Сланцевый газ, мифы и реальность

Добыча сланцевого газа в Украине. Путь к энергетической независимости или ухудшение экологической ситуации???

 

Пирогова М.В.,Белоконный Д.В.

Научный руководитель: д.т.н., проф. Качан В.Н.

                                           Донецкий государственный университет управления

 

Актуальность  исследования: В 2005 году начали сбываться прогнозы многих аналитиков о закате эры нефти и газа, их общемировое потребление начало опережать добычу. Углеводородного топлива на мировых рынках стало не хватать и начали срабатывать рыночные регуляторы - цены поползли вверх. Международное энергетическое агентство в 2005 году опубликовало вердикт о начале второго мирового энергетического кризиса. Газовые кризисы 2005, 2006, 2008 гг. – это первые предвестники надвигающегося шторма нового мирового энергокризиса, за которыми последуют новые волны роста цен, сменяемые периодами относительной стабилизации. Цена на природный газ будет расти в течение двух следующих десятилетий, опережая рост цен на альтернативные виды топлива и энергии.

Для Украины – одной из наиболее энергозависимых стран в мире – повышение цен на нефть и газ потребует радикального изменения своей энергетической политики и затронет всю экономику без исключения.

 

 

 

                    

 

 

 

 

 

 

     Рис.1. Прогноз подорожания природного газа и электроэнергии для Украины

Сейчас Украина, благодаря своей добыче энергоресурсов, покрывает лишь треть от потребности. Альтернативным выходом из ситуации в последнее время называют разработку и добычу на территории Украины сланцевого газа.

Украина уже подписала  контракт на $800 млн с компанией Shell по добыче нетрадиционного сланцевого газа. Добыча газа из альтернативных источников - новое для экономики Украины дело. Соглашение с Shell рассчитано на 50 лет, из них 5-6 лет - это первый этап исследования возможностей территории.

Инвестор планирует  пробурить 15 скважин и составить  подробную карту недр. Без такой  детальной оценки реализация проекта  невозможна.

 В ближайшие полгода  также будут подписаны контракты с еще 5 компаниями, среди которых Exxon Mobil, RWE, Eni. Они могут предложить опыт добычи сланцевого газа или угольного метана.

Цель исследования: проанализировать возможность добычи сланцевого газа в Украине, выявить плюсы и минусы разработок месторождений сланцевого газа, выяснить, сможет ли его добыча сланцевого газа стать шагом на пути к энергонезависимости Украины

Результаты исследования: Сланцевый газ является разновидностью природного газа, образовавшегося в недрах земли в результате внутриземных химических процессов, в том числе процессов разложения органических веществ. [1,2]

Технология добычи сланцевого газа уже существует на протяжении 100 лет. Её актуальность была признана в результате устойчивого увеличения спроса, недостатка ресурса и, соответственно, увеличения стоимости природного газа, добываемого традиционным путем. Себестоимость добычи сланцевого газа по данным разных компаний колеблется в промежутке 100-283 USD за 1000 м3, поэтому добыча газа из сланца при повышении цен на газ имеет чисто экономические причины.

Первой страной, использовавшей у  себя потенциал добычи сланцевого газа, стали США. Первая коммерческая добыча газа из сланцевого месторождения была осуществлена в 1821 году Вильямом Хартом на месторождении Fredonia (New York). В настоящий момент эксперимент с добычей сланцевого газа проводится в Европе, надеющейся повторить опыт США [1].

В настоящий момент Украина является одной из самых перспективных стран, имеющих месторождения сланцевого газа. Как пишет Нью-Йорк-Таймс, Украина и Польша с их запасами сланцевого газа расцениваются европейцами как достойная альтернатива российскому газу. Первая иностранная компания, которая начала работу в Украине в 1998 году была EuroGas Inc. Эта компания провела значительную работу по исследованию газовых месторождений,  на Востоке Украине. Данные этих исследований под руководством профессора Юрия Колтуна помогли накопить значительный объем геологической информации и различных технических исследований по разработке сланцевого газа в области Днепровско-Донецкой впадины. Толщина залежей сланца на территории Украины значительно превосходит толщину сланца на месторождениях Северной Америки

                                                                                                               Таблица 1

                                                                                                       

