научная статья по теме СЛАНЦЕВЫЙ ГАЗ: РЕВОЛЮЦИЯ НЕ СОСТОЯЛАСЬ Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук

Текст научной статьи на тему «СЛАНЦЕВЫЙ ГАЗ: РЕВОЛЮЦИЯ НЕ СОСТОЯЛАСЬ»

ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК, 2014, том 84, № 5, с. 430-433

ТОЧКА ЗРЕНИЯ

DOI: 10.7868/S0869587314050065

СЛАНЦЕВЫЙ ГАЗ: РЕВОЛЮЦИЯ НЕ СОСТОЯЛАСЬ

И.О. Геращенко, А.Л. Лапидус

В 2009 г. средства массовой информации сообщили, что США превратились в крупнейшего в мире производителя газа, оттеснив Россию на второе место. В качестве причины указывалось на увеличение добычи сланцевого газа*, которая стала экономически оправданной вследствие применения разработанных американскими компаниями инновационных технологий. Как заявлялось, использование горизонтального бурения и гидроразрыва пласта позволило сделать добычу сланцевого газа более выгодной по сравнению с добычей природного газа. Началось обсуждение того, что США в скором будущем сократят импорт энергоносителей, а в долгосрочной перспективе вообще прекратят их ввоз и начнут снабжать сланцевым газом всю Европу [1]. Согласно настойчиво распространявшимся данным, в 2010 г. объём полученного сланцевого газа в США достиг 51 млрд. м3. Информация подавалась почти как сенсационная, хотя названное количество составляет менее 8% от объёма газа, производимого Газпромом.

* Первая скважина в сланцевых пластах появилась в США в 1821 г.

ГЕРАЩЕНКО Игорь Олегович — кандидат технических наук. ЛАПИДУС Альберт Львович — член-корреспондент РАН, заведующий кафедрой газохимии Российского государственного университета нефти и газа им. М.И. Губкина.

GeraschenkoIO@rn-rdc.ru, albert@ioc.ac.ru

За последние годы в компании, занимающиеся добычей сланцевого газа, было инвестировано около 21 млрд. долл. [2]. Было объявлено, что многие страны Европы, Азии и Латинской Америки располагают огромными запасами сланцевого газа. После этого аналитики стали пророчить крах газовых картелей, мир облетела новость о грядущей "сланцевой революции".

Средства массовой информации упорно игнорировали мнения профессионалов, а авторитетные аналитические организации, как правило, не разделяли "сланцевую эйфорию". Так, в отчётах Международного энергетического агентства (МЭА — International Energy Agency, IEA) и аналитическом ежегоднике "BP Statistical Review of World Energy" регулярно приводятся цифры, в соответствии с которыми Россия по объёмам газодобычи опережает США. Кроме того, в 2010 г. Министерство энергетики США высказало предположение, что данные по добыче газа в стране завышены примерно на 10%, то есть на 60 млрд. м3 в год [3]. Подобное несоответствие между экспертными заключениями и массированной информационной кампанией, представляющей добычу сланцевого газа как новую точку роста мировой ресурсодобывающей промышленности, заслуживает тщательной оценки. Вместе с тем рассмотрение сложившейся ситуации затруднено ввиду недостатка источников, содержащих информацию о сланцевом газе, и расхождений в оценках масштабов его добычи.

Сланцевый газ: особенности добычи и использования. Прежде всего необходимо сказать о том, что такое сланцевый газ и чем он отличается от других видов природного газа. Природный газ можно обнаружить практически в любом месте нашей планеты. Где бы мы ни начали бурить скважину, почти всегда сможем дойти до пласта, в котором будет содержаться газ. Содержание газа зависит от состава и структуры пласта. Для того чтобы природного газа накопилось много, нужна порода-коллектор, способствующая накоплению газа, и такими породами могут быть песчаник, сланец, глина или уголь. Каждая из перечисленных пород выполняет роль коллектора по-разно-

СЛАНЦЕВЫЙ ГАЗ: РЕВОЛЮЦИЯ НЕ СОСТОЯЛАСЬ 431

Состав газа разрабатываемых сланцевых плев в США (по данным [6, 7])

№ скважины Состав газа, % от общего объёма

С1 (СН4) С2 (С2Н6) СЗ (С3Н8) СО2 N2

Месторождение Вате!, Техас

1 80.3 8.1 2.3 1.4 7.9

2 81.2 11.8 5.2 0.3 1.5

3 91.8 4.4 0.4 2.3 1.1

4 93.7 2.6 0.0 2.7 1.0

Месторождение Marcellus, Западная Пенсильвания, Огайо и Западная Виргиния

1 79.4 16.1 4.0 0.1 0.4

2 82.1 14.0 3.5 0.1 0.3

3 83.8 12.0 3.0 0.9 0.3

4 95.5 3.0 1.0 0.3 0.2

Месторождение New Albany, Южный Иллинойс, Индиана и Кентукки

1 87.7 1.7 2.5 8.1 0.0

2 88.0 0.8 0.8 10.4 0.0

3 91.0 1.0 0.6 7.4 0.0

4 92.8 1.0 0.6 5.6 0.0

Месторождение Antrum, Мичиган

1 27.5 3.5 1.0 3.0 65.0

2 67.3 4.9 1.9 0.0 35.9

3 77.5 4.0 0.9 3.3 14.3

4 85.6 4.3 0.4 9.0 0.7

му. В зависимости от того, в каком пласте и на какой глубине залегает газ, меняется его название: газ, добываемый из пласта сланца, называется сланцевым, из угольного пласта — угольным метаном. Больше всего газа может быть получено из пластов песчаника, такой газ называют просто природным.

