Вред и польза сланцевого газа

Одной из 2-х базовых технологий для добычи сланцевого газа является технология гидравлического разрыва пласта (Hydraulic fracturing). Гидравлический разрыв пласта — это процесс, который предполагает введение смеси воды, песка и химических веществ в газоносные породы под чрезвычайно высоким давлением (500-1500 атм).

Давление приводит к образованию крошечных трещин, которые позволяют газу вырваться. Вся эта система трещин связывает скважину с удаленными от забоя продуктивными частями пласта. Для предотвращения смыкания трещин после снижения давления в них вводят крупнозернистый песок, добавляемый в жидкость, нагнетаемую в скважину. Радиус трещин может достигать нескольких десятков метров.

Процесс разрыва в большой степени зависит от физических свойств жидкости и, в частности от ее вязкости. Чтобы давление разрыва было наименьшим, нужно, чтобы она была фильтрующейся. Повышение вязкости так же, как и уменьшение фильтруемости жидкостей, применяемых при разрыве пластов, осуществляется введением в них соответствующих добавок. Такими загустителями для углеводородных жидкостей, применяемых при разрыве пластов, являются соли органических кислот, восокомолекулярные и коллоидные соединения нефти (например, нефтяной гудрон и другие отходы нефтепереработки).

Значительной вязкостью и высокой песконесущей способностью обладают некоторые нефти, керосино-кислотные и нефте-кислотные эмульсии, применяемые при разрыве карбонатных коллекторов, и водо-нефтянные эмульсии. Эти жидкости и используются в качестве жидкостей разрыва и жидкостей-песконосителей при разрыве пластов в нефтяных скважинах.

Применение жидкостей разрыва и жидкостей-песконосителей на углеводородной основе для разрыва пластов в водонагнетательных скважинах может привести к ухудшению проницаемости пород для воды вследствие образования смесей воды с углеводородами. Во избежание этого явления пласты в водонагнетательных скважинах разрывают загущенной водой. Для загущения применяют сульфид-спиртовую борду (ССБ) и другие производные целлюлозы, хорошо растворимые в воде. Как правило жидкости используемые при ГРП канцерогенные. Особую опасность представляет собой возможность попадания химических реагентов, используемых при гидравлическом разрыве в пласты содержащие артезианскую воду, используемую для питья.

Основная опасность для экологии при добыче сланцевого газа заключается в использовании большого количества химикатов, которые смешиваются с водой и песком. Операцию гидроразрыва пластов (ГРП) на одной территории приходится повторять до 10 раз в год. При гидроразрыве химическая смесь пропитывает породу, что ведёт к загрязнению больших территорий, а также грунтовых вод.

Именно поэтому в штате Нью-Йорк в США добыча сланцевого газа была запрещена. В Европе, где экологическое законодательство более жёсткое, чем в США, это может стать основной причиной, по которой добыча сланцевого газа не получит серьёзного распространения. Профессор Владимир Мордкович, автор инновационной российской технологии переработки попутного газа, считает, что в будущем с добычей сланцевого газа будут связаны громкие экологические скандалы.

Профессор Украинского государственного химико-технологического университета Вильям Задорский сообщил о возможных, даже найвероятнейших последствиях, которые следуют после добычи сланцевого газа с помощью выбранного выигравшими тендер фирмами метода гидроразрыва сланцевого пласта:

— заражение грунтовых вод химическими реактивами для гидроразрыва;

— разрушительные процессы в самом грунте и в почве, вплоть до сейсмической нестабильности и землетрясений;

— заражение почвы от слива отработанной воды и множества других сопутствующих технологических факторов;

— загрязнение воздуха выбросами не только углеводородов, но и 369 веществ (из них более половины токсичных), входящих в раствор, закачиваемый для Fracking-процесса (гидроразрыва);

— проседание почвы в местах гидроразрыва.

При осуществлении гидроразрыва пласта с помощью мощных насосных станций в скважину производят закачку так называемых «жидкостей разрыва» (гель, в некоторых случаях вода либо кислота). Для поддержания трещины в открытом состоянии в терригенных коллекторах используется расклинивающий агент-проппант, в карбонатных — кислота, которая разъедает стенки созданной трещины. Эти агрессивные вещества могут попадать в водоносные слои и, соответственно, загрязнять их.

