Нетрадиционные (вспомогательные) топливные ресурсы

К нетрадиционным топливным ресурсам (НТР) принято относить:

• • горючие и газоносные сланцы (ГС);
• • битуминозные песчаники (БП);
• • газогидраты (ГГ);
• • попутный нефтяной газ (ПНГ);
• • угольный (шахтный) метан (УМ).

По мере совершенствования добычи и утилизации НТР их доля в топливно-энергетическом балансе будет возрастать. Однако из-за больших технологических сложностей в обозримом будущем НТР будут не альтернативой «топливной триаде» (нефти, природному газу, углю) и урану, а только подспорьем. Исключение могут составить ГС как источники сланцевого газа.

Горючие и газоносные сланцы

Основная часть мировых запасов традиционных горючих сланцев, содержащих горючее вещество — кероген, сосредоточена в США и составляет около 411 трлн т (70% мировых запасов), что эквивалентно примерно 320−640 млрд т жидких углеводородов. (Кероген можно сжигать по угольной технологии либо перерабатывать в жидкие углеводороды.) В России ресурсы горючих сланцев оцениваются в 45 млрд т (в Ленинградской, Саратовской, Самарской, Оренбургской, Кировской обл. и Республике Коми), что составляет около 9% от мировых запасов. Залежи сланцев такого типа обнаружены также в Австралии, Италии, Канаде, Китае, Эстонии и в десятке других стран.

В 1960;70 гг. в СССР были построены крупнейшие в Европе электростанции, работающие на горючих сланцах, — Балтийская (1400 МВт) и Эстонская (1600 МВт), которые работают до сих пор в составе энергетического комплекса Эстонии. Планируется увеличение мощности Эстонской ЭС до 2400 МВт.

До недавнего времени добыча ГС как источника керогена во всем мире была нерентабельной, т. к. требовала шахтного способа добычи; к тому же по калорийности они существенно уступают каменному углю. Из тонны ГС получают от 0,5 до 2,0 баррелей керогена; при этом остается 770 кг пустой породы. В окружающую среду выбрасываются ртуть, кадмий и свинец; грунтовые воды загрязняются нерастворимыми солями.

Ситуация существенно изменилась, когда была освоена технология бурения горизонтальных и горизонтально-разветвленных скважин, позволяющая извлекать не только газ, но и т. н. сланцевую нефть. Примером успешного применения такой технологии является разработка слабопроницаемых отложений «бакксн» в Уиллистонском бассейне в США. Сланцевая нефть в сланцах «бакксн» содержится в большом количестве вертикальных трещин. Вертикальные скважины дают приемлемый дебит, не превышающий 13 м³ в сутки, лишь в случае попадания скважины в трещину, что случается не более чем в 20−25% случаев. Бурение горизонтальных участков скважин повысило дебит скважин на этом месторождении в 2,5−3,0 раза. (Добыча сланцевой нефти сдерживается высокой стоимостью.).

По мнению ряда экспертов (преимущественно из США и ЕС), в газовой отрасли в целом и в разработке сланцевых месторождений в 2009 г. началась «новая энергетическая революция» — крупномасштабная добыча сланцевого газа. Наличие в ГС газа (преимущественно метана), а не только керогена, было известно с начала XIX в. (Первая газовая скважина в сланцах была пробурена ещё в 1821 г.). Однако добыча газа не была организована вследствие малого дебита скважин — примерно на два порядка меньше, чем в традиционных газоносных породах. Лишь после нефтяного кризиса 1973;74 гг. США возвратились к решению задачи добычи сланцевого газа. Были открыты 4 огромных сланцевых структуры (Barnett, Haynesville, Fayetteville, Marcellus) суммарной площадью в десятки тысяч квадратных километров. Однако и на этот раз работы были прекращены вследствие падения цены на нефть в 80-е гг. Они были возобновлены в 90-е гг. из-за стремительного роста объемов потребления газа и цен на углеводороды.

В 2009 г. США добыли 745,3 млрд м³ газа и вышли по этому показателю на первое место в мире. При этом 40% составил сланцевый и угольный метан. В 2010 г. США добыли 51 млрд м³ сланцевого газа. По прогнозам East European Gas Analysis, добыча сланцевого газа в США к 2015 г. составит более 180 млрд м³ в год. МЭА даёт более сдержанный прогноз — не более 150 млрд м³ в год к 2030 г. К началу 2010 г. на рынке США образовалось избыточное предложение газа. Дошло до того, что построенные в США терминалы по импорту сжиженного газа оставались бездействующими, а затем началось их переоборудование для экспорта газа.

