ГАЗЫ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Уже с начала ХХ ст. изучаться возможность использования газов угольных месторождений. Такие исследования проводились по разным направлениям - продуктивно использовать шахтные газы, приводящие зачастую к катастрофическим взрывам в шахтах при добыче угля, для местных нужд, уменьшения риска таких работ.

А также разработку глубоко залегающих углей путем подземного сжигания и использования газа СО (угарного газа); от такой схемы уже отказались, но она изучалась. Подсчитаны запасы и ресурсы шахтных газов в Донбассе, которые позволяют высоко оценивать их возможности. Остановка только за техническими возможностями такой разработки. И крупными финансовыми вложениями.

Мировые запасы метана угольных пластов оцениваются в 260 трлн. кубометров.

Пока целенаправленное изучение и схема извлечения шахтных газов осуществлены лишь в США. Интересно, что уже в 2009 г. эта страна стала мировым лидером извлечения метана из угольных пластов: он составлял 26% годовой его добычи. Это стало возможно благодаря тому, что за годы выполнения проектов было пробурено до 20 тысяч скважин. Украина и другие страны ведут переговоры с Соединенными Штатами по использованию их технологии такой разработки.

Как уже сообщалось ранее, большие возможности и определенные успехи в освоении газов угольных месторождений имеются и в России. Хотя ресурсная база этой страны теоретически позволяет прогнозировать большие объемы (140-170 млрд. куб. метров в год), но в России свыше 80% населения и экономического потенциала сосредоточено в европейской части, включая Урал, тогда как свыше 80% запасов топливно-энергетических ресурсов приходится на Сибирь и Дальний Восток. Поэтому освоение ресурсов метана угольных пластов будет иметь здесь хотя и важное, но локальное значение в тех районах, где имеется соответствующая ресурсная база. Речь идет о восточных регионах страны. Первый этап экспериментального проекта по добыче метана на Талдинской площади в Кузбассе успешно завершен. Примером, продолжающегося интереса к добыче такого газа из угленосных отложений, является проведенный 31.03.2010 г. в РГУ им. И.М. Губкина международный семинар «Добыча метана из угольных отложений. Проблемы и перспективы».

Большой интерес к таким энергоресурсам проявляет и Китай, имеющий большое количество угольных бассейнов и месторождений. Этот вопрос был даже предметом специальных исследований А.М. Мастепанова и В.В. Ковтуна (2012), изучавших метан угольных пластов в газовом балансе КНР, состояние этой проблемы и перспективы. Пока конкретных данных по этому вопросу нет, но несомненный интерес к проблеме имеется.

Донецкий угольный бассейн (Донбасс) является перспективной топливно-энергетической базой. В последнее время он рассматривается не только как угольный, но и как крупный газоносный район (Храпкин и др., 1994; Павлов, 2005, 2011). Перспективы развития добычи метана основаны на значительных ресурсах углеводородных газов, сосредоточенных в геолого-промышленных районах Донбасса, которые по данным разных специалистов составляют здесь от 1 до 12 трлн. куб. метров. Называются и другие, более высокие цифры - от 18 до 25 трлн. кубометров (со ссылкой на П.Ф. Гожика, 2011, а также Н.И. Евдошука).

К перспективной территории, по данным С.Д. Павлова (2005, 2011), отнесены 12 геолого-промышленных районов (ГПР) площадью 16 тыс. кв. км, которые расположены в Донецкой области - Юго-Западный и Западный Донбасс, примыкающие к Кальмиус-Торецкой котловине, и в Луганской области - Северо-Западный Донбасс, примыкающий к Бахмутской котловине. Они показаны на рис. 4.1.

Рис. 4.1. Карта расположения месторождений УВ газов в Донбассе

В табл. 4.1 приведены объемы и плотности ресурсов углеводородных газов в геолого-промышленных районах Донбасса, подсчитанные в УкрНИИГазе. Как следует из таблицы, к наиболее перспективным площадям относятся Лисичанский, Луганский, Марьевский и Краснодонский ГПР Северо-Западного Донбасса и Донецко-Макеевский, Красноармейский, Южно-Донбасский ГПР Юго-Западного Донбасса.

Таблица 4.1.

Объемы и плотности ресурсов УВ газов в ГПР Донбасса, рекомендованных к промышленному извлечению метана

В Юго-Западном и Северо-Западном Донбассе выделяется порядка 20 перспективных участков и площадей, газоносность пород которых подтверждается данными испытателей пластов, интенсивными газодинамическими процессами в скважинах и шахтах. Структурные особенности ловушек определяются по данным разведочных скважин на уголь, пробуренных по плотной сетке.

