Эйфория вокруг ресурсов сланцевого газа беспочвенна

Мир слегка ошалел от внезапно возникших перспектив. Кажется, что перед ним открылись неограниченные возможности получения энергии в виде «нетрадиционных способов добычи газа». Информационные агентства щеголяют цифрами в сотни триллионов кубометров запасов. На биржах снижается курс акций газодобывающих компаний. Эксперт Агентства нефтегазовой информации Александр Хуршудов попытался обобщить имеющуюся информацию и трезво оценить, что за подарок нам преподнесли природа, технический прогресс и предприимчивый бизнес.

1. УГОЛЬНЫЙ ГАЗ

Наличие метана в угольных пластах было известно с незапамятных времен, и этот горючий газ всегда был главным врагом шахтеров. Ежегодно приходят сообщения о взрывах метана в шахтах, уносящих человеческие жизни. Для уменьшения этих опасностей на угольные пласты бурят скважины, откачивают метан, а иногда используют его для отопления своих объектов.
Долгое время низкие дебиты метана из угольных скважин не позволяли добывать газ целенаправленно, компримировать и подавать на газоснабжение. Ситуация изменилась в последние 10 лет с развитием (и некоторым удешевлением) горизонтального бурения и многоступенчатого гидроразрыва пластов (ГРП). Такие скважины создают в пласте систему преимущественно вертикальных трещин, их заполняют песком или другим сыпучим материалом, что приводит к многократному росту продуктивности.
Не все угли пригодны для добычи метана. В бурых углях его содержится мало, в антрацитах – много, но зато их проницаемость ничтожно мала. В России наиболее перспективны для добычи газа угли Воркутинского и Кузнецкого бассейнов.
Поскольку средняя газонасыщенность углей составляет 30-40 м3/т, а мировые запасы угля насчитывают 826 млрд. т, то суммарные геологические запасы угольного метана можно в первом приближении оценить в 32 трлн. м3. Разумеется, есть еще угли, залегающие на больших глубинах, есть пласты малой мощности, из которых добывать уголь экономически невыгодно, и они в состав запасов не включаются. Но и эффективность добычи метана из таких пластов пока не доказана, ибо продуктивность скважин в них будет существенно ниже. Вот почему мне не совсем понятна часто упоминаемая оценка мировых ресурсов угольного метана в размере 260 трлн. м3, что в 1,4 раза превышает мировые доказанные запасы природного газа (185 трлн. м3).
Однако добыча угольного метана быстро растет. В США, которые располагают крупнейшими в мире запасами угля (238 млрд. т), за последние 15 лет она выросла в 12 раз, с 5 до 60 млрд. м3. К 2030 году планируется увеличить ее до 350 млрд. м3, но даже и в этом случае она составит менее половины всего потребляемого в стране газа. А нынешняя доля угольного метана в общемировой добыче газа пока не превышает 3 %.
Самым сложным вопросом является экономически оправданный коэффициент извлечения угольного газа. Он зависит от степени трещиноватости и проницаемости пласта, удаления района добычи от основных потребителей, системы налогообложения и многих других факторов. Практически ни на одном из угольно-метановых месторождений он еще не достигнут. Но если принять его на уровне 60 %, то мы имеем шансы в ближайшие 20 лет получить в мировом масштабе прирост в 20 трлн. м3, что составляет 11 % к мировым запасам газа и является неплохим подспорьем.

