Добыча сланцевого газа - способы добычи перспективного источника энергии. Что такое сланцевый газ, где и как его добывают? Сланцевый газ и природный газ: отличие

В современных СМИ и общественных дискуссиях сланцевый газ часто противопоставляется природному. В чем особенности обоих типов полезных ископаемых?

Факты о сланцевом газе

Сланцевый газ - это, так или иначе, природный газ, но добывается он особым способом - посредством извлечения из газоносных осадочных пород. Которые в земных недрах представлены главным образом горючими сланцами. По химическому составу является, как правило, метаном.

Сланцевый газ начал активно добываться сравнительно недавно - в 2000-х годах. Наибольших масштабов его извлечение достигло в США, которые стали мировым лидером по производству данного вида топлива. Однако себестоимость его добычи в большинстве случаев ощутимо выше, чем та, что характеризует извлечение из недр «обычного» природного газа. Как считают многие современные эксперты, наибольший процент извлекаемых запасов соответствующей разновидности «голубого топлива» находится как раз таки в Северной Америке. Этим и может быть обусловлен тот факт, что мировым лидером в добыче сланцевого газа стали США.

Сланцевый газ залегает на рассредоточенных месторождениях с относительно небольшими запасами - порядка 0,5-3 млрд куб. м/кв. км. Наиболее распространенные технологии добычи сланцевого газа - гидроразрыв пласта (считающийся крайне неэкологичным), иногда используется пропановый фрекинг (который может значительно увеличивать себестоимость добычи «голубого топлива» в соответствующей разновидности).

При добыче сланцевого газа в структуре скважин в большинстве случаев присутствуют горизонтальные участки. Консервация объектов газодобычи, как правило, осложнена. Общее количество скважин на месторождении сланцевого газа - порядка нескольких сотен. Ресурс одной скважины - около 1-2 лет.

Сланцевый газ во многих случаях требует последующей обработки в целях приведения к установленным промышленным и потребительским стандартам.

Факты об «обычном» природном газе

Традиционный природный газ - тот, что извлекается из особых газовых залежей либо отдельных участков нефтяных месторождений, так называемых газовых «шапок», иногда - из газогидратов. Как и сланцевая разновидность «голубого топлива», представлен в основном метаном, иногда - этаном, пропаном либо бутаном.

Традиционный природный газ залегает на глубине 1 км и более. Для того чтобы извлечь его, газодобывающие компании используют главным образом вертикальные скважины. Поступление природного газа на поверхность земли осуществляется за счет давления в пластах, в которых он залегает. Ресурс одной скважины в месторождениях соответствующей разновидности топлива - порядка 5-10 лет.

Наличие горизонтальных участков нехарактерно для структуры скважин, которые пробуриваются на месторождениях традиционного природного газа. Метод гидроразрыва пластов при добыче соответствующего вида топлива применяется редко. Общее количество скважин на одном месторождении традиционного газа обычно не превышает нескольких десятков.

Рассматриваемый вид «голубого топлива» требует, как правило, минимальной переработки в целях приведения к потребительским и промышленным стандартам.

Сравнение

Главное отличие сланцевого газа от природного - в специфике месторождений. «Голубое топливо» первого типа залегает в осадочных породах. Традиционный природный газ, в свою очередь, добывается из особых газоносных залежей, отдельных участков нефтяных месторождений, а также газогидратов. Данный фактор предопределяет прочие различия между рассматриваемыми разновидностями топлива. Такие как, в частности:

• технология добычи;
• ресурс скважины;
• качество добытого газа;
• себестоимость.

Изучив то, в чем разница между сланцевым и природным газом прослеживается принципиально, зафиксируем выводы в небольшой таблице.

