Итоги № 19 (2013)

Итоги Итоги Журнал

Ударными темпами

Различия в технологии добычи традиционного газа и сланцевого принципиальны. На обычных месторождениях бурится простая скважина, посредством которой раскупоривается естественное подземное газохранилище. В случае со сланцевыми месторождениями все намного сложнее. «В газоносных сланцах есть органическое вещество, которое обычно составляет 3—4 процента от массы всей породы, — рассказывает профессор кафедры разработки и эксплуатации газовых и газоконденсатных месторождений Российского государственного университета нефти и газа им. И. М. Губкина Владимир Якушев. — Это вещество содержит сорбированный газ. Чтобы его высвободить, нужно эту породу разрушить, создав большое количество трещин, которые позволяли бы выделить газ из сланца».

Другими словами, глубоко в недрах земли имеются пласты плотной кремнистой глины, насыщенные газом. Для его добычи нужно, во-первых,

эту самую глину «разорвать», а во-вторых, соединить естественные трещины между собой так, чтобы газ смог беспрепятственно просачиваться на поверхность. Для этого применяются две технологии — горизонтальное бурение и гидроразрыв пласта. Как и в случае разработки традиционных газовых пластов, сначала бурится вертикальная скважина, но вот только на заданной глубине от вертикального шурфа в разные стороны расходятся горизонтальные стволы различной длины. В них под высоким давлением закачивается смесь песка, воды и химических реагентов — для разрыва пласта. Таким образом, серией гидроударов создают в пласте сеть трещин, через них начинает сочиться газ, подающийся на поверхность через вертикальный ствол.

Сегодня запасы традиционного газа и сланцевого оцениваются примерно одинаково. В мире ресурсы того и другого составляют по несколько сот триллионов кубометров, хотя и эти оценки, по мнению специалистов, весьма приблизительны.

Стоит отметить, что метод горизонтального бурения был запатентован еще в XIX веке, но его применяли довольно редко — очень уж это дорогое и трудозатратное занятие. Так, скажем, на бурение горизонтальных скважин тратится примерно в 2,5 раза больше времени, чем вертикальных. Стоимость же бурения горизонтальной скважины, по оценкам, выше, чем традиционной, в среднем в четыре раза. Только одна операция гидроразрыва пласта стоит около четверти миллиона долларов. А деньги считать приходится, поскольку концентрация газа в сланце значительно ниже, чем в природных газовых резервуарах. Такая концентрация газа в породе приводит к тому, что пробуренные скважины быстро теряют так называемый дебит. В этом и состоит главная особенность технологии добычи сланцевого газа. Она предполагает непрерывное бурение большого числа скважин, поскольку, как показывает практика, всего лишь через год после пуска скважины в эксплуатацию ее отдача резко падает. «В течение первого же года дебит начинает снижаться и уходит на уровень 20 процентов от максимального», — говорит Владимир Якушев. Дальше он падает до минимума, если не проводить повторный гидроразрыв или бурение дополнительных стволов. В США на некоторых скважинах для поддержания устойчивого дебита операцию гидроразрыва пластов повторяют по 10 раз в год.

Сланцевый газ, как правило, добывают в непосредственной близости от потребителей. Это минимизирует транспортные расходы, повышая рентабельность бизнеса. Но именно это преимущество порождает его основные недостатки.

Роль добычи

Гидроразрыв пласта попал под мораторий во Франции, Чехии, Болгарии и Швейцарии, временно приостановлены работы в Британии, ЮАР, ряде канадских провинций и американских штатов, а также на севере Испании. Почему? Как уверяют специалисты, в истории газодобычи нет прецедентов столь разрушительного воздействия на недра, как при добыче сланцевого газа. Оно связано со значительным нарушением целостности геологических структур, большой площадью и высокой плотностью проведения буровых работ. Так, одна вертикальная скважина с расходящимися от нее в глубине горизонтальными стволами покрывает площадь около 4—5 квадратных километров. И это вблизи населенных пунктов. Опасны ли такие работы?

Геологи предупреждают: массированная закачка воды для проведения гидроразрыва может привести к локальной деформации земной коры. Часть воды после этой операции откачивают, и ее выносит вместе с добываемым газом, но под землей ее остается около 40 процентов. В результате вероятны техногенные подвижки обводненных участков. Самые неприятные последствия — мощные оползни в расположенных выше глинистых отложениях и даже сейсмическая активность. Например, в Великобритании после начала экспериментов по разработке сланцевых месторождений случился ряд локальных землетрясений. Местные жители и некоторые ученые уверены, что они были не природного, а именно техногенного характера. Исследования позже подтвердили, что два землетрясения в районе Блэкпула на северо-западе Англии были вызваны именно массированным применением технологии гидроразрыва пласта.