Прогнозные ресурсы свободного газа в количестве 150 млрд. куб. м связаны с мощными региональными песчаниками нефтегазоносных комплексов среднего (90 % от суммарных запасов) и нижнего (16 %) карбона. По глубинам залегания запасы распределены следующим образом: в интервале до 700 м - 22, 700-1200 м - 52 и 1200-1800 м - 26 % от суммарных запасов.

Залежи являются многопластовыми (от 2 до 8 продуктивных горизонтов), структурными сводовыми, тектонически и литологически экранированными. Площади газоносности изменяются от 3 до 30 кв. км; эффективные мощности от 3 до 40 м; открытая пористость составляет от 6 до 16 %. Пластовые давления, по данным испытания на трубах и единичных гидродинамических исследований, несколько ниже или равны гидростатическим.

Запасы газа в отдельных залежах изеняются от 0,1 до 1,5 млрд. куб. м, а в целом по площади достигают 3-5 млрд. куб. м. При средней глубине скважин 10001200 м дебиты в скважинах будут изменяться от 2-4 до 10-30 тыс. куб. м/сут. Приведенные данные свидетельствуют о потенциальной возможности промышленной добычи и использования метана угольных пластов, который может служить дополнительным источником энергии в нашей стране.

Нужно подчеркнуть, что на протяжении последних 20 лет на площади Донбасса проведен большой объем работ, связанный с разработкой методов поиска, разведки, технологии бурения, добычи и использования газа метана угольных месторождений. Проведение этих работ осуществлялось силами государственных геологических предприятий, таких как «Донбассгеология», Восток-ГРГП, Укруглегеология, ЦАВТ. Научное сопровождение этих работ осуществлялось Днепропетровским институтом геотехнической механики, МакНИИ, УкрНИИГазом. В последние годы к работам по организации добычи газа присоединились предприятия с частным капиталом, силами которых были пробурены и продолжается бурение скважин на Матросском, Первомайском куполах, Томашевской, Каховской, Кременской, Сентяновской площадях. Была организована промышленная добыча газа на Томашевской, Лаврентьевской площадях, на шахте им. А.Ф. Засядько.

По данным горных работ и бурения геологоразведочных скважин проводились изучения свойств и качества коллектора газа вмещающих пород Донбасса. Особое внимание при этом уделялось песчаникам - основным коллекторам свободного газа. Установлено, что наиболее высокими свойствами коллекторов характеризуются угленосные отложения в пределах северной окраинной части Донбасса, где установлены наиболее высокие значения пористости (от 7 до 35 %) при среднем значении 21 общей пористости и 19 % - открытой.

В результате проведенных работ накоплен большой опыт по методам поиска и разведки свободных скоплений газа метана, технологии бурения, выбора конструкции скважин, вскрытия и опробования продуктивных пластов в процессе бурения и в колонне. Полученный опыт показал, что бурение скважин необходимо осуществлять по правилам и технологии, принятой в газовой промышленности, которые предусматривают применение на устье скважин противовыбросового оборудования (превенторов), обсадку скважин трубами нефтегазового сортамента, изоляцию продуктивного разреза путем закачивания цемента в затрубное пространство, спуск насоснокомпрессорных труб и обвязку устья скважины фонтанной арматурой.

При организации добычи метана на площади закрытой шахты Томашевская-Южная была разработана и внедрена оптимальная схема отбора газа от дегазационных скважин к газовому промыслу, опробована технологическая схема подготовки, очистки и учета газа, которую можно взять за основу как типовую схему обустройства газосборных пунктов применительно к условиям Донбасса. Об инновациях донецких геологов сообщает генеральный директор ГРГП «Донецкгеология» Н. Жикаляк и многие другие.

При рассмотрении проблемы освоения метана угольных пластов и бассейнов нужно учитывать следующее. Этот газ является постоянным, длительным по времени и значительным по интенсивности источником загрязнения атмосферы, способствующим ухудшению экологического состояния окружающей среды.

Метан относится к так называемым «парниковым» газам, и его добыча позволит сократить выбросы в атмосферу в несколько раз. По количеству выбросов метана угольных шахт в атмосферу Украина занимает пятое место в мире. По подсчетам специалистов, в стране утилизируется лишь десятая часть шахтного метана.

мировой практике уже имеется опыт комплексной дегазации угольных месторождений и использования полученного метана. В данном случае речь идет о попутном решении как энергетической, так и экологической проблем.

Общие выводы, которые базируются на полученных результатах, сводятся к следующему. Опыт работ, проведенных к настоящему времени по строительству дегазационных скважин, газосборных пунктов, газопроводов, станций по заправке газом автомобильного транспорта, станций по получению электроэнергии из метана угольных месторождений можно считать подготовкой к началу промышленной добычи природного газа в Донецком угольном бассейне. И хотя особо крупных газовых скоплений здесь не ожидается, Донбасс нужно относить к регионам, требующим начала немедленного промышленного освоения этих УВ.