ebből az arányból is látszik, hogy ott ezt a technikát gyakorlatilag mindenhol - hagyományos és nem hagyományos tárolók esetében - is alkalmazzák. Ezzel szemben Európában a rétegrepesztés gyakorlata nem terjedt el, részben a kitermelést nehezítő eltérő földtani körülmények, a nagy népsűrűség, a magasabb járulékos költségek miatt. A rétegrepesztési technológiát Magyarországon 1957 óta alkalmazzák sikeresen a hagyományos szénhidrogének (olaj, földgáz) kitermelésében. A Miskolci Egyetemen már 1966-ban publikáció jelent meg a hidraulikus rétegrepesztésről. Hazánkban mindezidáig közel 2000 hidraulikus rétegrepesztés történt, melyek során egyetlen egyszer sem történt üzemzavar vagy baleset! Kutatási céllal, a „nem-hagyományos szénhidrogénekre” eddig 38 mélyfúrást mélyítettek itthon 6 engedélyes területen, melyekből 8 kútban végeztek rétegrepesztést. 2.1. A rétegrepesztés művelete A rétegrepesztés során a kút perforáción keresztül a repesztendő rétegbe megfelelő minőségű és mennyiségű repesztő folyadékot szivattyúznak nagy hozammal (5000-8000 l/perc) és nagy nyomáson (700-1000 bar), amelynek hatására a tárolókőzetben egy helyi, lokalizált repedésrendszer jön létre. Ennek kiterjedése a kőzet mechanikai tulajdonságaitól, a repesztő folyadék mennyiségétől, valamint a rétegrepesztési művelet időtartamától függ. A repesztő folyadék ~99.5%-ban vízből és ún. kitámasztó anyagból, ~0.5%-ban további adalék anyagokból áll (a repesztőfolyadék összetételét részletesebben a 2.2. fejezet tárgyalja). A rétegrepesztés folyamata műszakilag három fázisra osztható repesztési mélységenként. Az első fázis a perforáció, ezt követi az úgynevezett előkészítő repesztés (minifracturing), majd főműveletként a fő-repesztés (mainfracturing). Perforáláskor egy robbanótöltettel átlövik a fúrólyukat a rétegtől elválasztó béléscsövet, apró lyukakat létrehozva rajta, annak érdekében, hogy megnyissák a rétegek felé a kutat. Az előkészítő repesztés során a már perforált réteget túlnyomásnak teszik ki, amellyel elsődlegesen kívánják megrepeszteni a célzónát. Ez a túlnyomás időben gyorsan épül fel és nem tart túl hosszú ideig. A műveletet mikroszeizmikus események kísérhetik, hiszen a kőzet felrepedése energiát bocsájt ki (ld. még 3.2. fejezet). A repedések a rétegben függőlegesen alakulnak ki jellemzően néhány tíz-, max. 100 m zónában, míg horizontálisan a fúrástól jelentős, akár több száz méteres távolságig is elnyúlhatnak. A létrehozott repedések kiterjedése, a speciálisan erre a célra kifejlesztett a rezervoárgeológiai módszerek és modellek, repesztési programok (FracPro, MFrac, FracCADE, stb.) ugrásszerű fejlődésének következtében, valamint a repesztést előkészítő diagnosztikai eljárások (formation breakdown test, minifrac, step down test) bevezetésével ma már tudományos alapossággal és mérnöki módszerekkel tervezhető. A repedések térbeli kiterjedése a kialakult magasságával, félhosszával és szélességével számszerűsíthető (2. ábra). A kialakuló repedések geometriáját alapvetően a terület feszültségtere határozza meg (ld. még 2.5. fejezet), azaz annak ismeretében pontosan előrejelezhető a repedések irányultsága. A repedések síkja a legnagyobb főfeszültség irányába esik (max. horizontal stress), míg merőleges a legkisebb főfeszültségre (3. ábra).

4

2. ábra: A létrhozott repedés geometriai jellemzése (forrás: "Introduction to hydraulic fracturing training course" MOL)

3. ábra: A repesztések és a feszültségtér kapcsolata (forrás: Introduction to hydraulic fracturing - training course" MOL)

A fő-repesztés művelete során a már megrepesztett rétegben a repedéseket, ismét nagy túlnyomást alkalmazva, megnyitják majd speciális, jó áteresztőképességű kitámasztó anyagot (proppant) tartalmazó repesztőfolyadékot préselnek a repedésekbe (a proppantok típusait részletesebben a 2.3. fejezet tárgyalja). Erre azért van szükség, hogy a létrehozott repedések a túlnyomás megszűnésével ne záródjanak vissza. A művelet során az iszap sűrűségét a beleadagolt proppant mennyiségével növelik. Ezt a műveletet is kísérhetik mikroszeizmikus jelek (ld. még 3.2. fejezet). A kitámasztó anyag elhelyezése után a beszivattyúzott 5

repesztőfolyadékot vissza kell termeltetni, úgy hogy a kialakított repedésben a kitámasztó anyag stabil és nagy áteresztőképességű vázat alakítson ki. A repesztés technikai eredményessége nagyban függ a kitámasztó anyag elhelyezésétől. Az eljárás eredményeként az eredeti kőzet fluidumvezető-képessége a repesztett zónában megnő, így biztosítva a szénhidrogének beáramlását a kútba (4. ábra). Az irányítottan létrejövő mikrorepedések mentén ún. Darcy-típusú folyadékáramlás jön létre a repesztést követően kialakuló nyomásviszonyoknak megfelelően, szigorúan a kút irányába. Értelemszerűen tehát a hatásterületen kívüli vizek szennyezése nem történhet meg, hiszen az áramlás az esetlegesen meglévő rétegvizektől ellentétes irányba, a kút felé történik.

4. ábra: Az áramlás modellje a repesztés előtt (radiálisan a kút irányába) és után (lineárisan a repedés irányába) (forrás: Introduction to hydraulic fracturing - training course" MOL)

A visszatermelt repesztőfolyadékot szakszerű tisztítási eljárás során többrétegű konténerekben a felszínen tárolják, vagy újabb repesztési műveletekben újrahasznosítják. A repesztő folyadék ismételt felhasználása különösen fontos a környezeti hatások szempontjából. Általánosan elterjedt tévedés a nagy mennyiségű repesztőfolyadék felhasználása: mivel a repesztésenként átlagosan felhasznált 1000-3000 m3 folyadék 75-90%-át visszanyerik és megtisztítva újra felhasználják, így a felhasznált folyadékmennyiséget hibás szemlélet multiplikálni. Ezen kívül látható, hogy a rétegekbe került repesztőfolyadék mennyisége kézben tartható anyagmérleg szintjén is, hígulása, áramlása jól modellezhető. Egy nyomáscsökkent, fluidum kihozatalra kondicionált alacsony nyomású közegben a bennmaradó 100 – 500 m3 folyadék elmigrálása a kitermelés fizikai sajátosságai miatt elhanyagolható. (Felszín közelben, talaj és rétegvizek szennyeződésekor a szivattyúzással létrehozott depressziók a felszínalatti vizek tisztítására kialakított technológiaként működnek). Amint arra több hazai és nemzetközi elemzés is rávilágított, a valós szennyeződés-terjedés kockázatot a kút nem megfelelő kiképzése jelentheti. Ennek műszaki megoldása és kockázata a konvencionális szénhidrogén-termelésével egyezik meg és ennek keretében, általában nem képezik vita tárgyát. Egyébiránt a szénhidrogén– és geotermikus energia termelő cégeknek elemei érdekük a megfelelő kútkiképzés, hiszen egy hibás kútszerkezet a termelvényeik megszökését is jelentheti. A béléscső és cementezés tervezése érdekében a fúrást megelőzően felállított földtani modell, és a környező fúrásokból nyert információk alapján pontosan előre jelezhető, hogy milyen rétegnyomás, hőmérséklet, valamint kőzetfizikai és rétegparaméterek várhatóak. Ezen paraméterek ismeretében kiválaszthatóak a megfelelő szilárdságú béléscsövek és tervezhető a cementezés. A bélés- és termelőcső rakatok, az azokkal beépített tömítő eszközök és szerelvények valamint a cementpalást a felszín alatti átfejtődést és a kitörés megelőzését is szolgálja. A rétegrepesztési művelet tehát meglevő lefúrt és kiképzett kútban történik többszörösen biztosított, és cementpalásttal védett acél csősor perforálásával jut a repesztőfolyadék a földtani közegbe. A fúrások 6

körülményének biztonságát mutatja, hogy a hazánkban a rétegrepesztéshez köthetően egyetlen egyszer sem történt üzemzavar vagy baleset. A repesztéshez felhasznált különböző anyagok és a felhasznált víz szállítása is burkolt, horgonyzott vezetékeken keresztül történik. 2.2. A repesztőfolyadék összetétele és mennyisége A rétegrepesztéssel kapcsolatban a legnagyobb környezetvédelmi aggályt a repesztőfolyadék összetétele jelenti. A repesztőfolyadék ~94,5% vízből, ~5% kitámasztó anyagból és ~0.5%ban más adalék anyagokból áll. Ezzel kapcsolatban parttalan vita alakult ki: a rétegrepesztést ellenzők szerint az adalékok között találhatóak rákkeltő, allergén, mérgező vegyületek, míg az olajcégek rendszerint erre olyan táblázattal „felelnek” (5. ábra), amelyben feltüntetik, hogy ezek az anyagok milyen mindennap használatos termékekben fordulnak elő. A kérdéskör egyetlen módon rendezhető megnyugtatóan: ha törvényi kötelezettség van a repesztőfolyadék pontos összetételének megadására, vagy amennyiben ez a repesztést végző szervízcég üzleti titka, akkor megfelelő szintű környezetvédelmi/egészségügyi hatóság által kiadott igazolás bemutatása szükséges a repesztőfolyadék besorolásáról [pl. a vegyi anyagok regisztrálásáról, értékeléséről, engedélyezéséről és korlátozásáról szóló rendelet (REACH Irányelv), Európai Vegyianyag Ügynökség (ECHA) besorolás, egyéb hazai hulladékminősítés, veszélyes anyag lista]. Ugyancsak fontos szempont az összetevők mennyiségének pontos ismerete is, hiszen egy átlagos repesztéshez nagy mennyiségű folyadékot használnak fel, így az elenyészőnek tűnő 0,5% adalékanyag is esetenként több tonnányi környezetidegen anyagot és jelentős környezeti terhelést jelenthet.

7

5. ábra: A repesztőfolyadákok főbb összetevői (forrás: API)

A repesztőfolyadékok összetételét az alábbiakban Jobbik (2014) tanulmánya alapján ismertetjük. A folyadék feladatai –amelyek meghatározzák az elvárt tulajdonságokat is – a következőek: 

létrehozza és kellő mértékben mélyítse a repedést



a kitámasztóanyagot a kúton keresztül a repedésbe szállítsa



megakadályozza a kitámasztóanyag leülepedését a repedés "aljára"



minimalizálja a formációba történő folyadékveszteséget



visszaáramoltatható és kitisztítható legyen a kútból



a lehető legkisebb súrlódással rendelkezzen

Mindez azt jelenti, hogy a repesztőfolyadéknak viszkózusnak kell lennie, valamint időben változó hőmérséklet és nyomásnak megfelelően szabályozott gélerősséggel kell rendelkeznie ahhoz, hogy képes legyen a kitámasztóanyag szállítására, továbbá megfelelő kiszűrődési tulajdonságokat kell biztosítania dinamikus lyuktalpi körülmények között. Ugyanakkor kellően elnyíródónak is kell lennie, hogy az utólagos felszíni technológiákon történő kezelése egyszerű legyen. Az elmúlt több mint 70 év során a repesztőfolyadékok nagy fejlődésen mentek keresztül. Ennek köszönhetően a folyadék kiválasztása szinte külön szakmává fejlődött és egyúttal napjainkban már lehetőség van arra, hogy az összes fentebb leírt feladatnak megfelelő folyadékot válasszanak ki speciálisan az adott kút jellemzőihez igazítva. 8

A repesztőfolyadékok alaptípusai az alábbiak: 

vízbázisú gélesített folyadékok vagy súrlódáscsökkentővel kezelt víz (slickwater)



olajbázisú és szintetikus folyadékok



nirtogénnel vagy szén–dioxiddal energizált folyadékok



habosított és emulziós gélek



savak



nem hagyományos (viszkoelasztikus) folyadékok



a fentiek kombinációja

A megfelelően kezelt és szűrt „sima víz” (slickwater) a palagáz típusú tárolók esetében, mint alacsony viszkozitású folyadék alkalmas a rétegrepesztésre, mert a kis viszkozitása nem korlátozza az alacsony koncentrációjú proppant szállítását. Más esetekben a térhálósított, vagy idő- vagy hőmérséklet késleltetett térhálósodó géles folyadékokat alkalmaznak, amelyek magasabb viszkozitással rendelkeznek. Ehhez gélesítő anyagokat használnak, melyek kiválasztása a nyomáson, hőmérsékleten, permeabilitáson és a réteggel való kémiai kompatibilitáson alapul. A géles folyadékoknak az alábbi típusaik vannak: Lineáris gélek Ezekben a folyadékokban a gélképző általában guar-gumi, vagy annak valamilyen származéka, például HPG (hidroxipropilguar), vagy CMG (karboxi-metilguar). A guar egy polimer anyag, melyet a guar növény magjából nyernek ki, és általában az ebből származó termékek biológiailag lebonthatóak. Nem mérgező anyag, felhasználják többek között az élelmiszeriparban, például jégkrémek joghurtok készítéséhez. Általában vízben (vagy gázolajban - hazánkban nem) oldva készítenek belőle rétegrepesztésre alkalmas folyadékot. Térhálós gélek A repesztőfolyadékok fejlődésének egyik legfontosabb lépése volt a térhálós gélek bevezetése, melyre először 1968-ban került sor. Ha térhálósító adalékokat adnak a lineáris gélekhez, akkor egy komplex, nagy viszkozitású folyadékot kapnak (6. ábra), amely magasabb szállítási képességű lesz, mint az egyszerű lineáris gélek. A térhálósító adalék növeli a folyadék költségét, viszont jelentősen javítja a repesztés hatékonyságát, ezáltal pedig a kút termelési indexét is. A térhálós gélek jellemzően valamilyen fémionnal térhálósított guar-t tartalmaznak (7. ábra). A fémionok korábban jellemzően borátok, cirkónium, titán, króm vagy más fémek ionjai voltak, manapság viszont már inkább alacsonyabb környezeti terheléssel járó térhálósított hidroxipropilguar-t (HPG) használnak. A térhálósítók lehetnek egészségre veszélyes anyagok is, de a koncentrációjuk jellemzően nem magasabb, mint 1-2 liter térhálósító, 3000-4000 liter folyadékban.

9

6. ábra: Térhálós gél

7. ábra: Térhálós gél, proppanttal

Habosított gélek Ez az energizált folyadéktechnológia a hab buborékjait használja fel arra, hogy abban szállítsa és helyezze el a repedésbe a kitámasztóanyagot. A két leginkább használt inert gáz erre a célra a nitrogén és a szén-dioxid vagy a bináris habok esetében ezek kombinációja. A szén-dioxidot folyékony állapotban is lehet adagolni, míg a nitrogént csak gázként, hogy elkerüljék a fagyást. Az inert gázok hozzáadása csökkenti a szükséges folyadék mennyiségét így az ilyen típusú folyadékokban a proppant koncentrációja magasabb lehet, így akár 75 százalékkal is 10

csökkenthető a szükséges folyadék mennyisége a hagyományos lineáris gélekhez képest. Tartalmazhatnak a habképzők dietanolamint és alkoholokat, például izopropanolt vagy etanolt. Hasonlóan a térhálósítókhoz, ezek között is előfordulhatnak az egészségre ártalmas anyagok. A visszatermelt folyadék is hab formájában jelentkezik, amelynek felszíni kezelése komoly megfontolásokat igényel. Savak, gélesített savak, habos géles savak Ezeket a savrendszereket, savakat elsősorban karbonátos kőzetek esetén szokásos használni. A sav feloldja a kőzetet és különböző mértékben feloldott felületek összezáródása után is maradnak áramlási csatornák így hozva létre a „repedést.” Jellemzően a sav hidrogén-klorid, vagy hidrogén-klorid és ecetsav elegye. Ahhoz hogy a savas rétegrepesztés sikeres legyen, több ezer liter savat kell mélyen a rétegbe juttatni. Alkalmazhatók azonban savak gélképző szerként vagy akár perforáció létrehozásához is. Adalékok A repesztés sikerességének növeléséhez a repesztőfolyadék típusának megválasztása mellett lehetőség van különböző adalékanyagok hozzáadására a folyadékhoz, így alakítva az igények szerint a folyadék tulajdonságait. Géltörő anyagok (Breaker) A magas vagy alacsony hőmérsékletű géltörőket arra használják, hogy amikor a repesztés során szükséges, szabályozott módon, a hosszú polimerláncok széttörésével, "rontsák le" a folyadék viszkozitását és ez által könnyebben visszanyerhető legyen a rétegből (képes legyen visszaáramolni a kútba). A géltörő feladata tehát, hogy hatásmechanizmusával maximalizálja a repedés tisztulását és optimalizálja repedés vezetőképességét, így javítva a kút termelékenységét. A géltörőt lehet a repesztőfolyadékkal egyszerre szivattyúzni a kútba, de akár önálló folyadékként, utólag is hozzáadható mind a mélybeni, mind a felszíni rendszerhez. Különféle típusai vannak használatban, lehetnek hőmérséklet- vagy időkésleltetésűek. A géltörő anyagok általában savak, oxidálószerek vagy enzimek. Nem minden esetben, de tartalmazhatnak egészségre veszélyes anyagokat. Baktériumölők (Biocide) A guar és más szerves polimerek kitűnő élőhelyet nyújtanak a baktériumok számára. Mindez komoly gondot jelent, mivel a baktériumok lebonthatják a polimereket, ami a viszkozitás csökkenését, ezáltal a folyadék szállítóképességének csökkenését okozza, vagyis rontja a repesztés hatékonyságát. Ennek elkerülésére baktériumölőket adagolnak a keverőtartályokba, amik elpusztítják az élő mikroorganizmusokat, és gátolják a baktériumok növekedését. Folyadékveszteség- kiszűrődés kontrolláló adalékok (leakoff control additives) Ezek az adalékanyagok a repesztőfolyadék kiszűrődését akadályozzák meg. Régebben ebből a célból olaj alapú folyadékokat használtak. Manapság a víz bázisú folyadékokhoz adnak hozzá adalékokat. Ilyen adalékok a hídképzők, például a szilícium liszt, a talkum, vagy az agyag. A legújabb fejlesztésként pedig olyan felületaktív anyagokat is használnak, amik hatására a mikroemulzió másodlagos szűrőfelületet képez. Súrlódáscsökkentők (friction reducer) A repesztés során a magas szivattyúzási ütem, a magas áramlási sebesség és a nagy kezdeti gélerősség jelentős súrlódási nyomásveszteséget, így magas szivattyúzási nyomást igényel. A 11

súrlódások és a magas technológiai nyomások csökkentésére a vízbázisú folyadékok esetén lehetőség van súrlódáscsökkentő adalékanyagok alkalmazására, melyek általában polimer vagy kationos súrlódáscsökkentők. Agyagstabilizálók és felületaktív adalékok (clay stabilizer and surfactants) A víz-érzékeny márgák és agyagásványokkal szennyezett tárolók esetén agyagstabilizáló szerek alkalmazásával - melyek jellemzően kálisók, ammónium kloridok vagy poliaminok csökkentető a duzzadási hajlam, elkerülhető a formációkárosodás továbbá megőrizhető az eredeti áteresztőképesség. A felületaktív anyagok módosítják a folyadék felületi feszültségét ezzel is támogatva a folyadék visszatermeltetését. Biztosítják, hogy a formáció megtartsa eredeti nedvesítési tulajdonságait. A repesztőfolyadék mennyisége A repesztéshez felhasznált folyadék mennyisége kutanként jelentősen eltér, de a nemzetközi szakirodalom szerint (Gandossi 2013) egy-egy jelentős nem-konvencionális szénhidrogén mezőt feltáró kút esetében átlagosan 6-12 millió l között van (3-6 olimpiai méretű úszómedencének felel meg). A felhasznált vizet általában később újra felhasználják. A vízigényt tipikusan helyi vízbázisokból biztosítják. 2.3. A kitámasztó anyagok (proppant) A kitámasztó anyag feladata, hogy a kialakuló repedést kitámassza, abban egy megnövekedett vezetőképességű „térrészt” létrehozva, hogy a repedés összezáródása után annak vezetőképessége biztosított legyen. A kitámasztóanyaggal kapcsolatban a tervező mérnöknek alapvetően két kérdésre kell választ kapnia: 

milyen típusú proppantot használjon



mennyi kell belőle

A típus kiválasztásának szempontjai a kőzet záródási nyomása, a tároló hőmérséklete, az elérni kívánt áteresztőképességhez szükséges szemcseméret, a beágyazódási hajlam, a tervezett kitámasztóanyag elérhetősége, és nem utolsósorban az ára. A kitámasztóanyagok alapvetően két csoportba sorolhatóak, ezek a természetben előforduló homokok, és a mesterséges kerámia vagy bauxit proppantok. A homokot ott használják, ahol a réteg zárási nyomása kevesebb, mint 400 bar, ez leggyakrabban a 2500 méternél kisebb kutakat jelenti, míg ennél mélyebb (nagyobb zárási nyomású) kutaknál mesterséges kitámasztót használnak. Homokok (sands) Az iparban a két legtöbbet használt homok a „barna” és a „fehér” (hivatalosan az Ottawa és a Brady típusú (8. ábra) homok. Fizikai tulajdonságaik alapján kiváló, jó és gyengébb minőségű csoportba sorolhatóak a homokok (API RP 56, 1983; és ISO 13503-2, 2006 szabványok szerint). Az Ottawa típusú homok a kiváló, míg a Brady típusú a jó homokok közé tartozik, de mindkettő teljesíti a repesztéshez használt kitámasztóanyagokra vonatkozó előírásokat, ezért a világon széles körben alkalmazzák őket.

12

8. ábra: Az „Ottawa" és a „Brady" típusú homok

Kerámia és bauxit kitámasztóanyagok (ceramic and bauxiteproppants) Az egyre mélyebben fekvő tárolók repesztésének igénye szükségessé tette a nagyobb szilárdsággal rendelkező kitámasztóanyagok kifejlesztését (9 ábra). Elsőként az Exxon Production Research mutatta be a saját kerámia kitámasztóanyagát, mely több mint 80% bauxitot tartalmazott, és 1979-re már kereskedelmi forgalomba is hozták. A 3000 méternél mélyebb repesztésekhez a kerámia proppantok a legalkalmasabbak. Az úgynevezett zsugorított bauxit proppant korundot is tartalmaz, amely lehetővé teszi az egészen szélsőséges körülmények –magas nyomás és hőmérséklet – között felhasználást. A típus előállítása költsége viszonylag magas, ezért alkalmazásuk szinte kizárólag 700 bar feletti nyomások esetén megszokott.

9. ábra: Kerámia proppantok

Egy másik fajtája a kerámia kitámasztóknak a közepes szilárdságú kitámasztóanyag (intermediate-strength proppants, vagy ISP). Ezeknek valamivel kisebb a nyomástűrése, mint a zsugorított bauxitnak, ezért alkalmazásuk 550 és 830 bar között jellemző. Az összekötő elem az ISP proppantok és a homokok között a könnyűsúlyú kerámia (light weight ceramic, azaz LWC) proppant. Ezeknek mind fajsúlya, mind alkata közelebb áll a homokokhoz, természetesen a nyomástűrésük is kisebb, mint a bauxit kitámasztóké, alkalmazásuk 400 és 700 bar között jellemző. 13

Gyanta bevonatú kitámasztóanyagok (Resin coated proppants) A természetes homok kitámasztóanyagok alkalmazásakor probléma lehet, hogy bizonyos körülmények között rideg törést szenvedhetnek el a szemcsék és a szemcse darabkák a termelés során mozoghatnak, így a repedés vezetőképessége és a kút produktivitása leromlik, valamint a mélybeli és felszíni eszközök károsodhatnak. Ennek kiküszöbölésére fejlesztették ki a gyanta bevonatot, mellyel minden egyes szemcsét ellátnak annak érdekében, hogy javítsák a szemcsék szilárdságát. Az eljárás mind a homok, mind a kerámia típusú proppantoknál lehetséges. A gyanta csökkenti a szemcsék szögletességét, valamint a terhelést is jobban szétosztja, így az érintkezésük nem pontszerű lesz. A gyanta bevonatnak két típusa van, az egyik az elővulkanizált, a másik pedig a térhálósítható (10. ábra).

10. ábra: Gyanta bevonatú proppantok

Ultrakönnyű kitámasztóanyagok A kitámasztóanyagokat elsősorban aszerint választják ki, hogy mekkora zárási nyomásnak kell ellenállniuk. Azonban minél erősebb egy proppant, annál nagyobb a fajsúlya. Ez pedig azzal a jelenséggel jár együtt, hogy annál nagyobb része ülepedik le a repedés aljára. A hagyományos anyagok közül a homok a legkönnyebb súlyú a maga 2,65-ös fajsúlyával. Azonban vannak olyan esetek, amikor nincs szükség a homok zárási nyomástűrésére. Ezekre a lehetőségekre fejlesztették ki az ultrakönnyű (ultra-lightweight, azaz ULW) kitámasztóanyagokat. Már első generációjuk is, amit 2004-ben mutattak be, 1,25-ös fajsúllyal rendelkezett, ami kevesebb, mint a fele a homokénak, ugyanakkor alkalmas 350 bar-ig és 100 °C-ig. A későbbi fejlesztések folyamán megjelentek a 2,02-es, 1,50-es és az 1,054-es fajsúlyú proppantok, amik még finomabb kiválasztást tesznek lehetővé (11. ábra).

14

11. ábra: Ultrakönnyű kitámasztóanyagok

2.4. A hazai repesztési gyakorlatban felhasznált repesztőfolyadékok és kitámasztó anyagok Fontos leszögezni, hogy általános repesztési recept nem létezik, az alkalmazandó technológiát mindig az adott földtani közeghez kell igazítani. A repesztési műveletek paraméterezése csak a kút lefúrása után lehetséges. A célkőzetek tulajdonságai (ásványos összetétel, repedezettség, porozitás, permeabilitás, rétegtartalom, stb.) valamint a kőzetmechanikai jellemzők (nyomó- és törőszilárdság, Young modulus, Poisson szám, képlékenység, ridegség) képezik a tervezés alapját. Mindezek valós, mélységi viszonyok közötti együttes meghatározására kisléptékű adatrepesztést (mini- data frac) alkalmaznak. A Makói árok területén nem-hagyományos szénhidrogén bányatelekkel rendelkező TXM Kft. bevallása szerint egy repesztési lépcsőhöz 300-500 m3 repesztő folyadékot használnának fel, míg a teljes mezőfejlesztésre becsült vízhasználat: 60 000 m3/év. A becsült kitámasztó anyag mennyisége 30-100 m3. A várható visszaáramlás 50-80% (újra felhasználva, végül semlegesítve). A Falcon társaság rétegrepesztési gyakorlatában mind a szerkezeti viszkozitású és kitámasztó anyagot tartalmazó („cross-linked”) mind a kitámasztó anyag nélküli („slick water”) változat megtalálható. A repesztőfolyadék pontos összetételéről nem áll rendelkezésre információ, csak általánosságban: >95% víz, 4-5% kitámasztó anyag, viszkozitásnövelő, gélképző, gél-stabilizáló, gél-törő, térhálósító, baktérium semlegesítő, felületaktív korrózió gátló, súrlódáscsökkentő és agyag stabilizáló adalékok (Falcon-TXM 2014). A kémiai adalékok összkoncentrációja 0,1-0,5% között mozog (1. táblázat).

1. táblázat: a Makói árok repesztési műveletéhez felhasználandó repesztőfolyadék tervezett összetétele (Falcon-TXM 2014)

15

Emellett a TXM a benyújtott általános hidraulikus rétegrepesztési tervében kijelentette, hogy a repesztés során az emberi egészségre, vagy a környezetre általában káros vegyi adalékot egyáltalán nem, illetve csak az ártalmassági küszöb alatti koncentrációban fog használni. Deklarálták továbbá, hogy az alkalmazandó vegyi anyagok közül csak a REACH rendszerben regisztrált vegyületeket használják fel, illetve a repesztési receptúra véglegesítése után az alkalmazni kívánt vegyi adalékok biztonságtechnikai adatlapját (MSDS dokumentáció), és a vegyületek azonosító (CAS) számát – az alkalmazandó koncentrációkkal együtt – a hatóságok rendelkezésére bocsátják. A TXM korábbi műveleteinél 20-60 US mesh (0,25-0,8 mm) szemcseméretű égetett aluminiumoxidot (korund) használt kitámasztó anyagként, lépcsőnként 30-100 t mennyiségben. A MOL a Derecskei árok területén mélyített Beru-4-es fúrásban végzett rétegrepesztéssel kapcsolatos jelentéseit maradéktalanul rendelkezésünkre bocsátotta. A fúrásban 3 mélységzóna repesztéséhez összesen 1569 m3 folyadékmennyiséget (repesztőfolyadék) és 414 t proppantot használt fel, amelynek részleteit is (repesztőfolyadék típusának, mennyiségének pontos megadása) is az említett jelentések szakmai mélységű részleteiben tartalmazzák (Halliburton 2011, 2012). 2.5. A kőzetmechanika, feszültségtér szerepe a repedések kialakulásában A kőzetekben (természetes, vagy mesterséges folyamatok hatására) létrejövő repedések kialakulására, illetve azok geometriájára (alakjára és térbeli kiterjedésére) két fő folyamat van jelentős hatással: a kőzetek összetétele és mechanikai paraméterei, illetve magának a felszín alatti térrésznek a feszültségviszonyai. A közérthetőség szem előtt tartásával e fejezetben csak a kőzetekben kialakuló repedések geometriájának a rétegrepesztés szempontjából releváns legfőbb szempontjait ismertetjük. A téma mélyebb megértését segítő, a kőzetek repedezettségét, az ezeket kialakító, illetve befolyásoló folyamatokat, paramétereket részletesebben Bada et al (2004) tanulmánya tárgyalja. Külső erő vagy deformáció hatására egy kőzettestben feszültségek ébrednek. A kőzetmechanika az egyensúlyi állapotokban lévő anyagi rendszereket vizsgálja. Egy szilárd testben ébredő feszültségeket (erőket) a három térkoordináta felhasználásával láttathatjuk. A kőzetekben, például a kőzetek saját súlya és egyéb tektonikai feszültségek hatására kialakuló eredő teret általános esetben egy háromtengelyű ellipszoiddal, az ún. feszültségi ellipszoiddal szemléltethetjük (12. ábra). A szilárd testekben nyomó (kompressziós) és nyíró feszültségek ébrednek. A feszültségi ellipszoid főtengelyeinek irányában csak nyomófeszültségek hatnak, ezeket főfeszültségeknek nevezünk (σ1≥σ2≥σ3, rendre legnagyobb, közbülső, legkisebb főfeszültség). A kőzettestben uralkodó feszültségteret akkor ismerjük, ha annak minden pontjában tudjuk a főfeszültségek nagyságát és térbeli orientációját. A feszültségi állapotot a legszemléletesebben tehát az ellipszoid három főtengelyének nagyságával és térbeli orientációjával jellemezhetjük.

