Сланцевая революция: мифы и реальность

При проведении гидроразрывов пласта при помощи мощных насосных установок в скважину закачиваются так называемые "жидкости разрыва" (кислота, вода или гель). Чтобы поддерживать трещины в раскрытом состоянии для терригенных коллекторов применяется"расклинивающий" агент, называемый проппантом, в карбонатных коллекторах используют кислоту, разъедающую стенки образованной трещины. Такие агрессивные соединения могут проникать в водоносные горизонты и, таким образом, приводить к их загрязнению.Главная экологическая проблема, по мнению многих экспертов, заключается в возможности загрязнения водоносных горизонтов используемыми растворами и метаном. "Даже очищенные буровые растворы, в которых на химические присадки приходится лишь 1–2 %, способныотравить подземные воды, тем более что из скважины поднимается только третья часть используемогораствора.Некоторые составляющие, которые применяются для достижения необходимой вязкости жидкостей разрыва, обладают канцерогенным характером, поэтому попадание их в слои, содержащие грунтовые воды, представляет большую опасность. Более того, трещины от гидравлического разрыва могут также распространяться вверх, приводя к загрязнению грунтовых вод закачиваемыми жидкостями или способствуя попаданию в них метана", − считают эксперты. По словам Геннадия Рябцева, директора НТЦ "Психея",во Франции введена уголовная ответственность за проведение гидравлических разрывов, в штате Нью-Йорк (Соединенные Штаты Америки) введен мораторий на гидроразрыв, аналогичная ситуация происходит в Германии (Северный Рейн и Нижняя Саксония). При этом подчеркивается, что технологии добычи газа из сланцев сопряжены с риском нанесения вреда экологии.Помимо этого, в сланцевые породы закачивают огромные объемы воды, которая необходима для проведения гидроразрыва, что также может привести к серьезному вредуприродной среде. Извлечение сланцевого газа является водоемким процессом. Он может потенциально оказывать дополнительные нагрузки на снабжение водой в районах бурения. Для проведения одной операции по гидроразрыву необходимо около 15 миллионов литров воды, и на каждой скважине гидравлический разрыв могут проводитьдо 10 раз. По приблизительным подсчетам, воды, израсходованной на одну скважину, могло бы хватить для обеспечения 10000 человек (для Европы) на протяжении года.Спрос на водные ресурсыв особенности важен в тех регионах, где уже имеется дефицит воды, или там где он может появиться вследствие изменений климата. Польша и Германия, которые имеют значительные запасы сланцевого газа, находятся на нижних строчках в рейтингеевропейских государств по показателю запасов воды на душу населения. Добычу в Великобритании осуществляют в регионах, где забор водных ресурсов уже оценивают как чрезмерный.Засуха летом 2012 года в Соединенных Штатах показала, к чему может привести такой спрос на водные ресурсы: в определенных районах Техаса и Канзаса компании вынуждены были прекратить работы на сланцевых месторождениях, а в Пенсильвании был введен запрет на использование воды из рек. В некоторых районах добытчики пытались перехватывать заявки от фермеров, предлагая землевладельцам огромные суммы денег за обеспечение доступа к водным ресурсам. Гидравлический разрыв считают менее водоемким, по сравнению с добычей угля или производством энергии на атомных электростанциях, однако очень маловероятно, что газ из сланцев сможет когда-нибудь заменить один из таких источников энергии. Однако очень велика вероятность, что гидравлический разрыв приведет к дополнительному спросу на воду, в особенности если учитывать кумулятивный эффект от огромного числа скважин.В процессе гидравлического разрываприменяется целый ряд токсичных химических соединений, количество которых (также как и требуемый объем воды) определяется степенью проницаемости пород. Данные разработчиков показывают, что смесь, закачиваемая в скважину, обычно состоит на 98–99 % из воды, а оставшиеся 0,5–1,5 % составляютразличные химические компоненты.