Сланцевый газ запасы. Что такое. Реагенты в действии

Перспективы добычи сланцевого газа на данном этапе выглядят весьма туманно. С одной стороны данный вид топлива поможет решить проблему исчерпаемости природного газа и других горючих полезных ископаемых. Современный мир очень зависим от топливного сырья, поэтому ученые постоянно проводят исследования с целью создания альтернативных источников горючего. По самым оптимистическим прогнозам, существующих на Земле запасов при нынешних темпах потребления хватит на несколько десятилетий. Поэтому необходимо уже сейчас искать новые перспективные источники.

Добыча сланцевого газа не решит эту проблему, но поможет несколько отсрочить час, когда природное горючее закончится. Выигранное время, возможно, поможет отыскать реальную альтернативу. Но с другой стороны, условия залегания топлива требуют больших затрат на его извлечение из недр. И самое главное, что при неправильной технике добычи окружающей среде наносится огромный урон. А экологическая проблема стоит не менее остро, чем топливно-энергетическая. Так что для разработок месторождений сланцевого газа необходимо отыскать безопасный способ, который позволит минимизировать загрязнение природы.

Экология при добыче сланцевого газа страдает из-за применения буро-взрывных работ на большой глубине. Это приводит к колебаниям под землей, которые влияют на множество происходящих процессов. К тому же, при использовании дешевого оборудования, не весь газ удается извлечь из образовавшейся ниши. Часть топлива может попасть в грунтовые воды, что приведет к ужасающим последствиям. Местность над разработкой станет пустынной, так как ни одно растение не сможет черпать из земли необходимую для жизни влагу, так как подземные воды будут загрязнены остатками газа.

Негативные последствия коснутся и местное население. Вода в их домах станет непригодной для употребления и ни один бытовой фильтр не сумеет исправить эту проблему. Придется либо завозить воду в специальных цистернах, либо покинуть родные края. Вот такими могут быть последствия добычи сланцевого газа, если не позаботиться о безопасности на всех технологических этапах.

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.

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.

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.

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).

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.

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.

Миф 2: Сланцевый газ на треть из азота, не транспортабелен, энергетически малопригоден.

Миф 4. Сланцевый газ очень, очень дорогой в производстве.

Недоговорка 1. Сланцевый газ добывать сложнее традиционного

Для начала стоит разобраться, есть ли вообще эта самая сланцевая революция или это плод информационной войны?

Миф 1: Сланцевая революция это дырка от бублика. Её на самом деле нет и это раздутая “утка”.

Постараемся использовать поменьше слов и побольше фактов и количественных данных. Проще всего относительный масштаб сланцевой революции оценить через сравнение с добычей других стран:

Как видно, добыча сланцевого газа в США уступает только одной стране в мире - России. Сланцевый газ США превосходит минимум в два раза все остальные газодобывающие страны и достигнуто это буквально за несколько лет. Нефть низкопроницаемых коллекторов США (которую ошибочно называют “сланцевой”) находится на пятом месте, опережая даже такие нефтяные страны как Ирак и Иран:

Ошибочный тезис о несущественности сланцевой революции исходит от незнания самого простого параметра - объёма добычи сланцевых энергоресурсов. Беглого взгляда достаточно, чтобы увидеть насколько огромен масштаб добычи сланцевых углеводородов всего лишь в одной стране.

Миф 2: Сланцевый газ на треть из азота, нетранспортабелен, энергетически малопригоден.

Сложно сказать, откуда взялся миф об огромном количестве неуглеводородных примесей в сланцевом газе, которые должны привести к упомянутым явлениям. Обратимся к составу добываемого природного газа в США и оценим содержание примесей:

Сланцевая революция зарождалась в 2005-2008 годах и к концу 2012 года доля сланцевого газа в газодобыче составила 35%. По графику видно, что доля неуглеводородных газов (азот, углекислый газ, и т.п.) никак не поменялась с 2005 до 2013-го и метан+гомологи по-прежнему составляют 97%-97,5% добываемого газа, а примеси - 2,5-3%. Т.е. с течением сланцевой революции состав газа никак не изменился, т.к. он идентичен традиционному в США. При этом стоит отметить, что 2,5%-3% неуглеводородных газов это очень хороший результат. Для примера “Прикаспийское” месторождение в СССР разрабатывалось не смотря на то, что газ там содержал 23% ядовитого сероводорода и 20% углекислоты , а, например, на крупнейшем европейском месторождении природного газа “Грёнинген” (10 место в мире) доля неуглеводородов составляет 15,2% . При этом про плохой состав Грёнингена (который никого и не напрягает) не слышал никто, а про хороший состав сланцевого газа США половина рунета думает, что он ужасен.

