ПРОБЛЕМЫ С ДОБЫЧЬЮ СЛАНЦЕВОГО ГАЗА 70-80-Х ГОДОВ И ФАКТОРЫ РОСТА ПРОМЫШЛЕННОСТИ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ В США 90-Х ГОДОВ

Нефтегазовая отрасль считается одной из самых капиталоемких. Высокая конкуренция вынуждает активных игроков на рынке вкладывать огромные суммы в исследовательскую работу, а крупные инвестиционные компании — содержать штат аналитиков, специализирующихся на прогнозах, связанных с нефтью и газом. Казалось бы, все здесь так хорошо изучено, что у нас почти нет шансов прозевать хоть что-то мало-мальски значительное. Тем не менее, никто из аналитиков не сумел предсказать резкий рост добычи сланцевого газа в Америке — настоящий экономико-технологический феномен, который в 2009-м году вывел США в лидеры по объемам добываемого газа, кардинально изменил политику газоснабжения США, превратил внутренний рынок газа из дефицитного в самодостаточный и может самым серьезным образом повлиять на расстановку сил в мировой энергетике.

Интересно, что феномен промышленной добычи сланцевого газа лишь с очень большой натяжкой можно назвать технологической революцией или научным прорывом: ученые знают о залежах газа в сланцах с начала XIX века, первая коммерческая скважина в сланцевых пластах была пробурена в США в 1821 году, задолго до первого в мире нефтяного бурения, а применяющиеся сегодня технологии обкатываются специалистами уже несколько десятилетий. Однако до недавнего времени промышленная разработка гигантских запасов сланцевого газа считалась экономически нецелесообразной.

Главное отличие и главная сложность при добыче сланцевого газа — это низкая проницаемость газосодержащих сланцевых пластов (измельченного песка, превратившегося в окаменевшую глину): углеводород практически не просачивается сквозь плотную и очень твердую породу, поэтому дебет традиционной вертикальной скважины оказывается очень небольшим и разработка месторождения становится экономически невыгодной.

В 70-е годы прошлого века геологоразведка выявила на территории США четыре огромные сланцевые структуры, содержащие громадные запасы газа (Barnett, Haynesville, Fayetteville и Marcellus), но промышленная добыча была признана нерентабельной, а изыскания в области создания соответствующих технологий прервались после падения ценна нефть в 80-х.

Рисунок 1. Схема месторождения природного газа в сечении.

Природный газ в пластовых условиях (условиях залегания в земных недрах) находится в газообразном состоянии — в виде отдельных скоплений (газовые залежи) или в виде газовой шапки нефтегазовых месторождений, либо в растворенном состоянии в нефти или воде

К идее извлечения газа из сланцевых пластов в США вернулись только в 90-х годах на фоне роста потребления газа и растущих цен на энергоносители. Вместо многочисленных малорентабельных вертикальных скважин исследователи применили так называемое горизонтальное бурение: на подходе к газоносному пласту бур отклоняется от вертикали на 90 градусов и проходит сотни метров вдоль пласта, увеличивая зону контакта с породой. Чаще всего искривление ствола скважины достигается применением гибкой бурильной колонны или специальных компоновок, обеспечивающих отклоняющую силу на долоте и асимметричное разрушение забоя.

Для повышения продуктивности скважины используется технология множественных гидроразрывов пласта: в горизонтальную скважину под большим (до 70 МПа, то есть примерно 700 атмосфер) давлением закачивается смесь воды, песка и специальных химических реактивов, которая разрывает пласт, разрушает плотную породу и перегородки газовых карманов и объединяет запасы газа. Давление воды вызывает появление трещин, а песчинки, которые загоняет в эти трещины поток жидкости, мешают последующему "схлопыванию" породы и делают сланцевый пласт проницаемым для газа.

Промышленная разработка сланцевого газа в США стала рентабельной благодаря нескольким дополнительным факторам. Первый — это наличие сверхсовременного оборудования, материалов с высочайшей износостойкостью и технологий, позволяющих очень точно позиционировать стволы и трещины гидроразрывов. Такие технологии стали доступны даже мелким и средним газодобывающим компаниям после инновационного бума, связанного с ростом цен на энергоносители и повышению спроса (и, следовательно, цен) на оборудование для нефтегазовой промышленности.

Второй фактор — относительная малонаселенность территорий, прилегающих к месторождениям сланцевого газа: добытчики могут бурить многочисленные скважины на громадных участках без непрерывных согласований с властями близлежащих населенных пунктов.

Третий, самый важный фактор — открытый доступ к развитой газопроводной системе США. Этот доступ регламентируется законодательством, и даже мелкие и средние компании, добывшие газ, на прозрачных условиях могут получить доступ к трубе и довести газ до конечного потребителя по разумной цене.