Таблица

Сланцевый газ	Природный газ
Что между ними общего?
Сланцевый газ - разновидность природного
Оба вида «голубого топлива» представлены главным образом метаном
В чем разница между ними?
Добывается из осадочных пород	Добывается из газоносных залежей, газовых «шапок» нефтяных месторождений, газогидратов
Добыча предполагает бурение скважин с горизонтальными участками с применением гидроразрыва пласта (реже - пропанового фрекинга)	Добыча по наиболее распространенной схеме предполагает бурение вертикальных скважин без гидроразрыва пласта
Добыча чаще всего предполагает бурение нескольких сотен скважин на одном месторождении	Добыча предполагает бурение, как правило, нескольких десятков скважин на одном месторождении
Ресурс одной скважины - 1-2 года	Ресурс одной скважины - 5-10 лет
Как правило, требует достаточно глубокой обработки после извлечения в целях приведения к потребительским стандартам	Обычно требует минимальной обработки после извлечения
Характеризуется относительно высокой себестоимостью добычи	Характеризуется относительно невысокой себестоимостью добычи

О таком понятии, как сланцевый газ, общественность заговорила сравнительно недавно, однако, добыча этого полезного ископаемого началась еще в XIX века в США. Особую популярность сланцевый газ получил уже в ходе так называемой сланцевой революции, которая происходила в 2000-е годы (хотя сам термин «сланцевая революция» был введен только в 2012 году). Это относится и к

Где добывают сланцевый газ

Самые высокие показатели сегодня неизменно показывают Соединённые Штаты – государство, ставшее пионером в деле добычи сланцевого газа. Желание пойти по следам США изъявляют некоторые страны Европы и Азии. Спорной является ситуация с Литвой – в ЕС до сих пор не стихают дискуссии по поводу рациональности такого шага. Еще одним кандидатом на разработку сланцевых пород является Украина, так как ее восточными регионами заинтересовалась британо-нидерландская компания «Шелл». Помимо нескольких стран, Европа не готова активно добывать сланцевое топливо, из-за резкого ухудшения экологической обстановки, которое может за этим последовать.

В России ведется учет залежам сланцевого газа, но в настоящее время добыча не производится, это направление считается в нашей стране неактуальным. Пока Россия не добывает, но при необходимости может начать разработку месторождений.

Другие страны, добывающие сланцевый газ — это Иран, Канада, Норвегия, Китай, Нидерланды и другие, но объемы незначительны.

Особенности добычи

Особенность добычи сланцевого газа заключается в том, что обычное бурение дает не самый эффективный результат, потому что собрать урожай получится только с небольшого участка радиусом в несколько сантиметров. Нормальная же зона влияния должна составлять более сотни метров. Поэтому для сланцев бурить скважины нужно горизонтально. В этом случае эффективность увеличивается, но все же не до необходимого уровня.

Для того чтоб достичь лучшего результата, применяется многостадийный гидроразрыв породы, который выполняется в несколько стадий:

• Вначале жидкость, предназначенную для разрыва породы, подают в самую отдаленную зону скважины.
• На расстоянии 150–200 метров самой отдаленной зоны, куда подавалась жидкость, в трубу устанавливают шарик. Этот шарик служит клапаном.
• Далее, все повторяется, однако, теперь жидкость подается уже не в призабойную часть, а чуть ближе, до клапана. Таким образом, производится примерно 5-6 гидроразрывов (в зависимости от длины трубы). Чтобы порода не сомкнулась обратно, вводится в скважину пропант, расклинивающий агент (обычно это песок или керамические шарики).

Семь отличий сланцевого газа от традиционного

Различия между сланцевым и традиционным газом состоят в следующем:

1. При из сланцев активно используется горизонтальное бурение, тогда как в традиционном варианте почти всегда ограничиваются исключительно вертикальным.
2. Гидроразрыв породы почти всегда используется при добыче сланцевого газа. При традиционном методе это практикуется крайне редко.
3. Скважину, пробуренную в сланцевых породах, нельзя законсервировать, в отличие от скважины обычной.
4. Стоимость скважины для сланцев в два с лишним раза выше, чем традиционной (из расчета на погонный метр).
5. Сланцевый газ сам по себе довольно среднего качества. Исправить ситуацию может только переработка.
6. Глубина скважины в сланце должна быть в несколько раз больше, чем при обычном бурении.
7. Если продуктивность обычной скважины почти не меняется в течение нескольких лет и лишь затем производительность начинает понемногу снижаться, то ресурсы сланцевой скважины практически полностью иссякают после года использования.