В США разведанные запасы сланцевого газа составляют 24 трлн м³, или более 10% от мировых (на данный момент технически извлекаемыми являются 3,6 трлн м³). Крупные месторождения сланцевого газа обнаружены в ряде государств Европы, в частности в Австрии, Англии, Венгрии, Германии, Польше, Швеции, Украине, Румынии, а также в Австралии, Индии, Китае, Канаде.

МЭА прогнозирует, что добыча нетрадиционного газа в Европе к 2030 г. составит 15 млрд м³ в год. Согласно самым оптимистичным из нынешних прогнозов, добыча в Европе не превысит 40 млрд м³ в год к 2030 г. (Ряд экспертов полагает, что такие прогнозы занижены). Китай планирует в 2015 г. добыть 6,5 млрд м³ сланцевого газа. Общий объем производства природного газа в стране вырастет на 6% с текущего уровня. К 2020 г. Китай планирует выйти на уровень добычи в диапазоне от 60 до 100 млрд м сланцевого газа ежегодно.

Широкая распространенность — важнейшее преимущество сланцевого газа над традиционным.

Масштабы и темпы развёртывания работ по добыче сланцевого газа будут зависеть от успешности решения ряда серьёзных проблем:

• • при добыче сланцевого газа эффективны только горизонтальные скважины, стоимость которых в 4 раза выше, чем вертикальных; проблема усугубляется также более высокой твёрдостью сланцевых пород по сравнению с породами на месторождениях традиционного газа;
• • сланцевый газ залегает в небольших изолированных «карманах»; чтобы его добыть в приемлемых объёмах, необходимо бурить большое количество скважин, каждая из которых обладает малым дебитом; это неприемлемо для стран и регионов с высокой плотностью населения (в частности, для перенаселённой Западной Европы, остро нуждающейся в газе, но трепетно относящейся к окружающей среде, в том числе к пока ещё не застроенным земельным участкам); для обслуживания скважин необходимо большое количество дорог или трубопроводов для доставки огромного потребного объёма воды;
• • для эффективного извлечения газа из сланцев необходимо осуществлять гидроразрыв — закачивать в скважины под большим давлением воду со специальными химикатами, разрывающими перегородки между порами, и с песком, который расклинивает эти разрывы; эти химикаты могут попадать в водные горизонты и пагубно влиять на подземные воды — фактически последний резерв питьевой воды на Земле;
• • срок службы горизонтальных скважин оценивается в 5−12 лет, тогда как обычных скважин — 30−40 лет;
• • по оценкам независимых экспертов, себестоимость добычи 1000 м³ сланцевого газа в 2009;10 гг. составляла 212−283 долл., а объём добычи из одной скважины — около 50 млн м³ (компании, добывающие сланцевый газ, вероятно в рекламных целях, называют другие величины — 150 долл, и 180−200 млн м³ соответственно);
• • за время горизонтального бурения, осуществления гидроразрыва и обустройства скважины в атмосферу попадает такое количество метана, что это перечёркивает все преимущества сланцевого газа перед углём.

Вокруг добычи сланцевого газа развернулись острые экономические и политические дебаты в ряде стран, и прежде всего — в США.

В России ряд высокопоставленных чиновников и представители Газпрома долгое время высказывались в том духе, что сланцевая революция — не более чем пиар-кампания, призванная подорвать интересы России. Газпром не планировал в ближайшие десятилетия начинать разработку месторождений сланцевого газа, поскольку традиционные резервы компании в 10 раз более эффективны, чем разработка месторождений сланцевого газа.

25 марта 2010 г. состоялся круглый стол Комитета Госдумы РФ по энергетике на тему «Перспективы освоения ресурсов сланцевого газа». Участники круглого стола рекомендовали Правительству РФ провести оценку газосланцсвого потенциала России, изучить передовые технологии его добычи, оценить возможность и перспективы их внедрения, а также детально проработать вопросы, связанные с влиянием развития сланцевой промышленности в ряде стран на текущие и перспективные экспортные поставки газа из России.

В октябре 2012 г. президент России В. В. Путин впервые признал опасность для Газпрома глобальных изменений на рынке энергоносителей, происходящих вследствие наращивания объёмов добычи сланцевого газа, поручив в этой связи Минэнерго скорректировать генеральную схему развития газовой отрасли до 2030 г.