Миф 3: Скважины сланцевого газа/нефти очень быстро пустеют и, значит, содержат меньше газа/нефти.

Падение дебитов (добычи) у них действительно быстрое. Но вывод сделан неверный, по крайней мере для США. Для примера рассмотрим усреднённые кривые скважин некоторых месторождений США:

Кривая скважины - это её продуктивность (дебит) с течением времени. По горизонтальной оси отложены месяцы работы скважины, по вертикальной - добыча. Если взять месторождение Хейнесвилль (зелёным), то видно, что падение дебитов у него самое быстрое. За год примерно раз в пять. Однако и начальные дебиты у него намного выше. В итоге, благодаря более высоким начальным дебитам, накопленная добыча такой скважины (т.е. за всё время жизни) будет выше скважин других месторождений. Накопленная добыча скважины на графике имеет геометрический смысл площади под кривой.

Можно рассмотреть Фейетвилль (красным). У него наименьшее падение дебитов, всего в два раза за год. Казалось бы - повод для ликования. Однако и добыто с такой скважины будет меньше всего. Проще говоря, между падениями дебитов и накопленной добычи скважины нет связи, которую там обычно предполагают. Да, дебиты падают быстрее, но и с бОльших величин. В итоге, за всё время жизни, у таких скважин добыча получается больше. Поэтому само по себе быстрое падение дебитов не является фактором, на основе которого можно делать выводы (тем более о низкой добыче) и вообще путает, т.к. в реальности наблюдается обратная связь - чем сильнее падают дебиты, тем больше накопленная добыча скважины. Небольшое сравнение накопленной добычи скважин мы проводили здесь: (таблица внизу)

Миф 4.Сланцевый газ очень, очень дорогой в производстве.

По данным Международного Энергетического Агенства (IEA), себестоимость традиционного газа в США составляет $3-7 за МБТЕ, а сланцевого… барабанная дробь… тоже $3-7 за МБТЕ. В европе, кстати, себестоимость традиционного газа $5-9 за мбте.

Для людей, имеющих дело со “сланцевой” отраслью, эти данные не являются чем-то необычным. Всё в рамках ожиданий. Эти же данные с чистым сердцем использует и отечественный Газпромбанк . При этом где-то, конечно, традиционный газ будет дешевле сланцевого - например на ближнем востоке или на наших старых месторождениях. Но, например, нашумевшее новое Штокманское месторождение не будет дешевле сланцевого.

Поэтому добыча сланцевого газа в США экономически ничем не хуже традиционного США. На самом деле даже лучше: именно поэтому газодобытчики перестают добывать традиционный газ и переходят на сланцевый (сегодня 50% добычи природного газа США уже составляет сланцевый) - его величество “эксперимент” всё расставил по своим местам.

Миф 5. Сланцевый газ это экономический пузырь.

Рентабельность зависит от двух параметров - от себестоимости сланцевого газа и от цен на газ. С себестоимостью разобрались в предыдущим мифе и стало понятно, что если нерентабелен сланцевый газ, то будет нерентабелен и традиционный газ в США, т.к. у них схожая себестоимость. Но лучше сразу обратиться к корню проблемы - к цене на природный газ. Откуда вообще взялись тезисы о нерентабельности? Дело в том, что сланцевая революция была сродни золотой лихорадке: между 2007 и 2008 годами цены на газ в США выросли в 2 раза, это послужило хорошим стимулом для добывающих компаний вкладываться в относительно новую технологию горизонтального бурения и гидроразрыва.

Поскольку технология была доступна многим, а территории месторождений огромны, то на рынок вышло так много природного газа и за столь короткое время, что цены на газ в США действительно упали ниже уровня рентабельности. Все добывающие компании пытались попасть на рынок первыми чтобы сорвать максимальную выгоду от высоких цен. В результате этой гонки цены очень быстро обвалились и опоздавшие за это поплатились, но с тех пор цены вернулись к более-менее приемлемому уровню, позволяющему нормально работать.

