Сланцевый газ – это одна из разновидностей природного газа. В его состав входит, в основном, метан, который является признаком ископаемого горючего вещества. Добывается он непосредственно из сланцевых пород, в месторождениях, где это возможно сделать с использованием обычного оборудования. Лидером по добыче и подготовке сланцевого газа к использованию считается США, которые сравнительно недавно начали эксплуатировать эти ресурсы в целях экономической и топливной независимости от других стран.
Как ни странно, но впервые наличие газа в сланцах было обнаружено еще в 1821 в недрах США. Открытие принадлежит Уильяму Харту, который во время исследований грунтов Нью-Йорка наткнулся на нечто неопознанное. Об открытии поговорили пару недель, после чего забыли, так как нефть добывать было проще – она сама выливалась ан поверхность земли, а сланцевый газ нужно было как-то извлекать с глубин.
Больше 160 лет вопрос добычи сланцевого газа оставался закрытым. Запасов легкой нефти хватало на все нужды человечества, да и технически было сложно представить себе добычу газа из сланцев. К началу 21 века началась активная разработка нефтяных месторождений, где нефть приходилось буквально вырывать из недр земли. Естественно, это значительно повлияло на развитие технологий, и теперь добыть газ из прочных сланцевых пород и подготовить его к использованию. К тому же, эксперты начали заявлять о том, что запасы нефти подходят к концу (хотя это не так).
В итоге, в начале 2000 года Том Уорд и Джордж Митчелл, разработали стратегию масштабной добычи природного газа из сланцев в США. Воплотить ее в жизнь взялась компания DevonEnergy, и начала она с месторождения Барнетт. Дело началось успешно, и нужно было продолжать развивать технологии, чтобы ускорить добычу и увеличить глубину добычи. В связи с этим, в 2002 году в техасском месторождении был использован уже другой метод бурения. Комбинация наклонно-направленной разработки с горизонтальными элементами стала инноваций в сфере газовой промышленности. Теперь появилось понятие «гидроразрыва пласта», благодаря чему добыча сланцевого газа увеличилась в несколько раз. В 2009 году в США прошла так называемая «газовая революция», и эта страна вышла в лидеры по добыче данного вида топлива – более 745 млрд. кубов.
Причиной такого скачка развития сланцевой добычи стало желание США стать топливно-независимой страной. Раньше, она считалась главным потребителем нефти, а теперь перестала нуждаться в дополнительных ресурсах. И хотя рентабельность добычи самого газа сейчас отрицательная, расходы покрываются разработкой нетрадиционных источников.
Всего за 6 месяцев 2010 года мировые компании вложили более 21 млрд. долларов активов в развитие технологий и добычи сланцевого газа. Изначально считалось, что сланцевая революция – не более чем рекламная уловка, маркетинговый ход компаний для пополнения активов. Но в 2011 году цены на газ в США стали активно падать, и вопрос правдивости разработок отпал сам собой.
В 2012 году добыча сланцевого газа стала окупаемой. Цены на рынке хоть и не изменились, но все равно были ниже себестоимости добычи и подготовки этого современного вида топлива. Но к концу 2012 года в связи с мировым экономическим кризисом этот рост приостановился, а некоторые крупные компании, которые работали в этой сфере, попросту закрылись. В 2014 году в США прошла полная реорганизация всего оборудования и изменена стратегия добычи, что привело к возрождению «сланцевой революции». Планируется, что к 2018 году газ станет отличным альтернативным топливом, который позволит нефти дать время на восстановление.
Ситуация с энергетическими ресурсами поставила ряд стран в зависимость от их импорта. Развитие альтернативных источников энергии напрямую связано с истощением месторождений нефти и природного газа. Возможность добычи и использования сланцевого газа стали темой обсуждения специалистов различных областей, от политиков до экологов.
Сланцевый газ – особенности добычи
Особенностью добычи газа в сланцевых породах является следующее — в них потенциально содержатся большие запасы углеводородов, пласты которых плотно перемешаны с частицами сланца. В этом случае добыча возможна лишь с применением гидравлических встрясок, после которых газ перемещается в верхние слои, откуда его уже можно извлечь.
Впервые такой метод гидравлического разрыва пласта применялся в 1947 г., но на том уровне развития техники был недостаточно эффективен. В настоящее время при разработке газосланцевых месторождений используется вертикально-горизонтальное бурение, где в разветвленную сеть скважин под высоким давлением подается «расклинивающая» смесь, включающая в себя соли органических кислот, отходы нефтепереработки, песок. Образующиеся трещины высвобождают сланцевый газ.
Для разработки месторождения сланцевого газа необходимо пробурить в сотни раз больше скважин, чем при традиционной добыче. По технологии гидроразрыва пласта – фрекинга, требуется постоянно поддерживать заданную пористость пласта, что достигается использованием химических реагентов. Сами сланцы так же содержат целый спектр ядовитых примесей с высоким уровнем гамма-излучений.
Проблема в том, что далее вся эта смесь высвобождается, выходит в верхние слои, и через осадочные породы оседает на почве, попадает в водоемы в районах сланцевой добычи газа, создавая повышенный радиационный фон.
