Макс Невелов Проблемы добычи сланцевого газа
Сланцевые породы распространены на всех континентах. Поэтому практически любая страна имеет возможность добывать их на своей территории. Это выглядит очень заманчиво со стороны обеспечения своей энергетической независимости. Но не стоит забывать и о влиянии на экологию и немалой стоимости добычи. К тому же сланцевый газ обладает вдвое меньшей теплоотдачей при горении, чем природный. Поэтому проблемы добычи сланцевого газа отталкивают власти многих стран от идеи разработок имеющихся месторождений.
Необходимы внушительные затраты инвестиций для начала добычи. И далеко не каждая держава сможет выделить из бюджета столько денег. А частные инвесторы не спешат вкладываться в данную отрасль, так как перспективы ее развития пока не ясны. Но в некоторых странах такая добыча все же ведется. Добыча сланцевого газа в США составляет более 15% от общей ежегодной мировой добычи данного ресурса. Государство ведет целенаправленную политику по увеличению данного показателя. Таким способом политики стремятся повысить энергетическую безопасность за счет самостоятельного обеспечения топливными ресурсами. Такой подход уже принес свои негативные последствия.
Неконтролируемая добыча с применением гидроразрыва превратила несколько десятков гектаров земли в пустыню. Поэтому по решению конгресса, добыча сланцевого газа в Америке должна производиться максимально безвредным для экологии способом. США был пионером по разработке сланцевых месторождений и поэтому первым ощутил негативные последствия от чисто потребительского подхода. Многие страны, глядя на этот пример, не желают и слышать об альтернативном топливе. Добыча сланцевого газа в Европе не ведется, несмотря на наличие больших запасов. Многие государства наложили мораторий даже на проведение разведывательных работ. В 2010 году было пробурено две экспериментальных скважины в Польше, но вскоре проект свернули ввиду нерентабельности.
В 2012 году компанией Shell была пробурена поисковая скважина в Украине. Исследования показали наличие крупных запасов, поэтому было решено наладить добычу. По оценкам экспертов это возможно сделать к 2018 году. Добыча сланцевого газа в России не ведется по понятным причинам. Государство является крупнейшим в мире экспортером природного газа, поэтому до недавнего времени на альтернативный источник не обращало внимания. Но под влиянием мировых тенденций все-таки была принята программа, предписывающая проведение разведки и подсчет общего количества запасов к 2030 году.
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.
Немного теории
Для начала мне бы хотелось немного рассказать в общем о чем далее пойдет речь. Как известно, в недрах Земли залегают различные полезные ископаемые, среди них природный газ занимает одну из лидирующих позиций, он повсеместно используется как относительно дешевый энергоноситель. Технология добычи природного газа разработана и внедрена довольно давно и наша страна уже много лет успешно добывает этот ресурс, являясь крупнейшей в мире страной с разведанными запасами газа
Однако это лидерство не могло продолжаться вечно, так как с развитием технологий неизбежно будут появляться заменители. Необходимость поиска таких заменителей обостряется тем, что «Газпром» вел и ведет, мягко говоря, непродуманную политику в отношении своих потребителей, пользуясь тем что он является монополистом в Европе и мире (Еврокомиссия не пощадила «Газпром». Против крупнейшей российской компании начато антимонопольное расследование. Однако главная опасность для «Газпрома» — не в решениях Еврокомиссии, а в нем самом). А таким заменителем может стать и уже становится сланцевый газ.
Способы добычи
Есть две ключевые технологии, в соответствии с которыми осуществляется добыча этого ресурса — подземная и карьерная. Последняя представляет собой оборудование шахт. На данный момент этот способ считается наиболее выгодным с экономической точки зрения и предусматривает добычу ресурсов, расположенных вблизи земной поверхности. Преимуществом этого метода является не только его выгодность, но и большая экологическая безопасность.
Подземная добыча сланца
Подземный способ предусматривает необходимость крупных финансовых вложений, необходимых для оборудования крупных сланцевых скважин, использования специализированной техники и высококвалифицированных специалистов. При этом такая добыча несет в себе потенциальный вред для экологии, в связи с чем она не может производиться вблизи населенных пунктов или различных водных объектов.
Тонкости добычи сланцевого газа
Как добраться до сланцевого месторождения? Просто так взять и пробурить скважину в районе образования сланцевых пластов не эффективно — выход газа будет мизерным. Поэтому для достижения необходимого результата используют горизонтальное бурение, дополненное гидроразрывом пласта (ГРП).
Процесс идёт в несколько стадий. На первой стадии в самую дальнюю часть скважины под давлением закачиваются тысячи кубометров гидроразрывной жидкости с химикатами. Затем участок трубы в 200 метров блокируется специальным клапаном, и следующий разрыв делается уже ближе к выходному отверстию скважины. Получается, если её длина составляет 1500 метров, то на всём протяжении требуется произвести семь-восемь гидроразрывов.
Вместе с жидкостью в образовавшиеся пустоты поступает гранулообразный материал — пропант, состоящий из речного песка или стеклянных шариков. Он обладает фильтрующими свойствами и сохраняет проницаемость трещин, получаемых в процессе ГРП, по которым газ течёт в ствол скважины.
Данные технологии достаточно хорошо отработаны, что позволяет им успешно использоваться в коммерческом производстве.
Как геологи бурят горизонтальную скважину? Сперва они делают вертикальный ствол и на большой глубине при помощи специальных отклонителей изменяют его направление под определённым углом и азимутом. Бурение, как правило, сопровождается системой навигации. Оператор, находящийся на поверхности, следит за процессом и в любую минуту может дать сигнал, если что-то пошло не так.
Причины «сланцевого бума»
Сланцевый газ известен довольно давно. В 1981 г. на месторождении Barnett Shale в Техасе из мощного пласта алевритов получены притоки газа. Но в те времена из-за малых дебитов скважин о его экономически эффективной добыче нельзя было и думать.
Принято считать, что счастье в виде сланцевого газа свалилось миру на голову в результате достижений технического прогресса: горизонтального бурения и операций гидроразрыва пластов (ГРП). Это не совсем так, потому что первый метод массово применялся уже 20 лет назад, а последний – добрые 50 лет. В действительности же масштабный рост добычи сланцевого газа произошел в силу комплекса причин: технических, экономических и коммерческих. Для начала обратимся к таблице, в которой представлено, как изменялся состав доказанных запасов газа в США в нынешнем тысячелетии.
Из таблицы видно, что доказанные запасы природного («традиционного») газа, несмотря на мощный рост цен, за восемь лет практически не изменились, а на континентальном шельфе вдвое сократились. Весь прирост в 2005–2008 гг. получен за счет трудноизвлекаемых запасов, и в этом немалая заслуга американских властей, которые предприняли весьма действенные меры для стимулирования газовой отрасли.
В 2005 г. были существенно сокращены налоги на добычу «голубого топлива». Одновременно власти увеличили на 25% обязательные отчисления в пользу землевладельцев, и они стали охотнее заключать контракты с добывающими компаниями. В результате производство сланцевого газа за четыре года выросло с 3 до 54,6 млрд м3 в год.
Подобная ситуация характерна для многих стран, обделенных богатыми ресурсами. Япония уже давно пытается создать технологии извлечения газа из гидратов, которые залегают под дном океана. Россия испытывает те же проблемы в алюминиевой отрасли: значительная часть ресурсов бокситов высокого качества находится на больших глубинах, вероятность обнаружения богатых месторождений чрезвычайно низка. Поэтому лишь немногим более половины всего выпускаемого глинозема перерабатывается из бокситов, оставшаяся часть приходится на технологически и экономически менее эффективные нефелиновые руды, которые используются для производства глинозема только в РФ.
Опыт разработки месторождений сланцевого газа практически отсутствует. Недостаточно информации для построения динамических моделей процессов в пластах. Поэтому сегодня никто не может уверенно сказать, каким будет конечный коэффициент газоотдачи и каких средств это будет стоить.