Конкретизируем, цены на газ на HH:

Обратите внимание на уровень в $2-2.5 за мбте в районе 2012-го. При столь низких ценах будет нерентабелен и традиционный газ США и европы. Т.е. причина некоторого периода нерентабельности сланцевого газа не в самом сланцевом газе, а в сверхнизких ценах на газ в США.

Для сравнения - в Европе цены на СПГ и трубопроводный газ около $10 за мбте (в т.ч. и от Газпрома), в Азии $13-16 за мбте, то есть в разы выше. Текущие цены в США составляют $4,6 за мбте, что уже выше себестоимости некоторых основных месторождений. Ситуация на сегоднящний день такова, что даже аутсайдеры газодобывающей отрасли при сравнительно низких $4,6 за мбте показывают вменяемые результаты: http://rusanalit.livejournal.com/1867077.html

Миф 6. У сланцев ужасная энергетическая рентабельность (EROEI)

Введём в курс дела. Есть экономическая рентабельность - добыча сланцевого газа в денежном эквиваленте поделённая на денежные затраты. Но т.к. энергоресурсы служат человечеству не источников денег, а источником энергии, то в ряде случаев (не коммерческих) логично оценивать энергоресурсы и энергетической рентабельностью, т.е. добыча сланцевого газа в энергетическом эквиваленте, поделённая на затраты в энергетическом эквиваленте. EROEI сланцев “специалисты” в интернете часто опускают ниже семи или даже пяти, на вопрос откуда им это известно - как правило молча обижаются.

Скажем без лишней скромности, никто кроме нас EROEI современного нефтегаза США (т.е. в том числе сланцев) нормально по общепринятой методологии не считал и поэтому рассказы о низком EROEI сланцев это всегда домыслы. В мире EROEI нефтегаза США посвящено только несколько исследовательских работ и все они построены на данных периода до сланцевой эры США. Почти все работы принадлежат перу или ссылаются на маленькую группу исследователей, главные среди которых Кливленд и Холл (автор концепции EROEI). Выделить сланцевый сектор из нефтегаза США по методологии этих авторов не представляется возможным, однако известно, что сланцы занимают большую долю в нефтегазовом секторе США и плохая энергетическая рентабельность сланцев проявилась бы на общем EROEI нефтегазового сектора США. В итоге, мы взяли общепринятую методологию упомянутых основоположников и добавили вычислений на основе современных данных. Результат:

Как видно, после сланцевой революции энергетическая рентабельность нефтегаза США не только не упала сильно, а наоборот стабилизировалась и - начала немного расти. Поэтому выводы об ужасной энергетической рентабельности (EROEI) сланцев неверны.

Миф 7. Добыча сланцевого газа возможна только в США

Миф 8. Сланцевый газ добывается исключительно по причине огромных дотаций

Во-первых, сложно доказывать, что ты не верблюд. Во вторых, про дотации добыче сланцевого газа много слов, но нет фактов и данных. Из конкретики встречается отсылка к Section 29 credit из Windfall Profits Tax Act of 1980, который действительно дотировал добычу нетрадиционного газа. Всё бы ничего, но этот праздник в 2002 году.

Конкретно сланцевому газу/нефти федеральных льгот или субсидий нет. Однако есть льготы для всей нефтегазодобывающей отрасли, наиболее крупная и известная из них это Intangible drilling costs. Т.е. к сланцевому газу/нефти она относится лишь краем, т.к. действует на всю добычу - и газа и нефти и традиционного и нетрадиционного и размер её составил… мизерные $1 млрд в 2013 году. Добавим, что в нефтегазовой отрасли США счёт идёт на сотни миллиардов в год, у одной только ExxonMobil уже на десятки. Суммарно же эти льготы составляют $4 млрд.

Второй нюанс - это исключительно политический срач о льготах “большой нефтянке” США (BP, ExxonMobil, Shell и т.п.), которая на добыче сланцев особо не была замечена, т.к. предпочитают традиционности. Если в кратце, то суть такова, что пять крупнейших нефтяных компаний “занесли” республиканцам, которые не переживают за федеральный бюджет и ратуют за сохранение льгот, в то время как демократам, которые несут все тяготы по оптимизации федерального бюджета, не “занесли”. В итоге, Обама спит и видит, как бы отменить льготы “Большой нефтянке”, которая в условиях высоких цен на нефть не особо страдает. Нюансы этих срачей можно подчерпнуть в любом крупном издании США. Однако, по непонятным причинам, льготы “Большой Нефтянке” публицистика в рунете называет дотациями сланцевому газу (пример). Происходит ли это по незнанию или откровенная пропаганда - это уже другой вопрос. В любом случае, льготы большой нефтянке составляют около $2,5 млрд, что опять же не сопоставимо с масштабом индустрии.

