НАФТОГАЗОВИЙ КОНСУЛЬТАЦІЙНИЙ ЦЕНТР
UA RU EN

Сланцевий газ, гідророзрив та інші "звірі"

 

Останні сім років я займаюся розвитком підприємств нафтогазової галузі. Починав з фінансової та кадрової реорганізації, пройшов через створення бурових компаній і в підсумку займаюся розвитком сервісних нафтогазових компаній. На відміну від видобувних компаній, які володіють ліцензіями, ми якраз ті хлопці, які бурять, ремонтують і закачують - викачують. Думаю, що достатньо потішити дурницями, які розповідають про сланцевий газ і гідророзриві пласта, фахівці схвалять небагато рядків здорового глузду, а прості читачі кілька підвищать свій загальноосвітній рівень, прочитавши кілька слів про « магії, з подальшим її викриттям.
 
Міф Перший. Сланцевий газ. Нетрадиційні вуглеводні.
Ніякого « сланцевого газу » для фахівців не існує. Цей термін був спеціально розроблений і впроваджений для приватних і державних інвесторів по всьому світу, щоб зібрати гроші для розвідки та експлуатації родовищ нафти і газу в щільних колекторах. Це якщо сказати одним словом, а якщо сказати кількома, то це звучатиме так :
Нафта і газ, газовий конденсат не містяться в землі в ємностях або печерах - вони містяться і перетікають в найдрібніших порах гірських порід - якщо в породі є сполучені порожнечі, то говорять, що це порода має колекторськими властивостями. Якщо ви подивитеся неозброєним оком на таку породу, ви не побачите ні нафти, ні газу, ні конденсату - це не губка або пемза, це звичайний на вигляд камінь. Сподіваюся, вам коли-небудь доводилося бачити, як вода просочується крізь камінь на скельному розломі - це одне і те ж. Неможливо без мікроскопа побачити ці пори або тріщини - але вони є. Щільні колектора - це породи, в яких цих мікротріщин і мікропорожнеч - мало і вони слабо повідомляються один з одним. Наприклад, ми це можемо бачити в сланцях. Газ, чи нафту, при цьому, не називаються і не є виключно сланцевими.
Треба сказати, що і до цих пір невідомо звідки цей газ стався - відомо, що це суміш метану та кількох інших газів. Одні вважають, що цей газ (або нафта) виник завдяки розкладанню органіки, інші, наприклад Менделєєв, вважають, що це вода з залізом піднімаються по розломах земної кори від ядра Землі, і, реагуючи з породами, утворюють вуглеводні. Мені, як астроному - любителю, віриться в те, що нафта і газ присутні в складі і структурі Землі спочатку, підтвердженням тому є всі планети гіганти та їхні супутники. Ця теорія, у всякому разі, пояснює причину утворення покладів нафти і газу під гранітними плитами у В'єтнамі та інших країнах, де осадові породи залишилися високо вгорі.
Значить, сланцевим або будь-яким іншим покладів нафти або газу не видано копірайт на слово « газ » або « нафту ». З тих же успіхом ми могли б щоразу називати газ чи нафту, наприклад Американської, Російської, Української - залежно від того, де ми її видобуваємо. Але це незручно для маркетингу. А ось « природний газ », « сланцевий газ », « сланцева нафта», «нетрадиційні вуглеводні » або « метан вугільних пластів » - зручно. Але ми то тепер знаємо, що мова йде про все тієї ж суміші метану, пропану, азоту, етану ( та інших газів, але в основному - метану), як і у всіх інших «традиційних» випадках.
Я так детально зупинився на цьому міфі, тому що його «руйнування » необхідно нам для викриття наступного :
 
Міф Другий. Новітні методи видобутку нетрадиційних вуглеводнів. Гідророзрив пласта і горизонтальне буріння.
Почну з горизонтального буріння. Всі буріння на море - це горизонтальне буріння. Занадто дорого переміщати платформу. Я сподіваюся, ви знаєте про те, що буріння на море з'явилося раніше « сланцевої революції».
 