3 ТЕХНОЛОГИЯ ДОБЫЧИ СЛАНЦЕВОГО ГАЗА И ВЛИЯНИЕ НА ЭКОЛОГИЮ

Добыча сланцевого газа предполагает горизонтальное бурение и гидроразрыв пласта. Горизонтальная скважина прокладывается через слой газоносного сланца. Затем внутрь скважины под давлением закачиваются десятки тысяч кубометров воды, песка и химикатов. В результате разрыва пласта газ по трещинам поступает в скважину и далее на поверхность.

Рисунок 2. Схема добычи сланцевого газа.

Рисунок 3. Гидроразрыв пласта в США.

Данная технология наносит колоссальный вред окружающей среде. Независимые экологи подсчитали, что специальный буровой раствор содержит 596 наименований химикатов: ингибиторы коррозии, загустители, кислоты, биоциды, ингибиторы для контроля сланца, гелеобразователи. Для каждого бурения нужно до 26 тыс. кубометров раствора. Назначение некоторых химикатов:

- соляная кислота помогает растворять минералы;

- этиленгликоль борется с появлением отложений на стенках труб;

- изопропиловый спирт используется для увеличения вязкости жидкости;

- глютаральдегид борется с коррозией;

- легкие фракции нефти используются для минимизации трения;

- гуаровая камедь увеличивает вязкость раствора;

- пероксодисульфат аммония препятствует распаду гуаровой камеди;

- формамид препятствует коррозии;

- борная кислота поддерживает вязкость жидкости при высоких температурах;

- лимонная кислота используется для предотвращения осаждения металла

- хлорид калия препятствует прохождению химических реакций между грунтом и жидкостью;

- карбонат натрия или калия используется для поддержания баланса кислот.

Десятки тонн раствора из сотен наименований химикатов смешиваются с грунтовыми водами и вызывают широчайший спектр непрогнозируемых негативных последствий. При этом разные нефтяные компании используют различные составы раствора. Опасность представляет не только раствор сам по себе, но и соединения, которые поднимаются из-под земли в результате гидроразрыва. В местах добычи наблюдается мор животных, птиц, рыбы, кипящие ручьи с метаном. Домашние животные болеют, теряют шерсть, умирают. Ядовитые продукты попадают в питьевую воду и воздух. У американцев, которым не посчастливилось жить поблизости от буровых вышек, наблюдаются головные боли, потери сознания, нейропатии, астма, отравления, раковые заболевания и многие другие болезни.

Отравленная питьевая вода становится непригодной для питья и может иметь цвет от обычного до черного. В США появилась новая забава поджигать питьевую воду, текущую из-под крана.

Рисунок 4. Воспламенение питьевой воды.

Это скорее исключение, чем правило. Большинству в такой ситуации реально страшно. Природный газ не имеет запаха. Тот запах, который мы чувствуем, издают одоранты, специально подмешиваемые для выявления утечек. Перспектива создать искру в доме, полном метана, заставляет перекрыть водопровод наглухо в такой ситуации. Бурение новых скважин для воды становится опасным. Можно нарваться на метан, который ищет выход на поверхность после гидроразрыва. Например, так произошло с этим фермером, который решил сделать себе новый колодец вместо отравленного. Фонтан метана бил три дня. По подсчетам специалистов в атмосферу ушло 84 тысячи кубометров газа.

Американские нефтегазовые компании применяют к местному населению следующую примерную схему действий.

Первый шаг: «Независимые» экологи делают экспертизу, согласно которой с питьевой водой все в порядке. На этом все заканчивается, если пострадавшие не подают в суд.

Второй шаг: Суд может обязать нефтяную компанию пожизненно снабжать жителей привозной питьевой водой, либо поставить очистное оборудование. Как показывает практика, очистное оборудование не всегда спасает. Например, этиленгликоль проходит сквозь фильтры.

Третий шаг: Нефтяные компании выплачивают компенсации пострадавшим. Размеры компенсаций измеряются десятками тысяч долларов.

Четвёртый шаг: С получившими компенсацию пострадавшими обязательно подписывается договор о конфиденциальности, чтобы правда не выплыла наружу.

Не весь ядовитый раствор смешивается с грунтовыми водами. Примерно, половина «утилизируется» нефтяными компаниями. Химикаты сливают в котлованы, а для увеличения скорости испарения включают фонтаны.

4 ЗАПАСЫ СЛАНЦЕВОГО ГАЗА ПО МИРУ

Важный вопрос: не угрожает ли массовая промышленная добыча сланцевого газа в США экономической безопасности России? Да, ажиотаж вокруг сланцевого газа изменил соотношение сил на газовом рынке, но, в основном, это касается спотовых, то есть биржевых, сиюминутных цен на газ. Основные игроки на этом рынке — производители и поставщики сжиженного газа, в то время как крупные российские производители тяготеют к рынку долгосрочных контрактов, который в ближайшее время не должен потерять стабильность. Рисунок 5. Запасы сланцевого газа в мире (трлн кубометров). Источник: исследование компании Schlumberger. По оценке информационно-консалтинговой компании IHS CERA, к 2018 году мировая добыча сланцевого газа может составить 180 млрд кубометров в год.