Может быть мы упустили ещё какой-нибудь миллиард, но масштаб очевиден.

Как видно, “мифы” опираются либо на неправильные данные (обычно вообще ни на какие данные не опираются), либо делают ошибки в рассуждениях. Поэтому нескончаемый поток мифов будет подкреплён новыми фантазиями и новыми ошибками. Опровергнуть все, конечно, не представляется возможным и вообще бессмысленно, но мы попытались разобрать основное.

Переходим ко второй части - реальностям.

Недоговорка 1. Сланцевый газ добывать сложнее традиционного.

Если в расчёте на количество добываемого газа, то как показала экономическая и энергетическая рентабельность, сланцевый газ США совпадает с традиционным США. Если же в расчёте на скважину (что не совсем корректно), то сланцевый газ добывать сложнее. Дело в том, что сланцевые месторождения лежат глубже традиционных и, вдобавок, приходится обязательно делать гидроразрыв пласта и бурить горизонтальный ствол. Конечно это усложняет скважину. Но с другой стороны, продуктивность сланцевых скважин (дебиты и накопленная добыча) в США намного выше, чем у традиционных (в США же). В итоге, бОльшая добыча скважины компенсирует сложность добычи и экономическая/энергетическая рентабельность как минимум не хуже традиционного газа.

Недоговорка 2. Особенные экологические риски от добычи сланцевого газа

Вывод этот обычно проводят из особенности добычи сланцевого газа - гидроразрыва пласта. Но тут есть проблема: с одной стороны ГРП является обязательной технологией добычи сланцев, с другой - ГРП в современном нефтегазе является нормой и при добыче традиционного нефтегаза. Т.е. ГРП не является специфически сланцевой технологией. Дело в том, что добыча традиционной нефти это далеко не всегда фонтан (в прямом смысле), как это бывает на новых хороших месторождениях. По мере истощения традиционного месторождения приходится применять технологии стимуляции добычи и поэтому ГРП штука предельно банальная. Поэтому удивляют рассказы о том, что тысяча ГРП в год в Пенсильвании на крупнейшем месторождении сланцевого газа “Марселлус” на другом конце земли - это конец природе и экологические ужасы, в то время как 605 ГРП “Татнефти” почему-то никто не замечает, не обсуждает и не возмущается об ужасной судьбе и экологической ситуации Татарстана от ГРП. При этом стоит отметить, что конечно есть экологические риски от нефте- и газодобычи, никто не говорит, что их нет. Но вот что-то принципиально особенное из-за сланцевой добычи и привязка этих рисков конкретно к сланцевой добыче - это неправильно, т.к. ГРП стал суровой реальностью в мире при разработке старых традиционных месторождений нефти и газа, когда более простые методы неудобны. ГРП даже применяется при добыче метана угольных пластов, который находится намного ближе к поверхности (до километра) и, соответственно, к водоносным горизонтам. Но это никого не волнует. Волнует только ГРП на сланцевом газе на глубине в 2-4 километра.

Водные ресурсы

На эту тему, как всегда, в рунете можно найти много слов, но не найти количественных данных. Как спорщики делают выводы о гидроресурсах без использования количественных данных для нас остаётся загадкой. Конкретные цифирки можно найти, например, в этом отчёте MIT (массачусетсткого технологического института). Стобцы это отрасли и указана доля потребления воды, строки это штаты четырёх сланцевых месторождений

столбцы: общественные нужны, промышленность, ирригация, животноводство, сланцевый газ (выделен синим), суммарное потребление.

Видно, что добыча сланцевого газа на основных месторождениях занимает мизерную долю в потреблении водных ресурсов. Менее 1%.

Есть и другие нюансы экологического вопроса, меньшие по размеру, но их оставим за бортом.

Горькая правда. Сланцевый газ дороже и сложнее в добыче современного традиционного российского.

Тут без сомнений. Накопленная добыча скважин сланцевого газа США намного меньше, чем накопленная добыча скважин традиционного газа в России. Поэтому добыча сланцевого газа или чего-нибудь другого подобной стоимости на сегодня и в среднесрочной перспективе для России неактуальна. Однако, со временем и у нас истощатся запасы дешёвого газа и где-нибудь к концу 2020-х или позже придётся начинать вовсю использовать шельфовые проекты в арктике или что-нибудь трудноизвлекаемое в западной сибири. Тем не менее, в США, Канаде и других странах добыча сланцевого газа оправдана и уже ведётся.

Поэтому нужно очень аккуратно (методологически) обращаться с тезисами о неадекватности добычи сланцевого газа. Для России это неадекватно, для США, Канады и Китая, как показывают факты и данные, добыча сланцевого газа это хорошее и удобное удовлетворение собственных потребностей, которым они с успехом и радостью пользуются. Проще говоря, если сравнивать сланцевый газ с традиционным, то надо всегда указывать с каким традиционным газом производится сравнение (отечественным, США, Канады, новыми или старыми месторождениями), потому что результаты сравнения будут варьироваться. Сравниваете сланцевый газ США с традиционным отечественным? Сланцевый газ плох. С традиционным США, Канады и т.п.? Сланцевый газ хорош.

С источниками данных здесь сложнее, потому что достоверные и точные данные по скважинам и месторождениям России в свободном доступе нам найти не удалось. Однако, если сравнить добычу России и количество скважин, которым эта добыча обеспечена, то виден гигантский положительный отрыв России от США (десятки раз), что однозначно указывает на огромное различие в накопленной добыче скважин в пользу России. У России накопленная добыча скважин традиционного газа порядка млрд м.куб и более, у США же 30-100 млн м. куб.. Но у США такого хорошего традиционного газа нет (и не было никогда), поэтому и перешли на сланцевый.

Что такое сланцы?

Сланцы представляют собой осадочные породы, прошедшие определенные стадии преобразования. Первым делом происходит накопление рыхлых осадков – как правило, в водоемах. Самыми мощными отложениями являются озерно-болотные и морские прибрежные. С течением времени осадки уплотняются (литогенез), потом происходит формирование породы (диагенез), далее порода преобразуется (катагенез). Заключительная стадия – метаморфизм. Таким образом из рыхлого песка образуется сначала песчаник, потом песчано-глинистый сланец и, наконец, гнейс.

литогенез -> диагенез -> катагенез -> метаморфизм

Все эти геологические подробности нужны для понимания условий, в которых появляется и хранится в природе сланцевый газ. Дело в том, что на финальной стадии – стадии метаморфизма – происходит не просто дальнейшее уплотнение породы и ее дегидратация (обезвоживание), но и образование в условиях высокой температуры и высокого давления новых минералов, таких, например, как калинит, хлорит, глауконит, с характерной для глинистых минералов плоской таблетчатой формой.

Если изначально в донных отложениях наряду с обломочной частью (песчинками кварца и полевого шпата) находится некоторое количество органики, то в определенных случаях эта органика концентрируется и производит пласты углей (один из видов так называемого керогена). Другие виды керогена становятся исходным материалом для формирования впоследствии нефти и газа. Под действием давления и температуры бурые угли преобразуются в так называемые тощие угли, выделяя при этом большое количество газа . Например, лабораторными исследованиями установлено, что при преобразовании 1 т угля буроугольной стадии выделяется 140 м 3 газа. Это очень большие объемы генерации, и потому в тех местах, где залегало большое количество концентрированной органики, сформировались высокогазоносные пласты , а газ из этих пластов, наряду со сланцевым, является ресурсом, добываемым из нетрадиционных источников.

Природные фильтры и перегородки

Однако в случае со сланцами геологи имеют дело с рассеянной органикой, преобразование которой приводит к выделению газа, но он так и остается в микротрещинах между минералами. Минералы эти, как уже говорилось, имеют плоскую таблетчатую форму и, что самое главное, практически непроницаемы для газа.

