Сланцевый газ

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Размещено на http://www.allbest.ru/

Московский Государственный Университет им. М.В.Ломоносова

Геологический факультет

Реферат

По истории и методологии геологических наук

на тему

«Сланцевый газ»

Выполнила

студентка 504 группы:

Новикова М.В.

Преподаватель: Рябухин А.Г.

Москва, 2010г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

Основное содержание

Заключение

Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

В последнее время много разговоров идет о возможной революции на мировом газовом рынке. Связывают такую революцию с перспективами добычи так называемого сланцевого газа (shale gas). Некоторые предполагают, что сланцевый газ не может быть конкурентоспособен в сравнении с традиционными месторождениями. Другие, напротив, считают, что развитие технологий добычи сланцевого газа коренным образом повлияет на устройство всего мирового газового рынка.

Сланец - распространенная повсеместно осадочная порода. Уже давно было известно, что в сланцевых пластах содержаться большие запасы природного газа. Но до недавнего времени добыча сланцевого газа считалась дорогостоящей и технически сложной. Однако высокие цены на природный газ сделали добычу сланцевого газа экономически целесообразной. Появились новые технологии, позволяющие извлекать его без особых затрат.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ

Сланцевый газ (природный) (англ. Natural shale gas) - природный газ, добываемый из сланца (Рис.1), состоящий преимущественно из метана.

Рис.1. Сланец с месторождения Barnett США, energyfuture.ru, 2010г

Говоря о газоносных сланцах, следует использовать термин «плей». В данном случае под ним понимается одно месторождение, контуры которого определяются с помощью следующих параметров.

Первый - содержание глин. Сланец является горной породой, которая состоит из глинистых и неглинистых минералов (кварца и полевых шпатов). Содержание глин в газосодержащих сланцах не должно превышать 50%, иначе сланец будет подвержен пластичным деформациям, а значит, не сможет образовывать трещины, которые являются основными путями миграции газа, т.е. определяют его проницаемость.

Второй - количество органического вещества (ОВ). Оно должно превышать 1%, чтобы генерировать промышленные газовые скопления.

Третий - степень зрелости ОВ в сланцах, которая в большинстве случаев определяется по отражательной способности витринита - микроскопических остатков высшей растительности. Она выражается в у.е. и обозначается символом R₀. Массовая генерация газовых углеводородов (УВ) - главная зона газообразования - фиксируется значениями R₀ более единицы (Рис.2).

Рис.2. Генерация УВ и стадии литогенеза, приложение к журналу «ТЭК. Стратегии развития», 2010г.

Четвертый - пористость. Она должна составлять не менее 3%, для того чтобы сланец содержал достаточные для разработки объемы газа.

По геологическому возрасту, большая часть плеев содержит газоносные сланцы от кембрия до неогена.

Следует отметить, что для добычи сланцевого газа горючие сланцы неперспективны.

То, что в сланцах есть газ, было известно с начала XIX века. Более того, первая газовая скважина в сланцевых пластах была пробурена в США, Fredonia, New York еще в 1821г. Вильямом Хартом, который считается в США «отцом природного газа».

Однако промышленники быстро разочаровались в сланцах как в источнике газа. Эта порода отличается плотностью и низкой пористостью, и газ залегает в небольших изолированных "карманах". Чтобы добыть его, требуется пробурить множество скважин, каждая из которых даст лишь очень небольшой объем газа.

Пионером в области добычи сланцевого газа в США является геолог Джордж Митчелл, который в конце 1970-х годов взял в аренду лицензионный участок и начал бурить на нем вертикальные скважины. Однако в вертикальных скважинах не оказалось пластов песчаника, карбонатных резервуаров и коллекторов. Почти разорившись, Митчелл приступил к бурению горизонтальных скважин, используя новые технологии гидроразрыва. После этого притоки газа стали более значительными. Митчелл попал на самый перспективный участок месторождения Барнетт.