Положительные аспекты сланцевой добычи газа
Добыча сланцевого газа решает текущий спрос на энергоресурсы внутри страны, позволяет экспортировать излишки, зарабатывая на этом валюту. Развитие этой отрасли дает заметные импульсы экономическому развитию и созданию новых рабочих мест. Положительным моментом является и поддержка низких внутренних цен на газ, что связано с избытком его предложения. Использование более дешевого газа для широкого ряда промышленных товаров создает более конкурентноспособную продукцию газодобывающей страны.
Возможность добычи сланцевого газа в населенных районах, в доступности от потребителя, привлекает инвесторов, гарантируя при этом снижение затрат. Вместе с тем, специалисты отмечают быструю истощаемость сланцевых месторождений, зачастую коэффициент извлечения газа не достигает 20% . Кроме того, растет экологическая нагрузка в районах добычи газа.
Негативные последствия развития газосланцевой отрасли
Перепады давления при гидроразрывах пласта приводят к постоянным землетрясениям, от 1,6 до 3,6 баллов по шкале Рихтера, взаимосвязь которых с добычей сланцевого газа уже научно подтверждена.
Растет загрязненность почвы и поверхностных вод химическими отходами, содержание метана в питьевой воде жилых районов, расположенных в ареале разработки месторождений, превышено в десятки раз.
К экологическим бедствиям стоит отнести и рост парникового эффекта, достигаемый значительными выбросами метана при разработке газосланцевых месторождений. Медики отмечают всплеск онкозаболеваний в районах добычи сланцевого газа, зафиксированы множественные случаи отравлений химическими веществами.
Будущее газосланцевой добычи
Не взирая на протесты экологов и общественности, в Соединенных штатах активно разрабатываются новые газосланцевые месторождения. В Великобритании и Польше идет разведка газосланцевых месторождений.
Вместе с тем, во Франции, Румынии и Болгарии официально запрещено проведение фрекинга, в Австралии уже запрещена разработка газосланцевых месторождений на 20 лет. В Европе препятствует добыче сланцевого газа густонаселенность и строгое регулирование экологической безопасности. Вероятность разработки газосланцевых месторождений здесь в ближайшие годы маловероятна.
Перспективы развития газосланцевой отрасли велики, это обосновано изменением мирового газового рынка уже сейчас. Но повсеместная добыча сланцевого газа возможна лишь при высокой рентабельности, для чего необходимы высокие цены на газ и наличие стабильного спроса.
Сланцевый природный газ (англ. shale gas) - природный газ, добываемый из горючих сланцев и состоящий преимущественно из метана.
Горючий сланец - твердое полезное ископаемое органического происхождения. Сланцы в основном образовались 450 миллионов лет тому назад на дне моря из растительных и животных остатков.
Для добычи сланцевого газа используют горизонтальное бурение (англ. directional drilling), гидроразрыв пласта (англ. hydraulic fracturing, в том числе с применением пропантов). Аналогичная технология добычи применяется и для получения угольного метана.
При добыче нетрадиционного газа гидроразрыв пласта (ГРП) позволяет соединить поры плотных пород и обеспечить возможность высвобождения природного газа. Во время проведения гидроразрыва в скважину закачивается специальная смесь. Обычно она на 99% состоит из воды и песка (пропанта), и лишь на 1% - из дополнительных добавок.
Пропант (или проппант, от англ. propping agent - «расклинивающий агент») - гранулообразный материал, служащий для сохранения проницаемости трещин, получаемых в ходе ГРП. Представляет собой гранулы с типичным диаметром от 0,5 до 1,2 мм.
Среди дополнительных добавок могут быть, например, гелирующий агент, как правило, природного происхождения (более 50% от состава хим. реагентов), ингибитор коррозии (только при кислотных ГРП), понизители трения, стабилизаторы глин, химическое соединение, сшивающее линейные полимеры, ингибитор образования отложений, деэмульгатор, разжижитель, биоцид (химреагент для разрушения водных бактерий), загуститель.
Для того, чтобы не допустить утечки жидкости для ГРП из скважины в почву или подземные воды, крупные сервисные компании применяют различные способы изоляции пластов, такие как многоколонные конструкции скважин и использование сверхпрочных материалов в процессе цементирования.
Сланцевый газ содержится в небольших количествах (0,2 - 3,2 млрд куб. м на кв. км), поэтому для добычи значительных количеств такого газа требуется вскрытие больших площадей.
Первая коммерческая газовая скважина в сланцевых пластах была пробурена в США в 1821 году Уильямом Хартом (англ. William Hart) во Фредонии, Нью-Йорк, который считается в США «отцом природного газа». Инициаторами масштабного производства сланцевого газа в США являются Джордж Ф. Митчелл и Том Л. Уорд.
Масштабное промышленное производство сланцевого газа было начато компанией Devon Energy в США в начале 2000-х, которая на месторождении Barnett Shale в 2002 году пробурила впервые горизонтальную скважину. Благодаря резкому росту его добычи, названному в СМИ «газовой революцией», в 2009 году США стали мировым лидером добычи газа (745,3 млрд куб. м), причём более 40% приходилось на нетрадиционные источники (метан угольных пластов и сланцевый газ).