За последние 10 лет резко возросло, а в 2011-м в шесть раз превысило среднегодовой уровень XX века число землетрясений с магнитудой 3 балла по шкале Рихтера в центральной части США, где сегодня сланцевые разработки ведутся активнее всего. По оценкам ученых Университета Мемфиса,

катаклизмы были вызваны закачиванием воды в глубокие слои недр под высоким давлением. И хотя по большей части землетрясения незначительны, экологи предупреждают, что «сланцевое чудо» может оказаться бомбой замедленного действия. На случаи эрозии почвы и проседания грунтов в местах разработки сланцев уже почти перестали обращать внимание. Но, говорят, это лишь верхушка айсберга.

Во многих случаях причинами законодательного запрета добычи сланцевого газа стали подозрения в экологическом загрязнении местности. Технология гидроразрыва чревата тем, что метан, а часто с ним и сероводород вкупе с применяемыми при добыче химическими веществами проникают в подземные водные горизонты и системы водоснабжения, делая воду непригодной для использования в быту и промышленности. Исследования, проведенные в американском штате Вайоминг, где находится одно из крупных сланцевых месторождений, показали, что химические вещества способны проникать в подпочвенные воды. В частности, они были обнаружены в окрестных колодцах. Как это получается? «Для проведения многостадийного гидроразрыва требуется огромное количество пресной воды, причем еще специально подготовленной, — объясняет Владимир Якушев. — В нее необходимо ввести определенное количество химикатов для поддержания проницаемости пласта. Не все эти химикаты безвредны, и, естественно, экологи по этому поводу бьют тревогу. Обратно при добыче газа вода выходит, но не вся, значит, внизу, в пласте, остаются химикаты». Если там есть еще и пластовые воды, связанные с другими горизонтами, то эти химикаты могут распространяться и на слои почвы, откуда берется питьевая вода. Помимо того, по той же самой скважине, которая вскрывает сланцевый газоносный пласт, сам газ после гидроразрыва может пройти в водоносный пласт.

Пытка водой

Существует и еще одна, невидимая опасность. Оказывается, сланцевые породы накапливают факторы, способные вызвать рост онкозаболеваний и нарушения дыхательного цикла у людей и животных. Дело в том, что сланцевый газ отличается повышенным содержанием радона. Это продукт естественного распада природного урана, содержащегося в сланцах и гранитах. Уран добывают именно из сланцевых почв, причем наиболее высоким содержанием этого радиоактивного элемента характеризуются углеродисто-кремнистые сланцы. Воду, которую выкачивали в результате добычи сланцевого газа на одном из американских месторождений, проверили в департаменте защиты окружающей среды штата Нью-Йорк. Выяснилось, что в образцах содержится радий-226, причем в концентрациях, превышающих предельно допустимые в 267 раз.

Однако декан факультета геологии и геодезии нефти и газа РГУ имени Губкина Александр Лобусев полагает, что на состояние грунтовых вод, а также на сейсмичность могут повлиять лишь сланцевые месторождения, расположенные на глубине до километра. В то же время специалисты предупреждают о других издержках: при проведении гидроразрыва пласта требуется огромное количество пресной воды — примерно 30 тысяч кубов на одну операцию. А это значит, что разработка сланцевых месторождений рентабельна лишь в тех местностях, где пресная вода имеется в избытке. Это, как правило, самые густонаселенные регионы. При этом надо учитывать, что использованная для добычи вода становится непригодной для бытовых целей из-за введенного в нее химреагента и от нее придется избавляться. Если все делать по уму, то нужно строить дорогостоящие очистительные установки, увеличивая тем самым себестоимость добычи. И тут появляется соблазн либо тишком сливать отходы на грунт, либо закачивать загрязненную субстанцию в проницаемые пласты почвы. Но если пласт проницаем, то он с большой вероятностью водоносный. И в подавляющем большинстве случаев газодобытчики идут именно этим путем. Конечно, законы предписывают им следить, чтобы загрязненная химикатами вода не поступала в горизонты, используемые людьми. Но, как утверждают эксперты, контролировать этот процесс невозможно — рано или поздно возникает перетекание химикатов в пласты с питьевой водой. Даже если гидроразрыв производят на глубине, гораздо большей, чем та, где залегают грунтовые воды, техническая вода, выходя из скважины вместе с газом, частично канализируется в слои, используемые человеком. И эта техническая проблема пока не решена.

Футурологи уже рисуют картину сланцевого апокалипсиса. Ведь век такого месторождения недолог — около 15 лет. После этого добыча сходит на нет, несмотря на многочисленные гидроразрывы пласта и избуренную скважинами породу. Газовики вывозят оборудование, а жители уезжают туда, куда рука сланцевого рынка еще не дотянулась. А на месте некогда цветущей густонаселенной территории остается пустыня, загаженная ядовитыми болотцами, сотрясаемая оползнями и землетрясениями, где счетчик Гейгера пищит не переставая.