Статья:

ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИЙ И ПЕРСПЕКТИВЫ ДОБЫЧИ СЛАНЦЕВОГО ГАЗА

Конференция: XVII Студенческая международная заочная научно-практическая конференция «Молодежный научный форум: естественные и медицинские науки»

Секция: 6. Науки о Земле

Выходные данные
Глазов В.А., Новосёлов А.Е., Царева В.А. ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИЙ И ПЕРСПЕКТИВЫ ДОБЫЧИ СЛАНЦЕВОГО ГАЗА // Молодежный научный форум: Естественные и медицинские науки: электр. сб. ст. по мат. XVII междунар. студ. науч.-практ. конф. № 10(16). URL: https://nauchforum.ru/archive/MNF_nature/10(16).pdf (дата обращения: 17.09.2019)
Лауреаты определены. Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Мне нравится
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
на печатьскачать .pdfподелиться

ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИЙ И ПЕРСПЕКТИВЫ ДОБЫЧИ СЛАНЦЕВОГО ГАЗА

Глазов Владислав Андреевич
студент 4-го курса, кафедра МСС и МНД МГТУ, РФ, г. Мурманск
Новосёлов Александр Евгеньевич
студент 4-го курса, кафедра МСС и МНД МГТУ, РФ, г. Мурманск
Царева Валерия Андреевна
студент 4-го курса, кафедра экологии и ЗОС МГТУ, РФ, г. Мурманск

 

Сланцы это осадочные породы, которые прошли определенные стадии преобразования. Сначала, происходит накопление рыхлых осадков, обычно в водоемах. Озерно-болотные и морские прибрежные отложения являются наиболее мощными. Со временем осадки становятся плотнее (литогенез), затем формируется порода (диагенез), потом порода преобразуется (катагенез), и заключительная стадия — метаморфизм. Так, из рыхлого песка образуется песчаник, затем песчано-глинистый сланец и, наконец, гнейс. Эти геологические подробности необходимы для понимания условий залегания сланцевого газа.

В случае со сланцами геологи имеют дело с рассеянной органикой, которая при преобразованиях может выделять газ, но он остается в микротрещинах между минералами. Эти минералы практически непроницаемы для газа и имеют плоскую форму. Таким образом, сланцевый газ не может скапливаться в больших объемах, в отличие от традиционного природного газа, он заперт в микротрещинах с очень низкими фильтрующими свойствами. С этим и связаны все проблемы и особенности его добычи.

Если в районе залегания сланцевого газа пробурить скважину, газа из нее удастся получить совсем мало. Зона влияния в этом случае окажется равна нескольким сантиметрам, когда в традиционном месторождении она измеряется сотнями метров. Однако сланцы обладают свойством, которое так и называется — сланцеватость. Суть этого свойства в том, что есть определенные направления, в которых ориентированы все трещины, и при бурении горизонтальной скважины «в крест» (перпендикулярно трещинам), можно вскрыть гораздо большее количество полостей с газом одновременно.

Это решение, казалось бы, правильным, но и оно не дает необходимого эффекта, так как не гарантирует хорошую связь между стволом и большим количеством трещин. Поэтому горизонтальная скважина бурится в комплексе с многостадийным гидроразрывом пласта. На первой стадии реагент, который используется для гидроразрыва, подается в призабойную часть скважины. Затем, специальным клапаном перекрывается участок трубы длиной 150—200 метров и производится следующий гидроразрыв уже ближе к устью. Таким образом, если ствол скважины имеет длину 1200—1400 метров, то производится 7—9 гидроразрывов. Чтобы порода вновь не сомкнулась, вместе с жидкостью в образовавшиеся полости поступает пропант, состоящий из песка или керамических шариков, то есть, по определению имеет хорошие фильтрующие свойства и, соответственно, не мешает газу проникать в ствол скважины.

Бурение горизонтально-направленных скважин — процесс технически сложный и трудоемкий. Сначала забуривается вертикальный ствол, а изменение его направления по определенному азимуту и под определенным углом происходит на глубине. Бурение ведется с помощью забойного двигателя, который приводит в действие подаваемая под давлением промывочная жидкость. Вставив в соединенные резьбой трубы изогнутый участок, можно достичь искривления направления. Таким образом, происходит поворот скважины. Однако на сегодня, самый распространённый способ — это изменение направления скважины с помощью специальных отклонителей, которые крепятся за забойным двигателем и управляются с поверхности.

В мировой практике прокладка горизонтальных скважин и технология гидроразрыва уже довольно хорошо известны и изучены. Они отработаны и применяются при коммерческой добыче. И все равно, добыча сланцевого газа из недр влечет за собой ряд экономических и экологических проблем.

