МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Московский Государственный Гуманитарный Университет
им. М. А. Шолохова
Факультет Экологии и естественных наук
«Минеральные ресурсы сланцевого газа и проблемы охраны окружающей среды»
по Экономической и социальной географии России
Кузнецовой Екатерины Владимировны
Научный руководитель,
Доцент
Щерба В.А
Москва, 2014
Сламнцевый приромдный газ (англ. shale gas) природный газ, добываемый из горючих сланцев и состоящий преимущественно из метана.
Горючий сланец — полезное ископаемое из группы твёрдых каустобиолитов, дающее при сухой перегонке значительное количество смолы (близкой по составу к нефти).
Сланцы в основном образовались 450 миллионов лет тому назад на дне моря из растительных и животных остатков.
Горючий сланец состоит из преобладающих минеральных (кальциты, доломит, полевые шпаты, кварц, пирит и др.) и органических частей, составляющих 10-30% от массы породы и только в сланцах самого высокого качества достигает 50-70%.
Органическая часть является био и геохимически преобразованным веществом простейших водорослей, сохранившим клеточное строение или потерявшим его.[3]
История добычи сланцевого газа
Первая коммерческая газовая скважина в сланцевых пластах была пробурена в США в 1821 году Уильямом Хартом во Фредонии (город и муниципалитет на западе Колумбии, на территории департамента Антьокия. Входит в состав субрегиона Юго-западная Антьокия)., Нью-Йорк, который считается в США «отцом природного газа». Инициаторами масштабного производства сланцевого газа в США являются Джордж Митчелл (американский миллиардер, основатель нефтегазового гиганта «Mitchell Energy & Development», пионер внедрения промышленных методов добычи сланцевого газа. Также известен как «отец сланцевой революции» и Том Уорд.
Масштабное промышленное производство сланцевого газа было начато компанией Devon energy в США в начале 2000-х, которая на месторождении Barnett Shale[en] в 2002 году пробурила впервые горизонтальную скважину (Горизонтальное направленное бурение (ГНБ) управляемый бестраншейный метод прокладывания подземных коммуникаций, основанный на использовании специальных буровых
Специфика нефти и газа
... составных частей экономики России, так как гарантирует энергетическую безопасность страны, обеспечивает поступление самых больших доходов, дает возможность финансировать социальную сферу и оборонный ... этом, добывая нефть, попутно извлекают и углеводороды, находящиеся в газовой фазе (попутные нефтяные газы). А при добыче природного газа попутно извлекаются углеводороды, которые в наземных условиях ...
установок. Длина прокладки путей может быть от нескольких метров до нескольких километров, а диаметр более 1200 мм. Из труб применяются трубы из полиэтилена (ПНД), стали и др. видов материалов. И всё это при минимальном воздействии на окружающую среду).
Благодаря резкому росту его добычи, названному в СМИ «газовой революцией», в 2009 году США стали мировым лидером добычи газа (745,3 млрд куб. м), причём более % приходилось на нетрадиционные источники (метан угольных пластов и сланцевый газ).[2]
В первом полугодии 2010 года крупнейшие мировые топливные компании потратили $21 млрд на активы, которые связаны с добычей сланцевого газа. На тот момент некоторые комментаторы высказывали мнение, что ажиотаж вокруг сланцевого газа, именуемый сланцевой революцией,(распространённое в прессе обозначение внедрения в промышленную эксплуатацию технологии добычи газа из залежей сланцевых пород «сланцевый газ», которое произошло в США в начале XXI века и привело к падению мировых цен на природный газ.), результат рекламной кампании, вдохновлённой рядом энергетических компаний, вложивших значительные средства в проекты по добыче сланцевого газа и нуждающихся в притоке дополнительных сумм. Как бы то ни было, после появления сланцевого газа на мировом рынке цены на газ стали падать.[2]
К началу 2012 года цены на природный газ в США упали до уровня значительно ниже себестоимости добычи сланцевого газа, в результате чего крупнейший игрок на рынке сланцевого газа компания Chesapeake Energy объявила о сокращении производства на 8 %, а капитальных вложений в бурение на %. В первом полугодии 2012 года газ в США, где наблюдалось его перепроизводство, стоил дешевле, чем в России, которая обладает крупнейшими в мире разведанными запасами газа. Низкие цены вынудили ведущие газодобывающие компании сократить добычу, после чего цены на газ пошли вверх. К середине 2012 года ряд крупных компаний, занимающихся добычей сланцевого газа, стали испытывать финансовые трудности, а Chesapeake Energy оказалась на грани банкротства.[2]
Себестоимость добычи.