16

12. ábra: Háromtengelyű feszültség ellipszoid és a főfeszültségek (Bada et al. 2004)

A repedések terjedésének legfőbb korlátja a közegben jelenlévő felhalmozódott természetes feszültség mennyisége, nyírási szilárdság, viszkozitás, képlékenység. Alapvetően ezek határozzák meg a repedésrendszerek geometriai viszonyait is: a repedések síkjai a legnagyobb főfeszültség irányába esnek (max. horizontal stress), míg merőlegesek a legkisebb főfeszültségre (3. ábra). A fedő kőzetek súlyából eredő nyomása több ezer méteres mélységben igen jelentős, és legtöbbször ez jelenti a maximális feszültséget, így a repedések terjedése leginkább függőleges. A több ezer méter mélységből a felszín közeléig terjedő repedések kialakulásának több elvi korlátja van. Az egyik az, hogy egy több kilométeres, vertikális repedésrendszer mentén a repedésfelülettel arányos energiaigény szükséges annak kialakulásához, ami egy ekkora méretű kőzettömeg saját súlyával összevethető. Elméletben természetesen létre lehet hozni tetszőlegesen nagy nyomást, ám a gyakorlatban lehetetlen egy adott mértéktől nagyobb nyomástér fenntartása (Fisher& Warpinski 2012). A Pannon medence feszültségterét több tanulmány is igen részletesen elemzi (pl. Bada et al. 2004). Ezek szerint az Afrika-Eurázsia kollíziós öv (mobil Európa) szerves részét képező Pannon térségben a feszültségtér laterálisan és vertikálisan is heterogén képet mutat. A területen jelenleg is jelentős tektonikus feszültségek halmozódnak fel, melyek részben a litoszféra nagyléptékű meghajlása (vertikális mozgások), részben pedig vetődések létrejötte és ismételt felújulása útján (földrengések) szabadulnak fel. A földrengések fészekmechanizmus megoldásai a medencerendszer inverziójára és térrövidülésre utalnak. Ennek oka az AlpiPannon térség legmarkánsabb jelenkori kollíziós folyamatában, az Adriai-mikrolemez északias mozgásában és óramutató járásával ellentétes irányú forgásában keresendő (13. ábra). A délnyugat felől ható nyomóerő ("Adria-nyomás") felelős elsősorban a Pannon-térség recens, főképp eltolódásos ill. kompressziós jellegű feszültségterének létrejöttéért. A feszültégi irányok regionális eloszlása jellegzetes legyezőszerű képet mutat: a maximális horizontális feszültség (SH) Alpokban tapasztalt északias iránya a Dinaridák és a medenceterületek belseje felé fokozatosan elfordul és jellemzően ÉK-i orientációt vesz fel. Románia területén a kéreg felső részein az SH északnyugatias irányt mutat, míg a nagyobb mélységtartományokra döntően keleties SH irányt állapíthatunk meg (14. ábra). A geodinamikai kép által meghatározott főfeszültség irányok ismeretében egy-egy területre nagyvonalakban előre lehet jelezni a repedések síkjának fő irányát (SH), amelyet egy-egy területen végzett részletesebb vizsgálattal (pl. fúrólyukfal kirepedésvizsgálatok) lehet 17

pontosítani. Az eddigi hazai rétegrepesztések eredményei is azt igazolják, hogy a kialakult repedések valóban a területre jellemző fő feszültség irányoknak megfelelően alakultak ki (ld. még 4. fejezet).

13. ábra A Pannon medence geodinamikai keretei (Bada et al. 1999)

14. ábra: Feszültségtér Európában és a Pannon medence térségében (Bada et al. 2004)

Statisztikailag is értelmezhető vizsgálatokat az USA-ban végeztek a rétegrepesztések térbeli hatásának kiterjedésével kapcsolatban, melyek azt mutatják, hogy függőlegesen a repedések 18

nem terjednek túl 1 km-nél. Davies et al. 2012-es tanulmánya már európai és afrikai eseményeket is feldolgoz és a természetes repedésrendszereket is vizsgálja. Adatai alapján a mesterségesen generált repedések függőlegesen nem terjedtek túl 600 m-nél, és csak mindössze 1%-uk haladta meg a 350 m-t. A természetes törések átlagosan 2-400 m közt voltak, de extrém esetben elérték az 1 km-t. A legnagyobb vertikális növekedés akkor állhat elő, ha az új repedések már meglévő vetőkhöz csatlakoznak (15. ábra).

15. ábra: A: A természetes és mesterséges repedések magasságainak eloszlása és B: A valószínűsége annak, hogy a repedés nem fogja túllépni az adott magasságot (Davies at al. 2012)

Hidraulikus rétegrepesztés eredményeket Magyarország területéről eddig mindössze két szénhidrogén-kutató fúrás (Csólyospálos – CsóK-1,4) esetében publikálták (Zakó&Bencsik, 1996; Gerner et al., 1999). A mérésekkel a feszültségi irányokat nem, de a minimális horizontális feszültség nagyságát sikerült meghatározni, s ebből a vertikális és a maximális horizontális feszültség nagysága becsülhető volt (Gerner et al., 1999). A rétegrepesztéses törések terjedését nehezíti vertikálisan változó feszültségtér is. Hazai feszültségtér elemzések rámutattak arra, hogy a regionális mértékű vertikális irányváltozásokon túl lokálisan, kisebb mélységekben is tapasztalható a feszültségtér irányának vertikális megváltozása (Bada et al. 2004). Ezek legtöbbször túlnyomásos zónákhoz (Csólyospálos, Zsana: alsó-pannon agyagréteg), vagy erős litológiai váltásokhoz köthetők. A repedések terjedésének másik fontos tényezője az inhomogén közeg: az eltérő kőzetfizika paraméterek, lokális geológiai szerkezetek, eltérő feszültségviszonyok mind – mind a repedésrendszer komplexitását (ami egyébként kívánatos a folyamat szempontjából) növelik, és egyben a repedések elvégződését is okozzák. Általában a duktilisabb, kevésbé repeszthető fedőkőzet gátat szab a repedés vertikális terjedésének. Ha a repedés nagyobb permeabilitású zónába lép a repesztő folyadék elszivárgása miatt lecsökken a nyomás, így a repedések nem terjednek tovább. 2.6. A repesztési művelet monitorozása A rétegrepesztés során a költségigényes műveletek folyamatos szigorú felügyelet és folyamatirányítás mellett zajlanak. A kút közelében az irányításhoz szükséges paraméterek mérése és archiválása folyamatosan történik, ami szükség esetén közvetlen beavatkozási lehetőséget biztosít. A néhány óráig tartó repesztési művelet során regisztrálják a termelőcső oldali besajtolási nyomást, a béléscső oldali ellennyomást, a besajtolási ütemet (l/perc), az összes besajtolt folyadék mennyiségét, reológiai tulajdonságait, a proppant koncentrációt.

19

2.7. A geotermikus rétegrepesztés Eddigi ismereteink szerint a hagyományos magyarországi geotermikus gyakorlatban rétegrepesztést még nem végeztek, és a közeljövőben nem is terveznek végrehajtani. A geotermikus gyakorlatban a rétegrepesztés jellemzően a növelt hatékonyságú geotermikus rendszerek (EGS) kialakításának a része. Az EGS működésének elve, hogy 2500-3000 m-t meghaladó mélységben, ahol a kőzethőmérséklet magas (általában 150°C feletti), a nemkonvencionális szénhidrogén-termeléshez hasonlóan nagy nyomással folyadékot (vizet) sajtolnak a mélybe az ott található forró (tipikusan kristályos, gránitos összetételű) kőzet felrepesztése céljából. Az így kialakított mesterséges repedésrendszerbe azután a felszínről egy betápláló kúton keresztül vizet sajtolnak be, amely a nagy mélységben a forró kőzet mesterségesen kialakított repedésrendszerén, mint természetes hőcserélőn át áramolva felmelegszik, és egy termelőkút (kutak) mentén a felszínre hozható, ahol geotermikus alapú áramtermelésre alkalmas. A kezdeti (1970-es évek) elképzelések szerint a művelet tömör kőzetek felrepesztésére is alkalmas (Hot Dry Rock), ezért szinte bárhol alkalmazható univerzális technológiának gondolták, amely a geotermikus alapú áramtermelést forradalmasítja. A kutatások és pilot projektek azonban azt igazolták, hogy a módszer elsősorban ott alkalmazható, ahol a kőzet eleve rendelkezik egy minimális természetes (bár a nagy mélység és nyomás miatt alacsony áteresztő képességű) repedésrendszerrel, amelyet a hidraulikus rétegrepesztés csak „feljavít” (kitágítja a létező töréseket). Ez a felismerés vezetett a napjainkban is a kutatások és pilot projektek központjában levő növelt hatékonyságú geotermikus rendszerek (Enhanced Geothermal System – EGS) koncepciójának kialakulásához. Világszerte az EGS technológia kutatás-fejlesztési fázisban tart. 2013-ban a világos összesen 31 EGS projekt volt, ezek átfogó elemzést adta Breede et al (2013) (16. ábra). Európában Németországban és Franciaországban (főleg a Rajna-árok peremén), illetve Svájcban vannak (voltak) EGS projektek.

16. ábra. A világ EGS projektjei mélység és hőmérséklet szerint

Az EGS rendszerek esetében alkalmazott rétegrepesztés több szempontból is eltér a nem-konvencionális szénhidrogének feltárása során alkalmazottaktól, amelyeket a 2. táblázat és a 17. ábra foglal össze. Az egyik legjelentősebb különbség (amelynek a további különbségek inkább már csak következményei) az, hogy míg a palagázok esetében a 20

repesztőfolyadékot a felszínre visszatermelik (hiszen ellenkező esetben a gázmolekulák nem tudnának a kialakult repedésekbe migrálni), addig az EGS rendszerek esetében a repesztőfolyadék a mélyben marad és a kialakuló természetes vízáramlási rendszer része lesz. Ez egyben azt is jelenti, hogy az EGS rendszerek esetében nincs szükség mesterséges kitámasztó anyagra (proppant), mivel a meglévő feszültségtér és a lesajtolt víz súrlódás csökkentő hatására elmozdulás történik a meglévő repedéseken, és ezek a repedések nem záródnak vissza köszönhetően az egyenetlen felületnek és a továbbra is ható feszültségtérnek. Ugyanakkor a palagázok esetében a proppantok elhelyezése a kialakított repedésben kulcsfontosságú, hiszen a tipikusan finomszemcsés, kezdeti permeabilitással nem kőzetekben kialakított repedések a repesztőfolyadék visszatermeltetése után gyorsan visszazáródnának. A proppantok szállításához viszont a repesztőfolyadékot megfelelő minőségűvé kell tenni, amely kémiai adalékok (zselésítő, súrlódáscsökkentő anyagok) felhasználást teszi szükségessé (ld. még 2.2. fejezet). Az EGS rendszerek esetében is kever(het)nek a repesztő vízhez adalékokat, ennek azonban nem a proppant szállítása a célja (hiszen ez esetben nincs szükség kitámasztó anyagra), hanem az, hogy a repesztő víz összetétele kémiájában minél inkább hasonlítson a mélyben feltételezett fosszilis rétegvíz összetételéhez. Fenti különbségek érzékeltetésére a hazai geotermikus szektor újabban a rétegrepesztés helyett a rétegcsúsztatás fogalmát használja, amely „egy olyan műszaki beavatkozás, mely során nem alkalmaznak kitámasztó anyagot és a kőzetvázban már meglévő törések vízáteresztő képességét növelik olyan módon, hogy a rezervoárra gyakorolt fluidum nyomás nem éri el azt a rétegnyomás értéket, melynek meghaladásakor új törések jönnének létre a kőzetvázban”. Ezen összehasonlítás célja nem az, hogy a palagáz és az EGS rétegrepesztést bármilyen módon egymáshoz viszonyítva minősítse, pusztán a meglevő technikai különbségekre és ebből adódó környezeti hatásokra kívánja a figyelmet felhívni, amelyeket mindkét esetben körültekintően, és az adott technológia ismeretének tükrében szükséges mérlegelni.

17. ábra A nem-hagyományos szénhidrogén (ábra bal oldala) és az EGS során (ábra jobb oldala) alkalmazott rétegrepesztés (forrás: EGEC)

21

palagáz földtani („célrezervoár”)

EGS

közeg finomszemcsés tömött kőzet kristályos kőzet (gránit) (agyagpala)

eredeti permeabilitás

gyakorlatilag nulla

alacsony (félig áteresztő)

természetes folyadék nincs jelenléte a célrezervoárban

kismértékben jelen (de ez önmagában nem lenne elégséges a hasznosításhoz)

repesztőfolyadék összetétele

víz + adalékok + proppant

víz (+ adalékok)

repesztőfolyadék kezelése

felszínre tárolt

stimuláció

ismétlődő (a termelési ráta egyszeri (kevés számú: a fenntartásához) repedésrendszer kialakulása után a keringetett víz „önfenntartóvá” teszi a rendszert)

kutak száma

sok (3-4/km2)

repesztés vízigénye

egy-egy kút esteében nem jelentős (tízezer m3 jelentős (néhány ezer m3), nagyságrendet is elérhet), sok kútból álló mező viszont „egyszeri” esetében összességében számottevő lehet (a repesztőfolyadék újbóli felhasználásának is függvénye)

visszatermelt

és a mélyben marad és a természetes vízáramlás része lesz

kevés (projektenként néhány kútpár)

2. táblázat: A nem-konvencionális szénhidrogén és a geotermikus célú rétegrepesztés összehasonlítása

A geotermikus rétegrepesztéssel – többek között – behatóan foglalkozik a jelenleg futó GEISER projekt (www.geiser-fp7.eu) is, amelynek egyik fő feladata, hogy a szabályozó hatóságok számára olyan útmutatásokat készítsen, amelyek alapján az EGS rendszerek engedélyeztetése, a repesztés hatásai, földrengés veszélyeztetettség stb. megnyugtatóan kezelhetők.

22

3. A RÉTEGREPESZTÉS KÖRNYEZETI HATÁSAI A szénhidrogén-, illetve geotermikus energia kutatás-kitermelés környezeti hatásainak részletes elemzését a koncessziókhoz kapcsolódó érzékenységi-terhelhetőségi tanulmányok „A hatások, következmények vizsgálata és előrejelzése” c. fejezetei tartalmazzák. Jelen tanulmány ezen fejezetének fő célja, hogy elvi szinten összegezze és röviden ismertesse a rétegrepesztés környezeti hatásait. Az egyes részletesebben vizsgált hatások konkrét elemzésére a tanulmányozott pilot területeken a 4 fejezetben kerül sor. A masszív hidraulikus rétegrepesztési tevékenység potenciális környezeti hatásai, kockázati tényezői egy hagyományos mélyfúráshoz képest a következők lehetnek (18., 19. ábra): i.

ii. iii. iv. v. vi. vii. viii.

veszélyes kémiai anyagok használata és ennek következtében rétegvizek szennyeződése; (az alkalmazható vegyi anyagokat elvileg a REACH Irányelv szabályozza, azonban gyakorlatilag még nem lelhető fel az ECHA adatbázisában kifejezetten rétegrepesztő folyadékra kiadott engedély; ezen anyagok regisztrációja valószínűsíthetően folyamatban van); nagy mennyiségű vízigény a repesztéshez; rosszul kezelt kutaknál az átfejtődött földgáz megjelenése a felszín közeli rétegvizekben; nagyobb számú kutak megnövekedett területigénye; esetlegesen megemelkedő gáz/metán emisszió; másodlagos környezeti hatások (pl.: szennyezett víz tárolása, tisztítása; üzemeltetésből fakadó légszennyezés; radioaktív anyagok felszínre jutása stb.); esetlegesen indukált földrengés és többlet zajterhelés palagáz kőzetekből kioldódó természetes „mérgező”elemek” jelenléte a visszatermelt repesztőfolyadékban

Fontos ugyanakkor felhívni a figyelmet arra, hogy a 18. és 19. ábrán összegzett hatások egy része nem szoros értelemben magával a rétegrepesztéssel függ össze, illetve a hatások és lehetséges kockázatok egy része nem különbözik más bányászati, vagy egyéb emberi tevékenység során végzettektől. Például a rétegrepesztés után visszatermelt repesztő folyadék felszíni tárolása jellegében, kockázataiban, környezeti hatásaiban nem különbözik egy egyéb (az összetételtől függő besorolási kategóriájú) hulladék felszíni tárolásától. Egy esetlegesen bekövetkező havária (pl. tároló medence sérüléséből adódó szivárgás és szennyezés) szintén nem a rétegrepesztés közvetlen folyománya, hanem adott esetben bármilyen típusú hulladéktároló lehetséges kockázata. Így az ilyen folyamatok szabályozása nem igényel „rétegrepesztés-specifikus” szempontokat, hanem azokra a meglevő hatályos környezet- és vízvédelmi előírások kell hogy vonatkozzanak.

23

18. ábra: Nem megfelelő működés, illetve havária esetén a hidraulikus rétegrepesztés lehetséges környezeti hatásai. (Forrás: COM Ajánláshoz készített uniós hatástanulmány 3. rész, SWD(2014) 21 final, Part3/4, (2014. január)

A rétegrepesztés, akárcsak bármely bányászati tevékenység a Műszaki Üzemi Tervben (MÜT) foglaltak szerint kell, hogy történjen. A MÜT-ben valamennyi környezeti elemre van konkrét előírás. Számos technológiai adat azonban nem adható meg az előkészítési fázisában egzakt, kvantitatív módon, így pl. a rétegrepesztési technológia részletes ismertetése a teljes bányászati tevékenység időtartamára (alkalmazott tervezett repesztő folyadék elvi összetétele, mennyisége, alkalmazott tervezett kezelési nyomás, a repesztést követően a felszínre kerülő folyadékok mennyisége és minősége, stb). Jelen tanulmányban a 18. és 19. ábrán felsorolt környezeti hatások közül a két leggyakrabban tárgyalt, és egyben legjelentősebb rétegrepesztés-specifikus kockázatot jelentő kérdéskör elemzésével foglalkozunk részletesen: nevezetesen a hidraulikus rétegrepesztés felszín alatti vizekre gyakorolt hatásával, illetve a gerjesztett földrengés kockázatával. A rétegrepesztés fúrásos műveleteiből eredő felszíni, területhasználatot, tájképet, kulturális és örökségvédelmet, természetvédelmet, stb. érintő hatások elemzésének általános keretrendszerét az egyes koncessziókat előkészítő érzékenységi-terhelhetőségi vizsgálatok tartalmazzák, tekintettel arra, hogy azok megegyeznek a szénhidrogén-kutatás, -termelés környezeti elemekre gyakorolt általános hatásaival. Tanulmányunkban nem tárgyaljuk azon komponensek (hidrogén-szulfid, nitrogén, hélium nyomelemek: higany, arzén, ólom, radioaktív elemek: rádium, tórium, urán) szerepét, amelyek adott palagáz kőzettípustól függően annak esetleg természetes alkotói, és amelyek a repesztőfolyadékkal történő kölcsönhatás eredményeként abba beoldódva a felszínen esetleges környezeti kockázatot jelenthetnek. Egyrészt nem rendelkezünk a hazai palagáz kőzetekre vonatkozó ilyen típusú kőzettani-geokémiai vizsgálati eredményekkel, másrészt ugyancsak hiányában vagyunk olyan geokémiai transzport- és reakció modelleknek, amelyek 24

laboratóriumi körülmények között elemeznék a repesztőfolyadék és az adott palagáz kőzet kölcsönhatásait. Ugyanakkor a visszatermelt repesztőfolyadék kémiai monitoringja ilyen típusú esetleges szennyeződés kimutatására alkalmas, ezért annak végzése mindenképp ajánlott. Tanulmányunkban ugyancsak nem térünk ki egy másik gyakran emlegetett környezeti kockázat elemzésére: a repesztés kapcsán esetlegesen megemelkedhető gáz/metán emisszió, így növekvő üvegházhatású gáz kibocsátás kérdéskörére. Egyrészt az, hogy ilyen típusú emisszió növekedés a hagyományos szénhidrogén-termeléshez képest valóban létezik-e, a mai napig erősen vitatott, másrészt az ebben a kérdéskörben történő hazai állásfoglalás kialakításához ugyancsak nem rendelkezünk elegendő információval.

19. ábra: A hidraulikus rétegrepesztési eljárás során felmerülő kockázatok forrásai és formái (Forrás: COM Ajánláshoz készített uniós hatástanulmány 3. rész, SWD(2014) 21 final, Part3/4, (2014. január)

25

3.1. A rétegrepesztés lehetséges hatása a felszíni és felszín alatti vizekre A rétegrepesztés felszín alatti vizekre gyakorolt hatásának és az ezzel kapcsolatos vizsgálatoknak is igen kiterjedt nemzetközi szakirodalma van (pl. Ewen et al. 2012, Jackson et al. 2013) és általában az alábbi fő kérdésköröket vizsgálják (ld. 18. és 19. ábra is): 

A repesztéshez szükséges víz beszerzése és (amennyiben felszín alatti vízadóból történik) ennek hatása egyéb (pl. mélyebben fekvő) vízadókra



Gáz/szennyezőanyag terjedés potenciális útvonala (fúrás mentén, rétegek között, természetes törésvonalak mentén, indukálódott törésvonalak mentén) és ezek lehetséges hatása a vízadókra (talajvíz, ivóvíz, termálvíz)



A visszatermelt repesztőfolyadék tárolásából szennyeződések és ezek hatása az ökoszisztémára

adódó

potenciális

felszíni

A hidraulikus repesztés során az alkalmazott fluidum által esetlegesen előidézendő környezeti szennyezés kockázata az egyik lehetséges és egyik legjelentősebb kockázati tényező. Annak ellenére, hogy a beruházónak elemi érdeke a tökéletes kútkiképzés, és szigorú műszaki ellenőrzés mellett történnek a fúrások és repesztések, jelenleg még nincs egyöntetűen elterjedt gyakorlat nagymélységű kutak hidraulikus repesztése lehetséges hatásainak vizsgálatára. 3.1.1. Vízbeszerzés A hidraulikus rétegrepesztés vízigénye szempontjából mindenképp célszerű külön kezelni a kisebb vízigényű nem konvencionális szénhidrogéneket (hozzávetőlegesen 500 m3/repesztés, éves vízigény 1500 – 2000 m3/kút) és a sokkal nagyobb vízigényű geotermikus célú rétegrepesztést, amely nagy valószínűséggel az EU 2014/23-as ajánlása szerinti a masszív hidraulikus rétegrepesztés kategóriájába esik (1000 m3 víz /repesztés, vagy egy kútban legalább 10 000 m3 víz besajtolása). E sarokszámok ugyanakkor csak irányadó jellegűek. Figyelembe kell venni, hogy a geotermikus célú hidraulikus rétegrepesztésnek a vízigénye a tároló kőzet fizikai paraméterein túl erősen függ a kutak elhelyezkedésétől, körzetes vagy bokorszerű kiosztásától. Ugyancsak figyelembe kell venni, hogy bár általánosan igaz, hogy a geotermikus célú rétegrepesztés nagyobb vízigénnyel rendelkezik, de egy adott területen várhatóan csak néhány termelő-visszasajtoló kútpár kerül kialakításra, míg egy nemkonvencionális szénhidrogén termelő mező fejlesztése során hosszú évekig tart a kutak fúrása és repesztése, így az egyedi repesztési vízigények összegződnek (bár a repesztőfolyadék ismételt felhasználását is figyelembe kell venni). Jelenleg Magyarországon (a Víz Keretirányelv-VKI előírásait követve) víztest alapú vízkészlet gazdálkodás történik. Ennek értelmében az adott víztest állapota határozza meg, hogy a rétegrepesztéshez szükséges vízigény lokálisan kielégíthető-e. Jelenleg a 2010-es VGT1-es verzió a hatályos, tehát az adott kutatási terület alatt húzódó (tipikusan sekély porózus) víztestek mennyiségi állapotának figyelembevétele szükséges. A vízigény kielégítésének tervezése során figyelembe kell venni a) a víz mennyisége és minősége iránti igényt, b) az érintett terület vízviszonyait, c) a vízjogi engedéllyel lekötött vízkészletet, d) a mederben hagyandó vízmennyiséget, valamint e) a vízhiánytűrés mértékét. 26

3.1.2. Szennyeződés források és ezek lehetséges terjedése A felszín alatti vizek esetében természetes illetve mesterséges (antropogén) forrásokból származhat a szennyező anyag. A természetes eredetű szennyező anyagok kémiai és fizikai folyamatok eredményeként az atmoszférából, bioszférából és a litoszférából kerülnek a felszín alatti vizekbe, elsődlegesen a talajvízbe. A rétegrepesztés kapcsán a természetes eredetű szennyeződés elvi forrásai lehetnek a palagáz kőzetből a repesztőfolyadékkal történő kölcsönhatás eredményeként esetlegesen kioldódó alkotók (metán, szén-dioxid, hidrogénszulfid, higany, arzén, ólom, természetes eredetű radioaktív alkotók: rádium, tórium, urán), amelyek a repesztőfolyadékkal a felszínre kerülve potenciális környezeti kockázatot jelenthetnek. Mint ezt a 3. fejezet elején jeleztük, ennek részletesebb értékeléséhez – elsősorban geokémiai vizsgálatok hiányában – nem rendelkezünk adatokkal, és a kérdés objektív megítélését is kevés számú nemzetközi tapasztalat támasztja alá. Ugyanakkor a konvencionális szénhidrogén bányászati tapasztalat alapján a felszíni rendszerek technológiai kialakítása ezen szennyezések kockázatát az eddigi elfogadott szintre csökkentik. Az emberi tevékenységből származó (antropogén) szennyezés forrásai elvileg a következők lehetnek: 

szilárd hulladék lerakók



szennyvíz tározók



mezőgazdaság



olajszivárgás vagy elfolyás



mélyen elföldelt toxikus hulladékok



bányászat, felszín alatti munkálatok

Az antropogén szennyezés speciális esete, amikor különböző víztartók összenyitásával, ill. különböző felszín alatti művelet pl. a fúrás kiképzésével, rétegserkentéssel változik a tárolt víz minősége. A lehetséges szennyeződés típusok az alábbiak: Gázok A nem hagyományos gázkitermelés elsődleges potenciális szennyező hatása maga az elsődleges metántartalmú gáz migráció. A palákban durván egyenlő arányban találhatunk gázfázisú, ill. vízfázisú pórusokat, azonban a metán oldhatósága nagyban függ a hőmérséklettől, nyomástól és a víz összes oldott anyag tartalmától. A természetes metán biogén ill. termogén eredetű lehet, emellett megkülönböztetnek technológiai megfontolásokból nedves, ill. száraz gázokat, propán-bután gázkeveréket, C1-Cn gázokat valamint a bio-geokémiai folyamat eredményeképpen keletkező gázokat (O2, CO2, CH4, N2, H2, H2S). Továbbá előfordulnak a légköri eredetű, gázok (O2, N2, Ar) és az alacsony kémiai reaktivitással jellemezhető inert gázok (például: He, Ne, Ar, Kr, Xe, és Rn). A repesztés környezetében korábban mért gáz-vizsgálatok eredményeit összehasonlítva a repesztési eseménysorozatot követő gázvizsgálattal lehetőség van az indukált migrációs folyamatok detektálásra.