Дебит и давление газа сразу после вскрытия скважины довольно высоки. Однако, из-за небольшой емкости трещин, в которых хранится газ, эти показатели в течение года падают на 70—75 %. Так, например, 200—500 тысяч кубометров газа на начальном этапе эксплуатации скважины через год могут превратиться в 8—10 тысяч. Учитывая тот факт, что газ в основном добывается для исполнения контрактных обязательств перед потребителем, такое значительное падение объемов добычи необходимо будет компенсировать за счёт добуривания новых скважин. При этом стоит учитывать, что оборудования для бурения горизонтально-направленной скважины обойдется в полтора-два раза дороже, чем традиционная вертикальная. Теперь можно сформулировать первую серьезную проблему: добыча сланцевого газа имеет чрезвычайно экстенсивный характер, несет огромные затраты на создание все новых и новых скважин, а также занимает большие территории, что делает проблематичным использование этой технологии в густонаселенных странах.

Вторую серьезную экономическую проблему создает то, что по мере истощения скважины, зона влияния которой составляет несколько десятков метров даже после гидроразрыва, давление в устье сильно падает. Следовательно, он становится непригодным для подачи непосредственно в газотранспортную систему, где стандартное давление 75 атмосфер. Это означает, что добытый газ надо дополнительно сжимать, используя при этом отжимной компрессор, он отчищает газ от влаги и пыли и дополнительно дожимает. Этот механизм имеет высокую стоимость и низкий КПД, поэтому придется тратить на ее функционирование большое количество добытого газа.

Теперь можно вспомнить, что стало поводом для «антисланцевой» пропаганды ряда деятелей западного шоу-бизнеса, таких как Йоко Оно и Пол Маккартни. Их стали беспокоить экологические последствия добычи сланцевого газа в штате Нью-Йорк, богатом такими месторождениями. Защитники экологической обстановки опасаются, что при расширении добычи газа, в водные горизонты, а как следствие, в пищевую цепь, могут попасть компоненты промывочных жидкостей. Весь газ вместе с закаченными химикатами, который не удается выкачать, начинает выходить на поверхность из недр, просачиваясь через почву как через губку, загрязняя грунтовые воды и плодородный слой. Несмотря на все эти проблемы, сланцевый газ в США продолжают добывать. В первую очередь из-за политического аспекта. Правительством США поставлена задача приобрести независимость от экспорта энергоносителей. Также, чем выше цены на углеводороды, тем выше интерес к источникам их добычи даже при высокой себестоймости. И это как раз случай сланцевого газа.

В США добыча сланцевого газа ведется достаточно активно. По данным американских компаний, себестоимость газа, добытого из сланцев, примерно в 1,3—1,5 раза выше, чем в случае с традиционными месторождениями. В США значительно больше половины всего добываемого газа происходит из нетрадиционных источников: угольных пластов, плотных песчаников и сланцев. При нынешних ценах на энергоносители даже такая себестоимость делает сланцевый газ рентабельным, хотя циркулируют слухи о том, что компании намеренно занижают официальные цифры себестоимости.

В Европе говорить о серьезных перспективах этого сырья не приходится, за исключением разве что Польши, где есть серьезные месторождения газоносных сланцев и условия для их добычи. В соседних Германии и Франции с их густонаселенными территориями и строгим экологическим законодательством эту отрасль вряд ли будут развивать.

В России до сих пор серьезно сланцевым газом никто не занимался в связи с наличием богатых традиционных месторождений.

Управление энергетической информации Минэнерго США (EIA) оценивает украинские запасы сланцевого газа в 1,2 триллиона кубометров, что ставит Украину на четвертое место в Европе по объемам резервов этого типа после Польши, Франции и Норвегии. Геологическое агентство США оценивает запасы Украины в 1,5—2,5 триллиона кубометров.

Подводя итоги, хотелось бы отметить, что прежде чем начинать добычу такого ценного сырья как сланцевый газ, необходимо внимательно оценивать экологические и экономические последствия для страны. В случае России, инвестирование поиска и разработка месторождений сланцевого газа не рациональны из-за обеспеченности страны традиционными запасами природного газа.

 

Список литературы:

  1. Дмитриевский А.Н., Высоцкий В.И. Сланцевый газ — новый вектор развития мирового рынка углеводородного сырья // Газовая промышленность, № 8, 2010.
  2. Высоцкий В.И. Перспективы освоения ресурсов сланцевого газа // Приложение к журналу «ТЭК. Стратегии развития», № 2, 2010.