Другие журналы на сайте ИНТЕЛРОС

Журнальный клуб Интелрос » Альтернативы » №3, 2014

Георгий Бискэ
СЛАНЦЕВЫЙ ГАЗ. ОТ ГЕОЛОГИИ ДО ГЕОПОЛИТИКИ
Просмотров: 1775

Бискэ Георгий Сергеевич – д.г.-м.н., профессор кафедры динамической и исторической геологии Санкт-Петербургского государственного университета

Индустриальный мир живет за счет ископаемой солнечной энергии, накопленной в течение многих миллионов лет в пластах горных пород. Речь идет о той части органического вещества древней земной биосферы, которая избежала окисления, поскольку оказалась захороненной на дне морей, озер, лагун, в болотах под толщей геологических осадков – глин, песков и др. Залежи этой бывшей органики сейчас представляют собой торф, каменный уголь; что касается более легкой ее части, то она может выделиться в виде жидкости (нефть) и горючих углеводородных газов. Если эти вещества заперты сверху непроницаемым экраном (обычно глинистые породы), то они могут сохраняться под землёй неопределённо долго. Остаётся провести разведку, бурить скважины и качать, что сейчас и делается в гигантских масштабах.

Но не всегда это так просто. Дело в том, что все легкие подвижные вещества, которые могут находиться в пластах горных пород, – больше всего это вода, но также нефть, газы, – освобождаются и становятся подвижными лишь в пористой и трещиноватой среде. Чем выше пористость и трещиноватость, тем быстрее они могут перемещаться и легче извлекаются. Однако количество такого подвижного компонента всегда ограничено, при добыче подвижные запасы иссякают, их извлечение требует все больших усилий и затрат энергии. По имеющимся оценкам (Якуцени В. П., Петрова Ю. Э., Суханов А. А. Нетрадиционные ресурсы углеводородов – резерв для восполнения базы нефти и газа России // Нефтегазовая геология. Теория и практика: электр. науч. журн.  2009, т. 4, № 1), свободная нефть и традиционный газ составляют лишь порядка одной тысячной от всех геологических ресурсов углеводородов.

Сверх этой одной тысячной можно пытаться извлекать горючие компоненты (углеводороды и пр.) также из твёрдых пород, поскольку некоторые из них, особенно сланцы и песчаники, могут быть ими сильно насыщены. Давно ведется добыча «горючих сланцев», например, в Эстонии и по соседству в Ленинградской области. Эстонский и ленинградский комбинаты производили по 400 миллионов кубометров газа в год, что было достаточно в первое время для газоснабжения Ленинграда. Применявшаяся технология связана с наземной переработкой сланцев, она довольно дорога и оставляет массу экологически опасной золы. Более эффективен другой способ обращения с углеродсодержащими сланцами. Можно попытаться непосредственно в пласте искусственно создать полости, поры, трещины, и тогда порода сама выделит в них нужные нам вещества.

Гидравлический разрыв пласта, или «фрекинг», – это создание трещин, пустот в горных породах, прилегающих к буровой скважине, за счет подземного взрыва и затем создания давления на забое скважины в результате закачки в породы вязкой жидкости. Методика гидроразрыва эффективна в том случае, если удается направить скважину в плоскости пласта. Это называют горизонтальным бурением, что не вполне точно, но поскольку пласты в нефтегазовых бассейнах лежат обычно полого, то действительно надо поворачивать скважину почти горизонтально, а это технически сложно. После фрекинга в пустоты выделяются углеводороды из ранее плотного сланца или песчаника, в которых они содержались. Закачка требует давления в 500–1500 атмосфер и употребления большого объема воды с песком плюс вязким токсичным соединением (формальдегид, хлорид аммония, или нашатырь, уксусный ангидрид, метиловый и пропаргиловый спирты, а также соляная кислота и пр.: разные компании разрабатывают свои составы). После проведения гидроразрыва на месторождении можно начинать отбор газа из скважин. Но затем перечисленные выше приятные вещества частично возвращаются на поверхность, что требует технологии их обезвреживания, а частично остаются в пласте и могут мигрировать. Собственно горючие компоненты сланцевого газа, особенно метан, также распространяются вместе с водой. Газ пробивается на поверхность в неожиданных местах, смешивается с подземной водой, отравляет её химикатами и выводит из строя подземные питьевые запасы. Наверно, сообщения о том, что у фермеров американского Среднего Запада дома загорается вода из водопроводных кранов, являются преувеличением. Однако проблема признается и нередко рисуется как экологическая катастрофа, происходящая в районах газодобычи в США. В качестве частичных мер противодействия правительство обязало нефтяные компании раскрыть составы смесей, применяемых для гидроразрыва, и т. д.

Далее, считается, что применение гидроразрыва может вызвать слабые сейсмические толчки за счёт нарушения равновесия в толще горных пород. Скорее всего, здесь провоцируется спуск уже накопленных в земных недрах напряжений. Такое нередко бывало и при традиционной добыче газа, нефти, подземных вод путём простой откачки. Пожалуй, катастрофические землетрясения на фоне буровой добычи все же происходили только в собственно сейсмичных, иногда потенциально (недооцененно) сейсмичных районах, – например, в 70-е годы в районе города Газли в Узбекистане. Но никогда в районах сейсмически спокойных – как, например, в Западной Сибири. Споры о роли технологии гидроразрыва в наведении сейсмичности ведутся относительно таких территорий, как Оклахома в США, где слабые, но многочисленные толчки начались вместе с добычей сланцевого газа, но при этом происходят и естественные землетрясения небольшой силы.

Может быть, главная экологическая опасность добычи сланцевого газа – то, что видно на снимках сверху в областях газодобычи: множество скважин, соединённых дорогами, по которым перевозится тяжёлое оборудование. Обычная сеть местных дорог быстро выводится из строя. Местность после завершения добычи подлежит капитальному ремонту.

Каков потенциал сланцевого газа в мировом масштабе?

Наибольшими перспективами обладают обширные геологические прогибы, «бассейны», к которым относятся некоторые равнины континентов и их предгорные части. Крупнейшие уже разведанные месторождения находятся в Соединенных Штатах. В США и Канаде это древние, палеозойские слои, но лежат они здесь по большей части неглубоко, а местами газоносные сланцы выходят на поверхность. Известное месторождение черных сланцев Барнетт в Техасе, близ Далласа, по возрасту относится к нижнему карбону (320–360 млн. лет). Оно даёт около 6,8% газодобычи США. Ему уступает месторождение Марселлус в штате Пенсильвания, сланцы и известняки которого относятся к среднему девону (это древнее). Недостатком здесь являются примеси пирита, который разлагается с выделением серы, а также урана, элемента и радиоактивного, и ядовитого. Есть ещё крупные запасы в месторождении Хейнесвилл, это Техас и Луизиана, здесь слои более молодые, юрского возраста, но там проблемы с экологией и техникой добычи ещё больше. Большие месторождения есть в Канаде.

Сейчас сланцевый газ в США – уже весомая реальность, к 2011 г. его добыча выросла до 141,6 млрд. куб. м (до 23% всей добычи газа в стране) (Annual Energy Outlook 2012. With Projections to 2035. June 2012. U.S. Energy Information Administration. Office of Integrated and International Energy Analysis. U.S. Department of Energy, Washington, DC 20585). Что же касается общей добычи газа, в основном все же ещё не сланцевого, а свободного, то американские компании довели его до уровня, превосходящего добычу в России. Цена газа в США около 150 долларов за 1000 куб. м, тогда как российский трубный газ стоит 300–400 долларов. Газ на территорию США не импортируется; в этой связи оказался пока невыгодным и с 2012 г. отложен проект разработки Штокмановского месторождения в Баренцевом море – впрочем, проект очень дорогой и технологически пионерный, так как требует бурения газовых скважин на больших глубинах моря. Теперь, наоборот, к 2016 г. предполагается массированная поставка сжиженного газа из США в Европу, а может быть – не столько в Европу, сколько в страны Тихоокеанского региона, причём туда скорее пойдёт «традиционный» газ из Аляскинских месторождений, тогда как сланцевый будет использоваться на месте.