Поскольку обработка одной скважины требует около 15 миллионов литров воды, то выходит, что проведение однойоперации гидравлического разрыва требует использования тонн токсичных веществ. Такие подробности операторы по добыче обычно не сообщают. Существуют данные, что на обычной кустовой площадке газосланцевого месторожденияMarcellus используется примерно 140 тонн различных химикатов, включая калия гидроксид, аммония персульфат и соляную кислоту. Полный перечень применяемых химикатов обычно не разглашается. К примеру, около половины химикатов, которые использовались при проведении работы по гидроразрыву на месторождениях в Пенсильвании, так и не была установлена.Существует большой риск, что в процессе проведения операций гидравлического разрыва эти химические вещества могут попасть в грунтовые воды:вследствие утечек из накопителей шламовых,разливов буровых растворов, в процессе транспортирования, или при обратной промывке скважины;из-за аварий или утечек, вызванных изношенностью оборудования или непрофессиональным обращением с ним;в результате утечек по причине некачественно проведенной цементировки скважины: промышленные документы свидетельствую, что примерно 6 % скважин, которые бурятся для ГРП, выходят из эксплуатации сразу же, а еще 50 % – на протяжении ближайших пятнадцати лет;вследствие подземных утечек, через искусственно или естественные возникшие трещины. Значительныеобъемы жидкости гидроразрыва остаются под землей (около 80 % от каждой операции по закачке) и, в соответствии с исследованиями, может перемещатьсяпо направлению источников питьевого водоснабжения (водоносные горизонты и родники) и достичь их за короткий промежуток времени.Обработка жидкости, которая поступает обратно на земную поверхность (так называемый обратный поток), может также служить причиной загрязнения, так как оборудование, используемое для ее очистки, не в состоянии переработать огромные объемы воды, загрязненной токсичными и вредными веществами, радиоактивными частицами и тяжелыми металлами. В 2011 году обнаружилось, что миллионы литров зараженной воды с токсичными химическими соединениямисбрасывались в ручьи и реки Пенсильвании. Большинство штатов в Америке требует, чтобы загрязненные воды закачивали в скважины хранилища, однако в Пенсильвании буровым компаниям было позволено сбросить отходы в реки через очистные сооружения.4 Перспективы добычи и будущее сланцевого газаНеобходимо отметить, что добыча сланцевого газа пока сопряжена с целым рядом трудностей. Причин тому несколько: Высокие экологические риски. Высокие инвестиционные риски. Горизонтальное бурение, несмотря на применение новейших технологий, на данный момент обходится примерно в 4 раза дороже вертикального. Месторождения сланцевого газа быстро истощаются, примерно 8-12, иногда не более 5 лет по сравнению с 30-40 годами у месторождений «традиционного» газа. Сланцевый газ имеет существенно более низкий КПД (коэффициент полезного действия) в сравнении с газом традиционным. В общей структуре запасов газа сланцевый газ занимает, по различным оценкам, не более 5%. У Соединенных Штатов на разработку технологии добычи газа из сланцев понадобилось свыше 20 лет. Даже учитывая то, что на сегодняшний день технологии эти доступны для других стран, им может потребоваться очень большое время для освоения у себя добычисланцевого газа.Однако, несмотря на вышеперечисленные негативные факторы, большинство экспертов считает добычу сланцевого газа весьма многообещающей, поскольку в долгосрочной перспективе она позволит многим странам как диверсифицировать импорт газа, так и добывать его самостоятельно для внутреннего потребления.