27

Fluidumok Potenciális szennyezőforrásként kell tekintenünk a visszatermeltetett vízre, melynek kémiai összetételét alapvetően befolyásolja a fúróiszap, a repesztőfolyadék valamint a (szingenetikus) pórusvíz, telepvíz összetétele. A repesztő fluidum kémiai összetétele és alkalmazott mennyisége helyszín-specifikus, és a helyszíni vizsgálati eredmények tükrében változik. A repesztő folyadék lehetséges általános összetételét a 3.táblázat összegzi (ld. még 5. ábra is) Komponenskörök funkciójuk

és

alkalmazási Kémiai összetétel

Vivőanyag, hordozóközeg

Víz, N2, CO2, LPG, habok és emulziók

Proppant – repedés kitámasztás a repesztést homok, gyantabevonatú homok, zsugorított követő nyomáscsökkenéskor bauxit, alumínium, kerámia, és szilíciumkarbid Fúrást követő savazás, tisztítás

HCl és egyéb savak

Adalékok a repesztő folyadék Guar gumi, cellulóz alapú származékok viszkozitásának beállítására, ill. gélképzők a gélképző, térhálósító szerek (borátvegyületek proppant szuszpenzióban tartásához és fémkomplexek) Viszkozitás csökkentők, miután repesztőfolyadék elérte a célzónát

a Ammónium-perszulfát, diszulfát

nátrium

peroxo-

Stabilizátorok, biocidok, súrlódás csökkentők Latex polimerek vagy akril-amidok kopolimerjei, és a savas korróziós inhibitorok, pl. alkohol Savas korrózió vagy vízkő gátló

izopropanol, metanol, hangyasav, acetaldehid

Súrlódás csökkentő, síkosító-folyadék, ahol a proppant mélyen behatol a repedésekbe

Felületaktív anyagok, poli-akril-amid, etilénglikol

Biocidok, szulfátlebontók gátlására

Aldehidek, amidok

Felületaktív anyagok a relatív gáz permeabilitás javítására

izopropanol

Agyag stabilizátor a flokkuláció megakadályozására

KCl

Egyéb

glikolok, aminok, habzásgátlók

3. táblázat: A repesztőfolyadék elvi összetétele /Forrás: US EPA 2011; Schlumberger (www.slb.com), and OpenFrac.com via Jackson et al (2013)

Mint a fenti táblázatból is látszik rendkívül széleskörű az alkalmazott anyagok köre, melyek jelentősen eltérnek a vízbázisvédelmi célú monitoring komponens körétől. Ezért az engedélyező hatóság jogos elvárása, hogy az adott repesztési művelet megkezdése előtt a rétegrepesztő fluidum kémiai összetétele ismert legyen, vagy igazolt legyen annak nem veszélyes volta.

28

Szennyeződés potenciálisan az alábbi útvonalakon érheti el a sekély vízadókat (ivóvíz): 1) fúrás mentén (béléscső, vagy cementpalást mentén) 2) felszínről (tárolt repesztőfolyadék) 3) gáz/szennyezőanyag migráció természetes törésvonalak mentén 4) gáz/szennyezőanyag migráció indukált törésvonalak mentén A hagyományos szénhidrogén-tároló környezetében található víztározó rétegek (vízbázisok) szempontjából maga a szénhidrogén-termelvény veszélyes szennyező anyagnak számít. A szénhidrogének vízbázisbeli megjelenésén azt a szénhidrogént értjük, amely bekerülhet a fúrás termelvényébe, vagy a csövezés körül lévő gyűrűstérbe, ezért a harántolt rétegekben tárolt, vagy azzal hidrogeológiai összefüggésben levő rezervoárokban található szénhidrogén vízbeszerzési szempontból potenciális szennyező forrás. Nem konvencionális szénhidrogének esetében minderről nem beszélhetünk, hiszen a nem-hagyományos szénhidrogének előfordulási mélységében és a jellemzően alacsony áteresztőképességű kőzetekben (tipikusan 3500 m alatt) vízbázisok már nincsenek. Általánosságban a szénhidrogéntelepek felett kialakuló geokémiai szóródási udvar tartalmaz szulfidokat is. A telep feletti részek arzénszennyeződése kialakulhat a hibás cementpalást miatt, mivel rövidzárlat jön létre a víztartó rétegek és az arzént tartalmazó záró kőzetek, agyagpalák között. A rosszul palástcementezett fúrás felszíni eredetű szennyezéseket is lejuttathat az ivóvíz tározó rétegekbe, így azok fokozott veszélyforrásnak számítanak. A letermelt szénhidrogén-telepekben, az ipari szempontból meddő rétegekben is lehet annyi gáz, hogy ezt a területen létesítendő vízfúrások kútkiképzése során figyelembe kelljen venni. A felszíni szennyezések a mezőgazdasággal, bányászati tevékenységgel, kommunális szennyvizekkel, közlekedéssel vagy egyéb talajszennyező tevékenységgel kapcsolatosak lehetnek. Mindezek a hatások azonban általánosan a hagyományos szénhidrogén-teremlésre vonatkoznak és nem jelentenek többlet kockázatot a hidraulikus rétegrepesztés szempontjából. A nem konvencionális szénhidrogének kitermelése céljából alkalmazott rétegrepesztések vizsgálata folyamatos fejlődésen megy keresztül. A repesztés során alkalmazott fluidum nyomonkövetése lehetőséget teremthet a repesztés hatásainak vizsgálatára (Warner et al. 2014). Az egyik lehetséges nyomonkövetési megoldás lehet a Francia Földtani Intézet (BRGM) és az Egyesült Államokbeli Duke University által kifejlesztett bór (δ11B) és lítium (δ7Li) izotóp meghatározási módszer alkalmazása, a hagyományos paraméterek (elektromos vezetőképesség vagy összes oldottanyag, metán, klorid, jodid, bromid, radionuklidok) mellett. Fontos szempont az alapállapot (a repesztés megkezdése előtti víz-geokémiai háttér) felmérése, mely célszerűen magába foglalja a tervezett repesztés néhány kilométeres körzetében az egyes víztartókban, illetve a különböző hidraulikai zónákban tárolt vizek főkomponenseinek és nyomelem koncentrációin túlmenően, a radionuklidok, a vízben oldott és a szabad gáztartalmat, valamint a metán δ 13C és δ D tartalmának meghatározását. Szintén fontos szempont a repesztést követő monitoring üzemeltetése, különösen a kút környezetében A vízbázisok, a távlati vízbázisok, valamint az ivóvízellátást szolgáló vízilétesítmények védelméről szóló 123/1997 (VII.18.) Kormányrendelet szerinti ivóvízbázis védelmi jogszabály 5. számú melléklete értelmében fúrás, új kút létesítése a külső, a Hidrogeológiai A és B védőidomban új vagy meglévő létesítménynél, tevékenységnél a környezeti hatásvizsgálat, illetve a környezetvédelmi felülvizsgálat, illetve az ezeknek megfelelő tartalmú egyedi vizsgálat eredményétől függően megengedhető. Ennek tükrében nem látjuk célravezetőnek az ennél szigorúbb szabályozást, a vízadót nem érintő, csak harántoló fúrás esetében, tekintve, hogy a repesztési művelet a cementpalást esetleges és nagyon kis 29

valószínűséggel bekövetkező sérülése setén is csak rövid ideig tartó átfejtődést eredményezhet. 3.1.3. A visszatermelt repesztőfolyadék tárolásából adódó potenciális környezeti kockázatok a felszínen Amint a 3. fejezet elején említettük, a felszínen tárolt repesztőfolyadék esetleges szennyező hatásaival részletesen nem foglalkozunk, ezért itt csak a legfontosabb ezzel kapcsolatos szempontokat összegezzük. A visszatermeltetett vizet zárt tározóban (műszaki védelemmel ellátott) szükséges tárolni, melynek elhelyezéséről az ártalmatlanítás utáni a jogszabályi előírásoknak megfelelően gondoskodni kell. A felszíni vizek, vizes élőhelyek védelme kiemelt fontosságú. A használt víz, illetve a szennyvíz elhelyezésének tervezése során a vizek védelméről szóló jogszabályokban meghatározott rendelkezések figyelembevételével kell meghatározni: a) a használt víz, illetve a szennyvíz várható mennyiségét, minőségét, b) a befogadó terhelhetőségét, c) a befogadóba történő bevezetés módját, d) a szennyvíztisztítás módját, valamint e) műszaki-gazdasági számítások alapján a legkisebb környezeti terheléssel járó megoldásokat. 3.1.4. A vízföldtani monitoring szerepe A felszín alatti ivóvízbázisok, termálvíztestek védelme és a fenntartható vízgazdálkodási gyakorlat alkalmazása össztársadalmi feladat és nemzetgazdasági érdek. Mivel Magyarországon a Víz Keretirányelv (VKI) előírásait követő víztest alapú vízkészlet gazdálkodás történik, amelynek a monitoring is szerves része, így célszerű a monitoring előírásoknál is ezekre figyelemmel lenni. Magyarországon hidrogeológiai szempontú diagnosztikai vizsgálat a rétegrepesztés esetleges káros hatásainak detektálására még nem készült. A szakirodalmi szerzők egyöntetű állásfoglalása szerint a rétegrepesztés legnagyobb biztonsági kockázatát az elhanyagolt, tönkrement palástcementezésű mélyfúrású kutak, kutatófúrások jelentik. Ebből következően a vízföldtani monitoring fontos eleme a területen található fúrások, kutak számbavétele (indokolt esetben akusztikus cementpalást - CBL vizsgálata, ami ismételt is lehet) és mintavételre történő alkalmasságuk tisztázása. A nagy felszíni kiterjedésű szénhidrogén-termelő telepek esetében, különösen vizes élőhelyek környezetében, ahol jelentős építési, felvonulási munkálatok zajlanak, ill. a szilárd vagy folyékony szennyezőanyagok tárolása jelentős és időben elhúzódóan megy végbe, a sekély, talajvízre orientált vízföldtani monitoring indokolt. Ehhez felhasználhatóak a magyarországi talajvíz-észlelőhálózat kútjai is, esetenként újak kiképzése (tekintve egy talajvízkút kiképzésének fajlagos költségét) az áramlási viszonyok figyelembe vételével. Tekintve a mélyfúrású kutak (> 1500 m) kiképzésének nagy fajlagos költségét többlet kút fúrása monitoring céljából csak eseti döntésként fogadható el, általános érvényűként nem. A megfontolás tárgya elsősorban a legközelebbi vízadó közelsége, a repesztendő térrész és a víztest közötti összletek vízzárósága, a bennük esetlegesen felújuló vetőrendszer kialakulásának kockázata stb. 30

A biztonsági értékelés és a monitoringhálózat kialakítása során szükséges számba venni a lehetséges áramlási útvonalakat is. A maximum 10-7 - 10-8 m/s vertikális szivárgási tényezővel rendelkező rétegösszletekben rendkívül lelassult áramlással számolhatunk, így a rétegrepesztések földtani védelme általában biztosított, viszont a helytelen kiképzésű vagy tönkrement palástcementezésű kutak közvetlen kapcsolatot hozhatnak létre. Objektum szempontú diagnosztika a kutatási területen, a repesztés előtt felvett vízkémiai háttér, majd a repesztést követő repesztőfolyadék-specifikus vízkémiai monitoring indokolt. 3.1.5. Egyéb hidrogeológiai szempontok A hidraulikus rétegrepesztés Magyarországon az eddigi gyakorlat szerint az ivóvíz és termálvíz víztartók-víztestek alatt jelentős mélységben történt. A vízkészlet-gazdálkodási tervben a mélységi víztestek mélység felé történő lehatárolása nem egyértelműsített és nem tekinthető egzaktnak. Általános szabályként érvényes, hogy a hideg mélységi (porózus, karszt) víztestek alsó határa a 30 °C-os izoterma. Ezek alatt a porózus és karszt termálvíztestek húzódnak, amelyek azonban nem fedik le az egész országot (pl. a hideg karsztos víztestek alatt nincs kijelölt termálvíztest és repedezett termál víztest sem került lehatárolásra, kismértékű relevanciája okán). A rétegrepesztési eljárás hatékony szabályozása érdekében szükséges az egyes víztestek vertikális lehatárolása (földtani-vízföldtani megfontolások figyelembevételével), és csak ennek birtokában lehet kötelezően előírást alkalmazni konkrét távolság betartására pl. 300 (porózus), ill. 500 m (karsztos). A kötelezően előírt távolság másrészről viszont céljait tekintve megegyezik a bányászatban szokásos biztonsági övezet, ill. védőpillér funkcióval. A jogszabály szövege szerint (1993. évi XLVIII. törvény a Bányászatról): „…meghatározott létesítménnyel összefüggésben folytatott tevékenység hatásától a lakótelepülést, a felszíni vagy földalatti egyéb létesítményt, a vízkészletet, a folyó-, illetőleg állóvizet, műemléki ingatlant, régészeti, védett természeti területet szükség esetén védőpillér (határpillér, védőidom) kijelölésével kell megóvni. A védőpillért a tevékenység folytatása során veszélyeztetni nem lehet. A bányafelügyelet az érdekeltek meghallgatásával a védőpillér lefejtését vagy meggyengítését engedélyezheti, ha annak rendeltetése megszűnt, vagy ha a biztonsági és védelmi követelmények más módon is kielégíthetők”. Az engedélyeztetési eljárás első fázisában több komponensű tervezett hatás-védőidom (szerkezetváltozási /pl. várható repedésfélhossz/ szempontú, hidrogeológiai, geotermikus, rezervoár vagy nyomás szempontú) kijelölése célszerű, melyet, majd a vizsgálatok, fúrási műveletek alapján pontosítani, ill. módosítani szükséges, mely a MÜT módosításával is együtt jár. A geotermikus védőidom kellően precíz kidolgozásra került, melynek szemlélete a rétegrepesztési eljárásban is alkalmazható. 3.2. Földrengés kockázat (indukált szeizmicitás) Rétegrepesztés során a kőzetek törését, repedését szándékosan, nagy nyomású folyadék besajtolásával idézik elő, így a folyamat természeténél fogva szeizmicitást eredményez. Rétegrepesztés során kétféle indukált szeizmicitással találkozhatunk: (1) Mikro-rengések pattannak ki a rezervoárhoz kapcsolódó új törések/repedések kialakulásakor, illetve mikrorepedések reaktiválódásakor (20. ábra). Ez a technológia rutinszerű velejárója, amit a folyamat optimalizálása érdekében a kivitelezők előzetesen modelleznek, majd a repesztési folyamat lépései során próbálnak nyomon követni. A monitorozás leghatékonyabb módszere a passzív szeizmika. A nagyon kis 31

energiájú emissziók - mikrorengések érzékelése csak a zajforrások kiiktatása mellett, lehetőleg a felszín alatt elhelyezett érzékeny műszerekkel lehetséges. Több 10 ezer vizsgált és detektált eset alapján ezek magnitúdója csak kivételes esetben haladja meg az 1-et, térbeli kiterjedésében pedig a repesztési hely néhány 100 m-es körzetében marad (Ellsworth 2013, Fisher & Warpinski 2011).

20. ábra: Mikrorengések az USA-beli Jonah mezőn (Wyoming). Kék pontok jelzik a repedésterjedés nyomán kialakult rengéseket az East 3 kút repesztéséhez kapcsolódóan, míg a sárga és zöld pontok egy kis vető felújulásához köthető mikrorengéseket rajzolják ki (Davies et al. 2013)

(2) Meglévő nagyobb vetőket érő stressz hatására jóval ritkább, de több nagyságrenddel nagyobb rengések gerjesztődhetnek, melyek magnitúdója (2,1-3,8 között - Davies et al. 2013) azonban még mindig az emberi érzékelés határán van, tehát emberi életben, épületekben, infrastruktúrában és a természetben várhatóan nem okoz kárt (21. ábra).

Rétegrepesztés

21. ábra: Bizonyítottan rétegrepesztés által gerjesztett rengések viszonya a természetes földrengésekhez (Davies et al. 2013 adatai nyomán a www.seismology.hu ábráján)

32

Hidraulikus rétegrepesztés esetén a stressz forrása lehet a vetőzónában megjelenő fluidum, mint „kenőanyag”, mely a megemelkedett fluidnyomás következtében a vető elgyengülését, reaktiválódását eredményezheti. Probléma akkor állhat elő, ha a repedésrendszer és az ismert vetőzónák közt kapcsolat jön létre, és vagy maga a fluidum jut el a vetőzónába, vagy az általa gerjesztett nyomástöbblet. A repesztő folyadék – vagy nyomástöbbletének – a vetőzónába jutásának lehetséges módjai: (1) közvetlenül a fúrólyukból, (2) új repedéseken keresztül, (3) már meglévő repedéseken keresztül, (4) nagyobb permeábilitású kőzeten keresztül. A rétegrepesztés által generáltaknál nagyobb magnitúdójú rengések jelentkeztek (max. 5,6 ; Oklahoma - Ellsworth, 2013) észak-amerikai vízbesajtoló kutak környékén, ahol vagy nagyon nagy mennyiségű fluidumot injektáltak be és/vagy szintén ismert jelentős vetőzónák környezetében történt a beavatkozás. Ez egyrészt arra is utal, hogy kockázatot növeli a betáplált fluidum mennyisége, másrészt az amerikai tanulmány arra is rávilágított (Elst et al. 2013), hogy ezek a területek alapvetően „érzékenyebbek” a szeizmikus hatásokra, ami a kritikus feszültséghez közeli állapotú töréseket feltételez. Tehát ott alakulhatnak ki jelentős földrengések, ahol a rendszer természetes állapotában is a kritikushoz (nyírási szilárdásági határhoz) közeli állapotban van. Mindezeket figyelembe véve egymástól független nemzetközi (pl. The Royal Society 2012, Ewen et al. 2012, Davies et al. 2013, National Research Council, 2013) tanulmányok arra jutottak, hogy a hidraulikus rétegrepesztés alacsony szeizmikus kockázattal jár. A földrengések esetén (legyen indukált vagy természetes kioldódás eredménye) fontos megjegyezni, hogy az az energia tud felszabadulni a törések aktivitása során, amely abban a térrészben felhalmozódott. Ebből következik, hogy elvileg is igaz az, hogy a repesztéssel esetlegesen indukálódó földrengések magnitúdója nem lesz nagyobb az ebben a térrészben kipattanó sekélyfészkű rengésekétől. Nem zárható ki továbbá, hogy – azokban a térségekben, ahol a természetes földrengések kialakulása gyakorinak mondható – a gerjesztett szeizmikus hatások felerősítik azok kialakulását. Azonban ez a földtani környezet részletes tanulmányozásával, a feszültségtér megismerésével, a felszínig érő nagy vetők, vetőzónák, tektonikailag aktív területek elkerülésével, a fluidum egyensúly (betáplált és kinyert mennyiségek) fenntartásával, gondos tervezéssel és monitorozással elkerülhető. 3.2.1. Indukált szeizmicitás – általános ismertetés A kőzetek a feszültség hatására deformálódnak, majd amikor a feszültség elér egy meghatározott, a kőzetek összetételétől, a környezeti nyomástól és a hőmérséklettől függő szintet, ridegtörés következik be, és a kőzetblokkok az újonnan kialakult törési sík (vető) mentén egymáshoz képest elmozdulnak. Ennek hatására a hosszú idő alatt felhalmozódott energia másodpercek alatt, főként rugalmas hullámok formájában felszabadul, azaz földrengés pattan ki. Indukált szeizmicitásnak (vagy gerjesztett földrengésnek) azt nevezzük, ha a földkéregben újonnan kialakult törés vagy meglévő vető mentén a földmozgás emberi tevékenység hatására következik be. Ezt okozhatja a kőzetanyag vagy fluidum eltávolítása bármilyen bányászati tevékenység során, vagy épp ellenkezőleg, nagy mennyiségű fluidum mélybe juttatása. Az indukált földrengések is ott alakulhatnak ki, ahol a tektonikus feszültségek is halmozódni tudnak. Egy vető elmozdul, ha a normál feszültség annyira lecsökken, hogy a nyírófeszültség meghaladja a vetősíkban érvényes nyírási szilárdságot (Mohr-Coulomb törési törvény). Ez elérhető a nyírófeszültség növekedésével pl. oldalirányú mozgások hatására, vagy a normál feszültség csökkenésével, amit okozhat erózió (mindezek lassú, természetes és földtörténeti dimenziójú folyamatok), illetve a fedő rétegek vagy a pórusfolyadék eltávolítása, - vagy a rétegrepesztés esetében is fontos tényező - a fluidnyomás növekedése (mesterséges hatások). 33

A ridegtörés kialakulását mérsékli a kőzetek plasztikus vagy viszkózus viselkedése, illetve az energiaelnyelődés és a törések kialakulása ellen ható porózus és többfázisú, kisebb szilárdsággal jellemezhető üledékes kifejlődés (pl. agyagok, aleuritok, homokkövek, stb.). A rideg törések kialakulása ellen hat továbbá a hőmérséklet növekedése, növelve a kőzet viszkózus tulajdonságát és így az energiaelnyelő képességét. Ennek a hatásnak nagy mélységben, a Pannon medencében van jelentősége a világátlag feletti geotermikus gradiens miatt. Általános érvényű összefüggések az indukált szeizmicitás nagysága kapcsán a fentiek alapján: -

függ a repesztett kőzet kőzetfizikai paramétereitől (összenyomhatósági együttható, nyírási modulus, duktilitás, porozitás, hőmérséklet): pl. minél nehezebben törik a rideg kőzet, annál nagyobb energia halmozódik fel, nagyobbak az észlelt mikrorengések, de minél duktilisabb vagy fiatal (neogén) üledékes, porózus, többfázisú, annál inkább vezetődik el a felhalmozott feszültség és lesz szeizmikusan kevéssé aktív és veszélyes a terület

-

függ a meglévő és felújulásra képes vetők nagyságától: minél nagyobb a felülete, annál nagyobb az indukált szeizmicitás

-

függ a meglévő és felújulásra képes vetők tektonikai helyzetétől, feszültség állapotától: minél több feszültséget tárol, annál nagyobb az indukált szeizmicitás, de a kipattanó rengés nem nagyobb, mint a térrészben felhalmozódott energia

-

függ a repesztés nyomásviszonyaitól: a nagy mennyiségű és intenzitású betáplálás növeli a nyomást, míg a gyors és nagyobb mértékű visszafolyás csökkenti

-

az eddig dokumentált esetek, és az ezek alapján reálisan becsülhető indukált szeizmicitás nagyságrendje jóval kisebb a folyamatosan jelenlevő és rögzített természetes szeizmikus aktivitásnál.

22. ábra: 1-nél nagyobb magnitúdójú indukált földrengések megoszlása az emberi beavatkozás függvényében (Davies et al. 2013). Az 1929 óta publikált 198 esetet átfogó tanulmány azt mutatja, hogy a repesztéshez köthető indukált szeizmicitások (fekete színnel) jóval alacsonyabb magnitúdójúak, mint a bányaműveléshez, a kőolaj-és földgáztermeléshez, vagy a vízvisszanyomásos szénhidrogén termeléshez köthető szeizmikus események.

34

3.2.2. Szeizmikus aktivitás nem-konvencionális szénhidrogén-bányászat esetén A nemzetközi szakirodalom adatai alapján, a rétegrepesztés esetében, a tapasztalt indukált szeizmicitás - melynek a reális maximum magnitúdóját világátlagban 3 körüli értéknek becslik (The Royal Society 2012) - a többi bányászati tevékenységhez képest alacsony (22. ábra). Figyelembe véve azt is, hogy ezek az események nagy (2-6000 m) mélységben pattannak ki, a felszínen emberek által alig érezhetőek, épületekben várhatóan kisebb károkat sem eredményeznek. Felvetődik azonban a kérdés, hogy a repesztett kútban (béléscsövezés, cementpalást) nem okoznak-e sérüléseket, mely növeli a szennyezés kockázatát. Az általánosan elfogadott vélekedés szerint, mivel a szeizmikus események ugyanabban a mélységközben érinthetik a kutakat, ahol a repesztési folyamathoz egyébként is perforálják a béléscsövet, ezért nem okoznak extra kockázatot. Megfontolandó azonban az utólagos, ismételt vizsgálat a kút műszaki állapotának tekintetében, ha a vártnál nagyobb eseményt detektál a szeizmikus monitoring. A publikált adatok szerint eddig 3 helyszínen (Eola olaj- és gázmező, Oklahoma, USA; Preese Hall, Lancashire, Egyesült Királyság; és a Horn folyó medence, Brit Kolumbia, Kanada) 79 darab 1-nél nagyobb magnitúdójú eseményt jegyeztek fel. A legnagyobb feljegyzett, repesztés okozta szeizmikus esemény magnitúdója 3,8 volt (Davies et al. 2013). A 2011-ben, a brit szeizmikus észlelési hálózat által is detektált 2,3 és egy 1,5 magnitúdójú lancashire-i rengést követően lefolytatott vizsgálat arra jutott, hogy a repesztő folyadék elért egy korábban nem észlelt, de tektonikailag aktív vetőhöz, lecsökkentve az effektív feszültséget olyan szintre, hogy a vető megcsúszott, felszabadítva ezzel az eddig felhalmozódott feszültséget (Green et al. 2012). Az okokat tovább göngyölítve azt valószínűsítik, hogy a repesztett pala rétegsíkjai olyan gyengék, hogy a repesztés folyamán elcsúsztak, ezzel utat nyitva a fluidumnak a viszonylag távoli vető felé. Hazánk, illetve a Kárpát-medence természetes szeizmicitása összességében közepesnek tekinthető. Az eddigi megfigyelések alapján az ország területén évente négy–öt 2,5–3,5 magnitúdójú, az epicentrum környékén már érezhető, de károkat még nem okozó földrengésre kell számítani. Mérsékelt károkat okozó rengések 15-20, míg erősebb, nagyobb károkat okozó, 5,5–6 magnitúdójú földrengések 40–50 évente pattannak ki. A földrengések eloszlása nem homogén, jelentős eltérést találunk a térség szeizmikus szempontból legaktívabb környező orogén területek és a medence belsejének földrengés-tevékenysége között (23. ábra). A rétegrepesztéssel érintett területek (elsősorban az Alföld, Kisalföld) Magyarország kevésbe aktív részének tekinthetők. Kisebb szilárdsággal jellemezhető, porózus, agyagos kőzetek építik fel a Pannon medence felső, átlagosan 3 km vastag (0 – 6 km vastagság között változó), fiatal (neogén) üledékes tartományát, amely egyrészt számottevően képes csökkenteni a földrengések energiáját, másrészt nem kedvez a szeizmikus aktivitásnak. A nagytömegű fiatal üledékek elterjedésének jelentős mennyisége, továbbá a magas geotermikus gradiens plaszticitást vagy viszkozitást erősítő hatása a mélybeli kőzetekre nézve alapvetően - kedvező értelemben - kiemeli hazánkat a világátlag szerinti szeizmikus viselkedés tekintetében. Másképpen, a Pannon medence jellemzően kisebb szeizmológiai aktivitást mutat az említett tényezők miatt, mint számos medenceterület a világon.

35

23. ábra: A Kárpát-medencében és környékén 45. és 2006 között kipattant földrengések térképe. A szimbólumok nagysága arányos a rengések Richter-magnitúdójával (www.seismology.hu)

Abban az esetben, ha egy repesztés során, szerencsétlen módon például egy tektonikai zóna energiakioldása történne meg, megbecsülhetjük a felszabaduló energia mennyiségét. A 24. ábra alapját képező szeizmológiai adatok Tóth et al (2013) összeállításai alapján lettek feldolgozva. A statisztikai vizsgálat világosan rámutat arra, hogy a repesztés által érintett térrészben, a Pannon medencében felhalmozott rugalmas energia természetes körülmények között 1, – 2,5 magnitúdó közötti rengéseket képes generálni a legnagyobb valószínűséggel. Az indukált szeizmicitás a felhalmozódott feszültség egy részét oldja ki, ezért hazánkban a legkedvezőtlenebb műszaki és tektonikai egybeesések esetében is M ~ 1,8 magnitúdójú rengések keltéséhez vezethet legvalószínűbben. Ehhez azonban még hozzá kell venni a vastag, energiaelnyelésre képes fiatal üledékes összlet disszipációs képességét, aminek eredményeképpen, a felszínen, emberi érzékelés számára kialakuló hatása egy ilyen eseménynek lényegében nem lehet.