Рисунок 6. Запасы сланцевого газа в мире

Пока налаженная и надежная система так называемого "трубопроводного ценообразования", по которой работает Газпром (гигантские резервы традиционного газа —транспортная система — крупный потребитель) для Западной Европы предпочтительнее, чем рискованная и недешевая разработка собственных месторождений сланцевого газа. Но именно себестоимость добычи сланцевого газа в Европе (его запасы оцениваются в 12-15 триллионов кубометров) и будет определять европейские цены на газ в ближайшие 10-15 лет

5 ПРОЮЛЕМЫ ПРИ ДОБЫЧЕ СЛАНЦЕВЫХ НЕФТИ И ГАЗА

Добыча сланцевых нефти и газа сталкивается с рядом проблем, которые в самом ближайшем будущем могут начать оказывать на эту отрасль существенное влияние.

Во-первых, добыча рентабельна только при том условии, что добывается одновременно и газ, и нефть. То есть добыча только сланцевого газа — слишком дорогое удовольствие. Легче добывать его из океана по японской технологии.

Во-вторых, если учесть стоимость газа на внутренних рынках США, можно заключить, что добыча сланцевых ископаемых находится на дотациях. При этом надо помнить, что в других странах, добыча сланцевого газа будет ещё менее рентабельна, чем в США.

В-третьих, уж слишком часто мелькает на фоне всей истерии про сланцевый газ имя Дика Чейни, бывшего вице-президент США. Дик Чейни стоял у истоков всех американских войн первого десятилетия XXI века на Ближнем Востоке, которые и привели к росту цен на энергоносители. Это наводит некоторых экспертов на мысль о том, что эти два процесса были тесно взаимосвязаны.

В-четвертых, добыча сланцевого газа и нефти может вызвать очень серьезные экологические проблемы в регионе добычи. Влияние может оказываться не только на грунтовые воды, но и на сейсмическую активность. Немалое число стран и даже штатов США ввели мораторий на добычу сланцевых нефти и газа на своей территории. В апреле 2014 года американская семья из Техаса выиграла первое в истории США дело о негативных последствиях добычи сланцевого газа методом гидроразрыва пласта. Семья получит 2,92 миллиона долларов от нефтяной компании Aruba Petroleum в качестве компенсации за загрязнение их участка (включая скважину с водою, которая сделалась непригодной для питья) и нанесение вреда здоровью. В октябре 2014 года выяснилось, что подземные воды по всей Калифорнии заражены в результате попадания в них миллиардов литров опасных для человека отходов при добыче сланцевого газа (из письма, которое официальные лица штата отправили в агентство по охране окружающей среды США).

В связи с возможным ущербом для окружающей среды добыча сланцевого газа запрещена во Франции и Болгарии. Добыча сланцевого сырья запрещена или приостановлена также в Германии, Нидерландах, ряде штатов США.

Рентабельность промышленной добычи сланцевого газа имеет ярко выраженную привязку к экономике того региона, где он добывается. Месторождения сланцевого газа обнаружены не только в Северной Америке, но и в Европе (в том числе и Восточной), Австралии, Индии, Китае. Однако промышленная разработка этих месторождений может оказаться затруднена из-за густонаселенности (Индия, Китай), отсутствия транспортной инфраструктуры (Австралия) и строгих норм экологической безопасности (Европа). Есть разведанные месторождения сланцев и в России, самым крупным из которых является Ленинградское — часть масштабного Прибалтийского бассейна, но себестоимость газовых разработок заметно превышает стоимость добычи "традиционного" газа.

6 ПРОГНОЗЫ

Пока еще рано судить о том, насколько большое влияние может оказать разработка сланцевых газа и нефти. По самым оптимистичным оценкам, она незначительно опустит цены на нефть и газ — до уровня нулевой рентабельности добычи сланцевого газа. По другим оценкам, держащаяся на дотациях разработка сланцевого газа скоро окончится совсем.

В 2014 году разразился скандал в Калифорнии — выяснилось, что запасы сланцевой нефти месторождения Монтерей были серьёзно переоценены, и что реальные запасы примерно в 25 раз ниже, чем предсказывалось ранее. Это привело к снижению общей оценки запасов нефти в США на 39 %. Данный инцидент может вызвать массовую переоценку сланцевых запасов по всему миру.

В сентябре 2014 года японская компания Sumitomo была вынуждена полностью свернуть масштабный проект по добыче сланцевой нефти в Техасе, рекордные убытки составили 1,6 млрд долл. «Задача извлечения нефти и газа оказалась очень сложной», сообщают представители компании.

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 60 млрд до 100 млрд кубометров сланцевого газа ежегодно. 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) газовых площадей. Ими стали Shell и Chevron, соответственно. Ожидается, что промышленная добыча на этих участках начнётся в 2018—2019 годах. 25 октября 2012 Shell начала бурение первой поисковой скважины газа уплотнённых 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 24 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.