Процесс добычи газа
Из горючих сланцев извлекается сланцевый газ, представляющий собой природный ресурс с содержанием метана. Себестоимость извлечения из таких источников на порядок выше в сравнении с обычным, так как предусматривает оборудование многочисленных скважин на широкой площади, что обусловлено его малой концентрацией. В связи с этим данный ресурс добывается зачастую только в том случае, если на территории государства запасы довольно значительны, а власти при этом хотят использовать все имеющиеся у них способы для того, чтобы сократить свою зависимость от импорта зарубежного топлива.
Так как его добыча сопровождается ущербом, наносимым окружающей среде, разработка источников не может производиться на большом количестве разведанных месторождений. Сама процедура извлечения ресурса предусматривает использование технологии фрекинга, а именно:
- Скважина бурится вертикально, после чего начинается горизонтальное бурение при достижении пласта.
- В скважину вводится вода или различные ее смеси под давлением 500–1500 атмосфер.
- Под воздействием водного напора порода трескается, после чего из нее выходит горючее.
- Чтобы исключить возможность обратного смыкания трещин после сокращения давления, в скважину подается жидкость, к которой примешан крупнозернистый песок.
На сегодняшний день найдено приблизительно 550 месторождений, из которых добываются горючие сланцы. Среди стран с наибольшим количеством запасов можно выделить следующие:
- Америка;
- Бразилия;
- Россия.
В России расположено только 11 % от общего объема горючих сланцев. При этом стоит отметить, что разработка всех обнаруженных залежей пока еще невозможна, так как на данный момент это не имеет экономической выгоды, а также требует соблюдения множества мер для достижения экологической безопасности в процессе выполнения работ.
Добыча горючих сланцев на территории Европы затруднительна по той причине, что там плотность населения значительно выше в сравнении с большинством других регионов, а пласты залегают на достаточно большой глубине. Наиболее перспективным государством в этом направлении являлась Польша, так как там были обнаружены массивные месторождения, а власти стремились к тому, чтобы перестать сотрудничать с Россией и освободиться от газовой зависимости. Но в итоге было признано, что проекты разработки этих месторождений являются нерентабельными, в связи с чем от них решили полностью отказаться.
Добыча сланца
Сланцевый газ добывается также на территории Украины, в Донецкой и Одесской областях. На данный момент власти страны считают, что эти месторождения являются ключевым способом избавиться от потребности в поставках газа из РФ.
В России крупнейший источник этих ресурсов был обнаружен на территории Саратовской области. На данный момент там шесть месторождений, и власти планируют приступить к их разработке посредством установки реактора, с помощью которого будет осуществляться одновременная добыча сланцевых цемента, газа и нефти. При этом стоит отметить, что в составе сланцевого газа есть рений и кокс, также представляющие собой довольно важные стратегические продукты.
Перспективы России в условиях сланцевой революции
Американцы располагают необходимыми технологиями добычи, которых у нас нет, потому что наука и промышленность у них динамично развивалась. Неразвитая промышленность и наука — это большая катастрофа для нашей страны, потому что мы уже лет на 20 отстали от всего мира и догнать другие страны будет невероятно сложно. Но пока у нас даже ПРИЗНАТЬ проблемы ума или желания не хватает (менеджеры Газпрома продолжают твердить, что сланцы — это пиар американцев).
Что касается Европы — там пока все в раздумьях, потому что подобные технологии пока не везде применимы и экологически оправданы. Но я уверен, что скоро начнется добыча в Польше и Украине (с привлечением сторонних компаний). Франция занимает выжидательную позицию, но оно и понятно, ей проще закупать газ, чем его добывать. Очевидно, что подобная ситуация разрушит все планы Газпрома, потому что европейский рынок является для него приоритетным, а конкуренция для него смерти подобна. Ведь не привыкли в нашей стране к свободному рынку, менеджмент не тот.
Объем продаж за 2012 год составил 138,8 млрд. куб. м., что на 11,2 млрд. куб. м. меньше того же показателя 2011 года, т.е. 8% (Статистика поставок газа Газпром Экспорт).
Китай как другой рынок сбыта рассматривать сложно , т.к. у него достаточно своих поставщиков (Туркмения, Казахстан и даже Австралия со ее сланцевым газом). Оно и понятно, зачем покупать газ у газпрома за $140, если его можно купить за $120 или даже $100.
Ко всему прочему, в Китае также есть сланцы, и китайцы уже заключают договоры на его разработку с американскими компаниями — Китай вложит два миллиарда долларов в сланцевый газ.
А повторение мантры «Сланцы — это ересь» никак не спасет от суровой реальности, уже сейчас понятно что дни газпромовской экспансии сочтены. На фоне такой мировой ситуации, строительство газпромом огромных трубопроводов на востоке еще раз подчеркивает его несостоятельность как мировой компании, точнее несостоятельность его менеджеров.
Более того, в таких сложных условиях, Россия в лице В.В. Путина решает уступить Норвегии более 87 тыс. кв. км континентального шельфа, на территории которого нашли 1,9 млрд. баррелей углеводородов на 30 млрд. евро:
Не знаю как для Вас, а для меня это уже за гранью…
И самое главное, газ в России УЖЕ стал дороже, чем в США (вот Вам и первые итоги сланцевой революции; также я хочу напомнить, что США — это главная страна-импортер газа в мире. А теперь подумайте, что произойдет когда они полностью заместят весь импорт газа? То-то и оно):
Конечно, для Газпрома есть выход — начать обдирать собственное население, задрав тарифы на газ, что вызовет большой рост тарифов ЖКХ, потому что около 70% всей электроэнергии в стране вырабатывают теплоэлектростанции работающее на газе. И мы с Вами уже видим, что этот процесс начался.
Забавно, но сегодня (2 апреля) наткнулся на любопытное видео Михаила Леонтьева (кремлевского пропагандиста, но это делает видео еще интереснее, посмотрите):
https://youtube.com/watch?v=0yt-6XZohq4
Вот только Алексей Навальный как бы подсказывает, что Леонтьев в своем правильном видео, забыл сделать главные выводы, а именно:
Где используется
Сланцевый газ используется в различных сферах и имеет несколько применений:
Энергетика: Сланцевый газ играет ключевую роль в обеспечении энергией. Он может быть сжигаемым для производства тепла и электроэнергии
Это особенно важно в странах, где имеется большой запас сланцевого газа. Для этого газа строят газовые электростанции, которые производят электроэнергию для бытового и промышленного использования.
Промышленность: Сланцевый газ используется в промышленности как сырье для производства различных продуктов
Например, его можно использовать для производства пластмасс, химических удобрений, аммиака и других химических соединений. Это позволяет снизить затраты на производство и создать множество продуктов, которые используются повсеместно.
Отопление и газоснабжение: В некоторых регионах сланцевый газ используется для отопления домов и предоставления газоснабжения. Он сжигается в системах отопления и может быть использован для поддержания тепла в жилых и коммерческих зданиях.
Транспорт: Сланцевый газ также может быть использован в транспорте в качестве альтернативного топлива. Специальные автомобили и грузовики могут работать на сжиженном природном газе (СПГ) или газе для транспорта (ГТ). Это более экологически чистая альтернатива бензину или дизельному топливу.
Экспорт и торговля: Сланцевый газ может быть экспортирован и продан на мировых рынках. Это может приносить доход и укреплять экономическую позицию страны на мировой арене. Множество стран активно экспортируют сланцевый газ и получают значительные доходы от этой деятельности.
Способы добычи сланцевого газа
Технология добычи сланцевого газа продиктована условиями его залегания. Он находится в толще сланцевого слоя осадочных пород. Сложность добычи связана с глубинами расположения сланцев, которые достигают 3 километров. Такие условия требуют использования специального дорогостоящего оборудования. В мире существует два основных вида разработок сланцевых месторождений.
Первый метод добычи сланцевого газа подразумевает гидравлический разрыв газоносного пласта. Процедура представляет собой процесс закачивания в скважину смеси из воды, песка и химических элементов под большим давлением. В результате происходит вытеснения газа на поверхность, где он собирается в специальные резервуары. Себестоимость добычи сланцевого газа методом гидроразрыва зависит от используемых материалов. В основном компании, занимающиеся разработками месторождений, используют самое дешевое сырье в погоне за максимальной прибылью. Это приводит к загрязнению недр различными химическими элементами, которые делают почву непригодной для жизни растений и животных.
