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
|
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.
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»:
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.
Ситуация с энергетическими ресурсами поставила ряд стран в зависимость от их импорта. Развитие альтернативных источников энергии напрямую связано с истощением месторождений нефти и природного газа. Возможность добычи и использования сланцевого газа стали темой обсуждения специалистов различных областей, от политиков до экологов.
Сланцевый газ – особенности добычи
Особенностью добычи газа в сланцевых породах является следующее — в них потенциально содержатся большие запасы углеводородов, пласты которых плотно перемешаны с частицами сланца. В этом случае добыча возможна лишь с применением гидравлических встрясок, после которых газ перемещается в верхние слои, откуда его уже можно извлечь.
Впервые такой метод гидравлического разрыва пласта применялся в 1947 г., но на том уровне развития техники был недостаточно эффективен. В настоящее время при разработке газосланцевых месторождений используется вертикально-горизонтальное бурение, где в разветвленную сеть скважин под высоким давлением подается «расклинивающая» смесь, включающая в себя соли органических кислот, отходы нефтепереработки, песок. Образующиеся трещины высвобождают сланцевый газ.
Для разработки месторождения сланцевого газа необходимо пробурить в сотни раз больше скважин, чем при традиционной добыче. По технологии гидроразрыва пласта – фрекинга, требуется постоянно поддерживать заданную пористость пласта, что достигается использованием химических реагентов. Сами сланцы так же содержат целый спектр ядовитых примесей с высоким уровнем гамма-излучений.
Проблема в том, что далее вся эта смесь высвобождается, выходит в верхние слои, и через осадочные породы оседает на почве, попадает в водоемы в районах сланцевой добычи газа, создавая повышенный радиационный фон.
Положительные аспекты сланцевой добычи газа
Добыча сланцевого газа решает текущий спрос на энергоресурсы внутри страны, позволяет экспортировать излишки, зарабатывая на этом валюту. Развитие этой отрасли дает заметные импульсы экономическому развитию и созданию новых рабочих мест. Положительным моментом является и поддержка низких внутренних цен на газ, что связано с избытком его предложения. Использование более дешевого газа для широкого ряда промышленных товаров создает более конкурентноспособную продукцию газодобывающей страны.
Возможность добычи сланцевого газа в населенных районах, в доступности от потребителя, привлекает инвесторов, гарантируя при этом снижение затрат. Вместе с тем, специалисты отмечают быструю истощаемость сланцевых месторождений, зачастую коэффициент извлечения газа не достигает 20% . Кроме того, растет экологическая нагрузка в районах добычи газа.
Негативные последствия развития газосланцевой отрасли
Перепады давления при гидроразрывах пласта приводят к постоянным землетрясениям, от 1,6 до 3,6 баллов по шкале Рихтера, взаимосвязь которых с добычей сланцевого газа уже научно подтверждена.
Растет загрязненность почвы и поверхностных вод химическими отходами, содержание метана в питьевой воде жилых районов, расположенных в ареале разработки месторождений, превышено в десятки раз.
К экологическим бедствиям стоит отнести и рост парникового эффекта, достигаемый значительными выбросами метана при разработке газосланцевых месторождений. Медики отмечают всплеск онкозаболеваний в районах добычи сланцевого газа, зафиксированы множественные случаи отравлений химическими веществами.
Будущее газосланцевой добычи
Не взирая на протесты экологов и общественности, в Соединенных штатах активно разрабатываются новые газосланцевые месторождения. В Великобритании и Польше идет разведка газосланцевых месторождений.
Вместе с тем, во Франции, Румынии и Болгарии официально запрещено проведение фрекинга, в Австралии уже запрещена разработка газосланцевых месторождений на 20 лет. В Европе препятствует добыче сланцевого газа густонаселенность и строгое регулирование экологической безопасности. Вероятность разработки газосланцевых месторождений здесь в ближайшие годы маловероятна.
Перспективы развития газосланцевой отрасли велики, это обосновано изменением мирового газового рынка уже сейчас. Но повсеместная добыча сланцевого газа возможна лишь при высокой рентабельности, для чего необходимы высокие цены на газ и наличие стабильного спроса.
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.