По сведениям Института проблем нефти и газа РАН (был образован в 1987 году. Является некоммерческой научной организацией, имеющей статус государственного учреждения, но имеет право осуществлять предпринимательскую деятельность), себестоимость добычи сланцевого газа в США на 2012 год не менее 150 долларов за тысячу кубометров. По мнению большинства экспертов, себестоимость добычи сланцевого газа в таких странах, как Украина, Польша и Китай, будет в несколько раз выше, чем в США.
Себестоимость сланцевого газа выше, чем традиционного. Так, в России себестоимость природного газа со старых газовых месторождений, с учётом транспортных расходов, составляет около $50 за тыс. куб. м. (на 2012г.)
Технология добычи
Для добычи сланцевого газа используют горизонтальное бурение (англ. directional drilling), гидроразрыв пласта (англ. hydraulic fracturing, в том числе с применением пропантов) и сейсмическое моделирование. Аналогичная технология добычи применяется и для получения угольного метана.
Вместо гидроразрыва пласта (ГРП) (один из методов интенсификации работы нефтяных и газовых скважин и увеличения приёмистости нагнетательных скважин. Также для обозначения ГРП применяется термин фрекинг. Метод заключается в создании высокопроводимой трещины в целевом пласте для обеспечения притока добываемого флюида (газ, вода, конденсат, нефть либо их смесь) к забою скважины. После проведения ГРП дебит скважины, как правило, резко возрастает. Метод позволяет «оживить» простаивающие скважины, на которых добыча нефти или газа традиционными способами уже невозможна или малорентабельна. Кроме того, в настоящее время метод применяется для разработки новых нефтяных пластов, извлечение нефти из которых традиционными способами нерентабельно ввиду низких получаемых дебитов. Также применяется для добычи сланцевого газа и газа уплотненных песчаников.) в качестве эксперимента может использоваться более дорогой безводный пропановый фрекинг (закачивание сжиженного пропана в виде геля).
Сланцевый газ содержится в небольших количествах (0,2 3,2 млрд мі/кмІ), поэтому для добычи значительных количеств такого газа требуется вскрытие больших площадей.[2]
География, оценка запасов и перспективы добычи.
Основные ресурсы — около 21,8% сланцевого газа сосредоточены в США и Канаде. Большие запасы есть в Южной Америке -13,1%, КНР и Индии -22%. Австралии -16%, Ближнем Востоке -14%, России-5%, меньшие — в Болгарии, Украине, Великобритании.
ведущих стран с технически извлекаемыми запасами сланцевого газа.
|
п/п № |
Страна |
Сланцевый газ млн.м3 |
|
1 |
Китай |
1,115 |
|
2 |
Аргентина |
802 |
|
3 |
Алжир |
707 |
|
4 |
США |
665 (1,161) |
|
5 |
Канада |
573 |
|
6 |
Мексика |
545 |
|
7 |
Австралия |
437 |
|
8 |
ЮАР |
390 |
|
9 |
Россия |
285 |
|
Бразилия |
245 |
|
|
Мир всего |
7,299 (7,795) |
Ресурсы сланцевого газа в мире составляют 200 трлн куб. м. В настоящее время сланцевый газ является региональным фактором, который имеет значительное влияние только на рынок стран Северной Америки.
В числе факторов, положительно влияющих на перспективы добычи сланцевого газа: близость месторождений к рынкам сбыта; значительные запасы; заинтересованность властей ряда стран в снижении зависимости от импорта топливно-энергетических ресурсов. В то же время у сланцевого газа есть ряд недостатков, негативно влияющих на перспективы его добычи в мире. Среди таких недостатков: относительно высокая себестоимость; непригодность для транспортировки на большие расстояния; быстрая истощаемость месторождений; низкий уровень доказанных запасов в общей структуре запасов; значительные экологические риски при добыче.
По оценке IHS CERA, добыча сланцевого газа в мире к 2018 году может составить 180 млрд кубометров в год. (источник Независимая газета от января 2011).[3]
США
В США разведанные запасы сланцевого газа составляют трлн куб. м. (на 2007 год по оценке Energy Information Administration технически извлекаемы 3,6 трлн куб. м.) или более % от мировых. Ведущей корпорацией в США по добыче сланцевого газа является Chesapeake Energy.(независимый производитель природного газа в США).
В 2009 году добыча сланцевого газа в США составила % от всего горючего газа; его доля увеличивается, что в 2009 году привело к существенным изменениям в распределении мирового рынка горючего газа между странами и образованию избыточного предложения на рынке к началу 2010 года. В результате роста добычи сланцевого газа два новых терминала для импорта сжиженного газа, построенные в США в дополнение к существующим, стали избыточными. В 2010 году некоторые владельцы терминалов даже намеревались получить экспортную лицензию. В частности, компания Freeport LNG Development, ранее построившая терминал для импорта СПГ, в сентябре 2013 года подписала с южнокорейской Group и японской Toshiba контракт по экспорту 2,2 миллиона тонн СПГ в год.