Второй способ добычи сланцевого газа – горизонтальное бурение. Оно подразумевает проведение буровых работ, но не в вертикальной, а в горизонтальной плоскости. Таким образом, происходит вскрытие сланцевого пласта одновременно во многих местах. Освободившийся газ начинает искать выход наружу и поднимается по пробуренному каналу вверх, где его собирают в заготовленные резервуары. Этот способ предпочтительнее первого, так как не требует применения химикатов.
Но нельзя сказать, что он совсем не вредит экологии. Часть газа все равно выход в несанкционированных местах через микроскопические трещины в земной коре. К тому же буровые работы нарушают устоявшееся равновесие сланцевых пластов, что может повлечь за собой множество неконтролируемых процессов. Стоимость добычи сланцевого газа таким методом будет выше, чем применение гидравлического разрыва. Это связано с использование дорогостоящего оборудования для бурения на огромных глубинах.
Перед началом разработок проводится сейсмическое моделирование участка земной коры. Оно позволяет с максимальной точностью определить параметры бурения и изучить возможные риски во время ведения работ. Такой подход очень важен, так как позволяет наиболее правильно подготовиться к вмешательству в недра. Ответственный подход к добыче полезных ископаемых дает возможность извлекать из земли ресурсы при минимальных неудобствах для живой природы. Принцип добычи сланцевого газа связан с серьезными рисками для местности огромных размеров, поэтому чисто деловой подход без заботы о последствиях может превратить окружающие земли в безжизненную пустыню на многие столетия.
Органические ископаемые
Всего выделяют 6 видов полезных ископаемых. Среди них, пожалуй, наибольшую группу составляют горючие. К ним относятся нефть, торф, природный газ, уголь и горючие сланцы (один из каустобиолитов).
Именно последнее ископаемое органического происхождения, из которого добывают нефть и газ, вызывает сейчас самые горячие споры. Но что такое сланцевый газ и сланцевая нефть и почему к ним такое неоднозначное отношение?
Сланцевый газ состоит преимущественно из метана и является разновидностью природного. Но сильно отличается от обычного технологией добычи. То же отличие имеет и нефть из сланца. Кроме того, она значительно отличается и по составу от обычной. Переработка ее – весьма тяжелый процесс, поэтому на выходе получается очень дорогой продукт.
Мифы добычи сланцевого газа
Дороговизна производства
Международное Энергетическое Агентство рассчитало себестоимость обычного газа в США, которая составила $ 3−7 за МБТЕ (британская термическая единица), а себестоимость сланцевого получилась… внимание… точно такая же!. Но в Европейском Союзе цены на обычный газ уже $ 5−9 за МБТЕ
Поэтому любые подобные сравнения будут корректными тогда, когда они будут проводиться в одном и том же регионе. А так, конечно, традиционный газ, добытый где-то в Западной Азии, намного дешевле сланцевого.
Но в Европейском Союзе цены на обычный газ уже $ 5−9 за МБТЕ. Поэтому любые подобные сравнения будут корректными тогда, когда они будут проводиться в одном и том же регионе. А так, конечно, традиционный газ, добытый где-то в Западной Азии, намного дешевле сланцевого.
Нетранспортабельность, примеси, малопригодность. Противники использования сланцевого газа заявляют, что он на треть состоит из азота и прочих неуглеводородных веществ. Сложно сказать, откуда растут ноги у этого мифа. Если посмотреть на графики и таблицы составов традиционного газа и сланцевого, то станет видно, что в обоих случаях метан с гомологами имеют 97%, а примеси — 3%. То есть состав идентичен, а 3% «чужеродных» агентов — это весьма приемлемый результат.
Для справки: советское руководство закрывало глаза на тот факт, что добытый газ в крупном месторождении «Прикаспийское» состоял на 23% из сероводорода и на 20% из углекислоты. А европейское предприятие «Грёнинген» спокойно выкачивает газ с долей азота 14%.