Все запасы природного газа делятся на традиционные и нетрадиционные. Традиционные залежи находятся в неглубоко залегающих (менее 5000 м) пластах, где коллекторной породой является песчаник, обеспечивающий наибольшие возможности для накопления газа. Отсутствие необходимости глубокого бурения и большая производительность месторождений обусловливают минимальную стоимость добычи природного газа.

К нетрадиционным залежам относятся:

♦ глубоко залегающий газ (глубина залегания, превышающая 5000 м, делает его труднодоступным и увеличивает стоимость буровых работ);

♦ природный газ плотных пород (поскольку поры в таких породах меньше по размеру и могут

не обладать разветвлённой структурой, содержание газа в них будет низким);

♦ сланцевый газ (коллектором является сланец, отличающийся большей по сравнению с песчаником твёрдостью, небольшим размером пор и их плохой связанностью);

♦ угольный метан (содержится в угольных пластах с невысокой проницаемостью);

♦ метаногидраты (запасы метана, содержащиеся в кристаллогидратах в соединении с водой).

В силу перечисленных особенностей разработка различных типов нетрадиционных залежей является более затратной. Если стоимость добычи природного газа на традиционных месторождениях составляет примерно 15—25 долл. за 1000 м3 на земле и 30—60 долл. за 1000 м3 на шельфе, то добыча газа на нетрадиционных месторождениях обходится значительно дороже. В случае сланцевого газа стоимость, по оценкам ряда экспертов, достигает 212—283 долл. за 1000 м3.

Остановимся на составе сланцевого газа. Согласно справочной литературе, теплота сгорания сланцевого газа в 2 с лишним раза ниже, чем у природного газа [4, 5]. Что касается непосред-

432

ГЕРАЩЕНКО, ЛАПИДУС

ственно состава, то в большинстве публикаций этому вопросу практически не уделяется внимания. Тем временем данные, приведённые в таблице, свидетельствуют о несостоятельности выводов о возможности широкого использования сланцевого газа. Если на лучших из разрабатываемых месторождений США в добываемом газе может содержаться до 65% азота и до 10.4% углекислого газа, то можно представить, сколько этих негорючих газов содержится в сланцевом газе не столь перспективных месторождений.

Цифры, приведённые в таблице, также показывают, что у сланцевого газа не может быть разведанных запасов. Когда на одном месторождении Antrum в скважинах, находящихся рядом, содержание азота в добываемом газе колеблется от 0.7 до 65%, допустимо говорить только о составе газа отдельной скважины, но не месторождения в целом.

Разведка запасов сланцевого газа существенно отличается от традиционной геологической разведки. Состав, запасы и производительность залежей сланцевого газа определяются опытным путём, то есть не до начала разработки, а после её завершения. Следовательно, параметры относятся не к месторождению, а к конкретной, причём уже выработанной скважине. В результате разведка сводится к следующему: с помощью горизонтального бурения и гидроразрыва пласта делается скважина, после чего полученный газ подвергается анализу, по результатам которого выясняется, какую технологию необходимо применять для доведения этого газа до конечного продукта. Стоимость бурения и обустройства горизонтальной скважины во много раз превышает стоимость аналогичных работ для обычных вертикальных скважин. При этом скважина показывает высокую продуктивность только первые несколько месяцев, в течение которых оборудование работает на полную мощность. Затем мощность снижается, поскольку продуктивность скважины резко падает. Скважина, как правило, даёт газ на протяжении 1—3 лет, и к концу этого срока оборудование работает на 5—10% своей мощности.

Помимо описанных сложностей, добыча сланцевого газа может обернуться катастрофой в силу необратимых экологических последствий. Для одного гидроразрыва используется 4—7.5 тыс. т пресной воды, порядка 200 т песка и 80—300 т химикатов, включающих в себя около 85 токсичных веществ, таких как формальдегид, уксусный ангидрид, толуол, бензол, диметилбензол, этилбен-зол, хлорид аммония, соляная кислота и др. (точный состав химических добавок не разглашается) [8, 9]. Несмотря на то, что гидроразрывы проводятся гораздо ниже уровня грунтовых вод, токсичные вещества просачиваются в них через трещины, образующиеся в толще осадочных пород при гидроразрыве. Именно по экологическим

причинам добыча сланцевого газа запрещена во многих странах Европы.

История "сланцевой революции". Сланцевой революции в США предшествовало продолжительное падение добычи природного газа из традиционных залежей. В 1990 г. 90% добываемого в стране газа приходилось на традиционные месторождения и только 10% на нетрадиционные — месторождения плотных пород и содержащие угольный метан. Добыча природного газа на традиционных месторождениях в 1990 г. составляла 436 млрд. м3, но к 2010 г. она сократилась на 29% — до 311 млрд. м3. Такое катастрофическое падение объёмов газодобычи американцы компенсировали, приступив к масштабной разработке нетрадиционных месторождений, которые к 2010 г. стали обеспечивать 58% всего получаемого газа, что позволило достичь суммарного объёма, равного 609 млрд. м3 [10]. При разработке нетрадиционных месторождений основные силы были направлены на добычу сланцевого газа.

Несмотря на сообщения о бурном развитии добычи сланцевого газа и благоприятные прогнозы, реальное положение дел в газодобывающей промышленности США складывалось не столь благополучно. Заявленная первоначально себестоимость сланцевого газа в 100 долл.

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук»