Куриленко Владимир

ст. научный сотрудник

Олейник Елена

мл. научный сотрудник

Институт геологических наук НАН Украины

г. Киев

ПЕРСПЕКТИВЫ «СЛАНЦЕВОЙ РЕВОЛЮЦИИ» В УКРАИНЕ

В последние годы стремительно возрастает роль нетрадиционных источников углеводородного (УВ-) сырья, к которым относятся сланцевый газ (СГ), центральнобассейновый газ (ЦБГ), угольный метан и газогидраты (кристаллические соединения молекул воды и метана). В англоязычной литературе им соответствуют: Shale Gas, Tight Gas – газ из «твердых» горных пород, Coalbed Methane и Gas Hydrates. Объявлена «Сланцевая революция» и 21-й век назван «Столетием газа». Причиной кардинальных изменений в представлениях о глобальных энергетических перспективах человечества послужили грандиозные успехи США и Канады в освоении ресурсов СГ и ЦБГ, а также открытие богатейших месторождений нефти и газа на глубинах 4,5 – 10,5 км.

Мировые ресурсы только СГ оцениваются в 460 трл м^з, основная доля которых приходится на США и Канаду (24%), Центральную Азию и Китай (22%), Ближний Восток и Северную Африку (16%), Австралию и Тихоокеанский регион (14%) [4]. Ресурсы СГ активно изучаются, кроме США и Канады, в Западной Европе и Китае. Выделены первоочередные объекты в Польше, в Германии и Нидерландах, в Швеции. Ожидают, что благодаря освоению ресурсов СГ эти страны в ближайшие 10 лет снизят свои импортные потребности (США уже стала импортером газа), а в будущем смогут полностью удовлетворять их за счет собственных недр.

Украина также располагает ресурсами нетрадиционных источников УВ: горючими и менилитовыми сланцами в Западном нефтегазоносном регионе, ресурсами ЦБГ в Днепровско-Донецкой впадине и угольного метана в Донбассе. Планируется освоение этих ресурсов на Олеской (Волыно-Подолье) и Юзовской (Донбасс) площадях, для чего уже выданы лицензии транснациональным компаниям «Шеврон» и «Шелл» [1].

Месторождения СГ и ЦБГ, в отличие от традиционных, не контролируются локальными ловушками УВ, а представляют собой обширные зоны (ареалы, поля, плеи), границы которых определяются седиментационно-фациальными и катагенетическими факторами. В формировании месторождений СГ ведущую роль играет формационный фактор – осваивается конкретная черносланцевая формация или ее часть. Месторождения ЦБГ – это депрессионные участки осадочного бассейна (или весь бассейн) с ухудшенными коллекторскими свойствами.

Промышленно газоносные сланцы представляют собой листоватые обычно темноокрашенные тонко- и микрослоистые алеврито-глинистые, глинисто-карбонатные и кремнисто-карбонатные породы («гидрокарбопелиты» по А.Е. Лукину), отложившиеся в разнообразных континентальных (озерных, болотных), переходных (заливно-лагунных, лиманных, маршевых) и морских (от мелководий до больших глубин) фациальных обстановках. Им свойственно богатое разнообразие минерального состава и структурно-текстурных особенностей благодаря широкому диапазону тектоно-геодинамических и палеогеографических условий [2].

Главное отличие нетрадиционных источников газа от его обычных скоплений заключается в природе коллектора, в его фильтрационно-емкостных свойствах (ФЕС). Для эффективного коллектора минимальная проницаемость считается равной (0,5 – 1,0)·10^-з мкм², пористость – 3-5%, размеры поровых каналов – не менее 1 мкм. Это предельные значения, выше которых возможна фильтрация газа, его движение «сплошным потоком» и формирование скоплений. При значениях ФЕС ниже указанных пределов нарушается действие закона Дарси, резко возрастает роль капиллярных сил, для преодоления которых необходимо давление, превышающее капиллярное [3].

Выработаны требования, предъявляемые к газоносным сланцам при их разработке: 1) глинистого материала не должно быть более 50% во избежание пластичного течения породы без образования трещин; 2) органического вещества должно быть не менее 1% от массы породы; 3) степень катагенетической зрелости органики должна отвечать стадиям МК-2 и глубже, что соответствует значениям показателя отражающей способности витринита более 1,0; 4) пористость должна быть не менее 3% [4].

