Перспективы добычи и использования трудноизвлекаемых углеводородов

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Энергетическая составляющая в  мировой экономике занимает доминирующее положение, поэтому всякие радикальные  изменения в этой области имеют  важное международное значение.

Главной тенденцией на рынке газа, наблюдавшейся в последние 5-10 лет, является рост объемов газа, добытого из альтернативных источников, в первую очередь, из сланца и песков. Пионерами  по развитию производства альтернативного  газа являются страны Северной Америки. Сектор сланцевого газа в США за 10 лет вырос с нуля до 20% добычи и коренным образом изменил цены на североамериканском рынке. Полной неожиданностью даже для многих специалистов оказался факт значительного увеличения производства природного газа в США. В 2008 г. добыча природного газа в США внезапно увеличилась  на 7.5% (или на 41.7 млрд. куб.м.), показав  самые высокие темпы роста  за четверть века. Большую часть  этой прибавки дал сланцевый газ. Знаменательно и то, что в 2009 году эта страна вышла на первое место  в мире по объему добываемого и  продаваемого газа. В 2010 г в США  было добыто 611 млрд. куб.м. (цена снизилась  на 17%) природного газа. США впервые  с 2002 года обогнали Россию по его производству. За последние месяцы цены упали на 80%, и сейчас находятся на уровне ниже российского. В стране открыто  говорят о перепроизводстве газа, связанного с неготовностью инфраструктуры и промышленности страны к переработке  и экспорту произведенного газа. Падение  цен на фоне затоваривания рынка  в этой стране в настоящее время  ведет даже к некоторому снижению объемов производства. Однако, в  среднесрочной перспективе, по мере появления экспортных мощностей  и роста внутреннего спроса, рост производства опять возобновится.

Так как массовая добыча газа в  Северной Америке - сравнительно новая  тенденция, инфраструктура оказалась  не готова к этому явлению. Еще 5-10 лет назад США рассматривались  как импортер газа, и в них строились  СПГ терминалы для импорта, а  не экспорта газа. В результате сегодня  Северная Америка не имеет собственных  экспортирующих СПГ-мощностей, и рынок  Западного полушария выглядит изолированным  от рынка Восточного полушария. Однако строительство экспортных мощностей - это перспектива недалекого будущего. Канада запланировала СПГ- терминалы  на 40 млрд. м3 в год, расположенные  на тихоокеанском побережье, с перспективой экспорта в Японию и ЮВА. В США  на уровне проектов обсуждаются СПГ- терминалы суммарной мощностью  до 100 млрд. м³ в год, в основном на побережье Мексиканского залива. Однако реальные работы идут пока только на одном, мощностью 20 млрд. м³ экспорта СПГ в год. Ввод в строй первых терминалов и в Канаде, и в США ориентировочно придется на 2015 год, основная масса может начать работу в 2016-17 годах.

За последнее десятилетие по всему миру в сланцевых породах  были разведаны гигантские запасы природного газа. По некоторым оценкам, только в Северной Америке можно добыть 1000 триллионов кубических футов газа – достаточно, чтобы обеспечить потребности страны на 45 лет вперед. Поскольку от США во многом зависят  мировые цены на газ и нефть, то последствия могут носить глобальный характер и привести к изменению  всей мировой газовой энергетики. Бум отрасли сланцевого газа в  США привлек к ней внимание многих других стран. Сейчас технические  достижения меняют цены и открывают  путь для сланцевого газа, который  станет ресурсом десятилетия и изменит  правила в отрасли. Объяснение этому  феномену в том, что произошел  резкий рост добычи альтернативных природных  газов (природного сланцевого газа - ПСГ  и метана угольных пластов - МУП) в  США, которые закрыли крупнейший энергетический рынок этой страны для  многих экспортеров сжиженного газа, а также привело к перепроизводству природного газа в Европе.

1. 1.  
   Что такое ПСГ

ПСГ извлекают из осадочных глинистых  сланцев. Он является альтернативным к  традиционному природному газу. ПСГ  состоит преимущественно из метана и его гомологов, с примесями  сероводорода, углекислого газа, азота, водорода и гелия). В ПСГ имеется  повышенное содержание радона (Ra). По гипотезе Лариных "метан в сланцах образуется прямо сейчас из-за реакции глубинного водорода с углеродсодержащей органикой  сланцев". В отличие от ПСГ, традиционный природный газ является смесью пропана  и бутана. Теплотворная способность  последнего в три раза выше.

Из-за СПГ добычи под вопросом может  оказаться освоение новых крупных  газовых месторождений, да и строительство  крупных газопроводов. Отпала и возможность  значительного экспорта сжиженного российского газа в США. Газопроводы "Северный поток" (ввод в конце 2011 г.) и "Южный поток" (ввод в  декабре 2015 г.) позволят более надежно  снабжать европейские страны природным  газом. Доля российского природного газа составляет в Европе 25%).

Технологии добычи газа находятся  в постоянном развитии, и то, что  еще недавно казалось невозможным, в скором времени может оказаться  свершившимся фактом. А Северный и  Южный "потоки" – самым дорогим  в мире металлоломом. Потрачено 100 млн. евро на экологические исследования (самые масштабные за всю историю  Балтики), чтобы гарантировать безопасность укладки газопровода "Северный поток". "Южный поток": мощность 63 млрд. куб. м/год, стоимость 8,6 млрд. евро, собственники - "Газпром" 50%, итальянская Eni 30%, французская EdF 20%. Возможно, именно газопровод по дну  Балтики (Nord Stream) немного продвинет  в сторону европейского потребителя  сибирского газа, и есть самая ожидаемая  в мире инновация из России.