В те же годы, во время обострения проблемы энергетической безопасности в США, правительство, находясь в поиске возможных решений, вспомнило и о сланцах. Были проведены разведочные работы, в ходе которых выявлены четыре огромные сланцевые структуры -- Barnett, Haynesville, Fayetteville и Marcellus, простирающиеся на десятки тысяч квадратных километров и, по-видимому, содержащие гигантские запасы природного газа (Рис. 3, 4).

В 90-е годы ряд небольших компаний, крупнейшей и наиболее активной из которых стала Chesapeake Energy, решили вернуться к идее извлечения газа из сланцевых пластов. В то время потребление газа в США быстро увеличивалось вследствие массового строительства по всей стране эффективных и экологически чистых парогазовых энергоблоков, цены на газ были весьма высоки, так что, как говорится, «игра стоила свеч».

Рис.3. Карта месторождений сланцевого газа в США, http://www.imperiya.by/economics.html?id=7339, 2010г.

Рис.4. Месторождения сланцевого газа в США, http://www.opec.ru/1246719.html, 2010г.

При добыче газа из сланцевых пород произошел настоящий технологический прорыв. Теперь вместо множества одиночных вертикальных скважин пробуривается одна, от которой затем на большой глубине расходятся горизонтальные скважины, длина которых может достигать 2-3 км. Затем в пробуренные породы закачивается под давлением смесь песка, воды и химикатов. Гидроудар разрушает перегородки газовых карманов, что позволяет собрать все запасы газа и откачать их через все тот же вертикальный ствол (Рис.5, 6, 7).

Этот метод был разработан в Соединенных Штатах.

При такой технологии резко сокращается нужда в сооружении внутрипромысловых газопроводов, а сам процесс бурения более точен и идет очень быстро. Подобный подход позволяет вести газодобычу в густонаселенных районах, поскольку на поверхности инфраструктура минимальна, притом, что сами разработки ведутся на очень большой территории.

Рис.5. Схема бурения сланцевого газа (слева) и традиционного из песчаника (справа), http://www.odnakoj.ru/archive/20100329/main_theme/slancevxj_gazdot_vozmytitelq_spokojstviya/, 2010г.

Рис.6.Добыча сланцевого газа, http://www.belta.by/ru/infographica/i_466.html, 2010г.

Рис.7. Добыча сланцевого газа, http://odnarodyna.com.ua/topics/1/349.html, 2010г.

Масштабное промышленное производство сланцевого газа было начато компанией Devon Energy в США вначале 2000-х гг. на плее Barnett Shale, расположенном на северо-востоке Техаса, в бассейне Форт Ворт (Рис.8, 9). На этом месторождении компания в 2002г. пробурила впервые горизонтальную скважину. Содержащие метан сланцы верхнего карбона одноименной с плеем формации залегают на глубинах от 750 до 2400 м на площади 13 тыс. кв. км. Мощность пласта изменяется от 12 до 270 м. Доказанные извлекаемые запасы были приняты в размере 59 млрд куб. м. В настоящее время они полностью выбраны.

Рис.8. Карта месторождения Barnett США, energyfuture.ru, 2010г

Рис.9. Сланцы Барнетт, приложение к журналу «ТЭК. Стратегии развития», 2010г.

Все это привело к тому, что в 2008 году произошел технологический прорыв, добыча газа из сланца в США вышла на промышленный уровень, и по итогам 2009 года производство газа в России и США практически сравнялось (Рис. 10, 11).

Рис.10. Прогноз добычи сланцевого газа в США, http://odnarodyna.com.ua/topics/1/349.html, 2010г.

Рис.11. Добыча природного газа в США и России, млрд куб. м., приложение к журналу «ТЭК. Стратегии развития», 2010г.

Хотя доказанные запасы сланцевого газа в США невелики -- около 1 трлн кубометров, что не обеспечивает даже двухгодового потребления страны, оцениваемые запасы, напротив, колоссальны. Только в месторождении Marcellus, которое в ближайшие годы может отобрать у Barnett лидерство по объемам добычи, содержится около 14 трлн кубометров газа. Если же суммировать доказанные и оценочные запасы всего «голубого» топлива страны, то получится, что Соединенные Штаты обладают около 60 трлн кубометров газа. Исходя из текущего ежегодного потребления в 650 млрд кубометров, получается, что при активном использовании нетрадиционных месторождений США обеспечены природным газом на 90 лет.