Существуют специальные технологии по улучшению ФЕС и созданию избыточного давления, чтобы вызвать промышленно рентабельные притоки газа. Такими технологиями являются: бурение скважин с горизонтальными участками ствола внутри продуктивного пласта, многостадийный гидроразрыв пласта (ГРП) с закачкой в образовавшиеся трещины воды с песком, гранулитами и химреагентами; обработка призабойной части скважины и пласта кислотами и химреагентами; нагнетание воды, газовых смесей и различных химических растворов в пласт с целью создания давления выше капиллярного, поддержания пластового давления и т.д.

Однако, как показывает зарубежный опыт, освоение ресурсов СГ и ЦБГ сопряжено с большими экологическими проблемами. Проведение ГРП с закачкой химреагентов приводит к длительному и пагубному загрязнению подземных источников питьевой воды, может активизировать техногенные землетрясения, оползни, эманации газа в атмосферу и вызывать другие негативные явления в окружающей среде. Природозащитные организации США постоянно указывают на связь проведения ГРП с разрушением строений и возникновением проблем у землепользователей, с ухудшением самочувствия и здоровья людей. Проведение массового ГРП требует огромных количеств воды (до 15-19 т на одну скважину) и песка. На каждый ГРП расходуется от 80 до 300 т химикатов (известно до 85 наименований используемых веществ). По экологическим причинам Франция, Румыния и Болгария оказались от разведки ресурсов СГ.

Экономическая рентабельность освоения нетрадиционных газовых ресурсов подвергается критике. Требуется массовое бурение новых скважин из-за быстрого падения дебитов в старых (в течение 1-3 лет). Низкий уровень доказанных запасов в общей структуре ресурсов, низкий коэффициент извлечения и необходимость дорогостоящей обработки извлеченного газа до передачи потребителю из-за высокой вариабельности его параметров делают добычу нетрадиционного газа нерентабельной [5].

Указанные проблемы добычи нетрадиционного газа на Юзовской и Олеской площадях могут проявиться в полной мере, особенно с учетом того, что эти площади расположены в густонаселенных районах с интенсивным земледелием. Сложная тектоно-геодинамическая ситуация на данных площадях с системой тектонических нарушений разных рангов и сквозьформационных зон трещиноватости и дробления делают проведение ГРП и добычу газа на данных площадях с экологически непредсказуемыми последствиями. Для предотвращения этих последствий учеными Института геологических наук НАН Украины предложен обширный и детальный многоуровневый комплекс мероприятий, включающий сейсмологический мониторинг с тектоно-геодинамическими исследованиями в сочетании с аэрокосмическими наблюдениями, гидрогеохимический мониторинг артезианских, грунтовых и поверхностных вод, эманационно-геохимический мониторинг воздушной среды и растительности [1].

Литература

1. Шестопалов, В.М. Розробка концепції гідрогеоекологічного моніторингу видобутку сланцевого газу (Олеська площа) [Текст] / В.М. Шестопалов, П.Ф. Гожик, І.Д. Багрій // Геол.журнал. – 2014. – № 2 (347). – С. 7 – 16.

2. Лукин, А.Е. Геофизические методы и проблема выявления нетрадиционных источников природного газа [Текст] / А.Е. Лукин // Геол. журнал. – 2014. – № 1 (346). – С. 7 – 22.

3. Лукин, А.Е. Черносланцевые формации эвксинского типа – мегаловушки природного газа [Текст] / А.Е. Лукин // Геология и полезные ископаемые Мирового океана. – 2013. – № 4. – С. 5 – 27.

4. Дмитриевский, А.Н. Сланцевый газ – новый вектор развития мирового рынка углеводородного сырья [Текст] / А.Н. Дмитриевский, В.И. Высоцкий // Газовая промышленность. – 2010. – № 8. – С. 44-47.

5. Геллер, Е. Сланцевый газ: зона неопределенности [Текст] / Е. Геллер, С. Мельникова // ТЭК. Стратегия развития. – 2010. – № 2 (02). – С. 24-33.