Какую угрозу может нести в себе добывание газа из сланцев

Самая главная проблема, с которой сталкиваются при добыче сланцевого газа, – это значительное негативное влияние на окружающую среду.

Последствия, которые могут возникнуть:

• Использование большого количества токсичных веществ. Это касается в основном жидкости для гидроразрыва. Опасные вещества в этом случае впитываются почвой, загрязняются грунты, вода. При малейшем нарушении технологии ядовитые вещества попадут в питьевую воду.
• Из-за постоянных разрывов почвы увеличивается сейсмическая активность, учащается возникновение трещин, оползней и т.д.
• Так как при гидроразрыве используется не только жидкость, но и газ, то вредные вещества могут проникать в атмосферу и, соответственно, загрязнять воздух. А так как воздух активно перемещается, то это может обернуться весьма плачевными последствиями.

Экологические последствия могут быть катастрофическими. Опасаясь за свою экологию, Россия выступает против разработки сланцев вблизи своих границ, на Украине.

Сгорая в большом количестве газ влияет на глобальное потепление, образуется его найдете в нашей публикации.

Если хотите больше узнать про глобальные экологические проблемы современности, .

Еще одна масштабная проблема — загрязнение мирового океана, перейдите по ссылке и прочитайте про неё.

В заключение можно сказать, что хотя идея добывать сланцевый газ довольно заманчивая, но технология, которая при этом используется, недешевая и небезопасная. Потому стоит хорошо подумать, стоит ли оно того.

Как добывают сланцевый газ вы можете посмотреть на видео:

Одноклассники

2 Комментария

Думаю не так страшен сланцевый газ, как его малюют.
1)Использование большого количества токсичных веществ. Возможность их попадания в подземные воды. При правильном ведении работ реагенты с течением
времени либо разлагаются, либо связываются с горными породами и остаются в скважине навсегда. Проблема заключается лишь в жёстком контроле за технологическим процессом и правильной утилизацией неиспользованных водных растворов различных реагентов, а загрязнение подземных вод вообще невозможно, поскольку, горизонты залегания питьевой воды — несколько сот метров, а горизонт добычи газа начинается с 2500 метров
2)Из-за постоянных разрывов почвы увеличивается сейсмическая активность,
Да в Британии был такой случай, но Британский правительственный департамент энергетики и климатической безопасности создал экспертную комиссию, которая пришла к выводу, что при применении подобной технологии подземные толчки могут продолжаться, однако их мощность слишком низка, чтобы нанести какой-то вред.
3) при гидроразрыве используется не только жидкость, но и газ. Совсем бред. Никакой газ при гидроразрыве не используется. В скважину закачивается смесь воды, песка и хим реагентов! Так что лоббизм добычи сланцевого газа(особенно в Украине где на экологию всем давно начхать, ибо уже существующее заводы наносят в 10 раз больший ущерб чем может нанести добыча сланцевого газа)-дело рук газовых магнатов(имею в виду газ традиционный)

Учитывая, что добыча сланцевого газа очень затратоемкий процесс в финансовом плане, а также приносит значительный вред экологии, причиной, побуждающей некоторые страны добывать его может быть отсутствие поставки обычного, природного газа или его недостаточное количество. В случае с Украиной есть только один вариант — «Шелл» хочет просто заработать денег, а на последствия ей плевать, как и местным властям, к сожалению

Еще в 2004 году добыча сланцевого газа на территории США и большинства стран Европы была незаконна. Но в 2005 году вице-президент США Дик Чейни протолкнул в конгресс энергетический билль. Нефтегазовая промышленность США была исключена из Акта о безопасности питьевой воды, из Акта о защите воздуха и из десятка других законов о защите окружающей среды. Сам Дик Чейни по совместительству является бывшим владельцем компании Halliburton Inc, производящей оборудование и химикаты для бурения скважин. Закон 2005 года получил название «лазейка Halliburton», а технология добычи Halliburton стала широко использоваться в 34 штатах.