За пределами же США геологоразведочные работы на сланцевый газ в основном находятся в начальной стадии, оценки можно делать пока только на основе геологических аналогий с бассейнами Северной Америки.

Следом за США к масштабной добыче сланцевого газа приступила Канада, где работы идут на двух основных месторождениях: Horn River и Montney.

В 2009 г. "сланцевый бум" дошел и до Европы. Огромные запасы газосодержащих сланцев найдены в Нидерландах - верхнеюрские сланцы, Польше - силурийские сланцы, Франции, Швеции - кембрийские сланцы, других европейских странах. Предположительно наибольшими перспективами обнаружения газосланцевых плев располагает Польша, и прежде всего ее северная часть - Гданьская впадина (Рис.12).

Сланцевые проекты готовятся стартовать в Китае, Индии, Аргентине, Австралии, других государствах (Рис.13). В Китае выделено 4 первоочередных района в бассейнах Тарим, Турфан, Ордос и Сычуань (Рис.14).

Однако, как известно, даже у самого позитивного явления непременно имеются теневые стороны.

Рис.12. Расположение сланцевого газа в Европе, приложение к журналу «ТЭК. Стратегии развития», 2010г.

Рис.13. Ресурсы сланцевого газа и их распределение по географическим регионам, приложение к журналу «ТЭК. Стратегии развития», 2010г.

сланцевый газ добыча месторождение

Рис.14. Ресурсы газа Китая, приложение к журналу «ТЭК. Стратегии развития», 2010г.

Главная проблема состоит в том, что в настоящий момент даже оборудование для разведки стоит очень дорого, не говоря уже о добывающем. Кроме того, практически абсолютной монополией на соответствующие технологии обладают Соединенные Штаты, так что для ведения работ в любой другой точке земного шара оттуда придется везти абсолютно все - начиная от труб и заканчивая специалистами.

Не мало важная проблема состоит в том, что теплотворная способность сланцевого газа почти в два раза ниже, чем у природного. Более того, в нем содержится большое количество вредных примесей: углекислого газа, азота и сероводорода, так что он может взорваться в газопроводах высокого давления.

Далее, в отличие от природного газа, месторождения сланцевого относительно невелики, и большей частью эксплуатируются в течение только одного сезона. Это вызвано низкой концентрацией газа в породе и приводит к тому, что пробуренные скважины быстро сокращают свой дебет. К примеру, в среднем скважины, пробуренные на крупнейшем месторождении сланцевого газа в США Барнетт в Техасе, ко второму году эксплуатации снижали свой дебет на 37%, а к третьему году на 50% по сравнению с первым годом. Это означает, что вся экономика добычи сланцевого газа должна строиться вокруг постоянного бурения и поддержания эксплуатационных характеристик уже пробуренных скважин. Все это ведет к росту капитальных затрат.

Беспокойство высказывают также защитники окружающей среды. Их волнует потенциальная опасность загрязнения грунтовых вод. Технология добычи требует больших объемов воды, которая смешивается с песком и химикатами. Последние теоретически способны попасть в водоносные пласты (такие факты были зафиксированы в США), несмотря на то, что в большинстве случаев те отделены от газоносных горизонтов тысячами метров плотных пород, причем газ залегает намного глубже.

Но есть и плюсы. Поскольку сланцевый газ находится почти повсеместно, расходы на его транспортировку к потребителям минимальны. А из-за короткого производственного цикла для него не нужно газохранилищ.

