Поиск альтернативных источников энергии стал для человечества не просто потребностью, а жизненной необходимостью. Энергозависимые страны активно изучают возможность развития новых топливных заменителей, видя в этом экономическую свободу и перспективу экспорта собственной энергии. Глобальной темой для научных и общественных споров является и добыча сланцевого газа, на который мировое сообщество в последнее время возлагают большие надежды.

Сланцевый газ – это разновидность природного газа, добываемого из горючих сланцев, полезного ископаемого, которое образовалось в основном на дне моря из растительных и животных остатков около 450 миллионов лет назад. Залежи зрелых сланцев, как правило, встречаются в пластах палеозойской и мезозойской эры на глубине от 3 до 5 км. Причем можно сказать, что США в этом деле повезло, так как на ее территории сланцевый газ добывается относительно неглубоко – около 1,5-3,5 км.

Немного истории

Первая коммерческая газовая скважина в сланцевых пластах была пробурена в США в 1821 году Вильямом Хартом. Технологии для обнаружения и извлечения сланцевой породы уже существовали, однако их развитие на тот момент было недостаточным. В 1991 году производство машин горизонтально направленного бурения (ГНБ) пошло на поток и использовалось в основном в строительстве подземной инфраструктуры и коммуникаций, однако добыча сланцевого газа была еще не актуальна. Её необходимость была признана в результате истощения залежей традиционного природного газа, и соответственно, увеличения его стоимости. Так, в начале 2000-х годов компания Devon Energy на месторождении Barnett Shale в США впервые пробурила горизонтальную скважину, наладив тем самым масштабное промышленное производство сланцевого газа. Активный рост его добычи получил в СМИ громкое название «сланцевой революции» и в 2009 году сделал США мировым лидером добычи газа (745,3 млрд. куб. м), где более 40 % составляли нетрадиционные энергоисточники (сланцевый газ и метан из угольных пластов).

Технологии сегодня

Современный процесс добычи сланцевого газа осуществляется посредством технологии сейсмического моделирования 3D GEO, которая на основе геологических исследований производит картирование подземных пластов. Газовые отложения в сланце формируются в виде небольших коллекторов, распределенных по всей толще сланцевого пласта. Таким образом, трехмерная модель месторождения служит своего рода геологическим навигатором для машины ГНБ, делая добычу более эффективной. Ведь рентабельными с экономической точки зрения считаются залежи так называемых толстых и зрелых сланцев, из которых получают больше газа.
Фактически добыча сланцевого газа сопровождается постоянным горизонтальным бурением в недрах земли, что способствует сохранению ее природного ландшафта, а это в свою очередь позволяет проводить газодобычу в зоне густозаселенных районов, под автомагистралями, водоемами и жилыми застройками, ведь тогда необходимость восстанавливать поврежденные участки городской инфраструктуры попросту отпадает.
Для извлечения сланцевого газа используют еще один инновационный подход – гидравлический разрыв пласта земли (ГРП). В пробуренные скважины закачивается смесь воды, песка и химикатов, в результате гидроудара стенки газовых коллекторов разрушаются, и весь доступный газ откачивается на поверхность. Для разрыва пласта требуются колоссальные запасы воды – около 7500 тонн всей смеси воды, песка и химикатов. Таим образом, запасы воды должны быть в непосредственной близости от месторождения сланцев.
Сланцевые скважины имеют гораздо меньший срок эксплуатации, чем скважины традиционного природного газа, что делает добычу сланца более дорогостоящей по сравнению с добычей традиционного голубого топлива.

Сланцевая эффективность: газ или нефть?

Качественным показателем газовой эффективности сланца является содержание углеродсодержащей органики – керогена. В месторождениях из термически зрелых сланцев формируются газовые образования с керогеном типа III, дающим «сухой газ». Менее термически зрелые месторождения типа II образуют влажный конденсат, а потому будут давать газ с примесями конденсата. Менее зрелые сланцы с керогеном типа I являются нефтеносными, они могут служить сырьем в производстве синтетического топлива, так как в процессе сухой перегонки выделяют значительное количество смолы, близкой по составу к нефти.
«По разным оценкам, в мировых запасах сланца содержится от 550 до 630 миллиардов тонн сланцевой смолы (искусственной нефти), то есть в 4 раза больше, чем все разведанные запасы натуральной нефти» Э. П. Волков, академик РАН.