Удельная теплота сгорания топлива

Топливо У.Т.С. ккал/кг У.Т.С. кДж/кг Древесина 2960 12400 Торф 2900 12100 Бурый уголь 3100 13000 Каменный уголь 6450 27000 Антрацит 6700 28000 Кокс 7000 29300 Сланец 2300 9600 Бензин 10500 44000 Керосин 10400 43500 Дизельное топливо 10300 43000 Мазут 9700 40600 Сланцевый мазут 9100 38000 Сжиженный газ 10800 45200 Природный газ * 8000 33500 Сланцевый газ * 3460 14500

Профессор Блумсбургского университета США Уэнди Ли: «Страны, где собираются добывать сланцевый газ, ждет то же самое, что произошло у нас. Сначала — короткий бум, какие-то новые рабочие места, но когда пузырь лопнет, останется плохая экология и разрушенная инфраструктура, как в Димоке. Также будет и в Латвии, и в Ирландии, и на Украине. Люди столкнутся с еще большими проблемами, чем были у них до того, как пришел газ».

Привожу данную таблицу для того, чтобы прекратить спекуляции на фразе " Сланцевый газ после добычи проходит промышленное разделение и практически не отличается от природного" , которую бездумно копируют из одного материала в другой.

Сланцевые газ и нефть содержат огромное количество примесей, которые не только повышают стоимость добычи, но и усложняют процесс обработки. То есть сжимать и сжижать сланцевый газ дороже, чем добытый традиционными методами. Сланцевые породы могут содержать от 30 % до 70 % метана. Хотя сл.газ и правда проходит разделение после добычи, делается это не везде и не всегда. Прежде всего потому, что у каждой буровой завод не построишь. Из него удаляют вредные примеси, из-за которых он иногда и вовсе не горит, только там, где удается добывать газа много и долго. И именно наличие примесей обусловливает меньшую теплоотдачу сланцевого газа.

Для примера можете просто сравнить цены на 76-й или 80-й бензин и Евро-6. Или хотя бы на 98-й. Разница 80-го и 98-го - в полтора раза. А выделить из сланцевого газа чистый метан куда дороже. А вот природный газ содержит 92-98% метана и ни в каких заводах не нуждается вовсе.

О сланцевом газе без эмоций:

Особенности сланцевого газа, как товара:

Показателями стоимости добычи сланцевого газа могут служить:
- содержание глины в жестких песках, которая поглощает энергию гидроразрыва, что требует увеличения объема используемых химикатов и повышает себестоимость газа.
- содержание диоксида серы, чем ниже показатель объема диоксида серы, тем выше цена реализации газа.
- содержание керогена (углеродсодержащей органики),
- себестоимость добычи ниже в толстых и термически-зрелых сланцах, обычно относящиеся к палеозойской и мезозойской эрам (пермский, девонский, ордовикский, силурийский периоды),
- содержанием диоксида кремния, чем выше показатель, тем более «хрупким» является сланец, содержат естественные переломы и трещины тем больше содержится естественных трещин на месторождении, тем ниже себестоимость добычи.

Достоинства добычи сланцевого газа:

Разработка сланцевых месторождений с использованием глубинного гидроразрыва пласта в горизонтальных скважинах может быть проведена в густозаселенных районах (впрочем, это обязательное условие, а не достоинство);
- сланцевые месторождения газа находятся в непосредственной близости от конечных потребителей (ибо его нельзя транспортировать по газопроводам высокого давления);
- добыча сланцевого газа происходит без потери парниковых газов (но теряется метан с аналогичным эффектом).

