Будущее сланцевых углеводородов

Д.В. Ларионова, аспирант, АНО ВПО «Московский гуманитарный университет»

В российском обществе нет достаточно ясного представления о том, что такое сланцевые нефть и газ, где и с какой целью они добываются. Это порождает мифические ожидания о скором крахе занятых их добычей компаний за рубежом.

Вмещающие сланцевый газ осадочные породы четвертичного периода представляют собой смесь крупнозернистого песчаника и плотно упакованного мелкозернистого материала типа глины с преобладанием последней. Такую породу в международной практике называют глинистым сланцем (claystone или shalestone). Ее не следует смешивать с горючим сланцем, имеющим другое происхождение (из торфяников). Глинистый сланец негорюч, имеет низкую пористость и худшую связь пор между собой. Сланцевая нефть и сланцевый газ находятся в полостях относительно небольшого размера, образовавшихся в осадочных породах в результате прорыва углеводородов из нижезалегающих месторождений нефти, газа и угля, а также в результате углеводородного дыхания Земли от глубоко расположенных постоянных источников.

В России такие породы называют аргиллитами и алевролитами в зависимости от долевого содержания в них глины и песка. Они распространены на любом континенте.

В штатах Северная Дакота и Южная Дакота содержащие нефть полости располагаются в мело-мергельных породах.

В них более развита природная трещиноватость и разрыв пород распространяется на большее расстояние от скважины.

Четкого определения сланцевой нефти в международной практике не существует. Поэтому нередко имеет место смешение понятия сланцевой нефти с нефтью из песчаников и приповерхностных песчано-глинистых пород. Таких залежей много в Канаде, США (шт. Колорадо) и других странах, включая Россию. Эта нефть называется «битуминозной нефтью», она отличается повышенной вязкостью. Для понижения вязкости нефти используют растворители типа альфаолефинов (в США) или углеводородов бензинового ряда (Россия, Татарстан), пропаривание пластов (Россия, Коми), а также эмульгирование (Великобритания, Венесуэла). В случаях использования растворителей такую нефть называют синтетической, при эмульгировании – оримульсией. После завершения добычных работ по битуминозным породам необходимо проводить рекультивацию поверхности земли.

Переработка битуминозных пород приводит к загрязнению отходов. Способы понижения вязкости высоковязкой нефти и обеспечение экологичности связаны с дополнительными затратами и не всегда оправданы экономически при низких ценах на нефть.

Обычно нефтяные и газовые скважины бурят в песчаниках, имеющих рыхлую структуру и пористость, что обеспечивает более свободное отделение нефти и газа. Поэтому говорят о том, что проходка скважин по плотным сланцевым породам связана с большими трудностями. Однако сланцевый газ обнаруживается на меньших глубинах (450–1600 м), что в конечном счете определяет затраты на бурение. Основная доля традиционного газа добывается с глубин 1800–4500 м.

Пониженную отдачу коллекторов из глинистого сланца преодолевают тремя способами:

- бурением горизонтальных и горизонтально – разветвленных скважин; - проведением гидроразрыва пластов глинистого сланца с добавками химикатов;

- боковым прострелом из скважины пород коллектора.

Воздействие бокового прострела по протяженности коллектора весьма ограничено. Химикаты для понижения прочности пород применяют и в России.

Теплотворная способность сланцевого газа до 2 раз ниже, по сравнению с обычным природным газом, вследствие того, что в нем преобладают тяжелые углеводородные фракции, а также присутствует низкокалорийный оксид углерода.

В принципе наличие сланцевого газа в недрах установлено достаточно давно. В 1859 г. была пробурена скважина глубиной 21 м в штате Пенсильвания, давшая приток нефти, вскоре прекратившийся. Знающий геологию Пенсильванского угольного бассейна может смело утверждать, что была получена сланцевая нефть. И коллекторские породы, и глубина скважины говорят об этом. В 1970-х годах на Абинской, пока не разрабатываемой площади Кузнецкого угольного бассейна, пробуренная скважина относительно небольшой глубины дала приток нефти. И дебит скважины, и извлеченные запасы нефти оказались невелики. Находке не придали значения. Наличие нефти на этой территории предсказал еще академик И.М. Губкин.

В США добыча сланцевой нефти и сланцевого газа ведется как в районах традиционной добычи углеводородов, так и в новых районах Среднего Запада и Северо-Запада. В традиционных районах существует не только развитая инфраструктура. Пробурены более глубокие скважины, и основной прирост объемов добычи получают именно с глубоких горизонтов.