¹ Данные на 8 марта 2011 года, Международная энергетическая статистика 
² Доказанные запасы газа журнал «Oil and Gas Journal», от 6 декабря 2010, стр. 46-49 
³ Данные из годового отчета EIA 2011 года

 

Управление энергетической информации Минэнерго США оценило украинские запасы сланцевого газа в 1,2 триллиона кубометров. Это – четвертое место в Европе после Польши, Франции и Норвегии. (табл.1)

Современная технология добычи сланцевого газа подразумевает бурение одной  вертикально-наклонной скважины и нескольких горизонтальных скважин длиной до 2-3-х км. (рис. 2) В пробуренные скважины закачивается смесь воды, песка и химикатов и в результате гидроудара ею разрушаются стенки газовых коллекторов и весь доступный газ откачивается на поверхность.

                                                     Рис.2

 

Существует целый набор геохимических  параметров, которые обуславливают условия добычи сланцевого газа, а соответственно, определяют себестоимость и стоимость результирующего продукта. Прежде всего, существенно влияет на себестоимость добычи содержание глины в жестких песках, которая поглощает энергию гидроразрыва, что требует увеличения объема используемых химикатов. Наиболее выгодными считаются «хрупкие» сланцы с большим содержанием диоксида кремния, эти месторождения содержат естественные переломы и трещины [1].

Себестоимость добычи сланцевого газа в США составляет около 150 долларов за тысячу кубометров. По мнению большинства экспертов, себестоимость добычи сланцевого газа Украине, будет  несколько  выше, чем в США, но даже если предположить что себестоимость будет выше в два раза, то всё равно стоимость добычи тысячи кубометров сланцевого газа (300долларов) не сравнится с ценой российского газа для Украины (432 доллара).

Крупнейшие месторождения нетрадиционного  газа в Украине сегодня закрепили  за собой две компании — Shell и  Сhevron, заключив в начале 2012 года соответствующие  соглашения с украинским правительством. Американская Сhevron займётся поисками и добычей сланцевого газа на территории Львовской области. По данным Геннадия Рябцева, замдиректора компании «Психея», специализирующейся на аналитике в энергетической сфере, никаких работ в этом направлении Сhevron на украинской территории пока не ведёт. Зато корпорация Shell в октябре 2012 года начала разведывательное бурение. Скважина Беляевская-400 находится в нескольких километрах от села Весёлое Харьковской области. Проектная глубина скважины в 5250 метров будет достигнута через пять-шесть месяцев после начала бурения. В целом этап  разведки может продлиться 3–4 года и только после этого компания возьмётся за добычу [2].

Украина за балансом 2012г. потребляет 45-46 млрд. куб. Собственная добыча составляет около 20 млрд. куб. м в год.

Согласно договору на добычу  сланцевого газа в Украине с компанией Shell  на первых этапах Украина будет получать 30% добытого газа, а британская компания 70%. Так будет продолжаться до тех пор, пока инвестор полностью не окупит вложенные средства. Только с этого момента «газовая доля» украинской стороны в проект будет возрастать и со временем  достигнет 60% добытого газа. При этом украинская сторона, освобождает Shell от уплаты большей части налогов, включая экологический.

По предварительным  данным экспертов Shell ежегодная добыча на  Юзовском месторождении составит от 30 до 40 млрд кубометров газа. Более точный прогноз эксперты компании дадут после начала использования первой скважины. Однако если предположить, что добыча газа будет проходить на таком уровне, то согласно контракту украинская сторона получает 9-12 млрд кубометров газа в год. Это уже на первых порах позволить снизить энергозависимость от России в два раза. По предварительным прогнозам окупаемость инвестированных компанией Shell средств произойдёт через 15-20 лет. Таким образом при оптимистическом сценарии развития событий уже к 2030 году Украина будет получать порядка 20 млрд куб. метров газа в год по цене 300 долларов за 1000-кубометров, что позволит полностью отказаться от использования российского газа.

Однако, с добычей сланцевого газа связывают ряд экологических проблем. Учитывая, что основные мощности по добыче будут сосредоточены на востоке Украины, который и так страдает от сильнейшего техногенного воздействия расположенных здесь предприятий металлургического и угольного комплекса. Попытаемся разобраться, так ли страшен сланцевый газ как его рисуют.