Традиционные газовые и нефтяные месторождения приурочены, как правило, к структурным ловушкам – антеклинальным структурам . По сути это складка породы, направленная вверх (противоположность такой складке, то есть впадина, называется синеклизой). Антеклинальная складка образует своего рода свод, под которым за счет силы гравитации происходит перераспределение фаз: вверху формируется некая газовая «шапка», ниже – нефтяная или газоконденсатная оторочка, еще ниже – газово-водяной контакт. Причем породы, слагающие структуры классических месторождений углеводородов, должны обладать хорошими фильтрационными характеристиками, с тем чтобы газ или микроскопические частички нефти могли за счет разности в плотности и весе подниматься к центральной части этой структуры, а вода – отжиматься вниз. Таким образом, частички нефти и пузырьки газа могут проходить сквозь породу большие расстояния и собираться с обширного пространства, формируя крупные залежи. Сланцевый же газ скапливаться в больших объемах не может– он заперт в микротрещинах между пластинками минералов с крайне низкими фильтрующими свойствами. Этим и объясняются все особенности и проблемы его добычи.

Как добраться к сланцевому газу?

Что если пробурить скважину в районе залегания газоносных сланцевых пластов? Газа из нее удастся получить совсем немного. В этом случае зона влияния скважины окажется равной нескольким сантиметрам – именно с этого крошечного пятачка под землей удастся собрать газ (для сравнения – зона влияния скважины в традиционном месторождении равна сотням метров). Непроницаемые сланцы держат свои углеводородные сокровища взаперти. Однако у сланцев есть свойство, которое так и называется – сланцеватость . Свойство это заключается в том, что все трещины ориентированы в определенных направлениях, и если пробурить горизонтальную скважину «в крест», то есть перпендикулярно трещинам, можно одновременно вскрыть гораздо больше полостей с газом.

Это правильное решение, но необходимого эффекта не дает и оно, ибо не гарантирует хорошей связи ствола скважины с большим количеством трещин. Поэтому бурение горизонтальной скважины обязательно дополняется гидроразрывом породы , причем гидроразрывом многостадийным. На первой стадии гидроразрывная жидкость подается в самую дальнюю, призабойную часть скважины. Затем участок трубы длиной 150–200 м перекрывается специальным клапаном в виде шарика, и следующий гидроразрыв производится уже ближе к устью скважины. Таким образом, если ствол скважины имеет длину 1000–1200 м, то на ее протяжении делается пять-семь гидроразрывов. Вместе с жидкостью в образовавшиеся полости поступает пропант, который не дает породе вновь сомкнуться. Пропант состоит из песка или керамических шариков, то есть по определению имеет хорошие фильтрующие свойства и не мешает газу проникать в ствол скважины.

Технологии прокладки горизонтальных скважин и гидроразрывов уже достаточно хорошо отработаны и используются в коммерческой добыче. И все же, по сравнению с добычей газа из традиционных источников извлечение сланцевого газа из недр несет с собой ряд экономических и экологических проблем.

Какие недостатки добычи сланцевого газа?

Если на начальном этапе скважина поставляет 200–500 тысяч кубометров в сутки, то через год это будет всего лишь 8–10 тысяч.

Сразу после вскрытия скважины давление выходящего из земли газа и его объемы (дебиты) весьма высоки. Однако поскольку емкость хранящих газ трещин все же невелика, то в течение года эти показатели падают на 70–75%. Например, если на начальном этапе скважина поставляет 200–500 тысяч кубометров в сутки, то через год это будет всего лишь 8–10 тысяч. Если учесть, что газ в основном добывается не просто так, про запас, а во исполнение контрактных обязательств перед потребителем, такое существенное падение объемов добычи придется компенсировать за счет добуривания новых скважин. При этом надо учитывать, что оборудование горизонтальной скважины для добычи сланцевого газа обходится примерно в полтора-два раза дороже, чем традиционная вертикальная. Отсюда первая серьезная проблема: добыча сланцевого газа имеет чрезвычайно экстенсивный характер , несет с собой большие затраты на создание все новых и новых скважин, а также занимает обширные территории, что делает использование этой технологии проблематичным для густонаселенных стран.

Поскольку по мере истощения скважины, имеющей зону влияния всего в несколько десятков метров (даже после гидроразрывов), давление в ее устье существенно падает, это создает и вторую серьезную экономическую проблему: газ с низким давлением нельзя подавать непосредственно в газотранспортную систему, где стандартное давление составляет 75 атм. Та же проблема, кстати, и с метаном из угольных пластов: давление на устье составляет всего 1,5 атм. Значит, «нетрадиционный» газ надо дополнительно сжимать, используя при этом так называемый отжимной компрессор, который очищает газ от пыли и влаги и дополнительно дожимает. Это дорогая машина с низким КПД, так что придется тратить на ее функционирование немалое количество добытого газа.