36

24. ábra. A Pannon medence felső 10 km mélységig kipattanó földrengések magnitúdó szerinti eloszlása az eddig meghatározott, irodalmi hipocentrum és magnitúdó adatok alapján

Összegezve: a nemzetközi adatok rámutatnak arra, hogy a nem-konvencionális szénhidrogénbányászat során indukált szeizmicitás valószínűsége alacsony (21. ábra). Amennyiben egy kedvezőtlen tektonikai és technológiai egybeesés miatt bekövetkezne szeizmikus esemény a repesztés hatására, a hazai földtani – geofizikai adottságokat figyelembe véve, a legrosszabb forgatókönyv esetén is M ~ 1,8 magnitúdójú rengés alakulhat ki a legnagyobb valószínűséggel, amely energia számottevő részét a vastag és fiatal, energiadisszipációra képes üledéktömeg elnyeli. Kimondható tehát, hogy a magyarországi földtani körülmények között a repesztés indukált szeizmicitásának (kipattanás, felszíni romboló hatás) veszélye az emberi épített környezetre nézve bármely, elfogadott szénhidrogén-bányászati technológiai kockázatnál egyáltalán nem nagyobb. A hazai, több évtizedes repesztések története és a földrengéses események egybevetése pedig arra is rámutat, hogy Magyarországon, ebből a technológiából kifolyólag azonosított szeizmikus aktivitás, esetleg tendenciák nem ismerhetők fel az adatokban. 3.2.3. Szeizmikus aktivitás geotermikus rendszerek esetén Némileg nagyobb indukált szeizmicitást (max. 4,6 Geysers, Kalifornia, USA) tapasztaltak a geotermikus (EGS) rendszerek kapcsán. Ennek alapvető oka, hogy a gazdaságosan hasznosítható geotermikus erőforrások tektonikailag aktív zónákban vannak. Ezekben az esetekben a szeizmicitás oka elsősorban a helyi feszültség állapot, azonban közvetlen kiváltója a töréseken előálló megnövekedett pórusnyomás. Ehhez azonban az is szükséges, hogy a pórusnyomás gradiense a megfelelően orientált törésekkel találkozzon. További tényezőt jelent a forró kőzet hidegebb fluidummal való érintkezéséből adódó összehúzódása, mely a törés felületén csökkenti a súrlódást, elősegítve a vető menti elmozdulást. Bizonyos esetekben ez a folyamat új repedések felnyílásához is vezet. A nagy mennyiségű víz kivétel és visszasajtolás a rezervoárban térfogat változást eredményezhet, ami szintén megzavarja a lokális feszültségteret, ezzel mozgásokat eredményezhet a kritikus állapotban lévő töréseken (Majer et al. 2007). A betáplált fluidum és az anyakőzet találkozásából adódó geokémiai folyamatok következtében beálló vetőmozgások szintén a vetősíkon megváltozó súrlódásra vezethetők vissza. A legjobban (és leghosszabb időre visszanyúlóan) dokumentált példa a megnövekedett szeizmicitásra a Geysers mező az USA-ban: az oldalelmozdulásos 37

tektonikával jellemzett területen a mikroszeizmikus események intenzitásának növekedését elsődlegesen a vízbetápláláshoz és gőzkivételekhez kötötték. Svájcban az erős lakossági tiltakozás hatására a baseli EGS projektet 2009 felfüggesztették a 3-as erősségű indukált földrengések miatt, ugyanakkor St Gallenben a 2013-ban bekövetkezett 3,6-es erősségű rengéseket követő leállás után 5,5 héttel a városi tanács engedélyezte a projekt folytatását (Breede et al. 2013). Több publikáció található arra vonatkozóan is, hogy a geotermikus rezervoárok egy részénél (de nem általánosan) nagyobb természetes földrengés aktivitás figyelhető meg. A nagy nyomású víz–gőz rendszerek mobilis jellegük folytán kisebb rengéseket, talajnyugtalanságot okozhatnak (GEOS 1987). Az antropogén hatások közül a vízbesajtolás az egyik legáltalánosabb oka az indukált szeizmicitásnak. Ezt bizonyítják, azok az esetek is, ahol akár 5-ös magnitúdójú földmozgást is észleltek a víz-visszatermeltetéssel kapcsolatban (Rocky Mountain Arsenal in Colorado, USA, Dallas- Forth Worth Airport, Texas, USA). Ennek oka egyrészt az időben hosszan elnyúló igénybevétel, illetve a rétegrepesztéshez képest extrém nagy betáplált vízmennyiségek, amelyek lehetővé teszik a nagyobb fluidnyomások kialakulását (Frochlich et al. 2011). Összefoglalóan: Az indukált szeizmicitás mértékét, mennyiségét és módját alapvetően meghatározza a betáplált fluidum mennyisége és aránya, az általa gerjesztett pórusnyomás emelkedés lokális feszültségtérhez való orientációja, a rezervoár hidrológiai tulajdonságai, a kőzetfizikai paraméterek, a helyi vetőrendszerek kiterjedése, a vetők mérete, és nem utolsó sorban a feszültségtér és a természetes szeizmoaktivitás. Az indukált szeizmicitás kockázatának csökkentéséhez szükséges: (1) a részletes földtani megismerés, különös tekintettel a vetők feltérképezésére szeizmikus mérések segítségével, a validált földtani modell felépítése, a feszültségtér azonosítása és a természetes szeizmicitás minél pontosabb dokumentálása (2) repesztés fő fázisát megelőző tesztek (pl. MiniFrac) (3) valós idejű szeizmikus monitorozás, mely lehetővé teszi az eredmények azonnali visszacsatolását, és szükség esetén a folyamat módosítását, esetleges leállítását (ún. traffic ligth system) (25. ábra)

25. ábra: A baseli EGS rendszerhez kidolgozott traffic ligth system példája. A visszacsatolási rendszert a lokális földtani viszonyok és a szeizmoaktivitás, valamint a geológiai folyamatok időigényét figyelembe véve lehet kidolgozni.

38

3.2.4. A szeizmikus monitoring szerepe A repedésterjedés nyomon követése alapvető fontosságú mind a folyamatok optimalizálása (repesztés csak a célkőzetben maradjon, megfelelő kúttávolság meghatározása) mind a kockázatok csökkentése szempontjából. A monitoring tervezésének első alapvető lépése az alapállapot felvétele: a kőzetfizikai paraméterek, a feszültségtér és a természetes repedezettség megismerése (irányítottság, hossz, magasság, repedések szélessége és permeábilitás). Ezek az adatok szükségesek a repesztési folyamat tervezéséhez is, melynek kulcsa a repedésterjedés előre jelzése modellezéssel. A modelladatok beszerzéséhez a repesztést megelőző tesztek, szeizmikus mérések és mikroszeizmikus monitorozás szükséges. A repesztés előtt, közben és után is számos módszer áll rendelkezésre, mely további információt szolgáltathat. Egyik csoportja a kémiai vagy radioaktív nyomjelzők hozzáadása a repesztő folyadékhoz, illetve proppanthoz, melyek hígulása és visszatérési ideje alapján következtetnek a repesztés milyenségére (Bennett et al 2006). Passzív észlelési módszernek tekinthető a felszínen vagy fúrólyukban elhelyezett tiltmeter, mely a rétegrepesztés hatására kialakult deformációk mérését célozza. A másik jelentős, gyakrabban és jobb eredménnyel alkalmazott csoport a passzív szeizmikus eljárások csoportja. A módszer azon alapszik, hogy a repesztés folyamatában a repedések felnyílásakor energia szabadul fel, mikroföldrengéseket (mikroemissziókat) generálva, a felszínen vagy fúrólyukban pedig a hullámok beérkezését vizsgálják. Mivel a detektált szeizmikus események magnitúdója rendkívül alacsony, a mikroszeizmika elnevezés is használatos. A fő különbség az aktív szeizmikához képest, hogy míg ott ismert a jelforrás pontos helye és ideje (szándékolt energia besugárzás, például robbantás, képalkotási céllal), addig a passzív szeizmika esetében a forrás pontos helye és keletkezésének ideje nem ismert. A feladat a kipattanási idő, hely és nagyság meghatározása, tehát a mérés eredménye nem szelvény, hanem a forráspontok keletkezésének lokalizációs képe. A módszer előnye a térbeli és valós idejű monitorozás. Az egyes fázisok (perforálás, MiniFrac és MainFrac) külön vizsgálhatók, és a mért adatok segítségével finomítható a repesztési modell, illetve a későbbi beavatkozások is optimalizálhatók (pl. trafic light system, ld 25. ábra). A monitorozást a geológiai folyamatok „késése” miatt nem csupán a repesztés ideje alatt, hanem az azt követő időszakban is folytatják. Elrendezését tekintve alapvetően 2 módon lehet kivitelezni (26. ábra): (1) Monitorozás fúrólyukban/kútban: a repesztett kúthoz közeli (max. 300-500 m kőzetminőségtől függően) használaton kívüli kútban vertikálisan helyezik el a geofonokat. A módszer előnye, hogy a felszíni zajnak (mely a detektálni kívánt jel nagyságrendjébe esik vagy sokszor jelentősen nagyobb) csak töredékét érzékeli, hátránya azonban az, hogy a kútban magas lehet a hőmérséklet, amire a műszerek érzékenyek. A módszerrel az esemény mélysége pontosan meghatározható. (2) Felszíni monitorozás: a több száz vagy ezer geofont a felszínen terítik különböző elrendezésben nagy (akár több 10km2) területen, tehát a módszer némileg időigényesebb. A nagyobb fedésszám miatt azonban jól használható az események térbeli lokalizációjára, így a repedésrendszer kiterjedésének nyomon követésére. Legnagyobb nehézséget a felszíni zajok kiszűrése okozza.

39

26. ábra: Rétegrepesztés monitorozása fúrólyukban és felszínen (http://www.tnw.tudelft.nl)

Az eredmények feldolgozása nagyban hasonlít a klasszikus szeizmológia metodikájára. Az adatok egységes formátumba hozása után több állomáson, közel azonos időben megjelenő széles spektrumú rövid jelcsomagokként azonosítják a mikroszeizmikus eseményt. Ezt követően időtartományban vizsgálva a jeleket az első beérkezések alapján – a vizsgált földtani egységre kidolgozott sebességtér felhasználásával – meghatározzák a források helyét (27. ábra).

27. ábra: Passzív szeizmikus monitoring eredményének megjelenítése 3D-ben. Srednenazimskay mező, Nyugat-Sziberia, 2013. (www.csp-amt.com)

A passzív szeizmikus eljárások közt viszonylag új módszer a Tomographic Fracture Imaging (TFITM) (Geiser et al. 2012), mely szintén a felszínen detektált akusztikus jelekből a fluidnyomás impulzusok terjedésére következtet, azaz a már meglévő és újonnan létrejövő repedéshálózatot fluidum-áramlási útvonalakként értelmezi. A módszer azon a felvetésen alapul, hogy a mért energia kibocsátás lineárisan korrelálható a töréses területtel, így a legnagyobb törési sűrűségű területek jellemezhetők a legnagyobb számított értékekkel (28. ábra). 40

28. ábra: TFI eredmények a Beru-4 kút rétegrepesztéséről 3486 mBf (a kb. repesztési) mélységben. Pirostól (nagy) kékig (kicsi) terjedő színezés jelzi a repesztett áramlási utakat, míg a szürke a természetes áteresztési helyeket (Global 2013).

4. HAZAI PILOT TERÜLETEK RÉSZLETES VIZSGÁLATA 4.1. Területválasztás A hidraulikus rétegrepesztés célja és földtani közege szerint külön kezelendő. A célja legtöbb esetben a nemkonvencionális szénhidrogének kitermelésének és a geotermikus energia hasznosításának elősegítése. A földtani közeg szerint másképp kezelendő egy üledékes és egy alaphegységi rezervoár. Tanulmányunkban a két részletesebben vizsgált pilot területet (Derecskei árok és Battonyai hát) e szempontrendszer mentén választottuk ki. Fontos mérlegelési szempont volt emellett, hogy mindkét terület koncessziós kezdeményezés tárgyát képezte, amelynek keretében érzékenységi-terhelhetőségi tanulmányok (Kovács et al. 2013, Zilahi-Sebess et al. 2013) készültek, amelyekben a területek előzetes környezeti szempontokat előtérbe helyező komplex kiértékelése már megtörtént. A nemkonvencionális szénhidrogén kutatás-termelés lehetséges hatásainak elemzését lehetővé tevő pilot terület kiválasztásánál fontos szempont volt, hogy a lehető legrészletesebb információval rendelkezzünk az eddig elvégzett rétegrepesztési műveletekkel kapcsolatban. A MOL által a Berettyóújfalu térségében végzett rétegrepesztési műveletekkel kapcsolatos részletes információ átadása e szempontból döntő jelentőségű volt, amelynek nyomán választásunk egyértelműen a Derecskei-árok területére esett. Bár a rétegrepesztés környezeti hatásai vizsgálatának homlokterében Magyarországon ezidáig a nemkonvencionális szénhidrogének álltak, tanulmányunkban mindenképp célunk volt az ettől némileg eltérő (ld. 2.7. fejezet) geotermikus célú rétegrepesztés hatásait is konkrét hazai példán keresztül bemutatni, ezért ennek illusztrálására a Battonyai hátat választottuk, ahol várhatóan 2015 őszén indul el Magyarország K+F célú EGS projektjének első fúrása.

41

4.2. Módszertan A pilot területek elemzésének fókuszában a területekre készített valós földtani helyzetet bemutató 3D földtani modellek elkészítése állt. A vizsgált területek határát az adott területekre készített koncessziós érzékenységi-terhelhetőségi vizsgálati területeinek határai adták. Ezeken belül egy-egy 3D szeizmikus blokk területére végeztünk részletesebb kiértékelést (29. ábra). A tanulmány során három darab földtani felület- és voxelmodell készült JewelSuite (JewelSuite Subsurface Modelling 2014) háromdimenziós modellező szoftver-környezetben. Az elkészült modellekből kettő a derecskei koncessziós területen található: egy átfogó modell a teljes koncessziós területről, egy kisebb pedig a koncesszió keleti felén mért Földes-K 3D szeizmikus tömbből készült. A harmadik modell alapját a battonyai koncessziós terület (Ferencszállás koncesszió) és a Mezőkovácsháza 3D szeizmikus tömbök adták. Az itt felhasznált 3D-tömb szinte teljesen lefedi a koncessziós területet. Az elkészült modellek segítséget nyújtanak az összetettebb földtani problémák megértéséhez, megoldásához valamit a kevésbé hozzáértő szem számára is szemléletessé és könnyen megérthetővé tehetik a fontosabb földtani információk áttekintését. Megjegyzendő továbbá, hogy az elkészült felületek (tektonikai és földtani határok) és 3D-gridek (négyzetrács hálón alapuló 3D test) bemenetet nyújthatnak későbbi áramlás és különböző földtani és geofizikai modelleknek.

29. ábra: A két vizsgált pilot terület elhelyezkedése: Derecske koncessziós terület és benne a „Földes” 3D szeizmikus tömb határvonala, illetve a Battonya koncessziós terület és benne a „Mezőkovácsháza” 3D szeizmikus tömb határvonala. A háttér Magyarország prekainozoós aljzattérképe (Haas et al. 2010)

42

A modellek elkészítéséhez a rendelkezésre álló legtöbb adatot igyekeztünk felhasználni. A felhasznált adatokat két kategóriába sorolhatjuk. Az egyik csoportba a Földes-K 3D és a Mezőkovácsháza 3D tartoznak, melyek főként 3D szeizmikus adatokra támaszkodnak. Ezen tömbök segítségével egy részletesebb modell elkészítésére nyílt lehetőségünk. A másik csoportba a derecskei koncessziós terület átfogó modellje tartozik. Ebbe a modellbe főként a már meglévő földtani adatok kerültek beépítésre, mint például a Haas et al. (2010) által szerkesztett aljzattérkép vagy az MFGI mélyföldtani térképének egyes szintjei (miocén tető és alsó-felső pannon határ szintek). Mindhárom modell elkészítésénél mélyfúrási rétegsorokra is támaszkodtunk. A Földes 3D modellterébe 11 darab, a battonyai koncessziós modellhez 21 darab, míg a derecskei koncessziós modell esetében 37 darab fúrás rétegsorát építettünk be és jelenítettünk meg a modellben. A szeizmikus időben és a fúrási mélységben lévő adatok együttes ábrázolása érdekében VSP (vertikális szeizmikus szelvényezés) mérések eredményeit is felhasználtuk. A VSP mérési adatok a következők voltak: Beru-1, Beru-6, Földes-23, Földes-ÉK-1 a Földes-K 3D és Mezőhegyes DK-1, Mezőhegyes DK-2. A Mezőkovácsháza 3D esetében felhasználtuk még a Battonya geotermikus projekt (Mező et al. 2009) során készített idő-mélység összefüggéseket is. Ezek az értelmezés utáni idő-mélység konverzióhoz is alapadatként lettek felhasználva, mely az értelmezett szintek közötti intervallum sebességek alapján a VSP-k időmélység összefüggéseit felhasználva és a területen található fúrások korrekciójával készült. Az értelmezési munka során a rétegrepesztés hatásainak elemzése szempontjából releváns három mélyföldtani szintre összpontosítottuk. Ezek a paleozoos-mezozoos aljzat képződményeinek tető, az alsó- és középső-miocén képződmények tető, valamint a termálvíz alsó határ szintjét jelentő alsó- és felső-pannon képződményeket elválasztó, Újfalui Formáció talpszintjei voltak. (A munka során az egyes horizontok értelmezését 20as inline és crossline közökkel végeztük.) A modelltér egyes helyein sűrűbben, 10, 5 vagy akár 1 line mentén végeztük az értelmezést. A vonalsűrítés indokát a felmerülő földtani problémák és bonyolult szerkezeti elemek pontosítási igénye indokolta. A battonyai részterület esetében itt is felhasználtuk a már említett Battonya geotermikus projekt (Mező et al. 2009) eredményeit, melyek főként az aljzat és az alsó-középső miocén képződmények kitérképezésében nyújtottak nagy segítséget. Az értelmezett horizontokból egyszerű krigelés és háromszögelés segítségével generáltunk felszíneket, melyekből 500x500 méteres felbontású 3D jewel-grideket készítettünk. A gridmodell esetében minden egyes cella rendelkezik annak megfelelő földtani attribútumával. Az elkészült grid a későbbiekben mélyfúrás geofizikai szelvények és vízföldtani hőáram- vagy további attribútum térképek segítségével, újabb attribútumokkal is felruházható. A modellek virtuálisan, szelvénynézetben „szeletelhetőek” és exportálhatóak 2D szelvények mentén 2D-modellek futatásához, vagy 3Dben bonyolultabb 3D-modell futtatásokhoz is. Az értelmezett szintek mellé beépítésre került a 30 °C-os izoterma mélység-gridje, szintvonalas térkép formájában, amely a területeken a termálvíztestek tetőszintjét hivatott ábrázolni (a termálvíztest alját az Újfalui formáció talpszintjével vettük azonosnak). A termálvízadó feletti porózus hideg víztesteknek csak a területei lehatárolása adott (a mélység felé nem), ezért ezek a modellben nem szerepelnek, csak a konkrét területi értékeléseknél (4.3., 4.4. fejezetek) hivatkozunk rájuk, ahol releváns. A földtani szintek meghatározása mellett a szeizmikus tömbök kiértékelése során a szerkezeti elemeket (törések, vetők) is azonosítottuk. Ezeknek egyrészt az esetleges vízvezetés szempontjából van nagy jelentősége, másrészt a medencekitöltő összleteket átszelő fiatal virágszerkezetek a neotektonikai aktivitásra utalhatnak, amely során a mélybeli törések reaktiválódhattak, és ami az aljzatban levő kőzetek repeszthetőségét is befolyásolja. 43

Beépítésre kerültek továbbá a modell területére eső szénhidrogén bányatelkek határai, valamint ezek mélységben ábrázolható határfelületei is, melyekből szintén voxelizált testek készültek. Továbbá a Földes-K 3D-n a Beru-4 fúráson jelölve lett a korábbi repesztések hatására keletkezett repedések térbeli kiterjedése. Ezen modellelemek valós méretük alapján csak erős nagyításban láthatóak a teljes modellt ábrázoló nézetben. Mindezen adatoknak, információknak az MFGI-ben egyedülálló módon, országosan rendelkezésre álló egyéb földtani-geofizikai-vízföldtani téradat rendszerekbe (pl. fúrási adatbázisok, egyéb mélygeofizikai mérések, vízföldtani-vízgeokémiai értékelések) történő illesztése, újraértékelése olyan integrált értelmezést tett lehetővé, amelyben az egyes hatótényezők, folyamatok tér-és időbeli egymásrahatások a valós térben szemléltethetőek és reálisan megítélhetőek. 4.3. Derecskei-árok 4.3.1. Földtani felépítés A derecskei koncessziós terület földtani felépítését részletesen Kovács et al. (2013) ismerteti, jelen tanulmányban ennek csak rövid kivonatát közöljük, amely keretet ad a következő fejezetekben foglaltak tárgyalásához. A koncessziós terület a Közép-Magyarországi nagyszerkezeti vonaltól délre fekvő Tiszainagyszerkezeti egység részét képezi, amely három szerkezeti egységnek (Mecseki-,Villány– Bihari-, Békés–Codrui-egység) a variszkuszi orogén fázis idején bekövetkezett egyesülésével jött létre. A későbbiekben az alpi szerkezetalakulás folyamán lejátszódó takaróképződés és pikkelyeződés eredményeképpen alakult ki a nagyszerkezeti egység északkelet–délnyugati irányú pásztás elrendeződése. A Villányi- és Bihari egységet alapvetően kisfokú metamorfózist szenvedett mezozoos képződménynek (mészpala, agyagmárgapala, mészkő), illetve egyéb metamorf kőzetek (gneisz, csillámpala, amfibolit) építik fel, míg a Mecseki egység területén uralkodóan a kréta–paleogén pelágikus márga, flis összlet található (30. ábra). Az aljzat mélysége erősen változó: Konyár térségében –6000 mBf-nél nagyobb mélységben éri el legnagyobb mélységét a Létavértes–Bakonyszeg–Darvas csapású árok. Az ároktól ÉNy-ra átlagosan –2000 – –2500 mBf, míg attól DK-re –3000 mBf átlagos mélységben várható a prekainozoos aljzat. Legsekélyebben Kismarja térségében található, ott már –1000 mBf-ben is elérhető a metamorf aljzat. A kárpáti–szarmata időszakban a kainozoos szinrift tektonikai fázisban kezdődött meg a terület mai földtani felépítését meghatározó 6000 méternél is mélyebb Derecskei-árok kialakulása, amely erőteljesen módosította a mezozoos aljzati képződmények északkelet– délnyugati irányú övességét. A vizsgálati területen általános elterjedésű alsó és középső miocén rétegek fúrt vastagsága néhány métertől több 100 méterig változik, kőzettanilag folyóvízi környezetben lerakódott agyag, aleurit, homok, konglomerátum összletek, tufit, tufa közbetelepülésekkel tagolt homokkőrétegek, illetve sekélytengeri, litothamniumos, biogén mészkőrétegek jellemzik (31. ábra).

44

30. ábra: A Derecskei árok prekainoizoós medencealjzatának térbeli képe az aljzatot ért fúrások feltüntetésével (Haas et al. 2010 alapján) a Jewel modellben. Az É-i irányt az ábra bal alsó sarkában levő kis zöld nyíl mutatja. A függőleges és vízszintes méretarányt a mérce jelzi, amelynek egy beosztása 500 mnek felel meg. A piros keret a Földes-K 3D szeizmikus tömb határát jelzi.

31. ábra: Az aljzatra települő alsó- és középső miocén képződmények tetőtérképe a Jewel modellben (szürke felszín). Az É-i irányt az ábra bal alsó sarkában levő kis zöld nyíl mutatja. A függőleges és vízszintes méretarányt a mérce jelzi, amelynek egy beosztása 500 m-nek felel meg. A piros keret a FöldesK 3D szeizmikus tömb határát jelzi.

45

A Derecskei árok több ezer méteres süllyedésének jelentős része már később, az ún. posztrift fázisban zajlott le. Ennek eredményeképpen képződtek a Pannon-tóban lerakódott nagy vastagságú, jelentős részben turbiditekből álló rétegsorok az árkok területén. Az Endrődi Márga, a Szolnoki Homokkő és az Algyői Formáció alkotják a hagyományos értelemben vett „alsó-pannóniai” formációkat, a Peremartoni Formációcsoportot. Az Újfalui Homokkő Formáció, a Zagyvai Formáció és a Nagyalföldi Tarkaagyag Formáció alkotják a hagyományos értelemben vett „felső-pannóniai” formációkat, a Dunántúli Formációcsoportot A területen az Újfalui Formáció talpa (egyben a termálvíztest aljaként értelmezett felszín) a Jewel modell szerint kb. 1300-1400 m mélységben húzódik (32. ábra), amely alatt az agyagos és vízzárónak tekinthető Algyői Formáció található, azaz a területen a regionális termálvíz áramlás max. az 1500 m mélységig terjedő térrészre korlátozódik.

32. ábra: Az alsó- és középső miocén képződményekre települő felső-pannon Újfalui Formáció talptérképe (egyben a termálvíztest aljaként értelmezett felszín ) a Jewel modellben (kék felszín). Az É-i irányt az ábra bal alsó sarkában levő kis zöld nyíl mutatja. A függőleges és vízszintes méretarányt a mérce jelzi, amelynek egy beosztása 500 m-nek felel meg. A piros keret a Földes-K 3D szeizmikus tömb határát jelzi.

A Pannon-tó feltöltődését követően Juhász et al. (2006) szerint a jelentős vastagságú folyóvízi összlet folyamatos rétegsort képvisel a késő-miocéntől a negyedidőszak elejéig, jelezve a terület folyamatos süllyedését (33., 34. ábra). E süllyedő tendencia a rétegrepesztés szempontjából jelentős tényező, hiszen ilyen geodinamikai környezet sokkal inkább kedvez a már meglevő törések repedések összezáródásának, elagyagosodásának, semmint új törések kialakulásának, felszínre nyílásának.

46

33. ábra: A felső-pannon Újfalui Formációra települő negyedidőszaki képződmények talptérképe a Jewel modellben (narancs felszín). Az É-i irányt az ábra bal alsó sarkában levő kis zöld nyíl mutatja. A függőleges és vízszintes méretarányt a mérce jelzi, amelynek egy beosztása 500 m-nek felel meg. A piros keret a Földes-K 3D szeizmikus tömb határát jelzi.

34. ábra: A felszín helyzete a Jewel modellben (barna felszín). Az ábra az összes, a modellbe beépítet földtani szint térbeli helyzetét (4.2-4.5. ábrák) mutatja. Az É-i irányt az ábra bal alsó sarkában levő kis zöld nyíl mutatja. A függőleges és vízszintes méretarányt a mérce jelzi, amelynek egy beosztása 500 m-nek felel meg. A piros keret a Földes-K 3D szeizmikus tömb határát jelzi.

A derecskei területre készített földtani térmodell lényeges szintje még a 30 °C-os izoterma mélységét ábrázoló felület (35. ábra), amely a Vízgyűjtő Gazdálkodási Tervben elfogadottak szerint a termélvíztestek felső határoló felülete. A területen ez 300-350 m mélységben húzódik.

47

35. ábra: A 30°C-os izoterma mélysége. Az É-i irányt az ábra bal alsó sarkában levő kis zöld nyíl mutatja. A függőleges és vízszintes méretarányt a mérce jelzi, amelynek egy beosztása 500 m-nek felel meg. A piros keret a Földes-K 3D szeizmikus tömb határát jelzi.

A Derecskei árok szerkezeti viszonyaira a medencét határoló fiatal, jelentős oldaleltolódásos tektonikai síkok jellemzőek, amelyeket a földtani modell is jól szemléltet (36. ábra és 57., 58. ábrák). Vakaracs és Várnai (1991) a területen több km-es oldalelmozdulásokat mutattak ki a pannon rétegsorban, a legnagyobb, balos oldalirányú elmozdulás 5,5 km-es. Ezek korát a késő-miocénen belül is pontosították: a mozgások a pannon rétegsoron belüli II/7 paraszekvencia kezdetéig tartottak, ami időben így 8,2 millió évnél idősebb kell, hogy legyen. E jelentős szerkezeti elemek aktivitásának „kormeghatározása” azért különösen fontos, mert jelentős fluidum-mozgások (felszín alatti vizek, vagy esetleg repesztőfolyadék) elsősorban aktív (így vízvezető) vetők mentén képzelhetőek el.

36. ábra: A Derecskei árkot határoló oldalelmozdulásos tektonikai síkok a Jewel földtani modellben. Az É-i irányt az ábra bal alsó sarkában levő kis zöld nyíl mutatja. A függőleges és vízszintes méretarányt a mérce jelzi, amelynek egy beosztása 500 m-nek felel meg. A piros keret a Földes-K 3D szeizmikus tömb határát jelzi.

48

Amint azt a 4.2. fejezetben is említettük, az egyes földtani felületek mellett a modellbe beépítésre kerültek az egyes szénhidrogén bányatelkek határai, valamint ezek mélységben ábrázolható határfelületei is. Ezek, valamint a modell azon funkciója, amellyel a vizsgált térrész bárhol tetszés szerint elmetszhető, az egyes vizsgálni kívánt egységes egymáshoz viszonyított térbeli helyzetének további részletes elemzését, illetve látványos megjelenítését teszi lehetővé (37., 38., 39. ábrák).

37. ábra: A Derecskei árok földtani térmodelljének metszetei a szénhidrogén telepek térbeli helyzetének (blokkok) ábrázolásával a Jewel modellben. Az É-i irányt az ábra bal alsó sarkában levő kis zöld nyíl mutatja. A függőleges és vízszintes méretarányt a mérce jelzi, amelynek egy beosztása 500 m-nek felel meg. A kék keret a Földes-K 3D szeizmikus tömb határát jelzi.

49

38. ábra: A Derecskei árok földtani térmodelljének szintjei a szénhidrogén telepek térbeli helyzetének (blokkok) ábrázolásával a Jewel modellben. Az É-i irányt az ábra bal alsó sarkában levő kis zöld nyíl mutatja. A függőleges és vízszintes méretarányt a mérce jelzi, amelynek egy beosztása 500 m-nek felel meg. A piros keret a Földes-K 3D szeizmikus tömb határát jelzi.

39. ábra: A Derecskei árok földtani térmodelljének szintjei és a főbb tektonikai síkok, valamint két tetszőleges metszet a Jewel modellben. Az É-i irányt az ábra bal alsó sarkában levő kis zöld nyíl mutatja. A függőleges és vízszintes méretarányt a mérce jelzi, amelynek egy beosztása 500 m-nek felel meg. A piros keret a Földes-K 3D szeizmikus tömb határát jelzi.