2. СЛАНЦЕВЫЙ ГАЗ

Угольные пласты характеризуются весьма низкой проницаемостью, но всё же способны обеспечить постоянную фильтрацию газа к забоям скважин. Сланцы являются породой практически непроницаемой. Известны мягкие (горючие) сланцы, содержащие до 25 % органического вещества, в том числе метана. Когда-то их добывали карьерным и шахтным способом, но при их использовании образуется слишком много отходов. Нынешний бум добычи «нетрадиционного газа» связан с другими, более древними сланцами, которые представляют собой мягкую скалистую породу и имеют слабо развитую сеть трещин. В них-то и содержится метановый газ.
Наибольшую историю добычи газа из сланцев имеет месторождение Barnett Shale, расположенное на севере Техаса в США. Первые притоки газа здесь были получены в 1981 г. Поэтому мы остановимся на этом месторождении подробнее.
Содержащие метан сланцы залегают здесь на глубинах от 450 до 2000 м на площади 13 тыс. кв. км. Мощность пласта изменяется от 12 до 270 м. Если принять, что объем метана в пласте составляет всего лишь 0,3 %, то геологические запасы газа составят 590 млрд. м3. Доказанные извлекаемые запасы были приняты в размере 59 млрд. м3. В настоящее время они полностью выбраны.
Планом разработки месторождения предусматривалось выйти на проектный уровень добычи 36,5 млрд. м3/год, для этого надо было пробурить более 20 тыс. скважин по сетке 64 га/скв. Эти показатели не достигнуты. В 2006 г. добыча газа из 6080 скважин составила 20 млрд. м3, в конце 2008 г. количество скважин выросло до 11,8 тыс. Данные по объемам добычи за 2007-2008 г.г. отсутствуют; в целом на месторождениях Техаса добывалось 43 млрд.м3.
Для первых операций ГРП требовалось порядка 1000 т воды и 100 т песка. В настоящее время в горизонтальных скважинах стоимостью $2,6-4 млн. для одной операции ГРП требуется порядка 4000 т воды и 200 т песка. В среднем, в течение года на каждой скважине проводится три ГРП, но на некоторых число операций достигает 10 штук в год.
Компания Chesapeake Energy, крупный оператор месторождения, объявляет о вводе в эксплуатацию новых скважин с дебитом 350 тыс. м3/сут в течение первого месяца. Но этот дебит быстро снижается, его приходится поддерживать новыми операциями ГРП. При этом среднесуточный дебит скважины на месторождении составляет всего лишь 6,26 тыс. м3/сут. Это указывает на то, что более половины скважин работают периодически или простаивают.
Я думаю, что основная часть извлекаемых запасов газа уже выработана. Как обычно, первые скважины строились в районах наибольшей мощности пласта (150-270 м), этим же объясняется уже произведенное кое-где уплотнение сетки скважин до 16 и даже 8 га/скв. В течение последних двух лет добыча газа уже не растет, хотя масштабное бурение продолжается. Это означает, что прирост добычи в новых скважинах полностью компенсируется ее снижением в ранее пробуренных стволах.
Вложив крупные средства ($30-40 млрд.), Chesapeake Energy попала в экономическую ловушку. Она не может допустить сокращения добычи, потому что надо возвращать взятые кредиты. Но произошедший рост поставок газа на рынок США обрушил внутренние цены. Многие американские эксперты считают, что Chesapeake Energy скрывает свои потери, а ее данные о стоимости добычи газа ($130 за 1000 м3) занижены в 2-3 раза.
Таким образом, бизнес-проект Barnett Shale находится в угрожающем положении, и я не удивлюсь, если в ближайшие 2-3 года он закончится банкротством.
Коротко остановимся также на другом, более крупном газовом проекте Marcellus Shale, который находится в начальной стадии развития.

Огромный пласт сланцев мощностью от 8 до 80 м протянулся от штата Нью-Йорк на северо-востоке до штата Теннесси на юго-западе. Общая площадь его 140 тыс. кв. км, глубина залегания 700-3000 м. По различным оценкам геологические запасы газа могут находиться в пределах 4,5-15,2 трлн. м3, что соответствует газонасыщенности пород в 0,32-1,0 %. Коэффициент извлечения газа принят равным 0,1. Для освоения месторождения потребуется пробурить от 100 до 220 тысяч скважин стоимостью $3-4 млн. Таким образом, минимальный объем капитальных вложений только в бурение скважин должен составить $300 млрд. (максимальный - $880 млрд. выглядит совершенно безумной цифрой).
Если мы, основываясь на средних величинах, подсчитаем среднюю плотность извлекаемых запасов газа, то получим 7,04 млн. м3 газа на 1 кв. км площади или 6,35 млн. м3 на одну скважину. Средняя скважина на обычном газовом месторождении такой объем добывает за месяц, а хорошая – за неделю. И обе добросовестно работают не менее 15 лет.
Знакомая картина. Имеем большое количество полезного ископаемого, но оно рассеяно на огромной площади. Ресурсы золота в Мировом океане многократно превосходят запасы всех разведенных месторождений на суше. Дело за малым: найти, как это золото с выгодой извлечь и куда девать образующиеся отходы производства…
Разумеется, можно исключить из разработки маломощные участки, сконцентрироваться на самых продуктивных зонах, поискать сопутствующие линзы песчаников, и какое-то количество скважин принесет определенный доход. Но тогда нужно на время забыть о триллионах кубометров извлекаемых запасов.

3. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ

Для начала приведем некоторые цифры.
На месторождении Barnett Shale при строительстве скважин, дорог и трубопроводов нарушено и повреждено не менее 550 кв. км земель. Ежегодно для проведения ГРП на месторождении требуется 7,1 млн. т песка и 47,2 млн. т воды. Реальные цифры, вероятно, меньше, потому что значительное количество скважин выбыло из эксплуатации. Но уже известны случаи, когда армады тяжелых траков превращали в грязь легкие грунтовые дороги, а компании платили чувствительные штрафы за их повреждение.
Тем не менее, на земле экологический ущерб не так велик, чтобы рвать на себе одежды или посыпать головы пеплом. Сложнее обстоят дела под землей.
Сервисные компании, проводящие операции гидроразрыва пласта, наперебой уверяют, что умеют управлять размерами и ориентацией трещин разрыва. К сожалению, проверить это на практике настолько сложно, что никто и не пытался.
В плотных скальных породах развитие трещин разрыва очень сильно зависит от естественной трещиноватости, а ее-то мы практически не знаем. Никто не может гарантировать, что трещины разрыва (их длина достигает 150 м) не будут распространяться в вышележащие пласты. Более того, мои наблюдения за результатами ГРП в скальных низкопроницаемых песчаниках показывают, что эти операции почти всегда сопровождаются притоком посторонних вод из вышележащих горизонтов. В случае газовой залежи мы можем в результате получить либо загрязнение подземных вод закачиваемой жидкостью, либо поступление в них сланцевого газа, который обнаружится в артезианских скважинах. И такие случаи в США уже отмечены.
Но и это еще цветочки. А вот какие ягодки могут созреть у нас лет через 10-20.
При операциях ГРП часть воды, закаченной в пласт, отбирают обратно погружными насосами. Примерно 30-50 % воды остается под землей. Если в пласте осталось 1200 т воды с песком, то земная поверхность площадью 64 га (зона дренирования скважины) должна приподняться на величину 2,2 мм. За год (после трех ГРП) она поднимется на 6,6 мм, за 5 лет – на 3,3 см, а при сетке 16 га/скв. – на 13,2 см.
Если бы эти процессы происходили равномерно по всей площади…..Но они будут концентрироваться вдоль горизонтального ствола и начала трещин разрыва. На других же участках может происходить оседание пород за счет изъятия метанового газа. В результате мы можем получить техногенные подвижки различных участков пласта размером в десятки сантиметров. Самые неприятные последствия таких процессов – мощные оползни в расположенных выше глинистых отложениях.
Техногенные подвижки пластов происходят не сразу, а через многие годы. В Грозненском районе в результате экстремальной выработки нефтяных залежей на глубинах 200-600 м примерно через 30 лет образовалось два эпицентра техногенных землетрясений. Сила их не превышает 2-3 баллов, поэтому большого ущерба они не приносят, но сопровождаются оползнями и существенно затрудняют строительство в прилегающих районах.
При этом я вовсе не утверждаю, что подобные опасные процессы неизбежны. Они всего лишь возможны, чтобы оценить их вероятность, нужно проводить специальные исследования. Однако я считаю весьма опасным крупномасштабное расширение работ с применением ГРП без тщательной оценки последствий.
Человек стал невероятно могущественным, у него огромные средства и мощная техника. Но в данном случае он напоминает великана, который решил набить себе на обед лягушек и лупит стопудовым кулаком по берегам озера, не задумываясь о том, что будет с ним завтра. Технические средства для добычи сланцевого газа несоразмерно велики по сравнению с ее результатом.

4. НЕКОТОРЫЕ ВЫВОДЫ

1. В целом промышленное опробование новых месторождений угольного и сланцевого газа весьма позитивно для мировой экономики. Человечество открыло для себя новые ресурсы. Пусть их добыча сейчас намного труднее и дороже, но рано или поздно будут найдены возможности для их рационального использования.
2. Однако, нынешняя эйфория вокруг ресурсов сланцевого газа в десятки раз превышает реальную оценку запасов. Сланцевый газ относится к сильно рассеянным полезным ископаемым; имеющийся опыт пока не подтверждает возможности его масштабной добычи с достаточной экономической эффективностью.
3. В силу коммерческих и технических факторов форсирование проектов сланцевого газа в США может привести компании к крупным финансовым потерям. Сейчас целесообразно продолжить добычу сланцевого газа в виде многочисленных пилотных проектов с целью накопления опыта разработки и оценки экологических последствий.
4. В мировом объеме добычи газа угольный и сланцевый метан пока составляют менее 5 %. Из-за высокой стоимости его извлечения из недр он не способен существенно повлиять на мировые цены газа, но может составить ему сильную конкуренцию на локальных рынках. Поэтому крупнейшие мировые производители газа, защищая свои уже произведенные инвестиции, будут вынуждены по примеру ОПЕК начать координацию своих действий с целью стабилизации газовых цен на уровнях, приемлемых как для продавцов, так для покупателей.