Теперь самое время вспомнить, что именно стало недавно поводом для «антисланцевой» инициативы ряда видных деятелей западного шоу-бизнеса, таких как Йоко Оно и Пол Маккартни. Всех этих людей обеспокоили возможные экологические последствия добычи сланцевого газа в богатом месторождениями штате Нью-Йорк. Чтобы бур не зажало горным давлением, при бурении используются промывочные жидкости , содержащие, ряд загрязняющих окружающую среду веществ. Авторы экологической инициативы опасаются, что по мере расширения добычи газа компоненты промывочных жидкостей попадут в водные горизонты, а далее в пищевую цепь.

Почему же, несмотря на все эти проблемы и сложности, сланцевый газ продолжают добывать, особенно в Северной Америке? Во-первых, здесь играет свою роль политика. В Соединенных Штатах правительством поставлена задача приобрести максимальную независимость от внешних поставок энергоносителей, и если еще пару лет назад Америка покупала газ у Канады, то совсем недавно даже отправила один газовоз на экспорт, подчеркивая тем самым свой новый статус экспортера. Во-вторых, чем выше цены на углеводороды, тем выше интерес к источникам их добычи даже при высокой себестоимости. И это как раз случай сланцевого газа.

Как же делается горизонтальная скважина?

Сначала забуривается вертикальный ствол, и на глубине происходит изменение его направления по определенному азимуту и под определенным углом. Бурение ведется не роторным способом (когда в скважине вращается вся сборная труба), а с помощью забойного двигателя, приводимого в действие подаваемой под давлением промывочной жидкостью. Двигатель вращает долото, а раздробленная долотом порода выносится наружу с помощью той же промывочной жидкости.

Искривления направления можно достичь, вставив в соединенные резьбой трубы изогнутый участок. Так происходит поворот скважины. Однако наиболее распространенный способ на сегодня – это изменение направления скважины с помощью специальных отклонителей, которые крепятся за забойным двигателем и управляются с поверхности.

При бурении горизонтальной скважины, как правило, существует система навигации. Оператор на поверхности в каждый момент времени может сказать, как у него идет ствол скважины, куда он отклоняется. Эта технология достаточно хорошо отработана. Максимальная длина горизонтальной скважины была достигнута на Сахалине – 12 км горизонтального ствола. Речь шла о разработке традиционного месторождения на шельфе, при этом рассматривались два варианта: бурить с платформы в Охотском море или начать бурение на суше, а потом искривить скважину и уйти на 12 км в сторону моря. Последнее решение было признано оптимальным.

Оборудованная скважина по добыче сланцевого газа в США.

Перспективы добычи сланцевого газа в мире

В США добыча сланцевого газа ведется достаточно активно. По данным американских компаний, себестоимость газа, добытого из сланцев, примерно в 1,3–1,5 раза выше, чем в случае с традиционными месторождениями. В США значительно больше половины всего добываемого газа происходит из нетрадиционных источников: угольных пластов, плотных песчаников и сланцев.

При нынешних ценах на энергоносители даже такая себестоимость делает сланцевый газ рентабельным, хотя циркулируют слухи о том, что компании намеренно занижают официальные цифры себестоимости.

В Европе говорить о серьезных перспективах этого сырья не приходится, за исключением разве что Польши, где есть серьезные месторождения газоносных сланцев и условия для их добычи. В соседних Германии и Франции с их густонаселенными территориями и строгим экологическим законодательством эту отрасль вряд ли будут развивать.

В России до сих пор серьезно сланцевым газом никто не занимался в связи с наличием богатых традиционных месторождений, однако Минэнерго предлагает начать разработку сланцев уже с 2014 года.

Управление энергетической информации Минэнерго США (EIA) оценивает украинские запасы сланцевого газа в 1,2 триллиона кубометров, что ставит Украину на четвертое место в Европе по объемам резервов этого типа после Польши, Франции и Норвегии. Геологическое агентство США оценивает запасы Украины в 1,5-2,5 триллиона кубометров. На сегодня конкурс на разработку Юзовского месторождения сланцевого газа выиграла компания Shell, а Олесского — Chevron.