1. 2. МЕСТОРОЖДЕНя псг и их категоризация

Геологические резервы (ГР) – количество газа в месторождениях Размер геологических  резервов для бассейна зависит от нескольких факторов:

• • Толщина слоя сланца с достаточной долей органики в породе: достаточной считается массовая доля свыше 2%. Органический материал от останков животных и растений – главный источник углеводородов.
• • Температурная выдержанность: чем дольше органика подвергалась температурному воздействию, тем меньше в породе останется нефти и газового конденсата и образуется больше сухого метана.

Технически извлекаемые резервы (ТИР) – количество газа, извлечение которого принципиально возможно технологиями, имеющимися в настоящее время. Как  правило, именно ТИР цитируются. Для  сланцевого газа объем ТИР, как правило, в 4 и более раз меньше, чем объем  соответствующих ГР. Пропорция технической  извлекаемости зависит от геологических  характеристик сланца:

• • Глубина залегания: идеально 500м-3км. Если  глубина  меньше, то слишком низко давление и концентрация газа, плюс большее количество воды в сланце, плюс большая вероятность загрязнения грунтовых вод при ГРП. Если глубина больше, то затруднено бурение и ГРП.
• • Содержание глин: чем больше глин в сланце, тем менее эффективен ГРП
• • Непрерывность слоя: чем больше разрывов и сдвигов в слое сланца, тем труднее располагать в толще пласта горизонтальные участки скважин оптимальной длины

Экономические (доказанные/proved) резервы - количество газа, извлечение которого рентабельно при имеющемся в  настоящее время уровне цен. Рентабельность сильно зависит от наличия в выходе скважины конденсата и нефти. Например, сейчас большинство действующих  скважин в США нерентабельны  при текущих ценах, если считать  только выход метана. Однако попутная добыча конденсата, цены на который  привязаны к нефти, кросс-субсидирует  добычу природного газа настолько, что  некоторые компании сейчас рассматривают  выход метана как побочный продукт  добычи конденсата.

1. 3. ТЕХНОЛОГИЯ ДОБЫЧИ и переработки ПСГ

При добыче ПСГ по новой технологии не делают много одиночных вертикальных скважин, а пробуривается одна, от которой затем на большой глубине  расходятся горизонтальные скважины, длина которых может достигать 2–3 км. После этого в пробуренные  скважины закачивается под давлением  смесь песка, воды и химикатов. Гидроударом  разрушают перегородки газовых  карманов, что позволяет собрать  ПСГ запасы и откачать их через  вертикальный ствол (технология фрекинга, гидрофрекинг англ. fracking, hydrofracking).

Производственный процесс добычи сланцевого газа

При такой технологии нет необходимости  в большом количестве внутрипромысловых  газопроводов. Поскольку в процессе бурения используется продвинутое  сейсмическое моделирование 3D GEO, то он более точен и идет очень быстро.

Теоретические основы гидроразрыва пласта в 1953 году разработал академик С.А. Христианович (при участии Ю. П. Желтова). Альтернативой  гидроразрыва пласта может стать  метод низкочастотного, инфразвукового воздействия на пласт. Этот метод  используют для повышения эффективности  работы нефтяных скважин.

Отцом масштабного производства сланцевого газа в США считается миллиардер и меценат из США Джордж П. Митчелл (George Phydias Mitchell). Он в 1946 году создал крупнейшую нефти - и газодобывающую компанию «Mitchell Energy & Development», которую он продал в 2001 году компании «Devon Energy» за 3,5 миллиарда  долларов. Он и его инженеры разработали  методы для использования сланца в формировании Барнетт сланец в  Северном Техасе. Он был пионером горизонтального  бурения. Ему потребовалось 17 лет  экспериментов, чтобы продемонстрировать, что такой подход к извлечению газа из сланцевой формации был экономически жизнеспособным.

В залежах Barnett в штате Техас  была пробурена первая горизонтальная скважина в 2002 г. (Chesapeake Energy). Corporation Chesapeake Energy была основана в 1989 г. Томом Л. Уордом (Tom L. Ward). Главной его стратегией было бурение горизонтальных скважин для ПСГ. Сейчас корпорация Chesapeake Energy является главной по добыче природного газа в США. Она добывает СГ на четырех залежах сланца: Barnett Shale, Fayetteville Shale, Marcellus Shale, Haynesville Shale. Наиболее развитый регион добычи сланцевого газа — Barnett shale на севере Техаса.

При добыче газа из сланцевых пород  произошел настоящий технологический  прорыв. Вместо множества одиночных  вертикальных скважин пробуривается  одна, от которой затем на большой  глубине расходятся горизонтальные скважины, длина которых может  достигать 2–3 км. Затем в пробуренные  породы закачивается под давлением  смесь песка, воды и химикатов. Гидроудар  разрушает перегородки газовых  карманов, что позволяет собрать  все запасы газа и откачать их через  все тот же вертикальный ствол. При  такой технологии резко сокращается  нужда в сооружении внутрипромысловых  газопроводов, а сам процесс бурения  более точен и идет очень быстро.

Широкое использование этой технологии в США позволило значительно  снизить затраты на добычу газа и  открыло для использования дополнительные огромные запасы природного газа, которые  изменили национальную энергетическую карту США.