Недостатки добычи сланцевого газа:

Технология гидроразрыва пласта требует крупных запасов воды вблизи месторождений, для одного гидроразрыва используется смесь воды (7500 тонн), песка и химикатов. В результате вблизи месторождений скапливаются значительные объемы отработанной загрязненной воды, которую сложно утилизировать с соблюдением экологических норм;
- сланцевые скважины имеют гораздо меньший срок эксплуатации, чем скважины обычного природного газа;

Пробуренные скважины быстро сокращают свой дебит - на 30-40 % в год
- для добычи газа используется около 85 токсичных веществ, хотя точные формулы химического коктейля для гидроразрыва в компаниях, добывающих сланцевый газ, являются конфиденциальными /список ниже/;
-при добыче сланцевого газа имеются значительные потери метана, что приводит к усилению парникового эффекта;
-добыча сланцевого газа рентабельна только при наличии спроса и высоких цен на газ.
-сланцевые месторождения палеозойской и мезозойской эры, имеют высокий уровень гамма-излучения, что приводит к повышеню радиационного фона в результате гидроразрыва пластов.

По данным ряда исследований, рентабельность сланцевого газа в США балансирует на отметке 8-9 долларов за тысячу кубических футов, в то время как стоимость газа на внутреннем рынке уже опустилась до 3,5 долларов за тысячу кубических футов /Энгдаль/. EROEI сланцевого газа не публикуется, но о том, что он ничтожно мал говорят следующие данные. EROEI обычной нефти 18, обычного газа — 10. EROEI сланцевой нефти 5. Остается предположить, что EROEI сланцевого газа намного меньше 5. [*]

Себестоимость добычи сланцевого газа составляет в США на 2012 год не менее 150 долларов за тысячу кубометров, природного в России - менее 20 долларов (без налога на недра).

И тут мы упираемся в то, что цены на газ в США устанавливаются нерыночным методом — точнее сказать некто манипулирует ими. Некто, кто видит свои выгоды не на рынке газа, а в формировании за счет дешевого газа новых производственных секторов в США. А на таком уровне и с такими целями в США играет лишь правительство /clantsevyiy-gaz-ubyitochen /.

Независимые экологи подсчитали, что специальный буровой раствор содержит 596 наименований химикатов: ингибиторы коррозии, загустители, кислоты, биоциды, ингибиторы для контроля сланца, гелеобразователи. Для каждого бурения нужно до 26 тыс. кубометров раствора. Назначение некоторых химикатов: voda-dlja-gidrorazryvov/

• соляная кислота помогает растворять минералы;


• этиленгликоль борется с появлением отложений на стенках труб;


• изопропиловый спирт используется для увеличения вязкости жидкости;


• глютаральдегид борется с коррозией;


• легкие фракции нефти используются для минимизации трения;


• гуаровая камедь увеличивает вязкость раствора;


• пероксодисульфат аммония препятствует распаду гуаровой камеди;


• формамид препятствует коррозии;


• борная кислота поддерживает вязкость жидкости при высоких температурах;


• лимонная кислота используется для предотвращения осаждения металла;


• хлорид калия препятствует прохождению химических реакций между грунтом и жидкостью;


• карбонат натрия или калия используется для поддержания баланса кислот.

Сланцевый газ в "Большой энциклопедии нефти и газа" .

Очистка сланцевого газа - http://www.ngpedia.ru/id238570p1.html
Компания "Шелл" уже начала агитацию на УКраине. С ней можно ознакомиться здесь: http://www.shell.ua/aboutshell/our-business-tpkg/onshore/video.html

* - Соответственно ккал/м3 и кДж/м3. Проверить можно по этой

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 его составе преобладает такой углеводород, как метан. Лидером в области добычи этого газа была и остается Америка. Сегодня мы с вами подробнее узнаем, что такое сланцевый газ, а также познакомимся с историей, технологией и перспективами его добычи.