Тепер давайте розберемося з новизною гідророзриву пласта. І з новизною в нафтогазовій промисловості взагалі.
Брати Нобель прославилися не тільки тим, що заснували однойменну премію і винайшли динаміт - це російські промисловці, які впровадили методи буріння і транспортування, не нового буріння, а саме масового буріння як такого при видобутку вуглеводнів і побудували нафтопровід. Але чи були вони першими ? Із задоволенням звертаюся до статті в журналі « Буріння » під авторством Куротчин, Данчішака, Михалевича, в якій розповідається про те, що ще в сьомому столітті нашої ери, на Україні, довбали свердловини глибиною до 200 метрів саме для видобутку нафти. Але тільки брати Нобель змогли закласти фундамент у створення сучасної нафтогазової промисловості. Вони розгорнули проекти повного циклу - розвідку, видобуток, транспортування і переробку. Проекти - які переросли в галузі світової економіки.
Потім, після перших воєн Радянський Союз і Канада, США, змогли створити найбільші нафтогазові наукові центри в Івано- Франківську, Москві, Едмонтоні та Х'юстоні. Вам може бути дивно бачити в цьому списку Івано -Франківськ та Москву - ми звикли ставитися до себе принизливо, але кожен п'ятий інженер з буріння і видобутку нафти і газу в світі - випускник Івано- Франківська або Губкіна. А серед російськомовних інженерів - кожен другий.
Це вступ для руйнування міфу я почав не для того, щоб в черговий раз підкреслити першість України у всіх світових досягненнях, а для того, що б вам стало зрозуміла ситуація в сучасній промисловості : справа не в ноу -хау, а в тій кількості ресурсів ( грошових, матеріальних, людських ) які ви можете залучити в галузь. Те, що тисячі років тому вже добувалася нафту зі свердловин не зробила Україну « нафтогазової державою», але повернемося до гідророзриву.
Щорічно Росія і Білорусь виробляє більше двох тисяч гідроразривов пласта. При цьому, як ви можете здогадатися, мова не йде про видобуток « сланцевого газу та інших нетрадиційних вуглеводнів ». Белоруснефть створило підрозділ, який вже виробило понад двохсот гідроразривов пласта. На території Білорусії знаходиться американський завод з виробництва обладнання для гідророзриву. Білоруси роблять сотні гідроразривов, а Україна - кілька одиниць на рік.
А тепер давайте порівняємо з Північною Америкою - Канадою і США.
CalFrac, Trikan - найбільші канадські компанії -конкуренти на ринку гідророзриву пласта виробляють кілька десятків гідроразривов в день! Більше семи тисяч на рік ! І це, тільки дві компанії. Правда кожна з них коштує по кілька мільярдів доларів.
Так які ж технології є « новітніми у сфері видобутку нетрадиційних вуглеводнів » ? Це технологія задейстованія ринкових важелів, бірж, залучення приватних інвесторів, модернізація обладнання - саме ті технології, які у нас не працюють, і у нас немає досвіду щодо їх застосування.
А якщо говорити про технічні новинки - ще раз повторю, що зараз Росія і Білорусь виробляє більше двох тисяч гідроразривов щорічно.
У висновку, хотів би навести дві цитати з останнього журналу Спілки Буровиків України, це уривки з чудової статті Миколи Филимоненко :
« У 1976 р., після закінчення Донецького політехнічного інституту за спеціальністю « Технологія і техніка розвідки родовищ корисних копалин », я був направлений Макіївську геологорозвідувальну експедицію виробничого об'єднання« Укрвуглегеологія ». У той час в Донбасі велися масштабні роботи з експлуатаційної розвідки і переоцінці запасів вугільних родовищ. Оскільки тоді країна орієнтувалася тільки на власні енергетичні ресурси, які повинні були гарантовано забезпечувати потребу постійно розширюються енергоємних базових галузей промисловості, дефіциту енергоносіїв не можна було допустити.
Щоб знизити ймовірність раптових викидів вугілля і газу при розробці вугільних пластів, в Донбасі почалися промислові випробування методу спрямованого гідравлічного розчленування вугільних пластів з метою попередньої їх дегазації. Ідея методу належала доктору технічних наук, професору Московського державного гірничого університету Ножкина Н. В. Вона полягала в закачуванні через свердловину в попередньо розкритий викидонебезпечного вугільний пласт великої кількості рідини, що містить наповнювач ( наприклад, тирса), з подальшим її видаленням з пласта. Спочатку за рахунок гірського тиску, а потім за рахунок відкачування за допомогою заглибних насосів. Таким чином, пласт під дією нестисливої ​​рідини повинен був деформуватися. У ньому повинні були розвинутися старі і утворитися нові тріщини, що призвело б до зняття напружень у пласті, які, на думку вчених, були однією з ймовірних причин раптових викидів вугілля і газу [ 1, 2, 3 ]. При цьому в тріщинах залишався наповнювач, що перешкоджає повному їх закриттю після відкачування рідини. Це мало підвищити проникність утворився пористо - трещинного колектора та сприяти кращому виходу газу... »
« Незабаром з'явилися і перші позитивні результати роботи нашої ділянки, що підтверджують перспективність гідророзриву вугільних пластів. У 1979 р. лава підійшла до попередньо розірваному викидонебезпечних пластах на полі шахти імені О. О. Скочинського. Зона, піддана гідророзриву, була благополучно відпрацьована. Звичайно, гідророзрив не міг не вплинути на стан вугільного пласта. Це створило серйозні проблеми гірникам під час відпрацювання зони впливу гідророзриву. Але гора видавався вугілля, а не тіла загиблих від раптового викиду шахтарів.
До цього часу ділянка могла проводити великі обсяги робіт. Якщо раніше Макіївська ДРЕ орендувала насосні і піскозмішувальних агрегати в Полтавській тампонажної конторі, то тепер були куплені чотири новеньких насосних агрегати 4АН - 700, піскозмішувальних агрегат і багато іншого обладнання. На базі Полтавської тампонажної контори були підготовлені свої машиністи насосних установок. Застій, про який ми дізналися пізніше, якось не відчувався. Чесно сказати, голови підняти було ніколи.
На той період були схильні гідророзриву пологі викидонебезпечного вугільні пласти на полях шахт ім. М. І. Калініна і А. А. Скочинського ( Донецьк), шахти № 21 -біс (м. Макіївка), шахти ім. 18 партз'їзду (м. Шахтарськ ), крутопадающие пласти поля шахти Румянцева (м. Горлівка). »
 