Основная опасность  для экологии при добыче сланцевого газа заключается в использовании  большого количества химикатов, которые  смешиваются с водой и песком. Операцию гидроразрыва пластов (ГРП) на одной территории приходится повторять до 10 раз в год. При гидроразрыве химическая смесь пропитывает породу, что ведёт к загрязнению больших территорий, а также грунтовых вод.

Главный научный сотрудник Национального  института стратегических исследований при президенте Украины Евгений Яковлев говорит о том, что в состав раствора, используемого при гидроударе, входит почти 600 химических веществ: бензолы, кислоты, загустители, гели и т. д. По данным учёного, огромное давление, вызываемое гидроударом, ведёт к образованию не только горизонтальных, но и вертикальных трещин в пласте. «Такие трещины могут достигать горизонтов пресных и минеральных вод», — отмечает эксперт.

Раствор для гидроудара не полностью  удаляется из скважин — до 20% остаётся под землёй. Яковлев опасается, что в течение 30–50 лет химические реагенты могут подниматься вверх и загрязнять подземные воды. «Большинство поверхностных вод Украины в катастрофическом состоянии, они безвозвратно загрязнены. Подземные пресные воды — последний резерв питьевой воды, который мы не имеем права потерять», — говорит учёный[3].

Его оппонент в вопросах экологических проблем добычи сланцевого газа декан горно-геологического факультета Донецкого Национального технического университета к.т.н. Артур Каракозов, считает, что 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 считает невозможным, поскольку, горизонты залегания питьевой воды - несколько сот метров, а британцы, собираются бурить, начиная с 2500 метров [4]. Уверен в том, что экологи преувеличивают вероятные риски использования метода гидроудара. «Этот метод применялся ещё в советские времена, в том числе и на территории Украины», — вспоминает эксперт Геннадий Рябцев.

Президент Союза буровиков  Украины Анатолий Вдовиченко  подтверждает, что гидроудар использовался в СССР с 50-х годов прошлого века. Его применяли, чтобы увеличить приток газа или нефти в скважину, на глубинах в несколько сотен метров [2], и проблем не было.

Также технологию гидроразрыва нередко связывают с сейсмической неустойчивостью и риском землетрясений. Подобная ситуация произошла в апреле и мае 2011 года вблизи месторождения в британском Блэкпуле.

После землетрясений  работы британской газовой компании Cuadrilla на время были приостановлены. 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, и поэтому запрещать добычу сланцевого газа из-за этого нецелесообразно[5].

Такого же мнения придерживается и Каракозов: Сейчас работы по гидроразрыву выполняются рядом фирм, которые пытаются добывать газ на угольных месторождениях Донбасса. Эта же технология может использоваться и используется при подземной газификации углей. И никто не ожидает никаких эксцессов. Но стоит произнести "сланцевый газ", как на свет появляются рассказы про землетрясения. Тем более, что уж не нам, дончанам, донбассовцам об этом говорить. Ведь мы живем вообще на шахтах. И когда проходят лаву, неважно какую - метр, полтора высотой - породы затем оседают, и по логике противников сланцевого газа мы должны все время от этого испытывать те же землетрясения. А ведь при добыче сланцевого газа речь идет не о множестве пустот в горном массиве высотой от одного до двух метров и протяжённостью сто и более метров. Скважина под сланцевый газ имеет 150 мм в диаметре, а массив пород вокруг неё всего лишь искусственно делают трещиноватым, что, впрочем, наблюдается и вокруг любых шахтных горных выработок, только там трещиноватость возникает естественным путём»[3].

Куда более существенной проблемой является гидрологическая. Данную проблему признают даже сторонники добычи сланцевого газа, на скважину может понадобиться до 2000 кубометров воды и более. Проблема приобретает особую остроту с учётом дефицита водных ресурсов на Востоке Украины. Однако такой объем воды трижды на месяц проблем водоснабжения не создает. Современные технологии позволяют повторно использовать жидкость - выкачивать ее после гидроразрыва и использовать в других местах без существенных потерь воды. Поэтому на стадии широкомасштабной разработки сланцевого газа (до которой ещё весьма далеко), скорее всего, у нас будет использоваться западный опыт. Альтернативой могло бы быть использование безводных технологий — в скважину вместо водного раствора с химикатами закачивают инертный газ, при таком методе процент добычи газа из одной скважины увеличивается, однако компании, получившие право на добычу газа в Украине, безводную технологию не применяют.