50

4.3.2. Vízföldtani viszonyok A hidraulikus rétegrepesztés felszín alatti vizekre gyakorolt hatásának vizsgálatához fontos ismernünk a térség vízadóinak térbeli helyzetét, kapcsolatait egyéb vízadó-vízzáró képződményekkel, valamint a vízadók hidraulikai és vízkémiai tulajdonságait. Ezeket az információkat alapvetően a Derecske koncessziós területre készült érzékenységiterhelhetőségi tanulmány (Kovács et al. 2013) alapján ismertetjük. A repesztés hatását tekintve fontosabb hidrosztratigráfiai egységek és térbeli helyzetük az alábbi. Regionális elterjedésű hideg és termális rétegvíz tartók Az első jelentősebb víztartó összlet a pleisztocén korú folyóvízi ártéri üledékek alkotta regionális víztartó, melynek vastagsága a kiemelt területektől a medence (Derecskei-árok) felé fokozatosan növekszik. Vastagsága rendszerint meghaladja a 200 m-t, de nagyobb (akár 400 m) vastagságot is elérhet a Derecskei-árok területén. Ugyanakkor meg kell jegyeznünk, hogy sok esetben nehéz elkülöníteni az alatta települő, hasonló kifejlődésű és egy hidraulikai rendszert képviselő Nagyalföldi Tarkaagyag és Zagyvai Formációktól. Az összlet komoly jelentőséggel bír, hiszen a települések vízműkútjainak nagy része elsősorban a felső 100–300 m vastag homokosabb, relatíve sekély kutakkal könnyen elérhető, megfelelő vízminőségű rétegeken települ. Ez viszonylag szoros hidraulikai kapcsolatban áll az alatta települő, folyóvízi–ártéri, tavi, mocsári környezetekben képződött felső-pannóniai üledékekkel (Nagyalföldi Tarkaagyag Formáció, Zagyvai Formáció). A képződmények egymástól nehezen, szinte csak a színük alapján különíthetőek el és a Derecskei-árok területén erősen kivastagodnak. Az egymásra települő és egymásba fogazódó, kiékelődő homokos–agyagos rétegek alkotta víztartó összlet vastagsága itt meghaladja a 800–900 m-t is, míg a medence belsejétől távolabb, a vizsgálati terület ÉNy-i, illetve DK-i területein „mindössze” 100–300 m. Az összlet rétegeinek térbeli alakulását fontos ismerni, hiszen a területen a medencefeltöltéssel egyidejű és azt követő szerkezetalakulási és eróziós folyamatok a felszínközeli rétegekhez való kapcsolódásokra jelentős hatással vannak. Ezek a deformált rétegmenti földtani kényszerpályák alapvetően meghatározzák az utánpótlódási útvonalakat, a jelenlévő vizek összetételét, korát, esetenként a mélyebb régiók sós vizének sekélyebb szintekbe jutását. A Nagyalföldi/Zagyvai Formációban határolhatjuk el a medence porózus üledékeiben kialakult köztes, (intermedier) áramlási rendszert. 300–400 m-es mélység alatt már 30 °C-nál magasabb hőmérséklettel rendelkező vizet, azaz hévizet tárolnak a homokos vízadók (ld. 35. ábra is). A Zagyvai Formáció alatt elhelyezkedő Újfalui Formáció homokos vízadója ugyancsak számottevő vastagságban jelenik meg a vizsgálati területen, átlagos talpmélysége 1300-1400 m mélyen húzódik (ld. 32. ábra is). Legnagyobb (kb. 1000–1200 m-es) vastagságban a vizsgálati terület középső-keleti részén, Konyár térségében jelenik meg. A vizsgálati terület egyéb részein általában min. 200–300 m-es vastagsággal rendelkezik. Az összlet homokosabb deltafront üledékei már 30 °C-nál jóval magasabb hőmérsékletű vizet, hévizet szolgáltathatnak. Az itt tárolt vizek az összlet mintegy 700–800 m-nél sekélyebb részein rendszerint NaHCO3-os kémiai jellegűek, általában mintegy 1000–3500 mg/l, mélységgel növekvő összes oldottanyag-tartalommal és növekvő klorid-tartalommal. A 700–800 m-nél mélyebben elhelyezkedő víztartókra a NaHCO3Cl-os kémiai jelleg és 1950–6500 mg/l közötti összes oldottanyag-tartalom jellemző. A pannon termálvíz rendszer áramlási viszonyaira a potenciál eloszlások alapján következtethetünk. A 40. és 41. ábrákon egy ÉD-i és egy KNy-i csapású szelvény menti 51

potenciál eloszlás látható. Fontos megjegyeznünk, hogy a látható potenciálszintek a 2004-es termelt állapotot reprezentálják. A legalsó inaktív (zöld) modellréteg teteje jelzi a hévízrendszer feküjét. Mint látható, egy esetleges havária esetén a szennyeződés (a potenciálszintekre merőlegesen) É-i, Ny-i, DNy-i, ÉNy-i irányokba haladna. Fontos kiemelnünk, hogy a repesztett miocén összlet az aktív áramlási rendszer alatt több mint 2000 méterre van.

40. ábra: A porózus hideg és porózus termál víztestek potenciál eloszlás szelvény menti megjelenítése a Pannon XL modell alapján, É-D-i szelvény (Kv: vertikális vízvezető képesség, Kh: horizontális vízvezető képesség) (Tóth et al., 2013)

41. ábra: A porózus hideg és porózus termál víztestek potenciál eloszlás szelvény menti megjelenítése a Pannon XL modell alapján, Ny-K-i szelvény (Kv: vertikális vízvezető képesség, Kh: horizontális vízvezető képesség) (Tóth et al. 2013)

52

Az aljzat kiemeltebb részei felett, így Kismarja, Szeghalom és Földes térségében már magasabb sótartalmú vizek jelennek meg. Kismarja térségében a vizek kémiai jellege a mélységgel változást mutat: a mintegy 800 m-nél sekélyebben elhelyezkedő vízadókra a NaHCO3-os kémiai jelleg jellemző, mely a mélységgel fokozatosan megy át előbb NaHCO3Cl-os, majd NaClHCO3-os jellegbe. A fúrásokkal sűrűbben feltárt kismarjai kiemelkedés körzetében a 800 m-nél mélyebben elhelyezkedő víztartókban a vizek összes oldottanyag-tartalma enyhe csökkenést mutat a mélységgel. A 700–800 m-es mélységben lévő víztartókban nagyobb, 5600–19 200 mg/l oldottanyag-tartalom jellemző. Ennél mélyebben leginkább 5000–10 000 mg/l, esetenként 10 000–12 000 mg/l sótartalommal találkozhatunk, egy kútban elérve a 15 000 mg/l körüli értéket. A magasabb sótartalmú vizek megjelenése a felső-pannóniai összletben földtani okokra vezethető vissza: az aljzat kiemelkedései felett a felső-pannóniai rétegek közvetlenül, vagy csak nagyon vékony, maximum. néhány 10 m vastag alsó-pannóniai–miocén rétegeken települnek. Ennek következtében a mélyebb helyzetű, túlnyomásos rétegekből a magasabb sótartalmú vizek közvetlenül a felső-pannóniai termálvíztartó összletbe juthatnak, ez azonban igen lassú (földtani és nem emberi időléptékben mérhető) migrációval történik. Az Újfalui Formáció feküje egyúttal a medence porózus, regionális áramlási rendszerének feküjét is jelenti. A felső-pannóniai és negyedidőszaki rétegek nyomásviszonyai a hidrosztatikus nyomásnak megfelelőek.

Lokális, a felső-pannóniai képződményeknél idősebb rétegvíztartók Az alsó-pannóniai korú összlet a vizsgálati terület középső-keleti részén, a Derecskei árok területén éri el legnagyobb (akár 2400–2500 m-es!) vastagságát, melyet azért fontos kiemelnünk, mert vízrekesztő volta miatt jelentősen lassíthatja a mélyebben fekvő idősebb miocén rétegek repesztéséből esetlegesen származó szennyező anyagok migrációját. A vizsgálati terület egyéb részein 800–1000 m-es átlagos vastagságban jelenik meg. Az alsópannóniai rétegekben a Szolnoki Formáció turbidit homokjai csak a Derecskei-árokban (akár 1000 m vastagságban) és a vizsgálati terület D-i részén jelennek meg. Az Endrődi Formáció bázisán található kavicsbetelepülésekben, illetve a Békési Formációban (Biharkeresztes térségében) szintén várhatunk víztartókat, amennyiben azok megjelennek a területen. A két utóbbi képződmény a kiemeltebb hátak területén (vizsgálati terület É-i, K-i és D-i részein) egyáltalán nem, vagy csak erősen redukált vastagságban jelenik meg. Báziskonglomerátumnak csak ott van jelentősége, ahol más víztartó képződményekkel kapcsoltan jelenik meg. A vizsgált területen és környezetében mindezidáig hévíztermelés szempontjából e képződményeket nem vették számításba a kvarter és a felső-pannóniai vízadók jóval kedvezőbb adottságai, valamint ezen alsó-pannóniai képződmények nagyobb települési mélysége, kisebb vastagsága és esetenként alacsony vízvezető-képessége miatt. A vizsgálati területen a vizek összetétele a mélységgel változik. 1500 m-nél sekélyebb mélységben jellemzően NaHCO3-os, NaHCO3Cl-os, míg nagyobb mélységben jellemzően előbb NaHCO3Cl-os, majd 1700–1800 m-nél mélyebben már NaCl-os jellegű. A rendelkezésre álló adatok alapján az összes oldottanyag-tartalmuk döntően 5700–10 000 mg/l között alakul, az ennél magasabb (>10 000 mg/l) sótartalmak általában kb. 1700–1800 m-es mélységtől jelennek meg. Az aljzat kiemelt rögei felett, így többek között Kismarja, Szeghalom, Furta és Biharkeresztes térségében jelentősebb, 10 500–23 700 mg/l összes oldottanyag-tartalom jellemző, NaCl-os, illetve NaCaCl-os kémiai jelleggel.

53

Az alsó-középső miocén üledékek tekinthetők a nem hagyományos szénhidrogének kitermelését segítő hidraulikus rétegrepesztés célpontjainak. E miocén rétegek vizeinek összes oldottanyag-tartalma néhány kivételtől eltekintve 10 000–15 000–24 700 mg/l között változik, kémiai jellegüket tekintve pedig NaCl-osak. A sekély helyzetű aljzat felett Kismarja térségében az összetételre inkább a NaHCO3Cl-os kémiai jelleg jellemző, míg a szeghalmi, mezősasi, ártándi, álmosdi, ritkábban a püspökladányi kutakban, a nátrium mellett megjelenik a kalcium is, így ezeken a területeken inkább a NaCaCl-os vizek jellemzőek, jellemzően 10 200–18 900 mg/l összes oldottanyag-tartalommal. Néhány esetben ez meghaladhatja a 29 000 mg/l-t is, mely azokra a víztartókra jellemző, melyek a kiemeltebb, flis alkotta aljzat fölött települnek. Az összetétel a rétegsor homokkőtesteinek jobb kommunikációjára, vagy azok elzártabb jellegére, illetve az aljzatból származó vizek hozzákeveredésére (kiemelt aljzati területek) utalhat.

Lokális porózus, kettős porozitású rendszerek A lokális porózus, kettős porozitású rendszerek közé sorolhatjuk a vizsgálati területen előforduló prepannóniai miocén korú képződmények karbonátos kifejlődéseit, közbetelepüléseit (Hajdúszoboszlói Formáció, Ebesi és Abonyi Formációk). A karbonátos miocén képződmények vizei a területen általában 13 600–15 300 mg/l összes oldottanyagtartalommal és NaCl, ritkábban NaCaCl-os kémiai jelleggel rendelkeznek, ami a víztartó elzárt voltára utalhat. Vízföldtani jelentőségük ugyanakkor csak akkor van, ha közvetlenül az aljzaton települnek és egy hidraulikai rendszert képeznek a repedezett alaphegységi zónákkal. A képződmények porozitásuk révén szénhidrogén szempontjából tároló képződmények lehetnek, így számítani lehet szénhidrogének megjelenésére. A miocén rétegek a területen már jelentősebb túlnyomással rendelkeznek. Regionális vízzáró egységek Az Újfalui Formáció és a prekainozoos aljzat között a pannóniai rétegsor uralkodó képződménye az egymásra közvetlenül települő Endrődi és Algyői Formációk rétegsora. Az összlet az aljzat kiemelkedései felett kisebb vastagságban jelenik meg, vastagsága itt 300–400 m-re tehető, a vizsgálati terület nagy részén 800–1000 m-es átlagvastagságot, míg a Derecskei-árok területén akár 2000–2500 m-es vastagságot is elérhet. Ismételten fontos kiemelni ezen képződmények vízzáró-szigetelő hatásának fontosságát egy esetleges szennyeződés transzport szempontjából. A szarmata–badeni korú, üledékes kőzetekkel összefogazódó vulkanitok is uralkodóan a vízzáró egységek közé sorolhatók. Vastagságuk változó, 40–140 m-re tehető. A területen a Kaba–Bucsa vonaltól ÉNy-i irányban senon–paleogén üledékek települnek. E flis képződmények, néhány kisebb, rétegpróbára alkalmas jobb áteresztő-képességű résztől eltekintve, gyakorlatilag impermeábilisak. Az e képződményekben tárolt víz minőségéről több fúrás is információt nyújt, melyek szerint összes oldottanyag-tartalmuk széles tartományban 10 000–18 300, sőt 30 800–41 500 mg/l bírnak és NaCl-os kémiai jellegűek. Az alsópannóniai és idősebb miocén magasabb szervesanyag-tartalmú képződmények szénhidrogén anyakőzetként is szóba jöhetnek. Az alsó-pannóniai rétegekre hidrosztatikus, vagy enyhe, míg a miocén rétegekre már a jelentősebb túlnyomás jellemző.

54

Alaphegységi rezervoárok A prekainozoos alaphegységet a területen legnagyobb részben a Kaba–Bucsa vonaltól K-i, DK-i irányban variszkuszi metamorf képződmények (gneisz, csillámpala, amfibolit) építi fel. Ettől a vonaltól ÉNy-ra, már a senon–paleogén flis képződményeit találjuk (Debreceni Formáció, Nádudvari Komplexum). A vizsgálati területen variszkuszi metamorfitok alatt a takarós áttolódás következtében mezozoos képződmények találhatók. Rezervoárként elsősorban a karbonátos formációk jöhetnek számításba (triász korú palás mészkő), amennyiben hosszabb ideig felszíni hatásnak, tehát mállásnak és esetenként karsztosodásnak voltak kitéve. Az ilyen helyzetek esetében néhányszor tíz, esetleg száz méteres vastagságban is lehet megnövekedett pórus- és repedéstérrel, valamint permeabilitással számolni. Emellett a tektonikai hatások következtében kialakult repedezett, de mállással nem érintett „üde” karbonátos részek (a képződmény mélyebb részei) is perspektivikusak lehetnek más célú pl. geotermikus, CO2 tárolási szempontból. A repedezett triász palás képződmények, vagy a variszkuszi metamorf képződmények ugyancsak rendelkezhetnek magasabb porozitás- és permeabilitás-értékekkel és válhatnak rezervoárokká. A regionális értékeléseknél fontos elemezni azt is, hogy a repedezett, mállott, karsztosodott fekvőre közvetlenül települő fedőképződmények hidraulikai egységet képeznek-e az alaphegységi rezervoár-részekkel. Az aljzat képződményeiből származó vizet számos fúrás tárt fel. A flisösszleten több fúrás is települ, megmintázva a kréta–eocén–oligocén törmelékes sorozatot is. Ez az eocén–oligocén összlet jellemzően 13 000–18 300 mg/l, de egyes esetekben akár 30 800–41 500 mg/l összes oldottanyag-tartalmú, NaCl-os kémiai jellegű vizeket tartalmaz. Az összlet még nyitottabb, esetlegesen repedezett zónáiban ennél alacsonyabb (kb. 8300 mg/l) sótartalmú vizek is megjelenhetnek. Mezozoos képződményeket csupán két fúrás tárt fel. A vizekre NaCl-os kémiai jelleg és a 12 200–22 200 mg/l oldottanyag-tartalom jellemző, ugyanakkor ki kell emelni, hogy a szegényes feltártság következtében az összetétel vizsgálat nagy bizonytalansággal terhelt. A variszkuszi metamorfitokban tárolt vizek minőségére leginkább a 10 000–27 000 mg/l összes oldottanyag-tartalom és a NaClHCO3–NaCl-os kémiai jelleg a jellemző. Területileg ugyanakkor némi eltérés figyelhetünk meg. A kismarjai fúrások/kutak vizének jellemző kationja a nátrium, kémiai jellege pedig a mélységgel változik, NaHCO3–NaHCO3Cl– NaClHCO3–NaCl-os. Rendszerint 5500 mg/l-nél nagyobb oldottanyag-tartalommal rendelkeznek, mely a mélység felé növekszik, 1100–1200 m-es mélységben már 19 500– 22 500 mg/l-es értékekkel is találkozhatunk. Az aljzat képződményeinek repedezettsége nemcsak a vizek tárolásában és áramlásában játszik szerepet, hanem a szénhidrogének csapdázódásában is. A kristályos aljzat repedezett, breccsásodott képződményei a térségben szénhidrogén-tárolókként ismertek. Az aljzatbeli nyomásviszonyokra a jelentős túlnyomás jellemző. A rétegrepesztés és az esetleges gázmigráció szempontjából kiemelten fontos a felszín alatti vizek gáztartalmának ismerete, amelyről azonban viszonylag kevés adat áll rendelkezésre. A derecseki területen a vizek gáztartalmának mélység szerinti eloszlását a 42. ábra szemlélteti. Látható, hogy a mélységgel nő a vizek fajlagos metántartalma, legnagyobb értékét a Kaba K– 106 jelű fúrásban (körülbelül 650 méter mélységben) éri el, ahol meghaladja az 830 l/m3-t. Derecskéhez legközelebb csak Berettyóújfalu térségéből vannak gázelemzések (felszín alatti 30–300 méteres mélységközből), melyek szerint a felszín alatti vizek fajlagos gáztartalma 40– 80 l/m3, körülbelül 1–25 l/m3 fajlagos metántartalom mellett. A Berettyóújfalu K–61-es fúrás felszín alatti 410–460 méteres mélységközből származó vizének fajlagos gáztartalma meghaladja a 450 l/m3-es, fajlagos metántartalma pedig a 220 l/m3-es mennyiséget. 55

A felszín alatti vizekben észlelt metántartalom arra utal, hogy a pannon csapdákban tárolt konvencionális gáztelepekből történik természetes eredetű migráció, azaz ez a rendszer nem teljesen zárt. A rétegrepesztés azonban a konvencionális telepek alatti idősebb, miocén kőzetekben tárolt nem-konvencionális szénhidrogének feltárást célozza, így a repesztés által potenciálisan indukált esetleges többlet gáz-migráció nehezen detektálható.

42 ábra: A pilot területen lévő kutakból vett vizek gáztartalmának alakulása a mélység függvényében

A pilot terület felszín alatti víztestei A terület szinte teljes egésze regionális feláramlási zónában helyezkedik el. A területet és környezetét 5, a felszín alatti tér felső 20–40 m-ét reprezentáló sekély porózus víztest és 6, hideg vagy langyos vizet adó (<30 °C) porózus víztest érinti. Ezek a terület északi felét uraló Hortobágy, Nagykunság, Bihar északi rész (sp.2.6.2 és p.2.6.2) és a terület déli részét uraló Körös-vidék, Sárrét (sp.2.12.2, p.2.12.2) sekély porózus és porózus víztestek; valamint másik három-három, a területbe csak benyúló vagy azt éppen csak érintő Jászság, Nagykunság (sp.2.9.2, p.2.9.2), Nyírség déli rész, Hajdúság (sp.2.6.1, p.2.6.1) és a Duna–Tisza köze – Közép-Tisza-völgy (sp.2.10.2, p.2.10.2) sekély porózus és porózus víztestek; illetve az északnyugati sarokban megjelenik a Sajó–Takta-völgy, Hortobágy (p.2.8.2) porózus víztest is 56

(43. ábra). Három 30 °C-nál melegebb érintett vízadó található a területen: az ÉszakkeletAlföld (pt.2.4), a Délkelet-Alföld (pt.2.3) és az északnyugati sarkot érintő Észak-Alföld (pt.2.2) porózus termál víztest.

43. ábra: A területet érintő sekély felszín alatti víztestek, a nyilvántartott sekély kutak feltüntetésével (Kovács et al. 2013)

Nyilvántartott víztermelő kutak és ivóvízbázisok A terület sekély, porózus víztestekre szűrőzött kútjai nagyobbrészt megfigyelő kutak, míg a porózus víztestekre szűrőzött kutak többnyire termelőkutak. Az ivóvízellátást javarészt ezek a kutak biztosítják. Egyéb célú (pl. ipar, öntözés és egyéb mezőgazdasági termelés, fürdővíz) felhasználásuk is jelentős. A terület ivóvíz vízbázisait a 4. táblázat mutatja be. 20 ivóvíz bázis a vizsgálati területen, 9 (ebből 1 egyéb vízbázis) az 5 km-es körzetben található. A felsorolt vízbázisok többsége üzemelő, két füzesgyarmati vízbázis (hideg és termálvizes) tartalék. A vízbázisok közül 7 sérülékeny állapotú. Az ivóvízbázisok egy részénél a védőterületi határok jelenlegi szintje szakértők által becsült vagy számított. A Hajdúszoboszlói Vízmű földhivatali védőhatárokkal rendelkezik. A többi vízmű esetében vizsgálatok és sérülékenység hiányában 100 m-es pufferzónát határoztak meg. Befejezett diagnosztika hat vízbázist érint. A hidraulikus repesztéshez szükséges nagy mennyiségű víz beszerzésének lehetőségét a jellemzett víztestek és vízbázisok figyelembe vételével kell megtervezni. Fontos szempont, hogy a kijelölt víztestek és vízbázisok a jelenleginél rosszabb állapotba nem kerülhetnek. A 44. ábra a felszín alatti vízkiemeléseket és a víztermelő kutak védőterületeit mutatja be.

57

44. ábra: Üzemelő és távlati vízbázisok, valamint a porózus felszín alatti víztestek az érintett területen (Kovács et al. 2013) 4. táblázat: Az 5 km-es határoló terület felszín alatti ivóvízbázisai (Kovács et al. 2013) Vízbázis +

Karcag laktanya

Darvas Vízmű Víztermelő Telepe Hajdúbagos Vízmű Víztermelő Telepe Hajdúszovát Vízmű Víztermelő Telepe Hosszúpályi Vízmű Létavértes Vízmű KörösszegapátiKörmösd puszta Vízmű Víztermelő Telepe

Kód

Státusz

15038580 ALF925/ 8075-10 ALG050/ 8034-10 ALG053/ 8032-10 AID432/ 8035-10 AID503/ 8038-10

üzemelő

ALG239/ 8078-70

üzemelő

Érintett víztest

nem

p.2.9.2

p.2.9.2

nem

p.2.12.2

nem

p.2.6.2

nem

p.2.6.2

becsült

igen

p.2.6.2

számított

igen

p.2.6.1, p.2.6.2

100 m puffer

nem

p.2.12.2

számított

nem

p.2.12.2

becsült

igen

p.2.6.2

100 m puffer 100 m puffer 100 m puffer

üzemelő üzemelő

üzemelő

Termelt víztest

csak VI

üzemelő

üzemelő

Vízbázis sérülékeny

Védőterület

VT és VI (azonosak) VT és VI (különbözőek)

ALG404/ üzemelő csak VI 8036-10 AID558/ VT és VI Nádudvar Vízmű üzemelő 8030-10 (különbözőek) VT: védőterület, VI: védőidom, +: egyéb vízbázis Monostorpályi Vízmű

p.2.6.2, sp.2.6.2

p.2.6.2, p.2.12.2 p.2.6.2, sp.2.6.2

Az OGYFI 2010-es nyilvántartása szerint 3 ásványvíz- és 7 gyógyvíztermelő kút található a területen (5. táblázat) 58

5. táblázat: Nyilvántartott ásvány- és gyógyvízkutak (Kovács et al. 2013) Víz kereskedelmi neve

Kút jele

Kút helyi neve

Furta

*B–2

**Kutas IX.

Brill

Kaba

K–47

**K–47

PÉTERKÚT

Létavértes (Nagyléta)

B–34

Létavértesi 1. Vértes-Aqua

Berettyóújfalu

*B–54 **Strand II.

–

Földes

*K–29 **I.sz.

–

Füzesgyarmat

B–34

Sárrét gyöngye

Település

**B–34

Hajdúszoboszló B–212 **III. kút **Fürdő 3. kút

–

Kaba

*B– 106

Nádudvar

B–430 **Termál-kút –

Püspökladány

B–179 **II. kút

–

–

Felhasználás ásványvíz/ palackozási célú ásványvíz/ fürdő célú ásványvíz/ palackozási célú gyógyvíz/ fürdési célú gyógyvíz/ fürdési célú gyógyvíz/ fürdési célú gyógyvíz/ fürdési célú gyógyvíz/ fürdési célú gyógyvíz/ fürdési célú gyógyvíz/ fürdési célú

EOV Y (m)

EOV X (m)

832947

201526

819263

230175

863491

230466

838845.3 211750.6 824402.1 219593.3 813647.1 196824.5 828068.6 234589.6 818370.6 225811.2 809528.2 234320.7 805277.3 221624.7

A *-gal jelölt kutak a vizsgálati területen helyezkednek el. A **-gal jelölt kutak a VGT törzslistában is szerepelnek

A vizsgálati területen 41, annak 5 km-es körzetében 16 db 30 °C-os vagy annál melegebb kifolyó vizet adó kút található. A termálvizet adó kutak a pt.2.3 és pt.2.4 porózus, termál víztestekre szűrőzöttek és a kvarter, valamint felső-pannóniai összleteket csapolják meg. A kutak talpmélysége több esetben is meghaladja a 2000 métert, szűrőzési mélységük azonban nem lépi túl az 1800 métert. A kutak egy része lezárt. A 45. ábra a vizsgálati területen és annak környezetében lévő, 30 °C-nál magasabb hőmérsékletű vizet adó kutakat tünteti fel a vízadó felszín alatti víztestekkel.

59

45. ábra: A vizsgálati területet érintő termálvizet adó víztestek, termálkutak (Kovács et al. 2013)

A területen, illetve a környezetében nyilvántartott vízkitermeléseket a víztest és a kitermelés célja szerinti lebontásban a 6. táblázat tartalmazza. Elsősorban a porózus és porózus termál víztestekből történik vízkivétel. Mennyiségi és minőségi állapotértékelés A Vízgyűjtő-gazdálkodási Terv elkészítése során a kijelölt felszíni és felszín alatti víztesteket standard mennyiségi és minőségi teszteknek vetették alá. E tesztek alapján történt meg a víztestek mennyiségi és minőségi állapotértékelése. A repesztéshez szükséges vízigény beszerzésének megtervezéséhez figyelembe kell venni a víztestek mennyiségi állapotának besorolását. A tervezésnél fontos szempont lehet, hogy a kellő vízmennyiség az évi eloszlásban nem mérvadó, de a hirtelen nagy mennyiségű vízkivétellel járó depresszió a környező kutakra hatással lehet. A mennyiségi állapotfelmérés alapján a területet érintő sekély felszín alatti víztestek közül 3 gyenge és 2 bizonytalan állapotú. A porózus víztestek közül 2 jó, 2 gyenge és 2 bizonytalan állapotú. 2 porózus termál víztest állapota jó, 1 állapota gyenge.

60

6. táblázat: A területen és az 5 km-es környezetében jelentett vízkivételek, 1000 m3/év egységben (VGT, 2007-es nyilvántartási adatok) (Kovács et al. 2013) Kitermelt víz 1000 m3/év Víztest kódja

ivóvíz

sp.2.12.2

többcélú egyéb energetika fürdőví egyéb vissz- termelés ipari öntözés mezőgazd Összesen i z termelés táplálás összevonv asági a 1 7 8

sp.2.6.2

0

sp.2.6.1

0

sp.2.10.2

0

sp.2.9.2

0

p.2.12.2

453

3

3

154

0

0

p.2.6.2

5696

288

43

500

281

65

p.2.6.1

315

0

72

685

51

6924

5

320

p.2.10.2

0

p.2.9.2

2,6

p.2.8.2 pt.2.3

411

pt.2.4

0

46

1,8

4,5

1,9

1,9

39,5

309

68

532

pt.2.2

76

-220

662,5 600 0

Határmenti víztestek A román–magyar határmenti egyeztetések a területre eső víztestek közül a Körös-vidék, Sárrét; a Hortobágy, Nagykunság, Bihar északi rész; és a Nyírség déli rész, Hajdúság sekély porózus és porózus, valamint az Északkelet-Alföld és Délkelet-Alföld porózus termál víztesteket érintették. Az Északkelet-Alföld porózus, termál víztest az ukrán határmenti egyeztetések tárgyát is képezte. ICPDR (International Comission for the Protection of the Danube River) szinten kiemelt víztest nincs a területen. A területet érintő összes porózus és sekély, porózus víztest a Tisza-vízgyűjtő szinten kiemelt vízgyűjtők közé tartozik. A rétegrepesztés felszín alatti vizekre gyakorolt környezeti hatásainál (akár a repesztéshez szükséges vízkivétel következtében kialakuló depresszió, akár a potenciális szennyeződés terjedés térbeli alakulása) a fenti határon átnyúló hatásokat is figyelembe kell venni. Monitoring A felszín alatti vizeket érintő monitoring program keretein belül a sekély porózus vízadókról 35, a porózus vízadókról 52, a porózus, termál vízadókról 6 kút szolgáltat információt. A 46. ábra mutatja be a felszín alatti víztestek monitoring pontjait.