В ноябре 2009 года пресс-секретарь Белого дома заявил, что «использование сланцевого газа, как ожидается, значительно повысит энергетическую безопасность США и поможет снизить загрязнение парниковыми газами».
К 2010 году добыча сланцевого газа в США достигла млрд кубометров в год. В начале апреля 2010 года сообщалось, что Министерство энергетики США установило, что статистика по производству природного газа в стране завышалась, в связи с чем оно намерено скорректировать итоговые показатели в сторону уменьшения.
East European Gas Analysis прогнозирует, добыча сланцевого газа в США к 2015 году составит более 180 млрд кубометров в год. По основному прогнозу Международного энергетического агентства, добыча сланцевого газа в США к 2030 году будет не более 150 млрд кубометров в год.[2]
Европа.
Крупные месторождения сланцевого газа обнаружены в ряде государств Европы, в частности, в Австрии, Англии, Венгрии, Германии, Польше, Швеции, Украине.
В начале апреля 2010 года сообщалось, что в Польше открыты значительные запасы сланцевого газа, освоение которых планировалось в мае того же года компанией ConocoPhillips. В середине 2011 года американское издание Stratfor отмечало, что «даже если поляки и обнаружат огромные запасы сланцевого газа в Померании (Германия), им потребуются десятки миллиардов долларов, чтобы построить необходимую для добычи инфраструктуру, трубопроводы для доставки, объекты для производства электроэнергии и химические заводы, необходимые, чтобы воспользоваться преимуществами этих запасов». По мнению Stratfor, «прогресс в этом направлении будет измеряться годами, возможно десятилетиями». В конце 2011 года ExxonMobil пробурила в Польше две экспериментальные скважины, но уже в 2012 году свернула проект, заявив о его нерентабельности.
Во Франции действует введённый в 2012 году 5-летний запрет на использование технологии гидроразрыва для разработки запасов сланцевого газа.
Международное энергетическое агенство прогнозирует, что добыча нетрадиционного газа в Европе к 2030 году составит млрд кубометров в год. Согласно самым оптимистичным из нынешних прогнозов добыча в Европе не превысит млрд кубометров в год к 2030 году. Многие полагают, что такие прогнозы занижены.[2]
Россия.
марта 2010 года Комитет Госдумы по энергетике провел круглый стол на тему «Перспективы освоения ресурсов сланцевого газа». Участники «круглого стола» рекомендовали Правительству РФ провести оценку газосланцевого потенциала России, изучить передовые технологии добычи сланцевого газа, оценить возможность и перспективы их внедрения в России, а также детально проработать вопросы, связанные с влиянием развития сланцевой промышленности в США, и вероятным её возникновением в Европейских странах и Китае на текущие и перспективные экспортные поставки газа из России. В ближайшие десятилетия начинать разработку месторождений сланцевого газа в России не планируется.
В России запасы Волжского бассейна представляют 16,8 трлн. мі сланцевого газа, не менее 5,6 млрд. тонн жидких углеводородов (сланцевой нефти), более млрд. тонн сырья для производства цемента.
Среди разведанных российских месторождений можно выделить: Ленинградское, Яренгское и Айювинское (Республика Коми), Кашпирское под Сызранью, Озинкское в Саратовской области и Общесыртовское в Оренбургской области.
Месторождения на востоке Мордовии, в Чувашии, Кировской и Костромской областях.
В начале 2012 года зампред правления Газпрома отметил, что традиционные резервы компании в раз более эффективны, чем разработка месторождений сланцевого газа. По его словам, компания отложила добычу сланцевого газа «в долгий ящик» и к вопросу о его добыче возможно вернётся «лет через 50-70».
По мнению ряда зарубежных экспертов, ожидающиеся через несколько лет поставки сланцевого газа из США в Евразию не создадут угрозы для поставок трубопроводного газа от «Газпрома», поскольку российский газ более конкурентоспособен по сравнению с американским из-за того, что расходы по добыче и транспортировке газа из России намного ниже аналогичных расходов для сланцевого газа из США.[2]
Украина.
В 2010 году Украина выдала лицензии на разведку сланцевого газа для Exxon Mobil и Shell.