Міф Третій. Екологічна катастрофа, землетрус і отруєна вода. Багато отруєної води !
Почну з « величезної кількості води » необхідного для буріння свердловини і гідророзриву пласта.
Свердловина представляє собою гірську виробку, діаметр якої набагато менше його довжини. Тобто - отвір круглого перерізу, в яке потім вставляються труби.
При бурінні, беруть порородоразрушающій інструмент, бурове долото, кріплять до кінця бурильної труби, і за допомогою обертальних механізмів різного типу ( двигунів понад і знизу, спеціальних турбін), передають обертання на долото і воно « ​​свердлить » породу. Долото нагрівається і його треба охолоджувати. Крім того, треба якось виносити на поверхню вибуреної породу. Крім того, стінки свердловини обсипаються, і їх треба зміцнювати. Для цього використовується буровий розчин, основою якого служить вода.
Скільки ж треба цієї води ?
Для того, щоб почати бурити глибоко, треба спочатку поставити першу колону труб, вона служить для того, щоб не розмивалося гирлі свердловини і не відбувалося забруднення верхнього, водоносного шару. Глибина установки такої колони труб в середньому 300 метрів, діаметр отвору - 700 мм. Буровий розчин надає собою просту воду, в яку, інколи, додають глину. Отже, за формулою «площа кола помножена на висоту » знаходимо об'єм води, пі, множимо на квадрат радіуса, 0,35 метра і множимо на 300 метрів. Отримуємо 115 кубометрів води. Запам'ятаємо цю цифру. Насправді використовуються трохи інші формули засновані на поступовому витраті, але зрозуміло, що загальний обсяг розчину в свердловині не більш її розміру.
Ви, ймовірно, звертали увагу на те, що, чим вище акваріум - тим товщі у нього стінки, так і при бурінні стовп рідини тисне на стінки свердловини. Що відбувається з акваріумом, якщо стінки його недостатньо міцні для стовпа гнітючої води ? Правильно ! Скло лопається ! Тобто - відбувається гідророзрив акваріума.