В первом полугодии 2010 года крупнейшие мировые топливные компании потратили $21 млрд на активы, которые связаны с добычей сланцевого газа. На тот момент некоторые комментаторы высказывали мнение, что ажиотаж вокруг сланцевого газа, именуемый сланцевой революцией, - результат рекламной кампании, вдохновлённой рядом энергетических компаний, вложивших значительные средства в проекты по добыче сланцевого газа и нуждающихся в притоке дополнительных сумм. Как бы то ни было, после появления сланцевого газа на мировом рынке цены на газ стали падать.
По сведениям директора Института проблем нефти и газа РАН академика Анатолия Дмитриевского, себестоимость добычи сланцевого газа в США на 2012 год - не менее 150 долларов за тысячу кубометров. По мнению большинства экспертов, себестоимость добычи сланцевого газа в таких странах, как Украина, Польша и Китай, будет в несколько раз выше, чем в США.
Себестоимость сланцевого газа выше, чем традиционного. Так, в России себестоимость природного газа со старых газовых месторождений, с учётом транспортных расходов, составляет около $50 за тыс. куб. м.
Ресурсы сланцевого газа в мире составляют 200 трлн куб. м. В настоящее время сланцевый газ является региональным фактором, который имеет значительное влияние только на рынок стран Северной Америки.
В числе факторов, положительно влияющих на перспективы добычи сланцевого газа: близость месторождений к рынкам сбыта; значительные запасы; заинтересованность властей ряда стран в снижении зависимости от импорта топливно-энергетических ресурсов. В то же время у сланцевого газа есть ряд недостатков, негативно влияющих на перспективы его добычи в мире. Среди таких недостатков: относительно высокая себестоимость; непригодность для транспортировки на большие расстояния; быстрая истощаемость месторождений; низкий уровень доказанных запасов в общей структуре запасов; значительные экологические риски при добыче.
По оценке IHS CERA, добыча сланцевого газа в мире к 2018 году может составить 180 млрд кубометров в год.
| Комментарии: 0 |
Дмитрий Грищенко
О добыче сланцевой нефти и газа пишут много и часто. На лекции попробуем разобраться что же представляет из себя данная технология, какие экологические проблемы с ней связаны, а какие - лишь плод воображения журналистов и защитников природы.
Может ли стремительный прогресс в области технологий, генетики и искусственного интеллекта привести нас к тому, что экономическое неравенство, столь широко распространенное в этом мире, закрепится на биологическом уровне? Этим вопросом задается историк и писатель Юваль Ной Харари.
Владимир Мордкович
Синтез Фишера - Тропша - это химический процесс, который является ключевой стадией самого современного способа получения синтетических топлив. Почему говорят именно «синтез» или «процесс» и избегают слова «реакция»? Именами ученых, в данном случае Франца Фишера и Ганса Тропша, называют обычно отдельные реакции. Дело в том, что как таковой реакции Фишера - Тропша нет. Это комплекс процессов. Только основных реакций в этом процессе три, а насчитывают их не менее одиннадцати. В целом синтез Фишера - Тропша - это превращение так называемого синтез-газа в смесь жидких углеводородов. Химик Владимир Мордкович о способах получения синтетического топлива, новых типах катализаторов и реакторе Фишера - Тропша.
Александра Пошибаева
Сегодня есть две основные гипотезы образования нефти: неорганическая (абиогенная) и органическая (биогенная, и ее также называют осадочно-миграционной). Сторонники неорганической концепции считают, что нефть образовалась из углерода и водорода по процессу Фишера - Тропша на больших глубинах, при огромных давлениях и температурах выше тысячи градусов. Нормальные алканы могут образоваться из углерода, водорода в присутствии катализаторов, однако в природе отсутствуют такие катализаторы. Помимо этого, в нефтях содержится огромное количество изопренанов, циклических углеводородов-биомаркеров, которые по процессу Фишера - Тропша образоваться не могут. О поиске новых месторождений нефти, неорганической теории ее происхождения и роли прокариот и эукариот в образовании углеводородов рассказывает химик Александра Пошибаева.
Андрей Бычков
Углеводороды сегодня являются энергетической основой нашей цивилизации. Но надолго ли хватит месторождений горючих ископаемых и что делать после их истощения? Как и других полезных ископаемых, нам придется разрабатывать сырье с меньшим содержанием полезного компонента. Как сделать нефть, из какого сырья? Будет ли это выгодно? Уже сегодня мы имеем много экспериментальных данных. В лекции будут обсуждены вопросы о процессах образования нефти в природе и показаны новые экспериментальные результаты. Обо всем этом вам расскажет Бычков Андрей Юрьевич, доктор геолого-минералогических наук, профессор РАН, профессор кафедры геохимии в МГУ.
Королёв Ю. М.
О том, как учёные пытаются разгадать тайну происхождения нефти, а точнее, нефтяных углеводородов, мы попросили рассказать Ю.М. Королёва - ведущего научного сотрудника Института нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева. Он более тридцати лет изучает рентгенографический фазовый состав ископаемых углеводородных минералов и их превращение под действием времени и температуры.
Родкин М. В.
Спор о биогенном (органическом) или абиогенном происхождении нефти особенно интересен для российского читателя. Во-первых, углеводородное сырьё - один из основных источников дохода в бюджете страны, а во-вторых, российские учёные - признанные лидеры многих направлений в этом старом, но всё ещё не закрытом научном споре.
Изобретатель из Санкт-Петербурга Александр Семенов запатентовал боевую систему, которая позволяет экипажу танка использовать для стрельбы собственные экскременты. Автор проекта настаивает на том, что такая технология позволит решить как минимум две задачи: позволит утилизировать экскременты и одновременно понизит боевой дух противника. Сообщения об этом взбудоражили британскую прессу.
В конце мая газета The Wall Street Journal опубликовала большой материал, посвященный перспективному американскому энергетическому оружию - рельсотрону. В материале газеты утверждалось, что, по мнению военных планировщиков, такое орудие, в случае необходимости, поможет США защитить Прибалтику от российской военной агрессии и поддержать союзников в противостоянии с Китаем в Южно-Китайском море. Военный эксперт Василий Сычев рассказывает, что такое рельсотрон и как быстро его можно принять на вооружение.
В прошлом году газета The New York Times назвала Митио Каку одним из самых умных людей Нью-Йорка. Американский физик японского происхождения, провёл ряд исследований в области изучения чёрных дыр и ускорения расширения Вселенной. Известен как активный популяризатор науки. В активе учёного - несколько книг-бестселлеров, циклы передач на BBC и Discovery. Митио Каку - преподаватель с мировым именем: он профессор теоретической физики в нью-йоркском Сити-колледже, много путешествует по миру с лекциями. Недавно Митио Каку рассказал в интервью, каким он видит образование будущего.
Многие люди ошибочно считают, что сланцевый газ является чуть ли не отдельным энергоносителем, но приставку «сланцевый» он получил лишь потому, что залегает в сланцевом слое осадочной породы, а по своему составу отличается от природного газа повышенным содержанием метана, углекислого газа, аммиака и сероводорода. Как же все-таки добывается этот источник топлива и чем технология его добычи отличается от традиционного газа?
Главное отличие - особенности его залегания. Традиционный газ добывается из пористых коллекторов, глубина залегания которых колеблется от 700 до 4000 метров. Из-за большого количества пор коллекторы имеют высокую проницаемость (около 25%) и голубое топливо легко выкачивать после того, как скважина будет пробурена.
Сланцевый газ в свою очередь залегает на глубине от 2500 до 5000 метров в породах с низкой пористостью (3–4%), поэтому его разведка обходится гораздо дороже, а технология добычи намного сложнее.
Краткий экскурс в историю
Впервые добывать газ из сланцевого слоя осадочной породы начали почти 200 лет назад. Это произошло в США в 1821 году. Этот вид топлива использовался и в СССР: после окончания Великой Отечественной Войны он добывался в Эстонии и поставлялся по газопроводу в Ленинград. Но вскоре советские власти, как и правительства многих других стран мира, поняли, что добыча и транспортировка сланцевого газа обходится значительно дороже традиционного природного, поэтому разработка месторождений была остановлена.
Вторую жизнь идея добычи сланцевого газа обрела в начале двухтысячных годов, когда стали активно применяться технологии горизонтального бурения и многостадийного гидроразрыва пласта, которые позволили значительно увеличить объемы добычи, снизив ее себестоимость.
Технология разведки
Поиск месторождений сланцевого газа требует гораздо больших затрат по сравнению с разработкой традиционного голубого топлива, а технология разведки пока далека от совершенства. Из-за большой глубины залегания многие традиционные методы исследования оказываются неэффективны.
Если смотреть упрощенно, разведка сланцевого газа происходит следующим образом:
в предполагаемом районе его залегания бурится скважина, в которой производится гидроразрыв;
полученный газ анализируется, и на основании результатов анализа определяются оборудование и технология, которые необходимо будет применять для его добычи;
продуктивность скважин определяется опытным путем, а не при помощи точных гидродинамических исследований, как при добыче обычного природного газа.
Мировая статистика запасов
Прогнозируемые запасы сланцевого газа составляют 760 триллионов кубометров, доказанные, по данным американского агентства EIA , - 187,5 триллионов кубометров. Для сравнения, мировые запасы газа, по мнению самого читаемого журнала в мире по нефтегазовой тематике Oil & Gas Journal , составляют чуть более 36 триллионов баррелей.
Крупнейшими месторождениями сланцевого газа обладают КРН - 19,3 % от мировых запасов, США - 13%, Аргентина - 11,7%, Мексика - 10,3%, ЮАР - 7,3%, Австралия - 6%, Канада - 5,9%. Эти оценки с течением времени могут кардинально измениться, ведь, как уже упоминалось, разведка запасов сланцевого газа только начинает развиваться и пока продуктивность скважин определяется только опытным путем.