В мае 2012 года стали известны победители конкурса по разработке Юзовской (Донецкая область) и Олесской (Львовская область) газовых площадей. Ими стали Shell и Chevron, соответственно. Ожидается, что промышленная добыча на этих участках начнется в 2018—2019 годах. октября 2012 Shell начала бурение первой поисковой скважины газа уплотненных песчаников в Харьковской области. Соглашение между компанией Shell и «Надра Юзовская» о разделе продукции от добычи сланцевого газа на Юзовском участке в Харьковской и Донецкой областях было подписано января 2013 года, в Давосе (Швейцария) при участии президента Украины.
Практически немедленно после этого в Харьковской и Донецкой областях начались акции и пикеты экологов, коммунистов и ряда других активистов, направленные против разработки сланцевого газа и, в частности, против предоставления такой возможности зарубежным компаниям. Ректор Приазовского технического университета, профессор Вячеслав Волошин, заведующий кафедрой охраны труда и окружающей среды, не разделяет их радикальных настроений, указывая, что добыча может быть произведена и без ущерба для окружающей среды, но необходимы дополнительные исследования предлагаемой технологии добычи.[2]
Другие страны.
Залежи сланца, из которого можно добывать сланцевый газ, весьма велики и находятся в ряде стран: Австралия, Индия, Китай, Канада.
Китай планирует в 2015 году добыть 6,5 млрд кубометров сланцевого газа. Общий объём производства природного газа в стране вырастет на 6 % с текущего уровня. К 2020 году Китай планирует выйти на уровень добычи в диапазоне от млрд до 100 млрд кубометров сланцевого газа ежегодно.[3]
Проблемы окружающей среды
Сланцевый газ представляет определенную опасность для экологии. Дело в том, что технология гидровзрыва пласта требует поддержания заданной пористости пласта. Для этого используются различные химикаты, содействующие раскрытию пор. Сюда относятся соли органических кислот, отходы нефтепереработки и даже соляровое масло (дизельное топливо).
Кроме этого, сами сланцы в своем составе содержат небезопасные примеси сероводорода, аммиака и диоксида углерода. Все эти вещества загрязняют атмосферу и артезианскую воду, являющуюся источником питьевого водоснабжения.
Особое внимание нужно уделить технологии гидровзрыва пласта, которая требует для своего осуществления создание ударного воздействия газа сверхвысокого давления (до 100 МПа).
Такое давление особо опасно для неглубоко залегающих горючих сланцев.
В связи с необходимостью бурить примерно в 100 раз больше скважин, чем обычных — метановых, мощные гидравлические удары могут повредить артезианские скважины и, в связи с образованием огромных каверн, фундаменты близко расположенных высотных зданий.
При осуществлении гидравлического удара используется большое количество пресной воды, которую можно считать безвозмездно потерянной. И, наконец, учитывая строгие требования Гринпис к чистоте атмосферного воздуха, придется разработать более эффективные средства его очистки с использованием последних достижений нанотехнологии.
По сравнению с обычными газовыми скважинами скважины сланцевого газа из-за снижения пористости образовавшегося после ГРП конгломерата быстро истощаются и время их эксплуатации измеряется не годами, а месяцами.
Последнее, что надо иметь в виду для европейских стран, где плотность населения весьма высокая, разработка огромного количества скважин потребует выделения больших открытых площадей, имея в виду, что с каждого квадратного километра площади можно получить в год от 0,2 до 3,2 млрд кубических метров сланцевого газа.
В Австралии в 2011 году наложен запрет на добычу сланцевого газа на лет. Во Франции использование ГРП с июля 2011 года является незаконным. Фрекинг запрещен также в Румынии и Болгарии.
Большинство экологических проблем можно решить за счет более жесткого контроля над промыслами и процессом добычи газа.
На производственном оборудовании требуется установление контроля выбросов. Экологи требуют от компаний предоставление отчетов; об установке обсадных колонн и цементировании; о геотехнических условиях; об источниках и утилизации жидкости для разрыва; о ежемесячных объемах добытого газа, воды, а так же газа, сжигаемого на факелах, проведение анализов грунтовых вод.
В итоге следует отметить что, в процессе поиска и освоения месторождения сланцевого газа возникает значительное количество экологических проблем, большинство из которых могут быть решены в процессе совершенствования технологий добычи сланцевого газа.[1]
Список литературы
сланцевый газ пласт экология
Щерба В.А Особенности добычи сланцевого газа геоэкологический аспект//Геоэкологические проблемы современности. Докл.V Межд.конф., Владимир: Изд. ВлГГУ, 2013.-С.116-118
Сланцевый газ / http://ru.wikipedia.org/wiki/
Сланцевый газ — это / http://forexaw.com/TERMs/Raw_materials/Energy/l1271