А что в самой Европе? Здесь потребности в газе лишь частично удовлетворяются за счет традиционных месторождений, однако даже недавно освоенные залежи под Северным морем их не покрывают. Что касается сланцевого газа, то с ним сразу две трудности. Во-первых, единственный обширный бассейн с запасами сланцев – низменности вдоль Балтийского и Северного морей (т. н. Центрально-Европейская синеклиза и восточнее ее Балтийская), в основном это территории Германии и Польши. При этом в большинстве районов Польши и Германии газоносные отложения находятся в среднем много глубже, чем в США. Поэтому все операции с гидроразрывом технически сложнее и дороже. Во-вторых, высокая плотность населения, к тому же, особенно в Германии, очень зубастого по части защиты окружающей среды. Сланцевый газ здесь пока что признается неконкурентоспособным[1], и скорее всего Германия вообще откажется от собственной добычи. Есть ещё Парижско-Лондонская синеклиза и Трансильванский бассейн (Венгрия, Румыния, Болгария), однако для них можно делать лишь самые общие прогнозы запасов, а экологические проблемы более чем очевидны и протесты тоже обеспечены. Пока что в ряде стран (Франция, Болгария) на уровне правительственных решений принят запрет на использование технологии гидроразрыва. В Польше настроения более оптимистические, плюс традиционные надежды на американскую помощь и технологии. Из европейских стран лишь Польша планирует развернуть широкие работы на сланцевый газ и сделать его добычу выгодной. При этом характерно, что оценка запасов газа для Польши очень неопределённа и колеблется от 5,3 до 0,15 трлн. м3 (Кривошеев В. Т. и др., XI-th International Conference on Geoinformatics Theoretical and Applied Aspects, 14–17 May 2012, Kiev, Ukraine).

Теперь Украина. Здесь уже проведены значительные разведочные работы на сланцевый газ, в основном силами иностранных инвесторов, включая Royall Dutch Shell (Шелл), соглашения с которой подписаны в январе 2014 г. правительством Януковича. Предполагаемые запасы примерно вчетверо меньше польских, но все же на Украине известны, по крайней мере, два значительных бассейна. Один из них почти совпадает с угольным Донбассом. При этом основная часть сланцев и газоносных песчаников находится здесь в более древних слоях, нежели уголь, – в нижнем карбоне и отчасти еще ниже, в верхнем девоне. Но все эти слои здесь образуют складки и местами поднимаются ближе к поверхности, что создает возможности, близкие к крупным месторождениям США. Добыча уже ведется на Юзовской площади (север Донецкой области, близ Славянска) и, по имеющимся данным, достигала порядка 650 млн. куб. м в год. В качестве оператора называют компанию Burisma Holding, основным собственником которой является бывший министр экологии Украины Н. Злочевский, а членом правления недавно стал сын американского вице-президента Х. Байден. Бывший премьер-министр Украины Николай Азаров заявил в интервью журналу The Wall Street Journal о планах его страны увеличить добычу сланцевого газа на 25% в течение следующих трех лет. Современные же украинские политики, ссылаясь на американские оценки и возможности, говорят о возможности доведения добычи здесь до 150 млрд. куб. м в год, что может сделать Украину уже экспортером газа! Однако по оценкам ВР, опубликованным в январе этого года, суммарная добыча всех видов нетрадиционного газа (сланцевого, метана угольных пластов и др.) составит – для всей Европы! – к 2030 г. всего порядка 50 млрд. куб. м в год (BP Energy Outlook 2030. London, January 2012). Существенная разница… Другой бассейн – Предкарпатский на западе Украины, здесь разведываются силурийские по возрасту сланцы так называемой Олесской площади. Глубина залегания этих толщ 2–4 км – намного больше, чем газоносные сланцы в США. Соглашение о добыче и разделе продукции заключено здесь с компанией Chevron.

Экологические ограничения в Европе, включая Украину, должны удорожать добычу не меньше, чем на юге США. Украинские специалисты считают, что в ближайшие 15–20 лет на Украине невозможно будет существенно вытеснить добычу традиционного газа из антиклинальных и неантиклинальных ловушек сланцевым газом (Кривошеев, см. выше).

В Китае за 2013 г. добыто 200 млн. куб. м сланцевого газа. Пока что это капля в море, если иметь в виду быстрые темпы роста всего хозяйства Китая и огромную потребность в энергоресурсах. Прогнозируется, что к 2020 г. из сланцев будет добываться уже около 80 млрд. куб. м. Неясно, как оправдаются эти прогнозы. В Китае перспективные запасы газовых бассейнов оцениваются довольно высоко, однако добыча там, скорее всего, будет трудной, а экологических проблем и без нее достаточно. Добавим, что Китай серьезно занимается разными нетрадиционными источниками энергии, в том числе более экологичными: например, уже широко внедрены в быт солнечные батареи, строятся большие ветровые электростанции.

 Из других стран за пределами Северной Америки в обзорах по сланцевому газу чаще упоминают Австралию и Аргентину. Однако, как и везде, – если районы возможной добычи почти лишены населения и экологических угроз, то там либо нет воды, либо проблемы с расстояниями и транспортом. Кажется, только в Австралии начата отработка одного из месторождений.

Что касается России, то она сейчас на первом месте в мире по запасам и добыче природного газа, но газа традиционного. Хотя уже в послевоенные годы в СССР были сделаны первые опыты по добыче, также с помощью гидроразрыва, в дальнейшем внимание полностью переключилось на готовый и относительно дешевый газ из предуральских, а затем западносибирских, узбекских, якутских и других крупных месторождений. Сейчас основной район добычи – север Западно-Сибирской «плиты», обширного пологого прогиба глубиной до нескольких тысяч метров, заполненного молодыми, мезозойскими, песками и глинами. Его продолжение – это недра полуострова Ямал, а затем мелкого (но, увы, со льдом) Карского моря. Построены и продолжают строиться очень длинные нитки газопроводов, по которым в европейскую Россию и далее на экспорт идёт сравнительно дешёвое по себестоимости и дорогое на границе сырье.

Нужен ли нам еще и сланцевый газ? Как будто – пока что не очень и нужен. Может быть, хорошо бы иметь разведанные его месторождения в европейской части России, где добыча газа из сланцев имеет перспективы стать экономически оправданной, однако до сих пор разведки не было, и можно делать лишь самые общие прогнозы запасов. Может быть, это Московская синеклиза, или российское продолжение Донбасса (Ростовская область), или глубокие девон-каменноугольные впадины Заволжья, пермь Предуралья? При этом несомненно, что газосланцевая промышленность из-за экологической угрозы может развиваться только в малозаселённых районах, имеющих достаточный запас воды. Соответственно, газосланцевая добыча выгодна для больших стран, имеющих незаселённые территории. Для нас – опять же за Уралом.

Однако в России скорее видны перспективы других нетрадиционных источников углеводородов. Прежде всего это газогидраты – скопления замороженного газа, которые связаны с многолетней мерзлотой того же западносибирского севера, включая дно морей. Добыча этой разновидности газа уже ведётся, но пока что не столь большая, а запасы гигантские, но опять же цифры очень неопределённые. Кроме того, почти не используются лёгкие попутные углеводороды (метан) из угольных шахт, горит в факелах попутный газ нефтяных месторождений

В этой связи отмечают, что «России и ее газовой отрасли угрожает не «сланцевая революция», а технологическое отставание, невосприимчивость к продуцированию новых технологий последнего поколения. Отставание, которое может снизить конкурентоспособность российской экономики, а также повысить ее уязвимость в условиях нарастающего геополитического соперничества. Подобное технологическое отставание сделает невозможным реализацию стратегической цели – достижение уровня экономического и социального развития, соответствующего статусу России как ведущей мировой державы XXI века, занимающей передовые позиции в глобальной экономической конкуренции и надежно обеспечивающей национальную безопасность и реализацию конституционных прав граждан.» (Ананенков А. Г., Мастепанов А. М. Газовая промышленность России на рубеже ХХ и ХХI веков: некоторые итоги и перспективы М., ООО «Газойл пресс», 2010). Необходимо собственное развитие как газосланцевой промышленности, так и других направлений добычи энергетического сырья, которые для России могут быть ещё перспективнее. Трёхсотметровые башни Газпрома и монастыри в Кремле могли бы и подождать.

Попробуем теперь подойти к проблеме сланцевого газа с более общей позиции.

«Мнения экспертов по отношению к оценке мировых запасов сланцевого газа и перспектив развития этого направления диаметрально противоположные», – меланхолично констатирует один из сайтов. Установить объем запасов в масштабе как отдельных стран, так и всего мира пока что просто невозможно: во всяком случае, это еще более трудная задача, чем оценка запасов традиционного газа и нефти. Главная проблема – определить степень извлекаемости газа даже в известных уже залежах и оценить степень экологического риска, который во многих случаях делает добычу совершенно неприемлемой или, при строгом соблюдении правил, нерентабельной. Если мировые ресурсы сланцевого газа оцениваются цифрами до 200 триллионов кубометров, то рентабельное извлечение возможно лишь для 12 трлн. м3, из них в США 3,6 трлн. м3 (А. Коржубаєв, А. Хуршудов, Oil&Gas Eurasia, №1, 2011). Тот же источник указывает, что отношение затрачиваемой на добычу топлива энергии к энергии самого топлива сейчас составляет около 1:18, тогда как в начале эпохи добычи нефти оно достигало 1:100. Для сланцевого газа эта величина уже более 1:5, хотя соответствующие данные мало публикуются. Соответственно, себестоимость добычи американского сланцевого газа (около 130–150 долл. / 1000 м3) примерно втрое больше, чем средняя для российского традиционного газа.