Бурение и прокладка труб
Особенностью добычи сланцевого газа является технология горизонтального бурения. Ее суть заключается в том, что после того, как была пробурена одна вертикальная скважина до глубины залежей сланцевого газа, бур начинает идти горизонтально. Однако существует множество нюансов, которые необходимо соблюдать при бурении, например, необходимо следить, чтобы уровень наклона бура соответствовал углу наклона сланцевого пласта и т. д.
Добывающие компании вынуждены применять такую технологию, так как газ залегает на значительной глубине в изолированных карманах в очень небольших объемах. Срок эксплуатации скважин невелик - от 5 до 12 лет. Для справки, срок эксплуатации скважины природного газа - от 30 до 50 лет. На крупнейшем разрабатываемом месторождении СГ в мире - BarnettShale - количество скважин уже превысило 17 тысяч.
Горизонтальная длина скважины может достигать 12 километров (этот рекорд был установлен при бурении на Сахалине).
В пробуренную скважину устанавливаются стальные трубы в несколько слоев. В пространство между ними и почвой заливается цемент, чтобы изолировать газ и жидкости для гидроразрыва пласта от пластов почвы, в которых содержится вода.
Гидроразрыв
Поскольку сланцевый газ залегает в породе, имеющей низкую пористость, извлекать его традиционными методами невозможно. Именно поэтому для добычи сланцевого газа активно применяется технология гидравлического разрыва пласта (фрекинга). По трубам к залежам газа закачивается вода, химические реагенты (ингибаторы коррозии, загустители, кислоты, биоциды и множество других химических элементов, общее число которых может доходить до 90 наименований) и специальные гранулы диаметром 0,5–1,5 миллиметра, которые могут состоять из керамики, стали, пластика или песчинок. Вся эта смесь создает химическую реакцию, которая и приводит к гидроразрыву. В результате в породе, которая содержит газ, образуется множество мелких трещин, в которых застревают гранулы, чтобы трещины уже не могли сойтись. Затем вода откачивается назад (она фильтруется и повторно используется для нового ГРП), а сланцевый газ, благодаря перепаду давления, выкачивается через трубы на поверхность.
Жидкости для гидроразрыва
Основой жидкости для гидроразрыва является вода (98,5% от общего объема). Порядка 1% состава - «расклинивающий» трещины элемент (обычно им является песок). Оставшиеся 0,5% - химические соединения, воздействующие на водопроницаемость породы. Без них гидроразрыв просто невозможен.
В течение последних лет велось много споров о вреде для экологии жидкостей для ГРП. Поднятая шумиха привела к тому, что многие европейские страны (Франция, Болгария, Италия) запретили проводить на своей территории гидроразрывы, а в США законодатели вынудили компании, занимающиеся добычей сланцевого газа, публиковать информацию о составе жидкостей для ГРП.
Но технология гидроразрыва, а соответственно и жидкости для них, используются и при добыче обычного природного газа. Например, ее активно применяет компания «Роснефть» , производившая две тысячи гидроразрывов в год еще несколько лет назад.
Транспортировка и очистка
Доставлять сланцевый газ обычными способами до конечных потребителей невозможно, так как стандартные газопроводы рассчитаны на давление в 75 атмосфер. В сланцевом газе этот показатель гораздо ниже из-за повышенного содержания аммиака, сероводорода, азота и углекислого газа и при прокачке его через газопроводы для природного газа может произойти взрыв.
Существует два решения проблемы транспортировки: cтроить заводы по очистке, что позволит сделать состав сланцевого газа приближенным к природному и затем доставлять его по уже существующим газопроводам, или создавать отдельную инфраструктуру для транспортировки сланцевого газа.
Первый вариант требует значительных расходов и делает добычу сланцевого газа просто нерентабельной. А вот второй способ все более активно используется странами, добывающими сланцевое топливо. Причем все они предпочитает доставлять газ на небольшие расстояния потребителям, которые находятся недалеко от месторождения, что делает транспортировку сланцевого газа максимально дешевой.
Именно так поступают в США, где добытый газ транспортируется пока только по коротким локальным газопроводам низкого давления или закачивается в баллоны. Такой же политики придерживается и Китай, начавший строительство первого сланцевого газопровода в провинцию Юньнань, длина которого составляет всего 93 километра.Что касается транспортировки сланцевого газа на дальние расстояния, то при отсутствии разветвленной сети газопроводов наиболее перспективным способом на данный момент является его преобразование в специальных терминалах в сжиженный газ и отправка покупателям при помощи танкеров. По прибытии в пункт назначения продукт перекачивается в резервуары для хранения, а затем преобразуется обратно в газообразное состояние и доставляется по газопроводам конечным потребителям. В настоящий момент строительством подобных терминалов активно занимаются в США. Первый объект, через который будет производится экспорт топлива в страны Юго-Восточной Азии, планируется ввести в эксплуатацию уже в конце 2015 года. Ожидается, что все построенные к 2020 году терминалы позволят экспортировать 118 миллиардов кубометров сланцевого газа.