Конструкция скважины. Презентация компании Shell

Під час буріння свердловини часто зустрічаються ділянки, у яких можуть відбуватися ось такі гідророзриви, тому стінки зміцнюються трубами, а труби цементуються від самого нижнього кінця і до самого верху.
Значить, наші 115 кубів води, винесли наверх 115 кубометрів грунту в спеціальні басейни - відстійники. Порода відстоялася, а вода з глиною пішла бурити ділянку під наступну колону, зазвичай довжиною близько 1000 метрів. При цьому розчин у нас все та ж глина і вода. Але так як внутрішній діаметр труби менше зовнішнього, то і витрата води у нас менше. Залишимо пару сантиметрів на каверни, і бачимо вже циліндр радіусом 0,2 метра і висотою кілометр, отримуємо 163 кубометра води. Але постійте, наші 115 нікуди не поділися ! Значить всього 50-60 кубів додатково.
Знову вставляється колона труб, знову вона цементується зверху до низу. А тепер увага ! За вимогами будівельних норм і правил, ця колона, повинно бути перевірені на герметичність і на надлишковий тиск. Це правило існує вже десятки років. Якщо колона і заколонних простір перших двох труб не герметичні, подальше буріння не здійснюється. Опресовивают труби від п'яти мегапаскалей і вище. У будь-якому випадку це тиск на 10 % вище, ніж може бути при будь-яких умовах експлуатації.
Я сподіваюся, що вам було цікаво дізнатися, як буриться свердловина, тому що, якщо ви зрозуміли про що я написав, ви тепер можете бути впевнені, що жодна нафтова чи газова свердловина не буриться так, щоб всередину її, або з неї що - або перетікало. Ці перетоки ведуть до того, що ні бурити, ні добувати з неї - неможливо. Якщо таке відбувається, мільйони доларів попросту заливаються бетоном, і все!
Давайте підсумуємо : ми з вами пробурена до глибини в 1300 метрів, маємо дві (іноді три ) труби вкладених один в одного, і зацементовані знизу доверху, і використовували, але не витратили 165 тонн води. Тому що вона у нас нікуди не далася, і все також знаходиться в коморах - відстійниках.
Діаметр труб, що використовуються для будівництва свердловини глибиною чотири кілометри, рідко перевищує дев'ять дюймів, значить об'єм води, задейстованний для буріння, не перевищує 250 кубометрів.
Якщо ви приїдете на свердловину, ви побачите ці комори - остойнікі, в яких накопичується вибуреної порода. У деяких випадках використовується безамбарного спосіб буріння - тоді вся очищення та рециркуляція відбувається в закритих ємностях.
Тепер перейдемо до гідророзриву пласта. Світова тенденція його застосування така, що зараз набагато продуктивніше робити кілька малооб'ємних гідроразривов пласта уздовж горизонтальної ділянки свердловини. Обсяг таких закачувань від 3 до 20 тонн.
Зустрічаються і крупнооб'емних гідророзриви. Наприклад, Полтавська газонафтова компанія, PPC, провела розрив об'ємом 1200 тонн. До цього, і я брав у ньому участь, найбільшим був розрив об'ємом в 600 тонн кислотного гелю.
Що являє собою гель, і наскільки це небезпечно для навколишнього середовища і для вас особисто?