Российская Федерация является мировым лидером по доказанным запасам природного газа, которые составляют около 45трлн кубометров или 21,5% всех мировых запасов. По этой причине, а также по причине низкой себестоимости добычи «голубого топлива», наша страна в настоящее время является монополистом на рынке природного газа. Однако в скором времени ситуация может измениться кардинально. «Сланцевая революция» в Америке уже значительно изменила процесс ценообразования на мировом газовом рынке, приведя к значительному уменьшению цен на природный газ. Хотя доказанные запасы газа в Соединенных Штатах намного меньше, 8,6 трлн метров кубических, 4,2% мировых запасов, за счёт «сланцевой революции» стране уже удалось существенно уменьшить импорт природного газа.Соединенные Штаты Америки в ближайшем будущем смогут выйти на уровень полного обеспечения природным газом, а в перспективе смогут даже его экспортировать. Невзирая на объективные трудности, добыча сланцевого газа в других странах может начаться очень скоро, что сулит Российской Федерации потерю многих рынков сбыта.В 2011 году компания Hawkley (Австралия) провела здесь первую успешную экспериментальную добычу газа из сланцев.Следует помнить, что очень большую конкуренцию Российской Федерации на газовом рынке составляют также производители СПГ (сжиженного природного газа), такие как Катар, Норвегия, Австралия, Канада, Соединенные Штаты Америки. В результате чего, в скором времени Российская Федерация в лице ОАО «Газпром» может утратить свою лидирующую позицию на мировом рынке газа. Согласно прогнозам Мирового энергетического агентства, приведенным в исследовании «Золотые правила золотого века газа», доля на международном рынке ближневосточных и российских производителей газа упадет к 2035 году с теперешних 44% до 34%. Российская Федерация уступит при этом лидерство Соединенным Штатам, третью позицию будет занимать Китай. Также крупными экспортёрами станут Канада и Австралия.Что же касается добычи сланцевого газа в России, то ОАО «Газпром» пока не намерено заниматься этой темой, сосредоточившись на добыче сланцевой нефти. Тем более что запасы сланцевого газа в Российской Федерации, по оценкам ОАО «Газпром», не настолько большие, всего порядка 84 млрд кубометров. Учитывая огромные запасы «традиционного» газа и низкую себестоимость его добычи, разрабатывать их пока нет никакого смысла.ЗАКЛЮЧЕНИЕВ последние годы тема сланцевого газа и технологии гидроразрыва пласта, используемой при его добыче, стала предметом жарких дискуссий. Сланцевый газ позиционируется как надежный и чистый источник энергии, с помощью которого Европа сможет упрочить свою энергетическую безопасность и осуществить переход к низкоуглеродной экономике.Сланцевый газ представляет собой природный газ, добываемый из горючих сланцев. Газовые отложения в сланце сконцентрированы в небольших газовых коллекторах, рассредоточенных по всему сланцевому пласту. Сланцевые месторождения имеют огромную площадь (в отдельных случаях более чем 10 тыс. кв. км), и объемы содержащегося в них газа зависят от толщины и площади сланцевого пласта.Одним из наиболее серьёзных препятствий на пути к повсеместной добыче сланцевого газа является высокий риск причинения ущерба окружающей среде, обусловленный несколькими обстоятельствами.Во-первых, применяемая при добыче технология гидроразрыва пласта требует использования большого количества токсичных химикатов (от 80 до 300 тонн на один разрыв).Несмотря на то что гидроразрывы проводятся гораздо ниже уровня грунтовых вод, почвенный слои, грунтовые воды и воздух всё равно заражаются токсичными веществами за счет их просачивания в поверхностные слои почвы через трещины, образовавшиеся в толще осадочных пород.Помимо этого, частые гидроразрывы приводят к повышению проницаемости сланцевого пласта. Это является причиной утечки метана в верхние слои почвы и попаданию его в воздух и приводит к усилению парникового эффекта на планете.Во-вторых, наиболее успешные сланцевые месторождения относятся к палеозойской и мезозойской эре и имеют высокий уровень гамма-излучения. В результате гидроразрыва радиация неизбежно попадает в верхний слой осадочных пород. По этой причине в районах добычи сланцевого газа наблюдается значительное повышение радиационного фона.