Хотя в США стоимость традиционного природного газа относительно высока, собственных его запасов (кроме Аляски) здесь мало, и поэтому добыча сланцевого газа стала коммерчески выгодна. При этом интересно мнение многих аналитиков, согласно которому компании в настоящее время занижают показатели стоимости работ, добывают сланцевый газ себе в убыток, но стараются демонстрировать рентабельность, чтобы сохранить лицензии на добычу в надежде на повышение цен на внутреннем рынке. Многомиллиардные долги списываются, и поэтому трудно выявить реальную себестоимость работ.

Однако в результате больших капиталовложений США приобрели абсолютную монополию на технологии разведки и добычи сланцевого газа, включая необходимое очень дорогое оборудование. Соответственно, технологическая рента при разработке запасов за границей (в той же Польше и на Украине), получаемая совместными компаниями, обещает быть весьма высокой. Что же касается экологических ограничений, то еще раз напомним, что газосланцевая промышленность из-за экологической угрозы может успешно развиваться только в малозаселенных районах, имеющих дополнительный запас воды. Соответственно, газосланцевая добыча – это прерогатива больших стран, имеющих незаселенные территории. Однако для самой территории США принята поправка ко всем актам (Акт о безопасности питьевой воды, Акт о защите воздуха и около десятка других законов), ограничивавшим до того возможности – и прибыли – нефтегазовой добычи. Говорят о «лазейке Halliburton Inc», по названию добывающей сланцевый газ компании. Фактически пришлось поступиться экологическими соображениями ради снижения стоимости топлива и ради выгод энергетических сырьевиков. Чего ради больше – это уже вопрос политический.

«Десять лет бурения (в США) показали, что корпорации терпят огромные убытки. Почему компании продолжают добычу, на которой теряют деньги? Я — геолог, а не психиатр, чтобы ответить на этот вопрос», – заявляет один из техасских нефтяников. Все же вопрос этот далеко не медицинский. Действительно, если сланцевый газ в США обходится столь дорого, то почему его все же добывают (около трети всего американского газа составляет газ сланцевый – Финансовая газета, 2012, 08.05) и пропагандируют как будущую замену традиционному?

Во-первых, российский традиционный (трубный) газ сейчас продается в Европу все же втрое дороже. Во-вторых, правительство США выступает здесь как нерыночный агент: оно смотрит вперед, способствует развитию передовых технологий и снижению стоимости добычи, обеспечивает себе сырьевую независимость и вытесняет иностранные (в частности российские, «Газпром») компании с европейского, а в перспективе и с китайского рынка, сбивая цену и перехватывая покупателей. Никакой невидимой руки рынка: руками правительства являются крупные компании. Оно может позволить себе временные расходы и убытки, как никто больше в мире.

Вот когда мировая добыча минерального и в частности энергетического сырья станет вопросом нормального человеческого хозяйства, тогда мы сможем объективно посчитать доходы и расходы человеческого труда, включая ущерб геологической среде и совершенно обязательные работы по восстановлению изгаженных территорий. А пока вопросы со сланцевым газом решаются с явным влиянием принципа «на войне как на войне». В том числе и на Донецкой.



[1] http://ruxpert.ru/%D0%A1%D0%BB%D0%B0%D0%BD%D1%86%D0%B5%D0%B2%D1%8B%D0%B9_%D0%B3%D0%B0%D0%B7

 



Другие статьи автора: Бискэ Георгий

Архив журнала
№3, 2016№2, 2016№3, 2015№2, 2015№4, 2014№3, 2014№2, 2014№1, 2014№4, 2013№3, 2013№2, 2013№1, 2013№4, 2012№3, 2012№2, 2012№1, 2012№4, 2011№3, 2011№2, 2011№1, 2011№4, 2010№3, 2010№2, 2010№1, 2010
Поддержите нас
Журналы клуба