61

46. ábra: Védett területek és felszín alatti vizek monitoring programjának pontjai a területen (Kovács et al. 2013)

4.3.3. Rétegrepesztés és értékelés A MOL a 2000-es évek elején Derecske-Berettyóújfalu-Földes térségében végzett fúrásos kutatást 3000 m-nél mélyebb szerkezetek kutatására földgáz feltárása érdekében (47. ábra) (Szentgyörgyi K.né et al. 2012). A fúrási program keretében 2005-ben mélyült a Beru-2 jelű kút, amely az aljzatból 1000-3000 m3/nap gázbeáramlást, míg a miocén rétegekből 500-700 m3/nap gázbeáramlást szolgáltatott. A Beru-1 jelű kút 2006-ban mélyült, tesztelésére 2007ben került sor. A teszt eredmények magas nyomású (57,1 MPa) és magas hőmérsékletű (200 °C) környezetet jeleztek, átlagosan 8%-os porozitással és 0,07-0,09-es átlagos permeabilitással, amelyben jó minőségű nedves gáz-rendszer található. A kezdeti (rétegserkentés nélküli) teszt eredmények a kis hozam mellett gyors nyomásesést mutattak, és az ún tömött homokköves gáztároló (tight gas) jelenlétére utaltak, amelyből a termelés nem volt gazdaságos. 2010-ben a kutatási program két új kutatófúrás (Beru-3 és Beru-4) lemélyítésével folytatódott. 2011-ben a Beru-4-es fúrásban hidraulikus repesztést hajtottak végre, majd ezt követően 2012-ben a kutat kiképezték, és megkezdődött a visszatermeltetés-rétegvizsgálat-termeltetés. 2012 márciusában benyújtották a terület kutatási zárójelentését (Szentgyörgyi K.né et al. 2012) és megtörtént a bányatelek fektetés. 2013-14 során folytatódott a Beru-4 termeltetése és a rétegvizsgálat megismétlése. A művelet során összesen 3 zónában történt repesztés: 36973703 m, 3594-3600 m, és 3474-3486 m között. A kútban a Beru-1-ben korábban mért értékekhez hasonlóan itt is magas rétegnyomást (645bar 3700 m-ben) és hőmérsékletet (209 °C 3700 m-ben) tapasztaltak. A repesztés során a 3 zónába összesen besajtolt folyadékmennyiség 1569 m3, a teljes besajtolt proppant mennyiség 414 tonna volt. A 62

repesztett zónák kiterjedése zónánként 60-65 m magassággal és 130 m-es félhosszal volt jellemezhető. A Beru-4-es fúrás lemélyítése és a repesztés össz-költsége 5,5 Mrd Ft volt (Kiss K. 2015).

47. ábra: A MOL Berettyóújfalu térségében végzett kutatási tevékenysége (forrás. Kiss K. 2015)

4.3.3.1. Mikroszeizmikus monitoring eredményei Magyarország területén eddig egy helyen történt olyan nagynyomású rétegrepesztés – a rendelkezésünkre bocsájtott MOL adatok alapján – melynél sikeres mikroszeizmikus megfigyelés és kiértékelés történt, és amely alapján a gerjesztett repedések térbeli helyzetére, a felszabaduló energia nagyságára (így az esetlegesen indukált szeizmicitás kockázatára) is engedett következtetni (ld 2.5 és 3.2. fejezetek). A repesztés szeizmikus monitorozására telepített rendszer a felszínen elhelyezett hagyományos – a 2D/3D szeizmikus mérésekhez használt mérőrendszer – geofonokból (10 Hz-es saját frekvenciájú csoport geofonokból) és adatgyűjtő rendszerből állt (48. ábra). A mérés során, 14 vonalon 50 m közzel 79 geofon volt telepítve, ahol a vonalak távolsága 300 m volt, azaz összesen 1106 érzékelő került elhelyezésre. Bár elvileg a repesztő kúthoz közeli fúrólyukakban elhelyezett észlelési rendszer a legoptimálisabb, ennek ellenére a felszíni monitoring mérés során jelentős erőfeszítések után konzisztens mérési eredmények adódtak. Három különböző, egymástól független – más-más feldolgozási eljárást alkalmazó – kiértékelés is hasonló eredményre jutott, melynek legfontosabb megállapításait az alábbiakban foglaljuk össze.

63

48. ábra: A Beru-4 fúrás környezetében végzett szeizmikus monitoring mérés helyszínrajza (a geofon terítéseket a piros vonalak, a Beru-4 kutat az ábra közepén piros pötty jelöli)

A szeizmikus anyag a 47-es út nagy forgalma (48. ábrán sárgával jelzett út) miatt nagyon zajos, és a tehergépjármű forgalom keltette jelek energiája jelentősen meghaladja a perforáció – az acél béléscső kilyukasztása – és a repesztés által generált jel energiáját. A nagy mélységből, a területet felépítő kőzetek (üledékes medencekitöltő összlet) jellegéből következően a detektálandó jelek energiája kicsi (átlagos csillapodása 10-10), és a területen jellemző jelentős gépjárműforgalom miatt a háttérzajszint alatt van. Ez azt jeleni, hogy érzékeny műszerekkel - bár a technikai detektálhatóság határán (ezért szükségesek a nagy csatornaszám és a különböző sokcsatornás jelkiemelő javítóműveletek) - igen, de emberek által egyáltalán nem érezhetőek ezek a jelek (49. ábra). A 49. ábrán piros nyíllal jelölt hiperbolák az első beérkezések a perforálásról a fúráshoz legközelebb lévő három egymással párhuzamos geofon vonalon. Ez jól mutatja a keresendő jelek alacsony energiáját a terület átlagos zajszintjéhez képest, mivel ez a detektált legnagyobb energiájú szeizmikus esemény. Mivel csak a hullámtér vertikális elmozdulása került regisztrálásra a felszínen, a mérések során alkalmazott nagyszámú csatornán, szeizmológiai értelemben vett mélység meghatározás nem történt (amely a longitudinális és transzverzális beérkezések időkülönbségeiből számítható). Néhány 3 komponenses mérőállomás volt ugyan telepítve a kútműveletek alatt, de a kis energiájú események miatt ezek horizontális felvételei nem voltak értékelhetők. Az események meghatározása során az egyes mélységekben végzett műveletek átlagos mélységét a repesztés mélységével vették megegyezőnek.

64

49. ábra: Az első perforáció által gerjesztett jel képe jelkiemelő műveletek után (pirossal jelzett hiperbolák, 5-10-60-80 Hz szűrés). A robbantás képe még a végrehajtott műveletek ellenére is alig látszik a több száz csatornán, a háttérzajból éppen kivehető.

A legmélyebb helyen végzett repesztés megfigyelése során sikerült a legelfogadhatóbb eredményeket elérni, és az ekkor végzett perforálás adta a legnagyobb energiájú jelet, amit kb. 2 kg robbanóanyaggal végeztek 3700 m mélységben. Abban az esetben, ha a 2 kg robbanóanyagot a felszínről mélyített 2-3 m mély fúrólyukban robbantanánk fel, akkor az érvényes szabályok alapján a legkedvezőtlenebb esetben 140 m lenne a biztonsági távolság az érvényes hatósági módszertan szerint. A biztonsági távolságon belül épület, földalatti vezeték, oszlop stb. nem helyezkedhet el, azaz 140 m távolságon túl ez a töltetnagyság biztosan nem okoz semmiféle károsodást az épített és a természetes környezetben. Figyelembe véve hogy a repesztéshez szükséges robbantás ennél sokkal jelentősebb, 3700 m-es mélységben történt, a biztonsági távolság itt az iszapszóródást is figyelembe véve max 20-25 m-nek vehető. A Beru-4-es fúrásban végzett rétegrepesztés által gerjesztett hullámok energiájának csillapodására konkrét számolásokat is végeztünk. Az 50. ábrán látható a mikroszeizmikus esemény meghatározások ponthalmaza a legmélyebben (3700 m) végzett rétegrepesztés során. Megfigyelhetjük, hogy a repesztés által generált szeizmikus események a fúrólyuk ~300 m-es környezetében adódtak. Az események két határozott irány (ÉÉK-DDNy és NyÉNy-KDK) mentén helyezkednek el, ami egyezést mutat a területen lévő Földes-K nevű 3D szeizmikus mérés adott mélységben meghatározott fontosabb tektonikai irányaival. Valószínűsíthető, hogy a vertikális mérete annak a zónának, ahol a rétegrepesztés hatására mikroszeizmikus események történtek, nem haladja meg a horizontálisan meghatározott 300 m-es tartományt. Ebből következik, hogy a rétegrepesztéssel közvetlenül érintett tartomány nem lehet nagyobb a mikroszeizmikus monitoring során kimutatott kb. 300 m-es zónánál, azaz ennél távolabbra található rétegekre nincs hatással a fúrólyukban végzett művelet. Vertikálisan a repesztett zónák magassága 6065 m volt (Kiss K. 2015)

65

50. ábra: A Beru-4 fúrás környezetében végzett szeizmikus monitoring eredményei

4.3.3.2. A gerjesztett repedések térbeli helyzete és a lehetséges szennyeződés terjedési útvonalak, kapcsolatok A Beru-4-es kút repesztése során kialakult repedések térbeli helyzetének és az esetleges tektonikai-vízföldtani kapcsolódások szemléltetésére részletes földtani modellt készítettünk a Jewel szoftver segítségével a Földes-K 3D szeizmikus tömb kiértékelésével. A módszereket a 4.2. fejezet foglalja össze, ezért itt csak az eredmények bemutatására és értékelésére szorítkozunk. A Földes-K 3D tömb területén a tömböt magába foglaló derecsekei koncessziós területhez hasonlóan 5 fő horizontot azonosítottunk és ábrázoltunk: a prekainozoós medencealjzatot (51. ábra), az aljzatra települő alsó- és középső miocén képződmények tetőszintjét (52. ábra), az Újfalui Formáció talpát (mint „termálvíztest talp”) (53. ábra), a 30 °C-os izoterma mélységét (mint „termálvíztest tető”) (54. ábra), a negyedidőszaki képződmények talpát (55. ábra), valamint a felszínt (56. ábra). Valamennyi ábrán jelöltük a Beru-4 fúrást, valamint méretarány-helyesen a repeszett zónák térbeli kiterjedését (200 x 300 m-es horizontális és 50 m etázsmagasságú zónák 3500, 3600 és 3700 m-ben). 66

51. ábra: A prekainoizoós medencealjzat térbeli képe az aljzatot ért fúrások feltüntetésével (Haas et al. 2010 alapján), valamint a Beru-4 fúrás és a repesztett zónák valós térbeli kiterjedése (kis zöld tartomány a Beru-4-es fúrás aljzathoz közel eső részénél) a Jewel modellben a Földes-K 3D tömbben. Az É-i irányt az ábra bal alsó sarkában levő kis zöld nyíl mutatja. A függőleges és vízszintes méretarányt a mérce jelzi, amelynek egy beosztása 500 m-nek felel meg.

52. ábra: A prekainoizoós medencealjzatra települő alsó- és középső miocén képződményeinek tetőtérképe (zöld felszín), valamint a Beru-4 fúrás és a repesztett zónák valós térbeli kiterjedése (kis zöld tartomány a Beru-4-es fúrás aljzathoz közel eső részénél) a Jewel modellben a Földes-K 3D tömbben. Az É-i irányt az ábra bal alsó sarkában levő kis zöld nyíl mutatja. A függőleges és vízszintes méretarányt a mérce jelzi, amelynek egy beosztása 500 m-nek felel meg.

67

53. ábra: Az Újfalui Formáció talpszintje (szürke felszín), valamint a Beru-4 fúrás és a repesztett zónák (kis zöld tartomány a Beru-4-es fúrás aljzathoz közel eső részénél) valós térbeli kiterjedése a Jewel modellben a Földes-K 3D tömbben. Az É-i irányt az ábra bal alsó sarkában levő kis zöld nyíl mutatja. A függőleges és vízszintes méretarányt a mérce jelzi, amelynek egy beosztása 500 m-nek felel meg.

54. ábra: A 30 °C-os izoterma mélysége, valamint a Beru-4 fúrás és a repesztett zónák (kis zöld tartomány a Beru-4-es fúrás aljzathoz közel eső részénél) valós térbeli kiterjedése a Jewel modellben a Földes-K 3D tömbben. A porózus termálvíztest vertikális kiterjedését a 30 °C-os izoterma (tető) és az Újfalui Formáció talpszintje határolja. Az É-i irányt az ábra bal alsó sarkában levő kis zöld nyíl mutatja. A függőleges és vízszintes méretarányt a mérce jelzi, amelynek egy beosztása 500 m-nek felel meg.

68

55. ábra: A negyedidőszki képződmények talpa (felső szürke felszín), valamint a Beru-4 fúrás és a repesztett zónák (kis zöld tartomány a Beru-4-es fúrás aljzathoz közel eső részénél) valós térbeli kiterjedése a Jewel modellben a Földes-K 3D tömbben. Az É-i irányt az ábra bal alsó sarkában levő kis zöld nyíl mutatja. A függőleges és vízszintes méretarányt a mérce jelzi, amelynek egy beosztása 500 m-nek felel meg.

56. ábra: A felszín (drapp felület), a főbb földtani szintek, valamint a Beru-4 fúrás és a repesztett zónák (kis zöld tartomány a Beru-4-es fúrás aljzathoz közel eső részénél) valós térbeli kiterjedése a Jewel modellben a Földes-K 3D tömbben. Az É-i irányt az ábra bal alsó sarkában levő kis zöld nyíl mutatja. A függőleges és vízszintes méretarányt a mérce jelzi, amelynek egy beosztása 500 m-nek felel meg.

69

Az ábrákról egyértelműen látszik, hogy a gerjesztett repedések térbeli kiterjedése rendkívül csekély, és a legfelső repesztett zóna és legmélyebb termálvízadó talpa között is legalább 2000 m zömében vízzáró (agyagos alsó pannon + tömött miocén) üledék található, ezért megállapítható, hogy a rétegek közötti kommunikáció mentén egy esetleges szennyeződés terjedésének a kockázata nem áll fenn. Egy potenciális szennyeződés transzport esetében vezető közeget biztosíthatnak még vetők is, ezért következő lépésben ezek szerepét vizsgáltuk. A földtani modellbe beépítettük a szeizmikus kiértékelés alapján azonosított vetőket is (57. 58. ábrák) Az ábrákon jól látszik, hogy a terület vetősíkokkal sűrűn szabdalt. A szeizmikus értelmezés és az irodalmi adatok (Vakarcs és Várnai 1991) is afelé mutatnak azonban, hogy a Derecskei árok területén a medence oldaleltolódásos kialakulásához köthető, a pannon üledékeket sűrűn átjáró virágszerkezetek kialakulása kb. 8 millió évvel ezelőtt befejeződött, tehát a vetők csak a többszáz, esetenként ezer m vastag agyagos-homokos képződményeket (Endrődi, Szolnoki, Algyői Formáció) szelik át. A vetők fluidum vezetőképességének megítélésben jelentős szerepe van a tektonizált kőzet anyagának és a törések aktivitásának, többek közt a komplex geometria, a vetősík orientáltsága, a feszültségtér milyensége mellett. A repesztett miocén rétegekből való áramlást már a közvetlenül fedő Endrődi Márga agyagos (argillites) összetevői gátolják, a repedések az agyagásványok jelenléte miatt a törést követően szinte azonnal záródnak, víz hatására pedig a duzzadó agyagok fokozzák a hatást. Hasonló a helyzet a jóval vastagabb, szintén zárórétegnek minősített Algyői Formáció esetében is. A Pannon medencében a pliocénre-negyedidőszakra jellemző kompressziós feszültségtér (Horváth és Tari 1999) szintén a vetők záródásának kedvez. Nem zárható azonban ki a vetőrendszeren belül az egyes vetők periodikus recens aktivitása (Lemberkovics et al. 2005, Windhoffer és Bada 2005). A vetők menti migrációt – legalábbis a gáz esetében – sejtetik a felső-pannon rétegekben feltárt az oldalelmozdulásos zónához köthető kisebb gázmezők is, melyek anyakőzetének többnyire szintén a miocén és alsó-pannon rétegeket feltételezik. Az Algyői vízzáró réteg vetők menti – némileg nagyobb – vezetőképességére következtetett az árok északi oldalán Czauner (2012) is hidrosztatikus nyomásvizsgálatai alapján. Ugyanakkor ismételten rá kell világítani, hogy ezek a feltételezett szénhidrogén, illetve felszín alatti vízmigrációk földtörténeti léptékben történnek. Ide tartozik továbbá a 2. fejezetben leírt, a fúrás miatti depressziós nyomástér áramlásmódosító hatása (4. ábra), ami további fluidum eláramlási akadályt jelent a közegben. Amennyiben jelentős vízáramlás történne a mélység felől (pl. vízvezető törések, repedések mentén), akkor az szignifikánsan jelentkezne a terület vízgeokémiai képében. A porózus termálvízadók vízgeokémiai jellege (ld. 4.3.2. fejezet) azt mutatja, hogy a felső-pannóniai összletben, különösen annak mélyebb részein megjelenhetnek magasabb sótartalmú vizek, de ez főleg azokra a területekre jellemző, ahol az aljzat kiemelkedései felett a felső-pannóniai rétegek közvetlenül, vagy csak nagyon vékony, maximum. néhány 10 m vastag alsópannóniai–miocén rétegeken települnek. Ennek következtében a mélyebb helyzetű, túlnyomásos rétegekből a magasabb sótartalmú vizek közvetlenül a felső-pannóniai termálvíztartó összletbe juthatnak, ez azonban igen lassú (földtani és nem emberi időléptékben mérhető) migrációval történik. Az általános vízgeokémia kép (59. ábra) az Alföld területére jól elkülöníthető vízgeokémiai „rétegzettséget” mutat, összhangban a főbb hidrosztratigráfiai egységek térbeli helyzetével, és nem mutathatóak ki a repesztéstől függetlenül is olyan lokális keveredési zónák, ahol a nagymélységű erősen sós „brine”-ok egy esetleges vízvezető zóna mentén feláramolva a hígabb termálvizekben megjelennének és amit egy repesztés esetlegesen negatívan befolyásolhatna.

70

57. ábra: A földtani szintek, a tektonikai síkok valamint a Beru-4 fúrás és a repesztett zónák (kis zöld tartomány a Beru-4-es fúrás aljzathoz közel eső részénél) valós térbeli kiterjedése a Jewel modellben a Földes-K 3D tömbben. Az É-i irányt az ábra bal alsó sarkában levő kis zöld nyíl mutatja. A függőleges és vízszintes méretarányt a mérce jelzi, amelynek egy beosztása 500 m-nek felel meg.

58. ábra: A földtani szintek, a tektonikai síkok valamint a szénhidrogén kutatás-termelési blokkok kiterjedése a Jewel modellben a Földes-K 3D tömbben. Az É-i irányt az ábra bal alsó sarkában levő kis zöld nyíl mutatja. A függőleges és vízszintes méretarányt a mérce jelzi, amelynek egy beosztása 500 m-nek felel meg.

71

A mélyebb vízadók túlnyomásos jellege (60. ábra) szintén arra utal, hogy ezeknek a hidrosztratigráfiai egységeknek nincs lokális „megcsapolása” (pl. egy felszínre nyúló aktív vízvezető törés mentén), hiszen ebben az esetben ott jelentős nyomás-esés mutatkozna.

59. ábra: Vízgeokémiai mélyszelvény az Alföldön. A klorid ion koncentráció a mélybeli erősen sós vizek jó indikátora (Tóth et al. 2013)

60. ábra: a túlnyomásos zónák eloszlása (Almási 2001 alapján)

72

Az esetleges felszín alatti vízáramlásokra vonatkozóan a MOL által a rendelkezésre bocsátott rétegrepesztéssel kapcsolatos jelentések nem tartalmaznak információkat, mivel azok elsősorban a kútkiképzés illetve a repesztés technológiájának leírásai, ill. ellenőrzései. A különböző nyomjelző vizsgálatok eredményei csak a szűk kút-környezetre adtak némi támpontot, a térség hidrodinamikai viszonyairól nem sok ismeretet nyújtottak. Ugyanakkor megállapították, hogy az alsó-pannóniai összlet alja a tervezettől lényegesen nagyobb rétegnyomással rendelkezik, aminek oka egy kisebb vető, ami a miocén tároló magasabb nyomását felvezette a 3042 m alatti pannóniai rétegekbe. (A megállapítást a gázszelvény és a gázarány görbék nem támasztják alá: a pannóniai és a miocén közeli gázok összetétele eltérő.) Ez egyértelműen arra utal, hogy vizsgálták a különböző rétegek közötti kommunikáció lehetőségét, és ezt nem sikerült kimutatni. Legvégül felmerül annak a kérdése, hogy vajon a repesztés hatására felszabadulhat-e olyan nagyságú energia, amely akár a meglevő törések reaktiválódást, akár új jelentős, vízvezető törések létrejöttét generálhatja. Amint azt a 4.3.3.1. fejezetben is tárgyaltuk, a repesztés energiája legfeljebb a kút közvetlen, néhány száz m-es zónájában tud lokális repedésrendszert generálni, a gerjesztett mikroszeizmikus eseményeket pedig csak nagyon érzékeny műszerekkel lehet detektálni, tehát szinte kizártnak tekinthető, hogy egy rétegrepesztési művelet hatására olyan energia szabaduljon fel, ami egy új jelentős vízvezető törés kialakulást (vagy meglevő törés reaktiválódást) okozná. A gerjesztett földrengés tekintetében általános szabályként megfogalmazható, hogy egy területen maximálisan akkora földrengés generálódhat, amennyi a mélyben tárolt kőzetfeszültség (ennyi tud „kioldódni”). A korábbi megállapítások szerint tehát az indukált szeizmicitást a következő tényezők határozzák meg a területen: -

a természetes földrengés kockázat az eddigi események alapján alacsony, a magas geotermikus gradiens a kőzetek duktilis jellegét erősítik, elősegítve ezáltal a felhalmozódott feszültségek szeizmikus eseménytől mentes kioldódását, a statisztikai elemzések szerint a legnagyobb valószínűsége az M~1,8 magnitúdójú rengésnek van, amely a legrosszabb esetben felszabadulhat a területen, az esetlegesen kipattanó földrengések energiáját a vastag üledékes összlet számottevően elnyeli

Az indukált szeizmicitás, illetve annak felszíni hatására vonatkoztatott kockázata tehát a Pannon medence földtani felépítésének következtében alacsony.

4.4. Battonyai hát 4.4.1. Földtani felépítés A battonyai koncessziós terület földtani felépítését részletesen Zilahi-Sebess et al. (2013) ismerteti, jelen tanulmányban ennek csak rövid kivonatát közöljük, amely keretet ad a következő fejezetekben foglaltak tárgyalásához. A Battonyai-hát (Battonya–Pusztaföldvári-gerinc) aljzati kiemelkedésen foglal helyet, medencealjzata a Tiszai-Főegységhez, Magyarország nagyszerkezeti pásztái közül a takarós felépítésű Békés–Kodru nagyszerkezeti egységbe tartozik (Haas et al. 2010). A DK felé enyhén emelkedő gerinc az országhatár mentén –1000 m-es tengerszint feletti magasságot ér el. Az aljzat kiemelkedés ÉK-i és DNy-i szomszédságában Magyarország két legmélyebb, – 6500, illetve –7000 m-es mélységet is meghaladó neogén süllyedéke helyezkedik el, a Békési73

medence és a Makói-árok (61. ábra). A Battonya–Pusztaföldvári-gerinc aljzat kiemelkedésének morfológiáját a Pannon-medence neogén riftesedésében is döntő szerepet játszó ÉNy–DK-i csapású, többségében normálvetőként működött szerkezeti elemek határozzák meg.

61. ábra: A neogén szerkezetek csapásirányára merőleges regionális földtani szelvény a Pannon-medence DK-i részén a PGT–4 mélyszeizmikus szelvény nyomvonala mentén (Tari et al. 1999)

A terület földtani felépítésében a hátság paleozoos gránitból, metamorfitokból, perm és triász korú törmelékes és karbonátos üledékekből, valamint perm vulkanitokból álló medencealjzata és az azt fedő, 1000–1500 m vastag neogén medenceüledék vesz részt. Mivel ezen a területen a Mezőkovácsháza 3D szeizmikus blokk szinte teljesen lefedi a Battonya jelű koncessziós területet (29. ábra), ezért itt a földtani értelmezés és modellalkotás a szeizmikus blokk területére készült. A modellalkotás során a 4.2. fejezetben leírt módszertan szerint ugyanazon földtani szintek (prekainozoós medencealjzat, alsó- és középső-miocén képződmények tetőszintje, a porózus termálvíztest aljaként értelmezhető Újfalui Formáció talpszintje, 30 °C-os izoterma mélysége, negyedidőszaki képződmények talpszintje) kitérképezését és 3D modellbe történő integrálását végeztük el (62-67. ábrák).

74

62. ábra: A prekainoizoós medencealjzat térbeli képe az aljzatot ért fúrások feltüntetésével (Haas et al. 2010 alapján) a Jewel modellben a Mezőkovácsháza 3D tömbben. Az É-i irányt az ábra bal alsó sarkában levő kis zöld nyíl mutatja. A függőleges és vízszintes méretarányt a mérce jelzi, amelynek egy beosztása 500 m-nek felel meg.

63. ábra: A prekainoizoós medencealjzatra települő alsó- és középső miocén képződményeinek tetőtérképe (zöld foltok) a Jewel modellben a Mezőkovácsháza 3D tömbben. Az É-i irányt az ábra bal alsó sarkában levő kis zöld nyíl mutatja. A függőleges és vízszintes méretarányt a mérce jelzi, amelynek egy beosztása 500 m-nek felel meg.

75

64. ábra: Az Újfalui Formáció talpszintje (szürke felszín) a Jewel modellben a Mezőkovácsháza 3D tömbben. Az É-i irányt az ábra bal alsó sarkában levő kis zöld nyíl mutatja. A függőleges és vízszintes méretarányt a mérce jelzi, amelynek egy beosztása 500 m-nek felel meg.

65. ábra: A 30 °C-os izoterma mélysége a Jewel modellben a Mezőkovácsháza 3D tömbben. A porózus termálvíztest vertikális kiterjedését a 30 °C-os izoterma (tető) és az Újfalui Formáció talpszintje határolja. Az É-i irányt az ábra bal alsó sarkában levő kis zöld nyíl mutatja. A függőleges és vízszintes méretarányt a mérce jelzi, amelynek egy beosztása 500 m-nek felel meg.

76

66. ábra: A negyedidőszki képződmények talpa (narancs felszín) a Jewel modellben a Mezőkovácsháza 3D tömbben. Az É-i irányt az ábra bal alsó sarkában levő kis zöld nyíl mutatja. A függőleges és vízszintes méretarányt a mérce jelzi, amelynek egy beosztása 500 m-nek felel meg.

67. ábra: A felszín (drapp felület), a főbb földtani szintek a Jewel modellben a Mezőkovácsháza 3D tömbben. Az É-i irányt az ábra bal alsó sarkában levő kis zöld nyíl mutatja. A függőleges és vízszintes méretarányt a mérce jelzi, amelynek egy beosztása 500 m-nek felel meg.

77

Mivel ezen a területen a jövőbeli rétegrepesztés többezer méter mélyen, magában a gránitos medencealjzatban fog történni, ezért itt az információk összegzését elsősorban erre a képződménycsoportra összpontosítottuk. Az értékelést nagyban nehezítette, hogy magának a gránitos aljzat belső szerkezetének felépítéséről, kőzettani jellemzőiről, repedezettségéről nagyon kevés információ áll rendelkezésre. A szénhidrogén-kutatási céllal készült szeizmikus mérések sekélyebb célmélysége okán is (magasabb helyzetű szintek vizsgálata volt a cél) kevés információt adnak a paleozoós-mezozoós aljzat belső szerkezetének megismerésére. A hazai olajipar nem vár(t) szénhidrogén találatot a medencealjzat belsejéből, ezért sem a mérések tervezése és kivitelezése, sem a feldolgozása során sem tettek erőfeszítéseket ezen terület megismerésére. Kivételt képez néhány regionális szelvény, melyek viszont elkerülték a Battonyai hát területét. Az ismereteink szintjét illusztrálandó mutatjuk be a 68. ábrán mezőkovácsházai 3D mérés egyik hosszvonalát. A szelvény D-ről É felé halad hozzávetőlegesen a mérési terület közepén. Látható, hogy a medencealjzat és a fölötte elhelyezkedő üledékes összlet leképezése jó minőségű és részletes. A mezozoos medencealjzat 1000-1500 ms között jelölhető balról (Dről) jobbra (É-ra) dőlve. Ennek mélysége és irányultsága a Magyarország prekainozoós aljzattérképén (Haas et al 2010) 1000-2000 m mélységnek megfelel. Ezen felület alatt azonban összefüggő, értelmezhető szeizmikus reflexiós horizont nem alakult ki. A medence aljzat belső szerkezetére vonatkozóan az adott mérés és feldolgozás információt nem hordoz. Ezért a legtöbb szénhidrogén-kutató szeizmikus mérésből nem tudunk következtetéseket levonni a medencealjzat belsejével kapcsolatban.

68. ábra: A mezőkovácsházai 3D mérés egy hosszvonala pre-stack migráció után

Az aljzat belső szerkezetére szolgálhat némi információval a kilencvenes években mért Pgt-4 litoszféra kutató mélyszeizmikus szelvény (Posgay et al. 1996), amely a Pf-30 és Pf-32 fúrások között DNy-ÉK-i irányban keresztülhalad a területen a Mezőkovácsháza 3D szeizmikus blokktól északra (69. ábra). A szelvény a regionális, litoszféra méretű tektonikai elemek meghatározását tűzte ki célul, de látható, hogy a lokális kép ennél összetettebb lehet. 78

A változó Mohorovicsics felület mélysége és az addig futó meggyengült mozgási szerkezeti pászták (a 69. ábrán fekete vonalakkal jelölve) nem erősítik a nyugodt, kiegyensúlyozott szerkezeti felépítés ideáját. A hátság belső szerkezetének megbízható leképezésére az egyetlen átnézetes 2D szelvény alapján nem vállalkozhatunk.

69. ábra: A Pgt-4 litoszféra kutató szelvény (Posgay et al. 1996) és helyszínrajza a battonyai koncessziós területhez, illetve Mezőkovácsháza 3D szeizmikus tömbhöz képest

79

Olyan fúrás hiányában, ami nagy mélységben harántolta volna Battonyai hát gránitos aljzatát, a litoszféra kutató mélyszeizmikzus szelvény mellett analógiák valamint általános tektonikai megfontolások alapján tudunk további átfogó következtetéseket levonni az aljzat belső szerkezetét és felépítését illetően. Ezeket az alábbiakban foglaljuk össze. Horizontális tektonikai elemek: 1. A Battonyai hátat keresztező PGT-4 szeizmikus szelvényen kvázi horizontálisba forduló vetőzónákat értelmeztek, amelyek az általános húzásos erőtérből adódnak és valószínűleg inkább a mélyebben, és ezért magas hőmérsékletnek kitett összletben fordulhatnak elő. Valószínűleg ezek mélyebben helyezkednek el, mint a fúrással elérhető tartomány, a fúrással elérhető mélységben inkább feszültségkioldódási (lásd a következő pont) zónák lehetnek kvázi horizontálisak. 2. Kvázi horizontális feszültség kioldódási zónák tehermentesedéssel kapcsolatos relaxációs jelenségekből is származnak. Ezekre analóg példákat lehet találni a Bátaapáti területén előforduló gránitban, valamint egyes a skandináv gránitokban. A jelenség lényege, hogy különböző mechanikai feszültség tartományok határán feszültségkioldódási zónák alakulnak ki. Svédországban tapasztalták, hogy a gránit felső 1000 m-ében kisebb a szeizmikus terjedési sebesség, elsősorban a repedezettség jelenléte miatt. Azonban ilyen zónák több kilométer mélységben is kialakulhatnak, ahol két mechanikai feszültségi zóna határán alakul ki erősebb repedezettség. Vertikálishoz közelítő tektonikai elemek: Feltételezhető, hogy a Battonyai hát mindkét irányban lépcsőzetesen vagy inkább fűrészfog szerűen süllyed az árkok irányában. A vertikális elemek valójában ugyanannak a húzó erőhatásnak köszönhetően alakulnak ki, amely mélyebb szinteken kvázi horizontális elemeket alakítanak ki. A Jewel 3D földtani modellben is azonosítottunk néhány vetősíkot, de ezek főleg a hát peremi határoló törései (70. ábra).

80

70. ábra: A felszín (drapp felület), a főbb földtani szintek, és tektonikai síkok a Jewel modellben a Mezőkovácsháza 3D tömbben. Az É-i irányt az ábra bal alsó sarkában levő kis zöld nyíl mutatja.

4.4.2. Vízföldtani viszonyok A vizsgált terület vízföldtani viszonyait egyrészt a geotermikus energiahasznosítás, másrészt az ahhoz szükséges hidraulikus rétegrepesztés környezeti hatásai szempontjából tekintjük át. Mivel azonban a terület a szénhidrogén kutatás (és termelés) szempontjából is jelentős, így a hidrogeológiai és hidrogeokémiai jellemzők komplex értékeléséhez ezt a hatást is figyelembe kell vennünk. Az ismertetést alapvetően a Battonya koncessziós területre készült érzékenységi-terhelhetőségi tanulmány (Zilahi-Sebess et al. 2013) alapján tesszük. A repesztés hatását tekintve fontosabb hidrosztratigráfiai egységek és térbeli helyzetük a következő. Regionális elterjedésű hideg- és termális rétegvíztartók A talajvíztartó alatti első jelentősebb vízadó összlet a folyóvízi, ártéri üledékek alkotta regionális víztartó, melynek vastagsága a hát területétől a medencék felé fokozatosan növekszik. A többnyire 200–400 m vastagságú regionális víztartó összlet a Makói-árok és a Békési-medence felé egyre több és nagyobb vastagságú homokos réteggel rendelkezik. A legtöbb település vízmű kútjai ezen összlet felső 100–200 m vastag homokosabb, megfelelő vízminőségű rétegein települnek. Az áramlás DK–ÉNy irányú, mely szoros kapcsolatban áll 81

az alatta települő, nehezen elválasztható Nagyalföldi-Zagyvai Formáció, és az alatta lévő legjelentősebb termálvíz tartó, Újfalui Homokkő Formáció üledékek vizeivel. Az összlet rétegeinek települési viszonyaira jelentős hatással lehettek a pannon-negyedidőszaki szerkezetalakulási folyamatok. Az ezek során létrejött deformált, rétegmenti földtani kényszerpályák alapvetően meghatározzák a horizontális és vertikális hidraulikai jellemzőket, az utánpótlódási útvonalakat, a jelenlévő vizek összetételét, korát, sok esetben lehetővé téve a mélyebb régiók sós vizének sekélyebb szintekbe történő lassú migrálását. Ezen felső pannóniai korú, alluviális síksági összlet egymásra települő és egymásba fogazódó–kiékelődő homokos–agyagos rétegek a hátság kiemelt térszínén 600–800 m vastagságúak, melyek a Makói-árok és a Békési-medence irányában kivastagodnak. A Zagyvai Formációban határolhatjuk el a medence porózus üledékeiben kialakult köztes, (intermedier) áramlási rendszert. Az összlet mintegy 400–500 méternél mélyebb részein lévő homokok vizei többnyire már 30ºC-nál melegebbek, vagyis termálvizek. Hévízbeszerzés szempontjából legjelentősebb regionális rétegvízadó az Újfalui Homokkő Formáció, annak is a homokosabb deltafronti üledékei. Térbeli helyzete szeizmikus és mélyfúrás-geofizikai mérések alapján, a területen jól ismert. Az Újfalui Homokkő Formáció feküje egyúttal a medence porózus, regionális áramlási rendszerének feküjét is jelenti (64. ábra). A terület leáramlási helyre esik, ahol az áramlási irány jellemzően DK–Ny-ÉNy irányú. A 71. és 72. ábrákon egy ÉD-i és egy KNy-i csapású szelvény menti potenciál eloszlás látható. Fontos megjegyeznünk, hogy a látható potenciálszintek a 2004-es termelt állapotot reprezentálják. A legalsó inaktív (zöld) modellréteg teteje jelzi a hévízrendszer feküjét. Mint látható, egy esetleges havária esetén a szennyeződés É-i, Ny-i, DNy-i, ÉNy-i irányokba haladna. Fontos kiemelnünk, hogy a repeszteni kívánt alaphegységi metamorfit fedője az aktív áramlási rendszer alatt kb. 400–600 méterre van, mely között kis áteresztőképességű felső-pannóniaitól idősebb miocén üledékek vannak, amelyek egyfajta természetes gátként működnek. A felső pannóniai összlet vízadóinak vizei jellemzően nátrium-hidrogénkarbonátos kémiai jellegűek, mely jelleg a mélységgel a NaClHCO3-os, NaHCO3Cl-os jelleg felé tolódik el. Az összes oldott anyag tartalom (TDS) az összletben 1600–4500 mg/l között alakul. A vízösszetétel és az összes oldott anyag tartalom intenzív áramlás meglétét jelzi. A felső pannóniai rétegek nyomásviszonyai hidrosztatikusak.

82

71. ábra: A porózus hideg és porózus termál víztestek potenciál eloszlás szelvény menti megjelenítése a Pannon XL modell alapján, É-D-i szelvény (Kv: vertikális vízvezető képesség, Kh: horizontális vízvezető képesség) (Tóth et al., 2013)(

72. ábra: A porózus hideg és porózus termál víztestek potenciál eloszlás szelvény menti megjelenítése a Pannon XL modell alapján, Ny-K-i szelvény (Kv: vertikális vízvezető képesség, Kh: horizontális vízvezető képesség) (Tóth et al., 2013)

Lokális rétegvíztartók 83

Lokális vízadók a Battonyai hát területén nem, vagy csak nagyon kis vastagságban találhatók meg, ám K-i, illetve Ny-i irányban a mélyebb medenceterületek felé egyre nagyobb vastagságban megjelenő Szolnoki Homokkő Formáció turbidit-homokjaiban, valamint a Békési Konglomerátum Formáció abráziós képződményeiben lehetnek. Az alsó pannóniai rétegekben tárolt vizek összetételére jellemző, hogy leginkább NaCl-os, illetve az intenzívebb áramlási rendszerben NaHCO3Cl-os, NaClHCO3-os kémiai jellegűek. A rétegvizek összes oldottanyag-tartalma széles tartományban, körülbelül 3500–18 000 mg/l között mozog. A magasabb sótartalmak a víztartó(k) elzárt jellegére utalhatnak. Egyes esetekben (Tótkomlós térsége) megjelenhetnek magasabb kalcium tartalmú vizek is, melyek a mélyebb régiókból történő feláramlásokat jelezhetik. Lokális rétegvíztartók fordulhatnak még elő a gerincvonulat szárnyzónáiban lévő miocén üledékekben, de ezek regionális jelentősége nem számottevő viszonylag kis vastagságuk és jellemzően kis porozitásuk és változatos elterjedésük miatt. Ezen rétegek vízadó képessége kevésbé ismert. Fontos megjegyeznünk, hogy a szóban forgó miocén üledékek szénhidrogén tárolóként is szolgál(hat)nak abban az esetben, ha a rétegtani, vagy a tektonikai feltételek adottak hozzá. A miocén rétegekben tárolt vizek minőségére kevés adat áll rendelkezésre a területen, azonban a környező területek adottságai alapján a képződményekben előforduló vizek leginkább nátrium-kloridos kémiai jellegűek, mintegy 11 000–21 500 mg/l összes oldottanyag-tartalommal, mely összetétel a vizek fosszilis jellegére utal. A területen a képződmények általában hidrosztatikus környéki nyomással jellemezhetők. Lokális porózus, kettős-porozitású rendszerek A lokális, porózus, kettős porozitású rendszerek közé sorolhatjuk a pannóniainál idősebb, miocén korú Ebesi Formációt, mely kis térbeli kiterjedése révén hévízföldtani szempontjából ott lehet jelentős, ahol alaphegységi tárolóhoz kapcsolódik. Regionális vízzáró egységek A hévíz áramlási rendszer alját jelentő Újfalui Formáció feküje és a pretercier aljzat között több regionális elterjedésű vízzáró képződmény is elkülöníthető, melyek az alsó pannóniai Endrődi és Algyői Formációkba sorolhatók. Az összlet vastagsága a hátsági 350–400 m-es vastagságtól a medencék irányába növekedhet, de a Battonya-Pusztaföldvári-hát területén ritkán haladja meg a 400 m-t, melyet azért fontos kiemelnünk, mert vízrekesztő volta miatt jelentősen lassíthatja az esetleges szennyező anyagok migrációját. Az alsó pannóniai rétegekben számítani lehet szénhidrogén előfordulásokra. A szénhidrogén tároló rétegek nyomása a régóta termelt területek szomszédságában valamivel hidrosztatikus alatti, azonban K-i irányban, a medence irányában enyhe túlnyomás is előfordulhat, így a létesítmények telepítésekor erre fokozott figyelemmel kell lenni. Alaphegységi rezervoárok Az alaphegységet a területen zömében paleozoos granitoid és metamorf képződmények, kisebb részben alsó–középső triász korú karbonátos, sziliciklasztos összletek, ill. perm riolit építik fel. Rezervoárként egyrészt a karbonátos formációk jöhetnek számításba amennyiben hosszabb ideig felszíni hatásnak, tehát mállásnak és karsztosodásnak voltak kitéve. Az ilyen helyzetek esetében néhányszor tíz, esetleg száz méteres vastagságban is lehet megnövekedett pórus- és repedés-térrel valamint permeabilitással számolni. 84

A tektonikai hatások következtében kialakult repedéshálózat miatt, a mállással nem érintett „üde” karbonátos részek, repedezett sziliciklasztos, vagy granitoid és metamorf képződmények is rendelkezhetnek magasabb porozitás és permeabilitás értékekkel, illetve válhatnak rezervoárokká. A mezozoos képződményekben tárolt vizek döntően NaCl-os kémiai jellegűek, 10 000–18 000 mg/l összes oldottanyag-tartalommal. A paleozoos aljzatban tárolt vizekről kevés adat áll rendelkezésre, de a fentiek alapján, esetükben NaCl-os jellegű vizekre számíthatunk a területen. A regionális értékeléseknél fontos elemezni azt is, hogy a repedezett, mállott, karsztosodott fekvőre közvetlenül települő fedőképződmények hidraulikai egységet képeznek-e az alaphegységi rezervoár-részekkel. Az aljzat képződmények repedezettsége nemcsak a tárolt vizek áramlásában játszik szerepet, hanem a területen előforduló szénhidrogének migrációjában és csapdázódásában is. Az aljzat tetőzónái szénhidrogén tárolóként ismertek a területen. Az ebben a szintben kialakult telepek nyomása általában kisebb a hidrosztatikusnál. A rétegrepesztés és az esetleges gázmigráció szempontjából kiemelten fontos a felszín alatti vizek gáztartalmának ismerete, amelyről azonban viszonylag kevés adat áll rendelkezésre. A pilot területen a vizek gáztartalmának mélység szerinti eloszlását a 73. ábra szemlélteti. Látható, hogy a mélységgel nő a vizek fajlagos metántartalma, legnagyobb értékét a Tótkomlós B–145 jelű fúrásban (körülbelül 1250 méter mélységben) éri el, ahol megközelíti az 1800 l/m3-t. Battonya térségében (felszín alatti 60–270 méteres mélységközben) a felszín alatti vizek fajlagos gáztartalma 40–80 l/m3, körülbelül 1–40 l/m3 fajlagos metántartalom mellett. Nyomásállapot és hőmérsékleti viszonyok A területre és tágabb környezetére készített nyomás–mélység eloszlást mutat be a 74. ábra. Az aljzatban történt mérések mindegyike az tágabb környezetből származik (Kasz-D–4: -1676 mben 17,3 MPa, Tótkomlós T–I: -2930 m-ben 28,5 MPa, Végegyháza nyugat területen -1445 m-ben 15 MPa). A nyomás a vizsgált tartományban hidrosztatikus közeli vagy hidrosztatikus alatti. A területet harántoló NyDNy–KÉK-i, illetve ÉNy–DK-i, illetve irányú nyomás–mélység és hőmérséklet–mélység szelvényt mutat be a 75. és 76. ábra. Mindhárom ábra alapvetően az aljzat legfelső részére, illetve a medencekitöltő üledékekre szolgáltat információt, de a jövőbeli rétegrepesztés célterületét képező gránitos aljzat mélyzónáira azonban nem.

85

73. ábra: A pilot területen lévő kutakból vett vizek gáztartalmának alakulása a mélység függvényében

86

74.ábra: A nyomás és a hőmérséklet mélység függése (P(z) és T (z) függvény) a Battonyai hát területére és környezetére (Almási 2001 nyomán)

___________ KÉK

NyDNy

75. ábra: Hőmérséklet–mélység szelvény (Almási 2001 nyomán) Kék izovonalak – hőmérséklet (°C)

87

ÉNy

____________DK

76. ábra: Hőmérséklet–mélység szelvény (Almási 2001 nyomán) Kék izovonalak – hőmérséklet (°C)

A pilot terület felszín alatti víztestei A területen a termál víztestek és mélyebb rezervoárok felett teljes egészében regionális leáramlási zónába sorolt sekély porózus és porózus víztestek találhatók (Maros-hordalékkúp sp.2.13.1, p.2.13.1) (77. ábra). Kettő 30°C-nál melegebb porózus víztest található a battonyai területen; a Dél-Alföld (pt.2.1) és a Délkelet-Alföld (pt.2.3) porózus termál víztest.

77. ábra: A területet érintő sekély felszín alatti víztestek, a nyilvántartott sekély kutak feltüntetésével (Zilahi-Sebess et al. 2013)

88

Nyilvántartott víztermelő kutak és ivóvízbázisok A terület sekély porózus víztestekre szűrőzött kútjai nagyobb részt megfigyelő kutak, míg a porózus víztestekre szűrőzött kutak többnyire termelőkutak. Az ivóvízellátást javarészt ezek a kutak biztosítják. Egyéb célú (pl. öntözés és egyéb mezőgazdasági termelés, fürdővíz) felhasználásuk is jelentős. A terület ivóvíz vízbázisait (7 a területen (ebből 1 egyéb vízbázis), a 7. táblázat mutatja be. Az üzemelő ivóvízbázisokon kívül Magyardombegyház térségében rétegvizes távlati vízbázis is kiépítésre került. Az üzemelő vízbázisok között 2 sérülékeny és 3 bizonytalan állapotú vízbázis is található. Az ivóvízbázisok egy részénél a védőterületi határok jelenlegi szintje földhivatali (2 üzemelő és a távlati), szakértők által számított (11) vagy becsült (4). Befejezett diagnosztika 14 ivóvíz és 1 egyéb vízbázist érint. A hidraulikus repesztéshez szükséges nagy mennyiségű víz beszerzésének lehetőségét a jellemzett víztestek és vízbázisok figyelembe vételével kell megtervezni. Fontos szempont, hogy a kijelölt víztestek és vízbázisok a jelenlegi besorolásúnál rosszabb állapotba nem kerülhetnek. A 78. ábra a felszín alatti vízkiemeléseket és a víz termelőkutak védőterületeit ábrázolja.

78. ábra: Üzemelő és távlati vízbázisok, ásvány- és gyógyvíz termelőkutak, valamint a porózus felszín alatti víztestek az érintett területen (Zilahi-Sebess et al. 2013)

89

7. táblázat: Terület felszín alatti ivóvízbázisai (Zilahi-Sebess et al. 2013) Vízbázis

Kód

Státusz

+

Battonya városi fürdő Battonya városi vízmű vízbázis Mezőkovácsháza, MVKV Mezőkovácsháza vízbázis Végegyháza, MVKV, Végegyháza vízbázis Kunágota községi vízmű Magyardombegy ház Mezőhegyes Városi vízmű

AID237 AID542/3071–10

üzemelő gyógyvíz üzemelő, ivóvíz üzemelő, ivóvíz

Védőterület

Sérüléke ny nem

Termelt víztest p.2.13.1

számíto tt földhiv atali

nem

p.2.13.1

pt.2.3

igen

p.2.13.1

sp.2.13.1

sp.2.13.1

VI VI VT és VI különbözőek földhivatali

Érintett víztest

AID803/3073–10

üzemelő, ivóvíz

VT és VI különbözőek földhivatali

földhiv atali

igen

p.2.13.1

AID495/3064–20

üzemelő, ivóvíz távlati

VT

számíto tt földhiv atali számíto tt

nem

p.2.13.1

igen

p.2.13.1

sp.2.13.1

nem

p.2.13.1

p.2.13.2

AID515/36.1 AID541/3077–10

üzemelő, ivóvíz

VT és VI azonosak VI

A Kaszaper község vízmű kivételével a vízbázisok tekintetében elvégezték a veszélyeztetettség megállapításához kapcsolódó vizsgálatokat, amelyek alapján a terület vízbázisai nem vagy közepesen veszélyeztetettek (különböző veszélyeztetettségi faktorok összesítve). A közepes veszélyeztetés oka, hogy a vízbázis védőterületen a belterület és mezőgazdasági terület aránya meghaladja az 50%-ot, Dombiratos községi vízmű esetében a 75%-ot is. Az Országos. Gyógyhelyi és Gyógyfürdőügyi. Főigazgatóság (OGYFI) 2010-es nyilvántartása szerint a területen és környezetében nincs ásványvíz-termelőkút, gyógyiszaplelőhely, valamint gyógyhellyé minősített település. A területen 2, környezetében további 1 kút vizét nyilvánították gyógyvízzé, amelyek felhasználása fürdési céllal történik Hiba! A hivatkozási forrás nem található.(8. táblázat). 8. táblázat: Nyilvántartott ásvány- és gyógyvízkutak (Zilahi-Sebess et al. 2013) Víz kereskedelmi Felhasználás neve Battonya *K–138 Strandfürdő kútja gyógyvíz/fürdési célú Mezőkovácsháza *K–64 Strandkút gyógyvíz/fürdési célú Rózsa-fürdő II. gyógyvíz/fürdési célú Tótkomlós B–156 gyógyvíz*-gal jelölt víztestek a koncesszióra javasolt területen helyezkednek el Település

Kút jele

Kút helyi neve

EOV Y (m)

EOV X (m)

802273 794114

105595 119243

779669

119990

A területen 14, míg 5 km-es környezetében további 12 db 30 °C-os vagy annál melegebb kifolyó vizet adó kút található, melyek a pt.2.1. Dél-Alföld és a pt.2.3 Délkelet-Alföld porózus termál víztestekre szűrőzöttek és a kvarter és felső pannóniai összleteket csapolják. Egy kút szűrőzési mélysége sem haladja meg az 1500 métert. Több kút használaton kívül van; lezárt (4 a területen, 1 a környezetében), illetve eltömedékelt. A működő kutak vizét több célra, fürdő, mezőgazdasági, figyelő és vízmű használják. A 79. ábra a pilot területen és annak környezetében lévő, 30°C-nál magasabb hőmérsékletű vizet adó kutakat tünteti fel a vízadó felszín alatti víztestekkel.

90

79. ábra: A pilot területet érintő termálvizet adó víztestek és termálkutak (Zilahi-Sebess et al. 2013)

A területen illetve a környezetében nyilvántartott vízkitermeléseket a víztest és a kitermelés célja szerinti lebontásban a 9. táblázat tartalmazza. Elsősorban a porózus víztestekből történik vízkivétel. 9. táblázat: A területen és az 5 km-es környezetében jelentett vízkivételek, 1000 m3/év egységben (VGT, 2007-es nyilvántartási adatok) (Zilahi-Sebess et al. 2013) Kitermelt víz 1000 m3/év Víztest kódja

ivóvíz

sp.2.13.1

többcélú egyéb visszaenergetik fürdőví egyéb termelés ipari öntözés mezőgaz táplálá Összesen ai z termelés összevon dasági s va 0

sp.2.13.2

0

p.2.13.1

1246

p.2.13.2

64

15

294

34

4

17

pt.2.3 pt.2.1

19 22

22

58

1647 85 19

53

97

Határmenti víztestek A román-magyar határmenti egyeztetések a területre eső víztestek közül a Maros-hordalékkúp és a Körös–Maros köze sekély porózus és porózus, valamint a Dél-Alföld és a DélkeletAlföld porózus termál víztesteket érintették. A terület sekély porózus és a porózus víztestjei a Maros ICPDR (International Comission for the Protection of the Danube River) szinten 91

kiemelt víztest agglomerátum részei (MAROS, 5). A területet érintő összes porózus és sekély porózus víztest a Tisza-vízgyűjtő szinten kiemelt vízgyűjtők közé tartozik. A pt.2.1 DélAlföld porózus termál víztest nagyrészt Szerbia felé határral osztott, azonban a területet érintő része Románia felé esik. A rétegrepesztés felszín alatti vizekre gyakorolt környezeti hatásainál (akár a repesztéshez szükséges vízkivétel következtében kialakuló depresszió, akár a potenciális szennyeződés terjedés térbeli alakulása) a fenti határon átnyúló hatásokat is figyelembe kell venni. Monitoring A felszín alatti vizeket érintő monitoring program keretein belül a sekély porózus vízadókról 28, a porózus vízadókról 24, a porózus termál vízadókról 2 kút szolgáltat információt. A 80. ábra mutatja be a felszín alatti víztestek monitoring pontjait.

80. ábra: Védett területek és felszín alatti vizek monitoring programjának pontjai a vizsgált területen (Zilahi-Sebess et al. 2013)

4.4.3. Rétegrepesztés szempontjából történő értékelés Mivel a Battonyi hát területén rétegrepesztés nem történt, sőt még az erre a célra kialakítandó fúrás lemélyítése sem kezdődött meg, így itt konkrét adatok kiértékelésére nincs lehetőség. A jövőbeli rétegrepesztés környezeti hatásainak megítélését nehezíti az a tény, hogy a gránitos aljzat masszívumáról, belső szerkezetéről, töredezettségéről gyakorlatilag nem áll rendelkezésre értékelhető földtani információ (ld. 4.4.1. fejezet). A terület általános földtani képét, valamint a rétegrepesztés során kialakuló repedésrendszer kiterjedést, ezek esetleges, a földtani közeg más térrészeivel való kapcsolatait általánosságban értékelve megállapítható, hogy a gránitban többezer m mélységben elvégzett repesztés igen kicsi valószínűséggel fog 92

környezeti terhelést jelenteni az ettől legalább 2000 m- re feljebb elhelyezkedő felszín alatti vízkészletekre. A battonyai EGS projekt esetében a hangsúlyt két másik tényezőre érdemes helyezni: a repesztéshez felhasznált, a nem–konvencionális szénhidrogének esetében alkalmazott rétegrepesztést nagyságrendileg meghaladó repesztési folyadékmennyiségre (masszív hidraulikus rétegrepesztés - bár a 2014/70/EU ajánlás ezt a fogalmat csak nemkonvencionális szánhidrogénekre vonatkoztatja) és az ebből eredeztethető nagyobb vízigényre, illetve a nagyobb repesztési folyadékmennyiségre, valamint a rideg kristályos kőzetek okozta indukált földrengés kockázatára. Amennyiben a rétegrepesztéshez felhasznált víz mennyisége a helyi sekély vízadókból történik, mindenképpen tekintettel kell lenni azok mennyiségi és minőségi állapotára, illetve – a vízkivétel helyétől függően – az esetleges határokon átnyúló hatásokra. Több publikáció található (pl. Mayer et al. 2007, Breede et al. 2013) arra vonatkozóan, hogy a geotermikus rezervoárok egy részénél (de nem általánosan) nagyobb földrengés aktivitás figyelhető meg. A nagy nyomású víz–gőz rendszerek mobilis jellegük folytán kisebb rengéseket, talajnyugtalanságot okozhatnak. A Battonyai terület tágabb magyarországi környezetében, Békés és Csongrád megyék területén i.sz. 465 és 1984 közt 17 kis intenzitású, mélyföldrengés epicentrum esik (Tóth et al. 2002). Ezek az előfordulási helyek azonban viszonylag messze vannak a koncesszióra javasolt területtől. Ennél jelentősebben érintheti a területet, hogy Battonyától DDK irányba eső vonal mentén már az országhatáron kívül a Richter skála szerint maximum 4–5 magnitúdójú rengések fordultak elő a történelmi földrengés eloszlás térkép szerint (23. ábra). Ebben a Vardar zóna irányába eső övezetben D-felé nő a rengések gyakorisága. Ugyanakkor figyelembe kell venni, hogy a Battonyai hát maga egy elszakadt rög, amelyet két oldalról üledékes medence kitöltés vesz körül (61. ábra), így a Vardar zónától független tektonikai egységként nem jutnak szerephez a Vardarhoz kötődő tektonikai feszültségek (távoli) akkumulációi. Ebből következik, hogy erre a területre a hazai rengésstatisztikák magnitúdó valószínűsége érvényes (azaz a legvalószínűbb magnitúdó 1,8). További kockázatcsökkentő tényező az anomális geotermikus gradiens, ami erősíti a mélyzóna duktilis tulajdonságát és így a felhalmozódott feszültségek elvezetődését, továbbá az üledékek energiaelnyelő képessége, ami természetes gát és az esetleges károkozó hatást tovább csökkenti.