В конце концов, добыча сланцевого газа требует огромных запасов воды вблизи месторождения, так как только для одного гидроразрыва используется в среднем 7500 тонн смеси воды, песка и химикатов.В результате рядом с месторождениями часто скапливаются значительные объемы отработанной загрязненной воды, которая не утилизируется добывающими компаниями с соблюдением экологических норм.Экологическая проблема наряду с использованием большого количества воды для осуществления гидроразрывов является наиболее существенной для развития сланцевой добычи в густонаселенных районах.СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННІХ ИСТОЧНИКОВ1.Григорьев Г.А., Афанасьева Т.А. Перспективы промышленного освоения нетрадиционных ресурсов газа в России [Электронный ресурс] // Нефтегазовая геология. Теория и практика. – 2012. – Т. 7, № 2.2. Сидорова Л.П., Султанбекова Е.Е., Стригунова Е.Е. Сланцевый газ и сланцевая нефть. Получение и экологический ущерб. – Учебное электронное текстовое издание. Екатеринбург. – 2016.3. Сланцевый газ: анализ развития отрасли и перспектив добычи [Электронный ресурс] Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/slantsevyy-gaz-analiz-razvitiya-otrasli-i-perspektiv-dobychi(Дата обращения 21.05.2019)4. Жильцов С.С. Сланцевый газ / С.С. Жильцов, В.Е. Григорьянц, А.В. Ишин. – Издательство «Таврия», 2012 – 136 c. 5. Bruner K.R., Smosna R. A comparative study of the Mississippian Barnett Shale, Fort Worth Basin, and Devonian Marcellus Shale [M]. Appalachian Basin. –2011. – 106 p.6. ХайдарА., ВафинИ., БорисовГ., ДжабраиловА. В., НикитинА. Н. ОпытприменениягидравлическогоразрывапластанагоризонтальныхскважинахОАО «НК «Роснефть» // Conference Paper SPE 117418. – 2008.7. Фрайя Х., Омер Э., Пулик Т. и др. Новые подходы к строительству многоствольных горизонтальных скважин // Нефтегазовое обозрение. –2003.8. Шевченко И.А. Развитие технологии управляемого роторного бурения при строительстве скважин с субгоризонтальным профилем // Технические науки вРоссии иза рубежом: материалы III международной научной конференции –М. 2014. –С.112–114.9. Технология за круглым столом: MWD. ROGTEC Российскиенефтегазовыетехнологии. –2013.10. MayerhoferM.J., WarpinskiN.R., LolonE., etal. What is Stimulated Rock Volume? // Conference Paper SPE 119890. –2008.11. Wu Q., Liu Y.Z., Xu Y., et al. The current situation of stimulated reservoir volume forshale in U.S. and its inspiration to China // OilDrilling & Production Technology. –2011. –V. 33. –№ 2. –P. 1-7.12. Wang F.P., Gale J.F. Screening criteria for shale–gas systems // Gulf coast association of geological societies transactions. –2009. –V. 59. –P. 779–793.13. Ito T. Effect of pore pressure gradient on fracture initiation in fluid saturated porous media: Rock // Engineering Fracture Mechanics. –2008. –V. 75. –P. 1753–1762.14. Калинко М.К. Тайны образования нефти и горючих сланцев / М.К. Калинко. – M., 1981. – 191 с. 15. Юрова М.П. Нетрадиционные коллекторы углеводородов / Материалы Всероссийской конференции, Москва, 22-25 апреля, 2008. - М.: Геос, 2008.16. Рубанов И.Н. Сланца очистительное пламя // Эксперт. – 2012. – № 44. – С. 25.17. Лисицына Я.Н. Сланцевый газ – стратегический выбор? // Тепловая энегретика. – 2014. – № 3. – С. 3–4.18. Ермолкин В.И., Керимов В.Ю. Геология и геохимия нефти и газа. – М.: Недра, 2012. – 181 с.19. Кочнева О.Е., Гериш Д.П. Перспективы и проблемы, связанные с разработкой и добычей сланцевого газа // Вестник Перм. нац. исслед. ун-та. Геология. – 2014. – Вып. 4 (25). – С. 85–89.20. Чельцов М.Б., Пяткова Н.И. Сланцевая революция и ее возможные последствия для России // ЭКО. – 2013. – № 8. – С. 31–44.21. Первые пять лет «сланцевой революции»: что мы теперь знаем наверняка? / С. Мельникова, С Сорокин, А. Горячева, А. Галкина. – М.: Изд-во ИНЭИ РАН, 2012. – 46 с.22. Кочнева О.Е., Гайнитдинов А.А. О конкурентоспособности нетрадиционных источников углеводородов на мировых рынках // Master`sJournal. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2014.– С. 96–103.