Что касается России, оценка ресурсов сланцевого газа которой колеблется от 12 до 90 трлн куб. метров, то в нашей стране практически не занимаются промышленным освоением сланцевого газа, поскольку это просто нерентабельно. Исключением является разве что северо-запад страны, где расположено Ленинградское месторождение ордовикских сланцев, залегающих на небольшой глубине. Четыре десятилетия назад на местном перерабатывающем заводе работала экспериментальная установка по производству сланцевого бензина и газа, но широкого распространения данная технология тогда так и не получила (Рис. 15).

Рис.15. Схема размещения бассейнов и месторождений горючих сланцев России и стран СНГ, приложение к журналу «ТЭК. Стратегии развития», 2010г.

В РФ использование сланцевого газа возможно лишь для местных нужд удаленных районов, куда по экономическим соображениям будет дороже прокладывать газопроводы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Топливно-энергетический баланс России и мира еще многие годы будет базироваться на трех «китах» - угле, нефти и газе.

Вместе с тем, во многих странах мира ведутся исследования по выявлению и оценке альтернативных источников энергии. Одним из таких источников является сланцевый газ.

По прогнозам специалистов, к 2030 г. сланцевый газ будет занимать 7 % мирового газового рынка. Однако пока добыча растет в основном в Северной Америке, где на его долю приходится 20 % всех доступных газовых ресурсов. Таким образом, сланцевый газ в ближайшие десятилетия скорее так и останется крайне любопытным и динамичным, но чисто американским феноменом. Мировая сланцевая революция вряд ли произойдет. И менее всего она вероятна в Европе, поскольку есть опасения, что добыча здесь сланцевого газа может оказаться сложнее из-за проблем, связанных с возможным ущербом для экологии, а также из-за ряда других трудностей.

Должны пройти годы, завершены масштабные исследования, получены производственные результаты, прежде чем настанет время серьезных выводов.

А пока стоит обратить особое внимание на количество «уходящего в никуда» попутного нефтяного газа. Свыше 100 млрд кубометров этого газа ежегодно «улетают в трубу», не находя дороги к своему потребителю. Так что резервы в добыче газа все еще есть, и они гораздо ближе, чем залежи «альтернативного» сланца. Осталось лишь разработать технологии и экономические механизмы, способные вывести инвестиции в проекты по утилизации попутного нефтяного газа хотя бы на уровень рентабельности.

Тем не менее уже не вызывает сомнений, что человечество получило еще один вид топлива, имя которого «сланцевый газ».

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Дмитриевский А.Н., Высоцкий В.И. Сланцевый газ - новый вектор развития мирового рынка углеводородного сырья // Газовая промышленность, №8, 2010.

2. Высоцкий В.И. Перспективы освоения ресурсов сланцевого газа // Приложение к журналу «ТЭК. Стратегии развития», №2, 2010.

3. Язев В. Сланцевый газ. Легенда требует изучения // Приложение к журналу «ТЭК. Стратегии развития», №2, 2010.

4. Дмитриевский А.Н. Проблемы освоения нетрадиционных ресурсов углеводородного сырья // Приложение к журналу «ТЭК. Стратегии развития», №2, 2010.

5. Геллер Е., Мельникова С. Зона неопределенности // Приложение к журналу «ТЭК. Стратегии развития», №2, 2010.

6. Хрюкин В. Оценка перспектив разработки месторождений сланцевого газа на территории России // Приложение к журналу «ТЭК. Стратегии развития», №2, 2010.

7. Галицын М.В., Галицын А.М., Пронина Н.В., Архипов А.Я., Богомолов А.Х., Цикарев Д.А. Газоугольные бассейны России и мира. 2002.

8. http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BB%D0%B0%D0%BD%D1%86%D0%B5%D0%B2%D1%8B%D0%B9_%D0%B3%D0%B0%D0%B7

9. http://slon.ru/blogs/msalihov/post/196826/

10. http://www.ehorussia.ru/forum/showthread.php?s=de1935f7813d95b4a5df963a723c149d&p=25422&mode=threaded

11. http://www.ng.ru/energy/2010-04-13/14_revolution.html

12. http://www.dgas.pp.ua/gas-production/slate-gas.html

Размещено на Allbest.ru