Терминология

Многие задаются вопросом: «В чем отличие сланцевого газа и природного газа?» На самом деле этот вопрос некорректен. Дело в том, что сланцевый газ тоже является природным, так как добывается из недр земли. Поэтому правильнее сказать, что голубое топливо бывает традиционным и сланцевым. Разница между двумя видами состоит в способе их добычи и составе. Традиционный газ добывают в основном из газовых залежей или же особых участков нефтяных месторождений, которые называют газовыми шапками. Он может состоять из разных газов (метана, этана, пропана или бутана) в различных пропорциях. Преобладающим углеводородом, как правило, выступает метан. А что такое сланцевый газ? Этот вид горючего добывают из газоносных осадочных пород, представленных главным образом сланцами. Доля метана (CH4) в нем гораздо выше, чем в традиционном голубом топливе. Вот и вся разница.

История

Первая коммерческая скважина по добыче газа из сланцевых пластов была пробурена в 1821 году во Фредонии (США) Уильямом Хартом. Масштабная добыча сланцевого природного газа (СПГ) в Америке была инициирована Томом Уордом и Джорджем Митчеллом. В 2002 году в Техасе компания Devon Energy впервые использовала наклонно-направленное бурение в комбинации с многостадийным подрывом пласта. Объемы извлечения сланцевого газа в США стали резко расти. СМИ стали называть этот процесс «газовой революцией». В результате в 2009 году Америка стала мировым лидером по добыче газа (745,3 млрд м 3). При этом на нетрадиционные источники (сланцевые и угольные пласты) приходилось 40 % добычи. Вскоре весь миру узнал о том, что такое сланцевый газ.

В 2010 году крупнейшие топливные компании с разных уголков планеты вложили в общей сложности 21 миллиард долларов в активы, связанные с добыванием газа из сланцев. Когда процесс начал набирать крупных оборотов, цена сланцевого газа в Америке стала стремительно падать. К началу 2012-го она была ниже, чем себестоимость добычи СПГ. В результате крупнейшая компания в этой сфере - Chesapeake Energy сократила производство на 8 %, а объем капитальных вложений - на 70 %.

В конце 2012 года газ в Америке стал стоить даже дешевле, чем в России. Лидеры отрасли стали массово сокращать добычу из-за финансовых трудностей. А компания Chesapeake Energy и вовсе оказалась на грани банкротства.

Как добывают сланцевый газ?

Затраты на поиск месторождений СПГ в значительной степени превышают затраты на проведение аналогичных работ с традиционным «голубым топливом». Из-за большой глубины залегания многие привычные методы исследования здесь оказываются неэффективными.

В целом разведка сланцевого природного газа происходит в три этапа:

1. Бурение скважины, в которой производится гидроразрыв.
2. Выкачивание пробной партии газа и ее анализ, направленный на поиск подходящей технологии добычи.
3. Опытным путем определяется продуктивность той или иной скважины.

Так как СПГ залегает в породе, обладающей низкой пористостью, его извлечение традиционными способами не представляется возможным.

Добыча сланцевого газа производится с использованием сразу трех технологий: это наклонно-горизонтальное бурение, многостадийный подрыв пласта и сейсмическое моделирование. Иногда второй метод заменяют более дорогим безводным пропановым фрекингом. Так как концентрация сланцевого газа невелика (0,2-0,3 млрд м 3 /км 2), для добычи значительных объемов необходимо покрыть скважинами большие площади земли.

Гидроразрыв производится следующим образом. К залежам газа прокладываются трубы. По ним в недра земли закачивается вода, реагенты (загустители, кислоты, ингибиторы коррозии, биоциды и многое другое), а также специальные гранулы (керамика, сталь, песок или пластик) диаметром до 1,5 миллиметров. В результате химической реакции, возникающей при смешивании всех реагентов, получается тот самый гидроразрыв. Из-за него в породе возникает огромное количество трещин, которые перекрываются гранулами и уже не могут сойтись. Осталось лишь выкачать воду (она фильтруется и применяется повторно) и газ, метан в котором является преобладающим углеводородом.

Перспективы

Запасы сланцевого газа оцениваются примерно в 200 трлн м 3 . Однако лишь малую часть из этих ресурсов можно извлечь. На сегодняшний день СПГ является региональным фактором и оказывает влияние только на североамериканский рынок.

Среди факторов, положительно влияющих на перспективу добычи газа из сланцев, можно отметить:

1. Близость месторождений к возможным рынкам сбыта.
2. Внушительные запасы.
3. Заинтересованность ряда государств в снижении импорта топливно-энергетических ресурсов.

Вместе с тем у этого топлива есть и ряд недостатков:

1. Высокая по сравнению с традиционным газом себестоимость.
2. Непригодность к транспортировке на дальние дистанции.
3. Стремительная истощаемость месторождений.
4. Незначительная доля доказанных запасов в общем количестве.
5. Серьезные экологические риски от добычи.

Согласно оценке компании IHS CERA, в 2018 году добыча сланцевого газа может составить примерно 180 млрд м 3 .

Рассмотрим положение вещей в разных странах земного шара.

Америка

В 2007 году запасы природного сланцевого газа в США были оценены в 24 трлн м 3 , из которых технически извлекаемыми признали 3,6 трлн м 3 . В 2014 году, с учетом открытия новых месторождений, извлекаемые запасы оценивались в 4 трлн м 3 , а разведанные недоказанные - в 23 трлн. Ведущей Американской корпорацией по добыче этого полезного ископаемого стала фирма Chesapeake Energy. В 2009 году производство СПГ в США составило 14% от всего горючего газа, что привело к перераспределению мирового газового рынка и образованию избыточного предложения. К 2012 году в Америке было добыто 290 млрд м 3 сланцевого газа, что составило уже 40 % от общей выработки.

В результате пара новых терминалов для импорта сжиженных газов, построенная в Америке в дополнение к 10 работающим, создала избыток «голубого топлива». В 2010 году некоторые терминалы даже пробовали наладить экспорт горючего. В частности, фирма Freeport LNG Development подписала контракт с Южной Кореей и Японией о поставке 2,2 млн м 3 СПГ в год.

По предположению Международного энергетического агентства, добыча сланцевого газа в Америке к 2030 году будет составлять порядка 150 млрд м 3 в год. Тривиальный расчет, произведенный в 2014 году, показывает, что доказанных извлекаемых запасов СПГ в США при добыче на таком же уровне, как в 2014 году (330 млрд кубометров), хватит на 12 лет. Недоказанных же запасов должно хватить на 70 лет. Крупнейшие американские месторождения сланцевого газа: Barnett, Haynesville, Marcellus, Eagle Ford, и Fayetteville.

Европа

В ряде государств Европы также обнаружены крупные месторождения сланцевого газа. Речь идет о Польше, Австрии, Англии, Германии, Венгрии, Швеции и Украине.

В начале 2010 года появилась информация об открытии значительных запасов СПГ в Польше. В мае того же года планировалось начать освоение месторождений. В 2011 году издание Stratfor (США) ответило, что полякам потребуется вложить десятки миллиардов долларов, чтобы создать инфраструктуру, необходимую для нормальной деятельности по добычи вывяленных запасов. Издание отметило, что на эту работу у Польши могут уйти года или даже десятилетия. В конце 2011-го компания ExxonMobil пробурила на территории Польши пару экспериментальных скважин, однако уже в следующем году проект был закрыт из-за нерентабельности.

В остальных же европейских государствах вопрос по выработке сланцевого газа находится еще на стадии разведки. Согласно прогнозу Международной энергетической ассоциации, к 2030 году добыча СПГ в Европе может достичь 15 млрд кубометров за год.

Россия

В марте 2010 года Комитетом по энергетике был проведен круглый стол, на котором поднималась тема перспективы освоения ресурсов СПГ. Участники мероприятия предложили Правительству организовать работы по: оценке газосланцевого потенциала РФ, изучению передовых технологий по добычи нетрадиционного газа, а также оценке проблем, которые могут возникнуть в связи с развитием сланцевой промышленности в США и вероятной ее организацией в ряде других государств.

Руководство Газпрома заявило, что в ближайшие десятилетия разработка сланцевых месторождений на территории РФ не планируется. Это заявление подкреплялось тем фактом, что традиционные резервы компании эффективнее в 10 раз, нежели разработка нетрадиционных месторождений. В этой связи в 2012 году Александр Медведев - заместитель председателя правления компании, отметил, что к вопросу добычи СПГ Газпром если и вернется, то лет через 50-70.

Многие председатели Газпрома и высокопоставленные чиновники не единожды заявляли что «сланцевая революция» является пиар-компанией, призванной подорвать авторитет России на международном топливном рынке. Сергей Шматко, министр энергетики РФ, в 2010 году заявил, что вокруг данного вопроса образовался «ненужный ажиотаж». По его мнению, развитие производства сланцевого газа в Америке не сможет повлиять на мировой энергобаланс.

Первым высокопоставленным лицом, высказавшим в 2010 году обратную позицию, стал Юрий Трутнев - министр природных ресурсов и экологии. Он заявил, что рост выработки СПГ может стать проблемой для Газпрома и РФ. В августе 2012-го заместитель министра экономического развития Андрей Клепач отметил, что ранее масштабы «сланцевой революции» в РФ были недооценены, и пришло время отнестись к ней со всей серьезностью. В октябре того же года с подобным заявлением выступил и Владимир Путин. В этой связи он поручил Министерству энергетики скорректировать план по развитию отрасли до 2030 года.

Ряд экспертов утверждает, что ожидающиеся в ближайшие несколько лет поставки сланцевого газа из Америки в Евразию не станут угрозой для экспорта российского газа, так как последний более конкурентоспособен ввиду куда более низких расходов на добычу и транспортировку. Тем не менее в 2012 году Олег Дерипаска, крупный российский бизнесмен, полагал, что у РФ осталось 3-4 «сытых года», после чего сланцевый газ и нефть смогут быть конкурентными в реалиях ВТО.

Академик РАН Анатолий Дмитриевской считает, что в РФ выработка СПГ целесообразна только для местных нужд, на территории, которая находится в значительном удалении от действующих газотранспортных магистралей. Там разведка и организация добычи нетрадиционного голубого топлива могут оказаться более целесообразными, нежели прокладывание газопровода.

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.

Другие страны

Мировые залежи сланца довольно велики. Они сосредоточены главным образом в таких странах, как Австралия, Индия, Китай и Канада. Из перечисленных государств, только Китай вплотную занялся разработкой сланцевых месторождений. Компании страны начали работать в этом направлении в 2012 году и поставили себе цель выйти к 2020 году на уровень 30 млрд м 3 газа в год. Таким образом страна смогла бы покрыть лишь 1 % от своих энергетических потребностей.

Запрет на добычу

Во Франции и Болгарии разработка сланцевых месторождений запрещена в связи с вероятностью нанесения ущерба окружающей среде. На этом же пути стоят Германия и некоторые штаты США.

Заключение

Сегодня мы с вами узнали, что такое сланцевый газ, а также познакомились с технологией его добычи и странами-фигурантами в этой отрасли. Напоследок стоит отметить, что СПГ является вполне перспективной альтернативой традиционному газу, однако на данный момент его выработка связана с рядом трудностей, которые не позволяют многим странам наладить процесс так, чтобы получаемый продукт был конкурентоспособным. Также мы с вами убедились, что вопрос об отличиях сланцевого газа и природного газа крайне некорректен.