История[править | править код]
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 масштабной добычи сланцевого газа в США являются Джордж Митчелл и Том Уорд.
Масштабная промышленная добыча сланцевого газа была начата компанией Devon Energy в США в начале 2000-х годов, которая на месторождении Барнетт в Техасе в 2002 году впервые применила комбинацию наклонно-направленного бурения (в том числе горизонтального) и многостадийного гидроразрыва пласта. Благодаря резкому росту его добычи, названному в СМИ «газовой революцией», в 2009 году США стали мировым лидером добычи газа (745,3 млрд м³), 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. После начала широкомасштабной добычи сланцевого газа цены на газ в США стали падать.
К началу 2012 года цены на природный газ в США упали до уровня значительно ниже себестоимости добычи сланцевого газа, в результате чего крупнейшая компания по добыче сланцевого газа — компания Chesapeake Energy объявила о сокращении производства на 8 %, а капитальных вложений в бурение — на 70 %. В первом полугодии 2012 года природный газ в США, где наблюдалось его перепроизводство, стоил даже дешевле, чем в России, которая обладает крупнейшими в мире разведанными запасами газа. Низкие цены вынудили ведущие газодобывающие компании сократить добычу, после чего цены на газ пошли вверх. К середине 2012 года ряд крупных компаний, занимающихся добычей сланцевого газа, стал испытывать финансовые трудности, а Chesapeake Energy оказалась на грани банкротства.
Влияние добычи на экологию
Как говорилось ранее, добыча сланцевого газа неизменно наносит вред экологии, так как жидкость подается с разнообразными химическими веществами, включая канцерогенные составы, вследствие чего грунтовые воды и достаточно крупные площади земли оказываются загрязненными. В частности, из-за этого власти Нью-Йорка полностью запретили разработку таких месторождений на территории штата.
Среди наиболее выраженных последствий разработки таких месторождений можно выделить следующие:
- загрязнение окружающей среды всевозможными токсинами, содержащимися в составе подаваемого раствора;
- проседание почвы;
- возникновение разрушительных процессов в грунте;
- загрязнение грунтовых вод.
Большинство специалистов отмечает, что ключевая экологическая проблема заключается в том, что водные пласты, находящиеся под землей, загрязняются, помимо метана, также множеством канцерогенных веществ, которые поступают в них вместе с раствором, использующимся для раскола пласта. При этом после разрыва химические соединения возвращаются на поверхность, из-за чего на территории, где осуществляется добыча, умирают животные и птицы, возникают кипящие ручьи, а ядовитые продукты отравляют людей и животных, живущих неподалеку от установленных вышек. Помимо этого, может воспламеняться питьевая вода.
Украина
В 2010 году в Украине лицензию на разведку сланцевых месторождений получили компании Shell и Exxon Mobil. В мае 2012 года были выявлены победители тендера на разработку Юзовской (восточная Украина) и Олесской (Западная Украина) газовых площадей.
Первый участок достался компании Shell, а второй – Chevron. Предполагалось, что активная добыча на этих территориях начнется в 2018-2019 годах.
24 января 2013 года фирма Shell подписала с фирмой «Надра Юзовская» соглашение о разделе сланцевого газа, добытого на территории Харьковской, Донецкой и Луганской областей. При подписании присутствовал и президент Украины Виктор Янукович.
Осенью 2015 года компания пробурила первую скважину в Харьковской области.
Практически сразу после подписания договора в указанных областях начались пикеты и акции, участники которых были против разработки сланцевого газа, а также против предоставления этой возможности зарубежным фирмам.
В. Волошин, ректор Приазовского университета, заявил, что добыча СПГ может производиться без ущерба для окружающей среды, но необходимо провести дополнительные работы по поиску наиболее подходящей технологии добычи.
В 2014 году, когда на Юго-Востоке Украины начался вооруженный конфликт, фирма Chevron в одностороннем порядке расторгла заключенные ранее договоры, сетуя на неисполнение украинским правительством обязательств по подготовке нормативной базы.
Компании Shell временно приостановила свою деятельность по разработке сланцевого газа на Донбассе из-за сложившихся событий, однако от контракта пока что не отказалась.