При извлечении традиционных и сланцевых углеводородов участвуют одни и те же компании, поэтому часто используется общая инфраструктура. Вот почему не следует удивляться тому, что о банкротстве объявила только одна компания. В остальных случаях говорят только о выводе из эксплуатации скважин. В ряде случаев они перестают эксплуатироваться по экологическим соображениям, поскольку загрязняют водоносные горизонты, а в штате Нью-Йорк, как и во Франции, даже запрещены. Основной же причиной является исчерпание углеводородов в полостях небольшого объема.

Основные запасы сланцевого газа установлены в штатах Северная Дакота, Южная Дакота, Колорадо и Вашингтон, где сосредоточены гигантские запасы высококачественного угля и битуминозных сланцев, добываемых открытым способом. Штат Колорадо заселен весьма слабо, штат Вашингтон – еще реже. Населенные пункты располагаются на значительных расстояниях друг от друга. Добываемый в этих штатах сланцевый газ аккумулируется и по трубопроводам передается в промышленные районы США. При регулируемом расположении скважин на сланцевый газ негативные экологические последствия добычи сланцевого газа просто некому ощутить.

Обширные территории с редким населением имеют Россия, Канада, Австралия, США, Бразилия, Аргентина, Монголия и даже Китай. В России такими территориями является Север Европейской части, Западная Сибирь, Красноярский край, Республика Саха (Якутия), Магаданская область и Чукотский автономный округ. В пределах Западной Сибири и Красноярского края расположена Баженовская структура с потенциально распространенными запасами сланцевой нефти и сланцевого газа. Если будут построены намеченные к прокладке трубопроводы от полуострова Ямал в КНР через Алтай, можно будет подключить к ним добычу углеводородов Баженовской площади. В остальных случаях на Северовостоке России необходимо учитывать почти повсеместное наличие месторождений угля и гидроэнергоресурсов, и это, скорее всего, с учетом низкой плотности и очагового размещения населения приведет к выводу о том, что строительство протяженных трубопроводов здесь нецелесообразно, а следует ограничиться использованием локальных ресурсов сланцевых углеводородов местного значения.

В настоящее время добыча сланцевой нефти и сланцевого газа проходит период раннего детства. Связанные с ним экологические ущербы несомненно будут преодолены. Уже найдены экологически приемлемые химикаты для участия в гидроразрыве пластов глинистого сланца. Учеными Стэндфордского университета предложен способ повышения дебита газовых скважин, пройденных в пластах сланца и подвергшихся гидроразрыву, за счет разогрева пород до температуры, при которой углеводородный газ выделяется, а окись углерода остается в породном массиве. В США предложен также способ разрыва пластов с использованием плазмы, что исключает загрязнение водных горизонтов.

Высокие затраты на добычу и транспортирование сланцевого газа в северо-западных штатах компенсируются за счет льготного налогообложения. Это акция носит не экономический, а политический характер. И руководство США, и документы Конгресса в открытую говорят о том, что цель такой политики – нанести максимальный экономический ущерб России, не прибегая к военным действиям. Разумеется, у России созданы значительные финансовые резервы на этот случай, но они есть и у США, и у Саудовской Аравии. Россия финансирует из ФНБ ряд крупных инвестиционных проектов как общегосударственные затраты. Кроме того, перечень санкций может быть расширен и затронет вопросы экономической безопасности страны. Следует принимать превентивные меры. Скорее всего, какой-то объем сланцевой нефти и сланцевого газа в России будет добываться, и делать это надо с высокой эффективностью. Для этого в стране есть прогрессивные решения. Так, можно производить не гидроразрыв пластов глинистого сланца, а пневморазрыв, технология которого используется в оборонно-промышленном комплексе и позволяет полностью исключить вредные экологические последствия. Флотские котлоагрегаты позволяют безо всякой переделки производить с использованием газа в местах его добычи электрическую и тепловую энергию для последующей передачи электроэнергии потребителям по проводам.

Источники информации:

1. BP: Statistical Review of World Energy 2015. [Электронный ресурс]  Режим доступа свободный: http://www.bp.com/en/global/corporate/aboutbp/energyeconomics/statisticalreviewofworld energy.html

2. МЭА: World Energy Outlook 2014. [Электронный ресурс]  Режим доступа свободный: http://www.iea.org/publications/freepublications/publication/WEO2014_ES_Russian.pdf

Ключевые слова: сланцевые нефть и газ, запасы углеводородов, гидроразрыв пластов, экологические последствия, льготное налогообложение.

Журнал "Горная Промышленность" №3 (121) 2015, стр.78