93

5. ÖSSZEFOGLALÁS A rétegrepesztéssel végzett fluidum bányászat során számos műszaki kockázat sorolható fel, azonban ezek döntő többsége a hagyományos szénhidrogén bányászat, illetve geotermikus energiahasznosítás során is felmerül és elfogadott, kezelt kockázatként tekinthetünk ezekre, ezért elsősorban azoknak a jelenségeknek a vizsgálata történt meg az MFGI által, amelyek specifikusan a repesztéshez kapcsolódnak. Ennek következtében, tanulmányunkban a rétegrepesztés környezeti hatásainak elemzésére, ezen belül is a felszín alatti vizekre, illetve a gerjesztett földrengés kockázatának vizsgálatára fókuszáltunk két hazai pilot terület (Derecskei árok és Battonyai hát) földtani-geofizikai-vízföldtani adatrendszereinek integrált értelmezése során. Elemzéseink eredményei alapján az alábbi főbb következtetések vonhatóak le („környezeti hatások” alatt a felszín alatti térrészre gyakorolt hatásokat értjük, és továbbra sem foglalkozunk a felszíni hatások – pl. zajvédelem, levegő-minőség, földhasználat-tájkép, repesztőfolyadék felszíni tárolása, stb. kérdéseivel.) A rétegrepesztés környezeti hatásainak megértéséhez, elemzéséhez az értelmezési keretet a felszín alatti térrész (földtani közeg) többcélú hasznosítása koncepciójának elfogadása kell hogy alkossa. A felszín alatt különböző területi eloszlásokban, illetve mélységekben más és más természeti erőforrások, ásványi nyersanyagok foglalnak helyet, amelyek kiaknázása több esetben egymással versengő módon történhet, illetve amelyek kitermelése során egymásrahatásokkal kell számolni. Erre legkézenfekvőbb példa a felszín alatti vízkészletek és a fluidum-típusú nyersanyagok (hagyományos szénhidrogének) kitermelésének kapcsolata, de akár a felszín alatt vízhasznosításon belül is lehetnek ellentétes érdekű, vagy versengő vízhasználatok, ld. pl. a termálvizek energetikai célú kitermelése-visszasajtolás körüli évtizedek óta tartó, és a mai napig nem megnyugtatóan rendezett kérdéskört. Ezen felül léteznek olyan, jelenleg ugyan nem a figyelem középpontjában levő egyéb felszín alatti térrész hasznosítások, mint pl. a felszín alatti gáztárolás, vagy a leválasztott széndioxid földtani közegben történő elhelyezése, amely már létező EU-s direktíva tükrében hamarosan hasonló kérdéseket fog felvetni A földtani közeg különböző célú hasznosításának, és az eltérő típusú használatoknak, valamint azok védelmének leggyakrabban alkalmazott, és jogszabályokkal legjobban kezelhető eszközei a védőterületek, védőidomok. Ebben a kérdéskörben óriási előrelépést jelentett a geotermikus védőidom fogalmának kialakítása és jogszabályba ültetése, és amelynek követése – véleményünk szerint – a hidraulikus rétegepesztés esetén is követendő példa lehetne („repesztési védőidom”). A rétegrepesztési művelet hatásterülete közelében további, konkuráló kitermelést nem lehet folytatni annak érdekében, hogy a bányászati műveleteket biztonságosan lehessen végezni. Tekintettel arra, hogy nem csak horizontálisan, de vertikálisan is lehatárolható a repesztés, így a felszínközeli szerkezetek hasznosítása is megoldható és biztosítható a vízkinyerés folyamatossága a bányászati tevékenység sérelme nélkül és viszont. A földtani közeg többcélú hasznosításának másik jelentős, és a nemkonvencionális szénhidrogének kitermelése szempontjából döntő fontosságú szempontja, hogy ezen energiahordozók kitermelése a földtani közeg olyan mélyen fekvő részeiből történik, amelyek jelenleg más célra nem hasznosíthatóak. Az ivóvíz, mezőgazdasági célú vízhasználat, de még a geotermikus energia kinyerésére kitermelt termálvíz készletek is a földtani közegnek a repesztési célzónától izolált, jóval sekélyebb térrészeiben foglalnak helyet, ezt konkrét földtani modellek elemzésével 2 pilot területre a tanulmányban is igazoltuk. Azaz a nem konvencionális szénhidrogének kitermeléséhez alkalmazandó rétegrepesztés eleve olyan földtani közeget érint, amely más természeti erőforrások hasznosítására alkalmatlan. Ezt tükrözi a 2015 elején elfogadott Bt Vhr módosítás is (ld. később). 94

Fontos hangsúlyozni, hogy a hatályos hazai jogszabályok értelmében mind a geotermikus energia kinyerése 2500 m alatt (amely a rétegrepesztés szempontjából releváns), mind a szénhidrogén kutatás-teremlés koncesszió köteles tevékenység, amelynek keretében készülő érzékenységi-terhelhetőségi vizsgálatok még a koncessziós tevékenység megkezdése előtt elemzik az egymásrahatásokat és különös részletességgel tárgyalják a felszín alatti vízkészletek állapotát, védelmének szempontrendszereit. A kutatási fázisban pedig újra előkerülnek ezek az elemzési szempontok, de már többletinformációk birtokában, melyek beépülnek a hatóságok felé leadandó jelentésekbe (pl. környezeti hatásvizsgálatok). A tanulmányban áttekintettük a felszín alatti vizek szennyeződésének lehetőségét és kimutattuk, hogy a szennyeződések repesztési tartományból történő eláramlásának kicsi az esélye a depressziós nyomástér, a záródásra hajlamos (és így repesztés után is a természetesen meglévő áteresztőképességi szinttel jellemezhető) vízvezető zónák miatt. További korlátozó hatások a víztestek és a repesztési műveletek közötti jelentős mélységi különbség és a hazai földtani környezetben jelenlévő természetes földtani gátak. Az indukált szeizmicitás kockázata is elhanyagolható, aminek az oka ugyancsak a Pannon medence sajátosságaival magyarázható, nevezetesen a jelentős energiaelnyelésre képes, több kilométer vastag üledék jelenlétével, a magas geotermikus gradiens miatti mélyzónák duktilisabb (és így energiaelvezető és nem akkumuláló képességével), a jellemzően alacsony szeizmicitással és a felső 10 km – es tartományban valószínűsíthető 1,8 – es magnitúdót képviselő deformációs energiával. Ez utóbbi a legkedvezőtlenebb esetben felszabaduló földrengés valószínűsített magnitúdója. Ahhoz azonban, hogy a fenti kérdésekre ne csak a pilot területeken lehessen megnyugtató választ adni (annak ellenére hogy voltak általános érvényű megfontolások az anyagban), a konkrét repesztendő hely fenti célú adekvát, részletező kutatása elengedhetetlen. Megfontolandó, hogy a koncessziós eljárást (amennyiben az nemkonvencionális szénhidrogén, vagy geotermikus energia rétegrepesztéssel történő feltárását célozza) megelőző érzékenységi-terhelhetőségi vizsgálatok szempontrendszere a jelen anyagban tárgyalt vizsgálatokkal is egészüljön ki. Mindezen általános megfontolások mellett javasoljuk a 2014/70/EU ajánlásban („A szénhidrogének például palagáz masszív hidraulikus rétegrepesztéssel való feltárására és kitermelésére vonatkozó minimumelvekről”) foglaltak mérlegelését és adekvát átültetését a hazai gyakorlatba. Az EU ajánlás átgondolt adaptálása - a környezeti hatások minimalizálásával illetve a monitoring előírásokkal kapcsolatban megfogalmazottak alapján messzemenően választ adhat a hazai környezetvédelmi aggályokra és a kisebb mennyiségű repesztő folyadék felhasználásával történő nem-masszív hidraulikus rétegrepesztések esetén különösen megnyugtató módon kezelné a környezeti kockázatokat a vállalkozók szempontjából kezelhető módon. Az ajánlásban megfogalmazottak közül az alábbi szempontokat kívánjuk kiemelni (a vonatkozó EU ajánlás szövege dőlt betűvel, az ehhez kapcsolt észrevételek normál betűvel) megfontolásra annak érdekében, hogy a szabályozottság lehetőségével „automatikus” döntési és kockázatkezelési megoldással lehessen a technológia környezeti és bányászati harmonizációját megteremteni. 3. STRATÉGIAI TERVEZÉS ÉS KÖRNYEZETI HATÁSVIZSGÁLAT 3.1. Mielőtt a tagállamok olyan szénhidrogén-feltárásra és/vagy -kitermelésre szóló engedélyt adnának ki, amely masszív hidraulikus rétegrepesztés alkalmazásához vezethet, stratégiai 95

környezeti vizsgálatot kell végezniük, hogy megelőzzék, kezeljék és csökkentsék az emberi egészségre és a környezetre gyakorolt negatív hatásokat és kockázatokat 3.2. A tagállamoknak egyértelmű szabályokat kell alkotniuk arról, hogy milyen korlátozások vonatkozhatnak a tevékenységekre például …az engedélyezett műveletek és a vízvédelmi területek között tartandó legkisebb távolságokról. Emellett elő kell írniuk a rétegrepesztés területe és a felszín alatti vizek közötti legkisebb mélységi korlátozásokat is. A rétegrepesztés hatásterülete és a felszín alatti víztestek térbeli elhelyezkedésének viszonya kapcsán a nemzetközi gyakorlatban ajánlott 300-500 m-es védőtávolság a hazai földtani adottságok tükrében elfogadható és többszörösen is biztosított. Ugyanakkor mindig a tervezett fúrások konkrét helyszínén kell a legalsó víztest határt azonosítani, és a rétegrepesztés mélysége közötti 300-500 m-es biztonsági távolság meglétét ellenőrizni. Ezzel kapcsolatban a víztestek vertikális lehatárolása (különösen a termálvíztesteké) sürgető feladat, amelynek megoldása a vízügyi-környezetvédelmi szaktárca feladata (az általánosan elfogadott, és a jelen tanulmányban is alkalmazott Újfalui Formáció talpszintje, mint a regionális termálvíz áramlás alsó határfelülete szakmai konszenzus, de nem hivatalosan rögzített álláspont!) Javasolt védőtávolság porózus termálvíztest talpa alatt 300 m, karszt termálvíztest alsó határa alatt 500 m. 5. A FELTÁRÁSI ÉS KITERMELÉSI HELY KIVÁLASZTÁSA 5.1. A tagállamoknak meg kell hozniuk a szükséges intézkedéseket annak biztosítása érdekében, hogy egy helyszín alkalmas legyen a szénhidrogének masszív hidraulikus rétegrepesztéssel történő feltárására vagy kitermelésére. Biztosítaniuk kell, hogy a gazdasági szereplők elvégezzék a lehetséges helyszín, a környező felszín és felszín alatti terület jellemzését és kockázatértékelését. Javaslat: már a koncesszió kezdeményezésénél, amennyiben nemkonvencionális kitermelésre vonatkozik, jelezni kelljen, hogy a feltárást hidraulikus rétegrepesztéssel kívánják elvégezni, és ebben az esetben már az érzékenységi-terhelhetőségi vizsgálat szempontrendszere is módosuljon ennek megfelelően. Mindez nem helyettesíti a koncessziós szerződés megkötését követően a vállalkozó környezeti hatásvizsgálattal kapcsolatos kötelezettségeit. 5.2. A kockázatértékelésnek elegendő (illetve reprezentatív) adaton kell alapulnia ahhoz, hogy jellemezni lehessen a lehetséges feltárási és kitermelési területet, és azonosítani lehessen valamennyi lehetséges expozíciós utat. Ezáltal értékelni lehetne a fúrófolyadékoknak, a hidraulikus rétegrepesztéshez használt folyadékoknak, a természetesen előforduló anyagoknak, a szénhidrogéneknek és gázoknak a kútból vagy a célzott rétegből való szivárgásának vagy elvándorlásának, továbbá a földrengés előidézésének kockázatát. 5.3. A kockázatértékelésnek/kockázatértékelést: a) az elérhető legjobb technológiákon kell alapulnia, és figyelembe kell vennie a tagállamok, az érintett gazdasági ágazatok és a környezetvédelemmel foglalkozó nem kormányzati szervezetek közötti, a Bizottság által szervezett információcsere vonatkozó eredményeit; b) fel kell készülnie a masszív hidraulikus rétegrepesztés során alkalmazott nagy besajtolási nyomásnak és a besajtolt folyadékmennyiségeknek kitett célzott réteg, a tárolót a felszín alatti vizektől elválasztó geológiai rétegek, valamint kutak és egyéb emberalkotta szerkezetek magatartásának megváltozására; c) be kell tartania a rétegrepesztésnek kitett zóna és a felszíni alatti vizek közötti legkisebb függőleges távolságot; 96

d) a műveletek során mindig aktualizálni kell amikor új adatokat gyűjtenek be. 5.4. Egy adott területet csak akkor szabad kiválasztani, ha az 5.1., 5.2. és 5.3. pont szerinti kockázatértékelés azt mutatja, hogy a masszív hidraulikus rétegrepesztés eredményeként nem kerülnek szennyező anyagok közvetlenül a felszín alatti vizekbe, és a létesítmény környezetében folyó egyéb tevékenységek nem károsodnak. 6. ALAPTANULMÁNY 6.1. Masszív hidraulikus rétegrepesztési művelet megkezdése előtt a tagállamoknak biztosítaniuk kell, hogy: a) a gazdasági szereplő meghatározza a létesítmény helyszínének, valamint a tevékenységek által esetleg érintett környező felszín és felszín alatti terület (kiindulási) környezeti állapotát; b) a műveletek megkezdése előtt sor kerüljön a kiindulási helyzet megfelelő leírására, és hogy erről beszámoljanak az illetékes hatóságnak. 6.2. Meg kell határozni a következők kiindulási értékeit: a) a felszíni és a felszín alatti vizek minősége és áramlási jellemzői; b) a víz minősége az ivóvízvételi pontokon; c) a levegő minősége; d) a talaj minősége; e) metán és más illékony szerves vegyületek jelenléte a vízben; f) szeizmicitás; g) földhasználat; h) biológiai sokféleség; i) az infrastruktúra és az épületek állapota; j) a meglévő kutak és elhagyott szerkezetek. 9. MŰKÖDÉSI KÖVETELMÉNYEK 9.2. A tagállamoknak biztosítaniuk kell, hogy a gazdasági szereplők: a) dolgozzanak ki projektspecifikus vízgazdálkodási terveket annak biztosítása érdekében, hogy a projekt teljes ideje alatt hatékony legyen a vízfelhasználás. A gazdasági szereplőknek biztosítaniuk kell a vízáramlás nyomonkövethetőségét. A vízgazdálkodási tervnek figyelembe kell vennie a rendelkezésre álló vízmenynyiség szezonális változásait, és kerülnie kell a vízforrások igénybevételét, ha szűkös a vízellátás; A „vízgazdálkodási terv” kidolgozása megfogalmazás a hazai gyakorlatban félrevezető lehet (a Víz Keretirányelv keretében 5 évente készülő országos Vízgyűjtő Gazdálkodási Tervek VGT kapcsán), ezért inkább javasoljuk a „vízbeszerzés forrásának vizsgálata” terminológia használatát. Maga ez a szempont fontos követelmény, és annak vizsgálatát foglalja magába, hogy mely víztartók alkalmasak megfelelő (nagy) mennyiségű víz kinyerésére az (ivó)víztartó mennyiségi és minőségi állapotának romlása nélkül; illetve ezen víztermelés lehetséges hatásainak megvizsgálását más vízadókra.

97

d) a masszív hidraulikus rétegrepesztési eljárást ellenőrzött módon, a nyomást megfelelően irányítva hajtsák végre annak érdekében, hogy ellenőrzés alatt tartsák a tároló körüli törések kialakulását, és elkerüljék, hogy földrengést váltsanak ki; Az eddigi hazai rétegrepesztési gyakorlatok ennek az elvárásnak maximálisan eleget tettek. e) a kutak tervezése, megépítése és integritásvizsgálata révén biztosítsák azok épségét. Egy független és erre képesített harmadik félnek felül kell vizsgálnia az integritásvizsgálatok eredményeit, hogy a kút működési teljesítménye, valamint környezetvédelmi és egészségügyi biztonsága a projektfejlesztés valamennyi szakaszában és a kút bezárását követően is biztosított legyen; Amint arra több hazai és nemzetközi elemzés is rávilágított, a valós szennyeződés-terjedés kockázatot elsősorban a kút nem megfelelő kiképzése jelentheti. A szénhidrogén– és geotermikus energia-termelő cégeknek azonban elemei érdekük a megfelelő kútkiképzés, hiszen egy hibás kútszerkezet a termelvényeik megszökését is jelentheti. A földtani közegek izolálására bélés-és termelőcső rakatok, illetve azokba beépített tömítő eszközök szolgálnak. Az adott kút állapotát a megfelelő paraméterek mérésével folyamatosan ellenőrizni kell (cementszilárdság, csőhöz, lyukfalhoz való kötés mérése, stb), de ez a MÜT-ben szabályozva van. f) dolgozzák ki a kockázatkezelési terveket, a hatások megelőzéséhez és/vagy enyhítéséhez szükséges intézkedéseket, valamint a reagáláshoz szükséges intézkedéseket; g) állítsák le a működést és sürgősen tegyenek meg minden szükséges javító intézkedést, amennyiben sérül egy kút épsége vagy véletlenül szennyező anyag kerül a felszín alatti vizekbe; h) a közegészségügyet vagy a környezetet érintő minden eseményt vagy balesetet haladéktalanul jelentsenek az illetékes hatóságnak. A jelentésnek tartalmaznia kell, hogy mi okozta az eseményt vagy balesetet, az milyen következményekkel jár, és milyen korrekciós lépéseket tettek. A 6.1. és a 6.2. pontban előírt alaptanulmányt kell közös viszonyítási alapként használni. E pontok teljesülésére a szénhidrogén termelő cégek kötelezettséget vállalnak 9.3. A tagállamoknak ösztönözniük kell a vízkészletek felelős felhasználását a masszív hidraulikus rétegrepesztés során. 10. VEGYI ANYAGOK ÉS VÍZ FELHASZNÁLÁSA MASSZÍV HIDRAULIKUS RÉTEGREPESZTÉS KERETÉBEN 10.1. A tagállamoknak biztosítaniuk kell, hogy: a) a hidraulikus rétegrepesztéshez használt vegyi anyagok gyártói, importőrei és felhasználói az 1907/1907/EK rendelet értelmében fennálló kötelezettségeik teljesítése során „hidraulikus rétegrepesztésre” hivatkozzanak; b) masszív hidraulikus rétegrepesztés során minimális legyen a vegyi anyagok használata; c) a használandó vegyi anyagok kiválasztás során figyelembe vegyék a masszív hidraulikus rétegrepesztést követően a felszínre kerülő folyadékok kezelésének képességét. 10.2. Ahol csak műszakilag megvalósítható, valamint az emberi egészség, a környezet és az éghajlat szempontjából kedvező, a tagállamoknak olyan rétegrepesztési technológiák használatára kell ösztönözniük a gazdasági szereplőket, amelyek minimálisra csökkentik a vízfogyasztást és a hulladékképződést, továbbá nem alkalmaznak veszélyes vegyi anyagokat. 98

Mind elfogadható és alkalmazandó szempont 11. NYOMONKÖVETÉSI KÖVETELMÉNYEK 11.1. A tagállamoknak gondoskodniuk kell arról, hogy a gazdasági szereplő rendszeresen ellenőrizze a létesítményt, valamint a feltárási és a kitermelési szakaszban, különösen a masszív hidraulikus rétegrepesztés előtt, alatt és után a műveletek által esetleg érintett környező felszínt és felszín alatti területet. 11.2. A későbbi nyomon követéshez a 6.1. és a 6.2. pontban előírt alaptanulmányt kell közös viszonyítási alapként használni. 11.3. Az tagállamoknak gondoskodniuk kell arról, hogy a gazdasági szereplő az alaptanulmányban meghatározott környezeti paraméterek mellett a következő működési paramétereket is ellenőrizze: a) az egyes kutaknál használt repesztő folyadék pontos összetétele; b) az egyes kutaknál végzett repesztéshez felhasznált víz mennyisége; c) a masszív repesztés során kifejtett nyomás; d) masszív hidraulikus rétegrepesztést követően a felszínre kerülő folyadékok: visszanyerési arányok, mennyiségek, jellemzők, az újrafelhasznált és/vagy kezelt mennyiségek az egyes kutak esetében; e) metán, egyéb illékony szerves vegyületek és egyéb gázok kibocsátása, amelyek valószínűleg káros hatást gyakorolnak az emberi egészségre és/vagy a környezetre. 11.4. A tagállamoknak gondoskodniuk kell arról, hogy a gazdasági szereplők figyelemmel kísérjék, hogy a masszív hidraulikus rétegrepesztés milyen hatást gyakorol a kutak és a műveletek által esetleg érintett környező felszínen és felszín alatti területen található egyéb emberalkotta szerkezetek épségére. 11.5. A tagállamoknak biztosítaniuk kell, hogy az ellenőrzési eredményeket jelentsék az illetékes hatóságoknak. A Bt. 2015. január 11-én hatályba lépő módosítása szerint a Bt. kiegészült azzal, hogy a bányafelügyelet hatáskörébe tartozik az ásványvagyon-gazdálkodási célokat szolgáló, termelést serkenő szénhidrogén bányászati technológiai műveletek, így különösen a rétegrepesztés, rétegsavazás, víz- és gázbesajtolás, rétegenergia pótlás engedélyezése, mely a MÜT jóváhagyása során történik. A Bt. végrehajtásáról szóló 203/1998 (XII. 19.) Korm. rendelet (Vhr.) 14. § (2b) bekezdése szerint ezeket a műveleteket a bányafelügyelet akkor engedélyezi, ha komplex értékelésekre támaszkodó vizsgálatokkal igazolt, hogy a mélyszinti injektálás más célra tartósan alkalmatlan földtani képződményekbe történik, amely a szennyező anyagok továbbterjedése szempontjából zártnak tekinthető szénhidrogén tároló és a műveletből eredő felszín alatti vízminőség romlás veszélye kizárt valamint a művelet nem veszélyezteti a környezeti elemek, különösen a felszín alatti vizek mennyiségi és minőségi viszonyait, illetve ezen feltételek teljesülése ellenőrzött és dokumentált. Véleményünk szerint e jogszabály kielégítően tartalmazza a fentebb megfogalmazott kívánatos környezetvédelmi előírásokat, így további jogszabály módosításra nincs szükség. (Egyedüli javasolt kiegészítés a fenti szövegbe a szénhidrogén mellett a geotermikus célú rétegrepesztés beillesztése).

99

6. Hivatkozott irodalom Aitken, G., Burley, H., Urbaniak, D., Simon, A., Wykes, S., van Vliet L. (2012): Palagáz: nem hagyományos és nemkívánatos - Föld Barátai Európát társaság kiadványa Almási, I. (2001): Petroleum Hydrogeology of the Great Hungarian Plain, Eastern Pannonian Basin, Hungary. PhD thesis. University of Alberta, 2001 Bada, G., Horváth, F., Fejes, I. és Gerner, P., (1999): Review of the present-day geodynamics of the Pannonian basin: progress and problems. - J. Geodynamics, 27: 501-527. Bada, G., Windhoffer, G., Szafián, P., Dövényi, P.(2004): Feszültségtér Európában és a Pannon medence Térségében: Adatok, Modellek és Geodinamikai Alkalmazások, ELTE Geofizikai Tanszék Bennett, L., Calvez, J.L., Tanner, K., Birk, W.S., Waters, G., Drew, J., Michaud, G.,Primiero, P., Eisner, L., Jones, R., Leslie, D., Williams, M.J., Gowenlock, J., Klem, R.C., Tezuka, K. (2006): The source for hydraulic fracture characterization. - Oilfield Review, 42-57. Breede, K., Dzebisashvili, K., Liu, X., Falcone, G. (2013): A systematic review of enhanced (or engineered) geothermal systems: past, present and future. - Geothermal Energy 2013, 1:4 doi:10.1186/2195-9706-1-4 Czauner, B. (2012): Regional hydraulic function of structural elements and low-permeability formations in fluid flow systems and hydrocarbon entrapment in Eastern-Southern Hungary. PHD Thesis. p. 150. Davies, R.J., Foulger, G., Bindley, A., Styles, P. (2012): Induced seismicity and hydraulic fracturing for the recovery of hydrocarbons. - Marine and Petroleum Geology 45: 171-185. Ellsworth, W.L. (2013): Injection-induced earthquakes. - Science 341 (6142). Elst, N.J. van der, Savage, H.M., Keranen, K.M., Abers, G.A. (2013): Enhanced Remote Earthquakes Triggering at Fluid-injection site sin the Midwestern United States. - Science, 341:164-167. Ewen, C., Borchardt, D., Richter, S.,Hammerbacher, R. (2012): Study concerning the safety and environmental compatibility of hydrofracking for natural gas production from unconventional reservoirs (executive summary). ISBN 978-3-00-038263-5 Falcon-TXM (2014): A „Makó-árok I. Szénhidrogén” védnevű bányatelekre optimalizált általános hidraulikus rétegrepesztési terv Fisher, K., Warpinski, N., 2011. Hydraulic Fracture-Height Growth: Real Data. SPE. 145949. Gandossi, L. (2013): An overview of hydraulic fracturing and other formation stimulation technologies for shale gas production. – JRC Technical reports, Report EUR 26347 EN GEOS (Rumpler J., Deák J., Dövényi P., Horváth F., Konczi I., Kuruc B., Nemesi L., Stegena L., Tóth GY., Völgyi L.) (1987): Nagy mélységű, magas entalpiájú geotermikus rezervoárok kutatási lehetőségeinek vizsgálata. GEOS GMK, MÁFGBA T.14163. Geiser, P.,Lacazette, A.,Vermilye, J. (2012): Beyond “dots in a box” - First Break, 30: 63–69. Gerner, P., Bada, G., Dövényi, P., Müller, B., Oncescu, M.C., Cloetingh, S. és Horváth, F., (1999): Recent tectonic stress and crustal deformation in and around the Pannonian Basin: data and models. In: Durand, B., Jolivet, L., Horváth, F. és Séranne, M., (szerk.), The Mediterranean basins: Tertiary extension within the Alpine orogen. Geol. Soc. London Spec. Publ., 156: 269-294. 100

Global (2013): Passive microseismic monitoring of hydraulic fracturing of the MOL Beru-4 well using Tomographic Fracture Imaging™ and hypocenter analysis. - Final Report. Green, C.A., Styles, P., Baptie, B.J. (2012): Preese Hall Shale Gas Fracturing Review and Recommendations for Induced Seismic Mitigation. Haas J., Budai T., Csontos L., Fodor L., Konrád Gy. 2010: Magyarország prekainozoosföldtani térképe, 1:500 000. – A Magyar Állami Földtani Intézet kiadványa Halliburton (2011): Multi stage fracturing and surface well testing. Beru-4. MOL Hungary, Phase 2 of scope work. Halliburton (2012): End of well report Beru-4. - Halliburton Ref: CE-12-02-015720 Jackson et al (2013): Groundwater Protection and Unconventional Gas Extraction: The Critical Need for Field-Based Hydrogeological Research. Groundwater NGWA.org National Research Council (2013): Induced Seismicity Potential in Energy Technologies. Washington, DC: The National Academies Press. Jobbik, A. (2014): Nem konvencionális szénhidrogén tárolók bányászati potenciálvizsgálata. Kézirat, MFBGA Juhász, Gy., Pogácsás, Gy., Magyar, I., Vakarcs, G. (2006): Integrált-sztratigráfiai és fejlődéstörténeti vizsgálatok az Alföld pannóniai s.l. rétegsorában. – Földtani Közlöny, 136/1: 51–86. Kiss, K. (2015): Hidraulikus rétegrepesztés. - Előadás, 2015.január 20, Vállalkozói Fórum MBFH Kovács, Zs., Gyuricza, Gy., Babinszki, E. Barczikayné Szeiler, R., Csillag, G. Gál, N., Gáspár, E., Gulyás, Á., Hegyi, R., Horváth, Z., Jencsel, H., Kerékgyártó, T., Koloszár, L., Kovács, G., Kummer, I., Müller, T., Paszera, Gy., Piros, O., Sári, K., Szentpétery, I., Szőcs, T., Tahy, Á. Tolmács, D., Tóth, Gy., Ujháziné Kerék, B., Veres, I., Zilahi-Sebess, L., Zsámbok, I. (2013): Derecske szénhidrogén koncesszióra javasolt terület komplex érzékenységi ésterhelhetőségi vizsgálati jelentése www.mbfh.hu Lemberkovics, V., Bárány, Á., Gajdos, I.,Vincze, M. (2005): A szekvencia-sztratigráfiai események és a tektonika kapcsolata a Derecskei-árok pannóniai rétegsorában. - Földtani Kutatás XLII/1:16-24. Majer, E.L., Baria, R., Stark, M., Oates, S., Bommer, J., Smith, B., Asanuma, H. (2007): Induced seismicity associated with Enhanced Geothermal Systems. - Geothermics 36: 185222. Mező Gy. et al. (2009): Termálvíz beszerzési lehetőségek vizsgálata a Battonyai-hát területén. – Záró földtani-vízföldtani tanulmány. Munkaszám: 08506160055 Posgay, K., Takács, E., Szalai, I., Bodoky, T., Hegedűs, E., Jánváriné, K. I., Timár, Z., Varga, G., Bérczi, I., Szalay, Á., Nagy, Z., Pápa, A., Hajnal, Z., Reilkoff, B., Mueller, St., Ansorge, J., DeIaco, R. and Asudeh, I. (1996): International deep reflection survey along the Hungarian Geotraverse. - Geophysical Transactions 40/1–2: 1–44. Szentgyörgyi K.-né et al.(2012): Zárójelentés a 128. Berettyóújfalu területén végzett szénhidrogén kutatási tevékenységről. - Kézirat. MÁFGBA T.22497 The Royal Society (2012): Shale gas extraction in the UK: a review of hydraulic fracturing. royalsociety.org/policy/projects/shale-gas-extraction and raeng.org.uk/shale >

101

Tari, G., Dövényi, P., Dunkl, I., Horváth, F., Lenkey, L., Stefanescu, M., Szafián, P., Tóth, T. (1999): Lithospheric structure of the Pannonian basin derived from seismic, gravity and geothermal data. In: Durand, B., Jolivet, L., Horváth F., Séranne, M. (eds.) The Mediterranean Basins: tertiary Extension within the Alpine Orogen. Geological Socie-ty, London, Special Publications, 156, 215–250. Tóth, L., Mónus, P., Zsíros, T., Kiszely, M. (2002): Seismicity in the Pannonian Region – earthquake data. EGU Stephan Mueller Special Publication Series 3, 9–28, 2002 Tóth, L., Mónus, P., Zsíros, T., Kiszely, M. Czifra, T. (2013): Magyarországi földrengések évkönyve 1995–2012. GeoRisk. http://www.georisk.hu/ Tóth, Gy. et al. (2013): Fenntartható hévíz- és geotermikus energia-gazdálkodást támogató kutatások. - előadás Új utak a földtudományban, 2013 Vakarcs, G., Várnai, P. (1991): A Derecskei-árok környezetének szeizmosztratigráfiai modellje. – Magyar Geofizika, 32/1–2: 38–50. Warner, N.R., Darrah, T.H., Jackson, R.B., Millot, R., Kloppmann, W., Vengosh, A. (2014): New Tracers Identify Hydraulic Fracturing Fluids and Accidental Releases from Oil and Gas Operations - Environmental Science and Technology,20 October 2014. Windhoffer, G., Bada, G., Dövényi, P. Horváth, F., (2001): Új kőzetfeszültség meghatározások. – kézirat, ELTE Geofizikai Tanszék Windhoffer, G., Bada, G. (2005): Formation and deformation of the Derecske Trough, Pannonian Basin: Insights from analog modeling. Acta Geologica Hungarica 48/4:351-369 Wolhart, S.L., Harting, T.A., Dahlem, J.E., Young, T.J., Mayerhofer, M.J., Lolon, E.P. (2005): Hydraulic Fracture Diagnostics Used to Optimize Development in the Jonah Field. SPE 102528. Zakó, T., Bencsik, I. (1996): A Csólyóspálos Keleti területen végzett rétegrepesztés geológiai és műszaki vonatkozásai. Kőolaj és Földgáz, 29: 226-233. Zilahi-Sebess, L., Gyuricza, Gy., Babinszki, E., Barczikayné Szeiler, R., Gál, N., Gáspár, E., Gulyás, Á., Hegyi, R., Horváth, Z., Jencsel, H., Kerékgyártó, T., Kovács, G., Kovács, Zs., Lajtos, S., Müller, T., Paszera, Gy., Szentpétery, I., Szőcs, T., Tahy, Á., Tolmács, D., Tóth, Gy., Ujháziné Kerék. B., Veres, I., Zsámbok, I. (2013): Battonya geotermikus koncesszióra javasolt terület komplex érzékenységi és terhelhetőségi vizsgálati jelentése. www.mbfh.hu

102