Сланцевый газ как альтернативный источник топлива

Сланцевый газ — это разновидность природного газа, хранящегося в виде небольших газовых образованиях, коллекторах, в толще сланцевого слоя осадочной породы Земли. Запасы отдельных газовых коллекторов невелики, но они огромны в совокупности и требуют специальных технологий добычи. Что характерно для сланцевых залежей, что они встречаются на всех континентах, таким образом, практически любая энергозависимая страна может себя обеспечить необходимым энергоресурсом.

В настоящее время, многие государства прикладывают усилия по разработке

нетрадиционных залежей  природного газа, к которым, в частности, относится

сланцевый газ. Данный факт обусловлен падением собственной добычи газа из

традиционных месторождений  в добывающих странах, ростом зависимости  от

импорта газа и ростом спроса на газ.

В течение последних трех лет этому вопросу уделяется  большое внимание на

различных уровнях: от политики до экологии. Не смотря на широкую форму диалогов по

этому вопросу, до сих пор  существует некая неопределенность в отношении перспектив

добычи и существующих проблем при разработке сланцевого газа . 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.

Технология добычи сланцевого газа

Сланцевый газ является разновидностью природного газа, образовавшегося в  недрах земли в результате анаэробных химических процессов (процессов разложения органических веществ). Известно, что  газ может находиться в трех состояниях: газообразном состоянии; искусственно сжиженном состоянии; в виде природных  кристаллических газогидратов. В недрах земли газ может быть сконцентрирован в следующих качествах: в виде скоплений метана в угольных пластах, газовых образованиях в пластовых условиях, попутного газа (смесь пропана и бутана) с месторождениями нефти, в толще жестких песков, в сланцевых пластах, а также в виде кристаллических газогидратов в толще морского дна. Природный газ в свою очередь является смесью газов, большая их часть относится к метану, меньшая — к его гомологам, тяжелым углеводородам: этану, бутану, пропану. В состав природного газа также входят неуглеродные соединения: сероводород, водород, диоксид углерода, гелий, азот. Каждое месторождение имеет свой уникальный химический состав газа, наиболее ярко выраженными свойствами, вызывающими парниковый эффект, обладает метан.

Современная технология добычи сланцевого газа подразумевает бурение одной  вертикальной скважины и нескольких горизонтальных скважин длиной до 2-3-х  км. В пробуренные скважины закачивается смесь воды, песка и химикатов, в результате гидроудара разрушаются стенки газовых коллекторов, и весь доступный газ откачивается на поверхность. Процесс горизонтального бурения проводится посредством инновационной методики сейсмического моделирования 3D GEO, которая предполагает сочетание геологических исследований и картирования с компьютерной обработкой данных, включая визуализацию. При бурении горизонтальной скважины важно соблюдать правила бурения, к чему относится, например, выбор правильного угла бурения, соответствующего углу наклона сланцевого пласта. Скважина должна пролегать сугубо в толще сланцевого пласта на достаточном расстоянии от его границ, в противном случае метан мигрирует через трещины и другие отверстия в верхний слой осадочных пород. Газовые коллекторы в сланцевом пласте также имеют свои отличия и сконцентрированы в виде:

• в порах сланца аналогично хранению газа в плотном песке;
• скоплений возле источника органических веществ подобно метану в угольных пластах, однако в таком состоянии газ сильно поглощается органическими соединениями;
• скоплений в природных переломах.

Как и в других газовых месторождениях, газ естественно мигрирует из области высокого давления в область  низкого давления, поэтому технология газодобычи основана на создании областей с переменным давлением. Используется: горизонтальное бурение с мультиотводами на одной глубине, а также многоступенчатые горизонтальные скважиныс длиной горизонтального отвода до 2-х км.

Технология добычи сланцевого газа, как любая промышленная технология, подразумевает позитивные и негативные стороны. К позитивным моментам можно  отнести:

• существовало мнение, что разработку сланцевых месторождений с использованием глубинного гидроразрыва пласта в горизонтальных скважинах можно проводить в густозаселенных районах, единственной проблемой будет использование тяжелого транспорта;
• значительные сланцевые месторождения газа находятся в непосредственной близости от конечных потребителей;
• существовало мнение, что добыча сланцевого газа происходит без потери парниковых газов.

Однако после 10 лет эксплуатации скважин можно выделить следующие проблемы:

• 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, которая не утилизируется добытчиками с соблюдением экологических норм;
• как показывает опыт разработки Barnett Shale, сланцевые скважины имеют гораздо меньший срок эксплуатации, чем скважины обычного природного газа;
• формулы химического коктейля для гидроразрыва в компаниях, добывающих сланцевый газ, являются конфиденциальными. По отчетам экологов добыча сланцевого газа приводит к значительному загрязнению грунтовых вод толуолом, бензолом, диметилбензолом, этилбензолом, мышьяком и др. Некоторые компании используют соляно-кислотный раствор, загущенный с помощью полимера, для одной операции гидроразрыва используется 80-300 тонн химикатов;
• 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.