Главное ноу-хау современной добычи
Экологический вред от гидроразрыва можно свести к минимуму при помощи применения технологии пропанового фрекинга. От обычного гидроразрыва она отличается тем, что вместо воды и химикатов к местам залежей сланцевого газа закачивается пропан, который, в отличие от традиционных жидкостей для ГРП, не оседает в почве после гидроразрыва, а полностью испаряется, поэтому загрязнять землю или воду он никак не может.
Эта технология серьезно изменила отношение многих европейских стран, заботящихся о своей экологии, к проведению гидроразрывов. Британские власти уже сняли запрет на ГРП, другие страны ЕС только рассматривают эту возможность.
Правда, у пропанового фрекинга есть и существенный минус, перечеркивающий всю его хваленую экологичность. Применение этого метода обходится в полтора раза дороже обычного гидроразрыва. Поэтому использовать подобную технологию можно только на месторождениях, имеющих высокую рентабельность.
Сланцевый газ – последняя надежда российских либералов, последняя мечта Пятой колонны. Вот начнут США и все остальные добывать дешевый сланцевый газ в огромных количествах и никому не нужным станет российский газ. И тогда не будет госбюджета, не будет пенсий и военного бюджета. Россия ослабнет.
На эту тему много пишут. Но кто? Журналисты. Аналитики. Политики. А что думают на этот счет ученые? Вот что важно знать.
Один из моих читателей прислал мне статью на тему сланцевого газа. Ее авторы: он сам — кандидат технических наук Игорь Олегович Геращенко и член-корр. РАН, доктор химических наук, профессор РГУ нефти и газа им. М.И. Губкина Альберт Львович Лапидус.
И эти два уважаемых ученых и их статья очень сильно расстроят тех, кто ждет, что сланцевый газ вытеснит с рынков природный газ и тем самым нанесет колоссальный ущерб России. Потому что в материале российских ученых показано, что для сланцевого газа понятие «разведанных запасов» практически неприменимо. И самое главное: несмотря на то, что залежи сланцевого газа широко распространены по всему миру, его промышленная добыча возможна только в США.
Прежде чем, вы прочитаете саму статью, любопытный комментарий одного российского ученого из «нефтегазовой сферы»:
«Недавно был на семинаре в Москве, который устраивала одна американская компания, занимающаяся продажей информации о нефтепереработке. Рекламу сланцевого газа и сланцевой нефти они ведут по полной программе. При этом объяснить, почему информация о размерах добычи и ее стоимости засекречена, в упор отказываются. Представители компании больше похожи на цеэрушников, чем на нефтепереработчиков…».
Сланцевый газ – революция не состоялась.
Источник: Вестник Российской Академии Наук, 2014, том 84, №5, с. 400-433, авторы И.О Геращенко, А. Л. Лапидус
Введение.
Природный газ можно обнаружить практически в любой точке нашей планеты. Если мы начнем бурить скважину, то почти в любом месте дойдем до пласта, в котором будет содержаться газ. В зависимости от состава и структуры пласта содержание газа в нем может быть разное. Для того же, чтобы природного газа накопилось много, нужна порода-коллектор, которая будет способствовать накоплению газа, и этими породами могут быть песчаник, сланец, глина или уголь. Каждая из вышеперечисленных пород будет выполнять роль коллектора по-разному. В зависимости от того, в каком пласте и на какой глубине будет этот газ залегать, будет меняться и его название. Газ, добываемый из пласта сланца, становится сланцевым, а из угольного пласта – угольным метаном. Больше всего газа может быть добыто из пластов песчаника и газ, добываемый из таких пластов, называют просто «природным».
Все запасы природного газа делятся на традиционные и нетрадиционные.
Традиционные залежи находятся в неглубоко залегающих (менее 5000 м) пластах, где коллекторной породой является песчаник, обеспечивающий наибольшие возможности для накопления газа, что приводит к минимальной стоимости его добычи.
К нетрадиционным запасам относятся:
Глубоко залегающий газ – глубина залегания более 5000 м., что увеличивает стоимость буровых работ.
Природный газ плотных пород – коллектором являются плотные породы с низким содержанием газа.
Сланцевый газ – коллектором является сланец.
Угольный метан – коллектором являются угольные пласты.
Метаногидраты – метан содержится в кристаллогидрате в соединении с водой.
Проницаемость плотных пород, сланца и угольных пластов значительно меньше, чем у песчаника, что приводит к сильному снижению дебита скважин. Если стоимость добычи природного газа на традиционных месторождениях имеет порядок 15 – 25 $|1000 м 3 на земле и 30-60$/1000 м 3 на шельфе, то добыча газа на нетрадиционных месторождениях обходится значительно дороже.
Сланцевой революции в США предшествовало продолжительное падение добычи традиционного природного газа. В 1990 г. 90% добываемого в США газа приходилось на традиционные месторождения и только 10% на нетрадиционные, месторождения плотных пород (tight gas) и угольный метан (Coalbed methane). Добыча природного газа на традиционных месторождениях в 1990 г. составляла 15,4 трилл. кубических футов, к 2010 г. она упала на 29% до 11 трилл. куб. футов. Такое катастрофическое падение добычи газа американцы компенсировали расширением добычи газа на нетрадиционных месторождениях, которая достигла к 2010 г. 58% от общей добычи, что позволило довести общую добычу газа до 21,5 трилл. куб. футов или 609 млрд. м 3 . Основные силы были брошены на добычу сланцевого газа.
Прогноз объёмов и структуры добычи природного газа в США
Natural gas production by source, 1990—2035 (trillion cubic feet)
В 2009 году средства массовой информации сообщили, что США стали «крупнейшим в мире производителем газа», оттеснив Россию на второе место. Причину этого объяснили увеличением добычи сланцевого газа, ставшую экономически оправданной вследствие применения инновационных технологий, разработанных американскими компаниями. Было заявлено, что с помощью горизонтального бурения и гидроразрыва пласта добыча сланцевого газа становится выгоднее, чем добыча природного газа. Началось обсуждение того, что США вскоре прекратит свой огромный импорт энергоносителей и, мало того, начнет снабжать природным газом всю Европу. Была запущена информация, что добыча сланцевого газа в США за 2010 г достигла 51 млрд. кубометров в год (менее 8% от добычи «Газпрома»). В компании, занимающиеся добычей сланцевого газа, было инвестировано около 21 млрд. долларов.
Ответственные аналитические организации «сланцевую эйфорию» не разделяли.
IEA(International Energy Agency) и BP review приводили данные, по которым добыча газа Россией превышает американскую, а DOE (Министерство энергетики США) в 2010 г. высказало предположение, что данные по добыче газа в США завышены примерно на 10%, т.е. на 60 млрд. м 3 в год. Однако мнения профессионалов средствами массовой информации игнорировались. Аналитики стали пророчить крах газовых картелей. Польша была объявлена будущей крупнейшей газодобывающей страной Европы [ 5,6,7]
На весь мир было объявлено о грядущей «Сланцевой революции».
Анализ возможности использования сланцевого газа.
Реальное положение дел в газодобывающей промышленности США складывалось совсем не так радужно, как хотелось представителям средств массовой информации. Заявляемая себестоимость сланцевого газа в 100$ за 1000 м 3 никем не была достигнута. Даже у компании Chesapeake Energy (пионера и активного пропагандиста сланцевого газа) минимальная себестоимость добычи оказалась 160$ за 1000 м 3 .
Под шумок «сланцевой революции» многие американские газодобывающие компании набрали кредитов с использованием скважин в качестве обеспечения (залога), чем увеличили свою капитализацию. Однако выяснилось, что продуктивность скважины сланцевого газа падает за первый же год в 4 — 5 раз , в результате чего уже через год эксплуатации оборудование работает всего на 20 – 25% от своей мощности, а экономические показатели уходят в минус. В результате ряд американских газодобывающих компаний обанкротились на сланцевом буме.
В начале «сланцевой революции» 2008 – 2009 г. американские газодобывающие компании получили множество заказов на проведение буровых работ по разведке и добыче сланцевого газа из Польши, Китая, Турции, Украины и ряда других стран. На первых же этапах работ выяснилось, что себестоимость добычи сланцевого газа в этих странах значительно выше, чем в США, и составляет 300 – 430 $ за 1000 м 3 , его запасы значительно ниже, чем прогнозировались, а состав газа, в большинстве случаев, значительно хуже, чем ожидалось. В июне 2012 г. Exxon-Mobil отказалась от дальнейшей разведки сланцевого газа в Польше по причине скудости ресурсов. В августе того же года её примеру последовала английская компания 3Legs Resources.
На сегодняшний день ни в одной стране мира, за исключением США, сланцевый газ в промышленных масштабах не добывается.
Остановимся на составе сланцевого газа.По данным, приводимым в справочниках, теплота сгорания сланцевого газа в два с лишним раза ниже, чем у газа природного. Состав сланцевого газа приводится в публикациях крайне редко, и приведенная ниже таблица демонстрирует причины этого. Если на лучших из разрабатываемых месторождений США в добываемом газе может быть до 65% азота и до 10,4% углекислого газа, то можно представить, сколько этих негорючих газов содержится в сланцевом газе месторождений не столь перспективных.
Таблица. Состав газа разрабатываемых сланцевых плев США
| № Скв. | Состав газа, % об. | ||||
| С1 | С2 | С3 | СО 2 | N 2 | |
| BARNET Texas | |||||
| 1 | 80,3 | 8,1 | 2,3 | 1,4 | 7,9 |
| 2 | 81,2 | 11,8 | 5,2 | 0,3 | 1,5 |
| 3 | 91,8 | 4,4 | 0,4 | 2,3 | 1,1 |
| 4 | 93,7 | 2,6 | 0,0 | 2,7 | 1,0 |
| MARCELLUS western Pennsylvania, Ohio, and West Virginia | |||||
| 1 | 79,4 | 16,1 | 4,0 | 0,1 | 0,4 |
| 2 | 82,1 | 14,0 | 3,5 | 0,1 | 0,3 |
| 3 | 83,8 | 12,0 | 3,0 | 0,9 | 0,3 |
| 4 | 95,5 | 3,0 | 1,0 | 0,3 | 0,2 |
| NEW ALBANY Southern Illinois extending through Indiana and Kentucky | |||||
| 1 | 87,7 | 1,7 | 2,5 | 8,1 | 0,0 |
| 2 | 88,0 | 0,8 | 0,8 | 10,4 | 0,0 |
| 3 | 91,0 | 1,0 | 0,6 | 7.4 | 0,0 |
| 4 | 92,8 | 1,0 | 0,6 | 5,6 | 0,0 |
| ANTRUM Michigan | |||||
| 1 | 27,5 | 3,5 | 1,0 | 3,0 | 65,0 |
| 2 | 67,3 | 4,9 | 1,9 | 0,0 | 35.9 |
| 3 | 77,5 | 4,0 | 0,9 | 3,3 | 14,3 |
| 4 | 85,6 | 4,3 | 0,4 | 9,0 | 0,7 |
Приведенная таблица показывает, что У СЛАНЦЕВОГО ГАЗА НЕ МОЖЕТ БЫТЬ РАЗВЕДАННЫХ ЗАПАСОВ.
Если на одном месторождении ANTRUM, в скважинах находящихся рядом, содержание азота в добываемом газе колеблется от 0,7 до 65%, то можно говорить только о составе газа одной скважины, а не месторождения в целом.
В 2008 г. компании Exxon-Mobile, Marathon, Talisman Energy и 3Legs Resources оценивали залежи сланцевого газа в Польше триллионами кубических метров.
К концу 2012 г. все эти компании прекратили разведку на территории Польши, убедившись, что пригодного для коммерческих разработок сланцевого газа в стране нет вообще. Вышеперечисленные компании заработали на этой «разведке» деньги, и немалые, а Польша эти деньги потеряла. За иллюзии приходится платить.
Разведка запасов сланцевого газа.
«Разведка» запасов сланцевого газа не имеет ничего общего с общепринятой геологической разведкой и выглядит следующим образом:
- Бурится скважина с горизонтальным бурением и гидроразрывом пласта (стоимость этих работ превышает стоимость бурения и обустройства обычной вертикальной скважины во много раз)
- Полученный газ подвергается анализу, по результатам которого выясняется, какую необходимо применять технологию для доведения этого газа до конечного продукта.
- Опытным путем выясняется продуктивность скважины, под которую подбирается необходимое оборудование. Первое время (несколько месяцев) оборудование работает на полную мощность, затем мощность приходится снижать, т.к. продуктивность скважины резко падает.
- Запасы газа определяются также опытным путем. Скважина дает газ от года до трех. К концу этого срока оборудование работает на 5 – 10% своей мощности.
Результаты «разведки» запасов сланцевого газа (состав, запасы и производительность) определяются не до начала разработки, а после её завершения и относятся не к месторождению, а к одной, уже выработанной скважине.
Строительство магистральных газопроводов при добыче сланцевого газа невозможно ввиду невозможности рассчитать их параметры. В США сланцевый газ используется в непосредственной близости от мест добычи, и это является единственной возможностью его применения. США покрыты довольно густой сетью малорасходных газопроводов. Скважины для добычи сланцевого газа бурят так, чтобы расстояние от них до ближайшего, уже имеющегося, газопровода было незначительным. Специальных газопроводов для сланцевого газа в США практически нет – делается только врезка в уже имеющийся газопровод природного газа. Сланцевый газ часто добавляется (иногда в незначительных количествах) в поток природного газа. Ни в одной другой стране мира такой плотной сети газопроводов нет и строить их для сланцевого газа экономически не выгодно.
Экологические последствия добычи сланцевого газа могут стать необратимой катастрофой. Для одного гидроразрыва используется 4 – 7,5 тыс. тонн пресной воды, порядка 200 тонн песка и 80 – 300 тонн химикатов, включающих в себя около 85 токсичных веществ, таких как формальдегид, уксусный ангидрид, толуол, бензол, диметилбензол, этилбензол, хлорид аммония, соляная кислота и др. Точный состав химических добавок не разглашается. Несмотря на то, что гидроразрывы проводятся гораздо ниже уровня грунтовых вод, токсичные вещества проникают в них вследствие просачивания через трещины, образовавшиеся в толще осадочных пород при гидроразрыве. Отметим, что во многих странах Европы добыча сланцевого газа запрещена.
Таким образом, можно заключить, что:
- Себестоимость добычи сланцевого газа больше, чем природного, в 5 – 10 раз.
- Сланцевый газ возможно использовать как топливо только в непосредственной близости от мест добычи.
- Достоверная информация о запасах сланцевого газа отсутствует, и вряд ли появится в обозримом будущем, поскольку современные методы разведки не могут её предоставить.
- Промышленная добыча сланцевого газа за пределами США не представляется возможной.
- Экспорт сланцевого газа из США в обозримом будущем производиться не будет.
- Добыча сланцевого газа в России экологически недопустима и должна быть запрещена, как и во многих странах Европы.
Списоклитературы.
1. Shale Gas Will Rock the World (Джеффи А. М. Сланцевый газ потрясет мир) by AMY MYERS JAFFE //"The Wall Street Journal",USA MAY 10, 2010