Состав жидкостей гидроразрывов пласта

Перше, як ми вже з вами встановили, колони труб, з яких складається свердловина - герметичні. Більше того, якби вони не були такими - свердловина б не могла бути пробурена.
Перед тим як робити розрив пласта це наново перевіряється. Водою. Далі, перевіряється, чи може пласт порватися, для цього проводять мініразрив, по ньому уточнюють, яка вийде тріщина і чи вийде закачати необхідний обсяг.
Одна з «страшилок» полягає в тому, що «ми не знаємо, що нам закачують » - знаємо, бо часто замовник сам закуповує хімреагент. Просунуті компанії приховують « секретні рецепти під власним брендом », допустимо. Білоруси, наприклад, не приховують - зараз були отримані спеціальні КДОФи - карти небезпечних факторів, на рецептури Сервіс Ойл - вони надаються в комісії, та й просто йдуть в комплекті з іншого дозвільною документацією. Реагенти закуповуються не на « чорному ринку біологічної зброї », а у звичайних постачальників хімреагентів і вони, практично всі, не сильно відрізняються від складу шампунів і рідкого мила. Пити, звичайно, я б їх не став, але і в непритомність не впав би. Просто змив би водою при попаданні на шкіру і все.
Повернемося до 1200 тоннам кислотного гелю, який ми закачали на глибину в чотири кілометри. Чи може він потрапити до нас у город, або в річку ?
Сама « висока » тріщина, яка була отримана під час гідророзриву пласта була отримана на родовищі Барнетт - її « висота » склала 600 метрів. Значить жителям Полтавської та Харківської областей боятися нічого.
Тепер про величину тріщин і про землетруси - проблема гідророзриву в тому, що тріщини схлопиваются, і це означає, що їх треба якось закріплювати. Кріпляться вони піском діаметром близько одного міліметра. У порівнянні з гірськими шахтними виробками, на яких все ще стоїть Донецьк - і говорити нічого! Або, наприклад, якщо ми порівняємо свердловину, з спорудженням перевищує за величиною і за екологічної небезпеки свердловину, яку бурить Shell в кілька разів. Я кажу про зливової каналізації невеликого села.
Ми вже говорили, що свердловина - це труба місткістю в 200 тонн рідини, говорили про те, що найбільший гідророзрив на Україні склав 1200 тонн, а тепер давайте подивимося на райцентр після травневого дощу:

  • Зливова каналізація, діаметром 500 мм навколо центральної площі, довжиною 200 метрів - переповнена. В утворену промоїну, в невеликий яр, зливаються зливові води об'ємом 4 тонни на хвилину. Ця вода являє розчин солей і масел, вихлопних газів, які накопичилися за зиму в пилу і бруду га поверхні асфальту.
  • Далі по вулиці, після дощу, миють свої машини чотири домовласника
  • В кінці вулиці, на приватній мийці, скупчилася черга ще з декількох автомобілів, у тому числі і власника автомийки - голови села.
  • З повідомлень гідрометцентру, ми дізналися, що випало 20 мм опадів за минулу добу - третина місячної норми.
  • А на ринку, з великої купи сміття, яка завжди утворюється після « базарного » дня, весело збігають струмочки дощової води і потрапляють в ту саму ж зливову каналізацію, яка несе свої води в найближчий яр.

Стривайте, якщо довжина доріг в райцентрі становить 10 кілометрів, а центральна площа - 100 на 100 метрів, значить, тільки дощ три рази на місяць виробляє гідророзрив пласта ! А що говорити про зливних ямах, і про добрива, які, не завжди, але часто, застосовуються на полях і городах ? І відбувається це не на глибині в чотири тисячі метрів.
Про землетрусах. Тут взагалі все дуже сумно, я кажу про здоровий глузд. Закон збереження енергії стверджує, що вона - енергія - нізвідки не береться, і нікуди - не зникає. Значить землетрус від гідророзриву пласта одно рівно такій же кількості енергії, який виробляє насосний агрегат вгорі, на землі. Він, звичайно, дуже потужний, але перевернути землю - не в змозі. Сейсмічні хвилі при гідророзриві пласта виявляються тільки спеціальними датчикам, а сам момент гідророзриву помітний тільки по роботі приладів.
Багато хто думає, що землетрус може бути через просідання породи. Це було, але, на жаль, можливо тільки в пластах дуже великої місткості і не у нас. Максимальний поштовх був амплітудою в три балу, здається це сталося в районі вугільних шахт у Великобританії.

У висновку, я хотів би сказати, що всім повинні займатися фахівці, навіть антисланцевої піар- компанією і частіше користуйтеся здоровим глуздом і калькулятором !