Ложка «дегтя» в экологии

Технология гидравлического разрыва имеет множество недостатков.
Во-первых, зрелые сланцы обладают высоким уровнем гамма-излучения. Гидравлический разрыв пласта высвобождает радиацию в верхние слои осадочных пород, в зонах сланцевой добычи газа отмечается повышение радиационного фона.
Во-вторых, использование в процессе ГРП всякого рода антикоррозийных химических коктейлей, поддерживающих оборудование в рабочем состоянии, наносит существенный вред окружающей среде, насыщая грунтовые воды толуолом, бензолом, диметилбензолом, этилбензолом, мышьяком и др. Только для одной операции гидроудара используется 80-300 тонн химических реагентов.
В-третьих, сланцевый газ состоит из чистого метана в отличие от природного газа, который имеет примеси этана, пропана, бутана и др. По заявлениям Агентства по охране окружающей среды США выбросы парниковых газов при добыче сланцевого газа больше, чем в случае добычи нефти и традиционного газа. Общий объем потерь метана при добыче газа составляет 3,6-7,9%.
Тем не менее, сегодня природный газ один из самых перспективных видов ископаемого энергоресурса в мире, его используют в качестве замены углю, имеющему выброс СО2 на 50% больше. Отметим, что метан, полностью составляющий сланцевый газ, также активно влияет на тепловой баланс Земли. Но, несмотря на свой парниковый потенциал, метан имеет сравнительно короткое время жизни в атмосфере (12 лет), что делает его кандидатом для смягчения последствий глобального потепления в ближайшей перспективе в отличие от углекислого газа.

Где искать?

Общие ресурсы сланцевого газа в течение последнего десятилетия эксперты оценивают в 456 трлн. куб. м, ссылаясь на труды немецкого специалиста Ганса-Холегра Рогнера, при этом сам автор называет эти цифры гипотетическими. По другим данным мировой объем сланцевого газа составляет около 200 трлн. куб. м.
В США разведанные запасы этого ископаемого достигают 24 трлн. куб. м. (технически извлекаемы — 3,6 трлн. куб. м.).
Европа также располагает значительными сланцевыми резервами, что может освободить ее от энергетического влияния России. Федеральный институт геологических наук и природных ресурсов Германии в отношении собственной страны сообщает цифру от 6,8 до 22,6 трлн. куб. м., из которых 0,7-2,3 трлн. потенциально извлекаемые.
По расчетам управления энергетической информации Минэнерго США на Украине залежи сланца составляют 1,2 трлн. куб. м, что ставит Украину на четвертое место в Европе по объемам залежей этого газа после Польши, Франции и Норвегии. Госслужба геологии и недр Украины смотрит на запасы традиционного и нетрадиционного газа более оптимистично, заявляя цифру в 7 трлн. кубометров.

В Беларуси также планируется искать сланцевый газ. Пока речь идёт только о геологических исследованиях. Этим вопросом заинтересованы «Белоруснефть» и «Белнефтехим». В августе 2012 года Министерство природных ресурсов Беларуси выделиловосемь участков общей площадью 5,525 тыс. кв. км. Четыре участка расположены на территории Гомельской области: Октябрьский (437 кв.км.), Комаровичский (387,7 кв.км.),Савичский (653 кв.км.), Ельский (506,4 кв.км.). Три участка находятся в Брестской области:Каменецкий (1,124 тыс. кв.км.), Шерешевский (1,126 тыс. кв.км.), Жабинковский (880 кв.км.). Калиновский участок расположен на территории Гомельской, Могилёвской,Минской областей общей площадью 411,1 кв.км.

Сланцевая «панацея» энергонезависимости: прогнозы

По исследованиям IHS CERA годовой объем добываемого сланцевого газа в мире к 2018 году достигнет 180 млрд. кубометров.
Международное энергетическое агентство (МЭА) озвучило свое видение перспектив развития «сланцевой» отрасли в ряде стран. Так по ее расчетам до 2020 г. США займут лидирующую позицию в мире по объемам производства нефти, а к 2030 году будут добывать 150 млрд. куб. м. сланцевого газа в год, превратившись в чистого экспортера черного золота.
Также МЭА прогнозирует, что добыча нетрадиционного газа в Европе к 2030 году составит 15 млрд. кубометров в год.
Запасы Китая МЭА оценивает в 50 трлн. куб. м. К 2015 году в планах «поднебесной» ежегодно добывать 6,5 млрд. куб. м. сланцевого газа, а к 2035 году – 380 млрд. куб. м., что полностью покроет собственные потребности.

Следующим шагом, очевидно, станет налаживание транспортных путей экспорта газа. По прогнозам экспертов, уже 2016 год может стать отправной точкой экспорта США и Канада около 140 млрд. куб. м. газа в год. Непосредственная близость месторождений сланцевого газа к рынкам сбыта в силу его распространенности на всех континентах существенно увеличит газовое предложение и удешевит этот продукт. В перспективе любая энергозависимая страна может обеспечить себя энергией, наладив на своей территории технологию добычи сланцевого ископаемого.

Подготовлено для журнала «Директор»