Liana Ecosalinon по материалам Олега Макарова, popmech.ru

Описание цикла эксплуатации скважины для разведки и добычи газа и нефти в сланцах и уплотненных песчаниках от компании «Шелл»:

В наше время широкое распространения получила тема ресурсов, запасов, добычи сланцевого газа. Она волнует многих людей, причём не только с экономической точки зрения, но и с точки зрения влияния его на экологию.

Что такое сланцы вообще?

Сланцы это осадочные породы, которые прошли определённые стадии преобразования. Сначала в водоёмах происходит образование рыхлых осадков, которые постепенно уплотняются – из рыхлого песка образуется песчаник, далее песчано-глинистый сланец и в конце получаем гнейс.

Как добывается сланцевый газ?

Концентрация газа в сланцевых отложениях низкая. Коллекторы, в которых он скапливается, рассосредоточены по всей толще породы. По-отдельности они имеют небольшие объемы газа, однако совокупные их запасы огромны.

Как добывается сланцевый газ?

Технология добычи сланцевого газа подразумевает несколько способов добычи: горизонтальное бурение, гидроразрыв пласта и сейсмическое моделирование. Способ горизонтального бурения основан на использовании особых буровых установок и является основным способом добычи газа. Создание высокопроводимой трещины в целевом пласте, чтобы добыть сланцевый газ – технология гидроразрыва пласта (позволяет «оживить» скважины, на которых добыча газа обычными методами уже невозможна).

Современная технология добычи сланцевого газа включает в себя сооружение буровой установки, в составе которой одна вертикальная скважина и несколько горизонтальных. Их длина может достигать 3 км. Они заполняются смесью воды, песка и химреагентов, создаётся гидроудар, повреждается целостность газовых коллекторов. Далее высвобожденный газ откачивается.

В процессе горизонтального бурения применяется методика сейсмического моделирования. Она сочетает в себе геологические исследования и картирование с компьютерной обработкой данных, в том числе, с визуализацией.

В газовых месторождениях имеет место естественное перемещение газа в зависимости от давления. Такую особенность имеет и сланцевый газ, технология добычи которого предполагает создание областей с переменным давлением. Для этого применяют горизонтальные скважины, имеющие мультиотводы на одной глубине, или такие скважины делаются многоступенчатыми с горизонтальным отводом длиной до 2 км.

Схема добычи сланцевого газа

Схематично процесс, как добывают сланцевый газ, можно разделить на несколько этапов:

1. Проводится бурение скважин: вертикальное до глубины сланцевых залежей и далее вдоль них – горизонтальное.
2. Установка трубы в скважину.
3. Укрепление трубы цементом. В полученной конструкции специальным перфоратором проделываются отверстия.
4. Закачка в трубу воды и песка, под действием которых сланец постепенно разрушается.
5. Сбор газа из трещин и разломов породы и прокачка его через трубопровод.

После того, как давление газа спадёт, возможен повтор процедуры разрушения сланцевого пласта.

Американский опыт разработок сланцевых бассейнов показывает, что каждое такое месторождение характеризуется совершенно уникальными геологическими параметрами, особенностями эксплуатации, сложностями в добыче. И в каждом случае требуется индивидуальный научный подход.

Влияние на экологию

Вид сверху на добычу сланцевого газа

Существуют пагубные последствия добычи сланцевого газа. И первое, на что оказывает негативное влияние сланцевый газ — экология. Ведь при его добыче используются канцерогенные жидкости, которые отравляют окружающую среду: почву, подземные воды, реки и многое другое. Более того, технология добычи сланцевого газа предусматривает использование углеводорода, что может привести к ухудшению проницаемости земных пород для воды. Поэтому вопрос, как добывают сланцевый газ, волнует очень многих экологов.

Сейчас, в связи с проблемами, связанными с добычей традиционного газа, рассматривается вероятность добычи сланцевого газа в России. Однако против этого выступают многие политики и экономисты, которые опасаются, что добывать сланцевый газ экономически невыгодно из-за высокой себестоимости бурения скважины и маленького срока её эксплуатации.

Отсюда следует, что прежде чем осваивать технологию добычи сланцевого газа, необходимо внимательно обдумать то, какое влияние это окажет на эконмическую и экологическую ситуацию в стране.

Видео