Главной же экологической проблемой, по мнению заместителя директора НТЦ «Психея» Геннадия Рябцева, является возможность загрязнения водоносных пластов метаном и используемыми растворами. «Даже очищенный буровой раствор, в котором на химические добавки приходится всего 1-2%, способен отравить грунтовые воды, тем более, что из скважин поднимают только треть используемой воды. Некоторые компоненты, которые применяют для достижения требуемой вязкости жидкости разрыва, имеют канцерогенный характер, поэтому их попадание в пласты, содержащие подземные воды, опасно.

К тому же, трещины от гидроразрыва могут распространяться вверх, загрязняя грунтовые воды закачиваемой жидкостью или способствуя поступлению в них метана», – считает эксперт. По словам Г.Рябцева, уголовная ответственность за проведение гидроразрывов введена во Франции, мораторий на гидроразрыв введен в штате Нью-Йорк (США), а также – на землях Нижняя Саксония и Северный Рейн-Вестфалия (ФРГ). При этом он подчеркнул, что технология добычи сланцевого газа сопряжена с риском нанести вред экологии. «В сланцевую породу закачивается огромное количество воды, необходимой для гидроразрыва, что может нанести серьезный вред окружающей среде. Этот вопрос даже рассматривал Конгресс США», – сказал эксперт.

Комментарии:

Двигатель СтирлингаПечка голландка

В посте про сланцевую революцию каждый пятый комментатор спрашивал про экологию. Давайте разберемся, какую опасность для окружающей среды представляет добыча сланцевого газа.

Для начала нужно сказать, что вероятную опасность окружающей среды представляет, естественно, не сам факт добычи сланцевого газа, сколько применение технологии гидроразрыва пласта (“фрэкинг”), так как она связана с закачкой под землю больших объемов воды с химикатами.

В 2004 году Агентство экологической безопасности (АЭБ) США выпустило доклад, согласно которому технология гидравлического разрыва не представляет угрозы для окружающей среды. На основании заключений агентства Конгресс США в 2011 году принял решение о полном выводе технологии из-под государственного регулирования. Теперь для ее применения не требовалось получать каких-либо бумажек.

Минуточку! Но в 2004 году только 2% газа в США добывалось из сланцев, а сейчас ведь уже более 40%! Кроме того, по телеку показали, что добыча сланцевого газа отравляет воду, вызывает неприятные запахи и вообще портит пейзаж. Поэтому и разговор должен быть другой! Экологические организации потребовали от Агентства экологической безопасности разобраться повторно.

Агентство с душой взялось за дело. В 2011 году там разработали план проведения исследований, который предполагает сбор данных с добывающих компаний, проведение лабораторных исследований, анализ токсичности применяемых при добыче газа химических элементов, моделирование ситуаций и проведение исследований непосредственно на месте добычи. Кстати, объем плана – 190 листов! У нормального человека подозрения должны были возникнуть уже на этой стадии. Американское агентство так увлеклось исследованиями, что в декабре 2012 вместо окончательного доклада выпустило только “Прогресс репорт”, то есть доклад о том, как идет подготовка доклада. И он получился уже на 270 листов! Понятно, что прочитать это просто невозможно.
Поэтому все нормальные люди

просто забили на доклад АЭБ и

читают другие доклады, объем которых не превышает 10 страниц. Например, доклад Шонкофа, Хейса и Финкеля, выпущенный в августе 2014 года в журнале “Энвайронментал хэлс перспективс”.

Эти ребята провели исследование 211 научных источников и еще большее число источников “серой литературы” (так они называют правительственные пресс-релизы и доклады), в которых описываются все риски на всем процессе добычи сланцевого газа. А именно:

1. При транспортировке химических компонентов к месту добычи и с места добычи к местам хранения после завершения бурения;

2. При добыче сланцевого газа, в том числе бурении, произведении гидроразрыва, обработке полученного материала, утилизации воды;

3. При передаче газа потребителю и его реализации.

Выяснилось, что риски существуют! Ага! По телеку-то врать не будут!

1. Во-первых, установлено, что при проведении гидроразрыва используются химикаты! Уже одно это открытие стало просто сенсацией! Подумайте, ведь химикаты могут быть опасны для здоровья. Особенно если они куда-нибудь утекут. Утечь они могут следующими способами: во время транспортировки, при неправильном хранении или при неправильном применении (например, при разливе). Основные риски, как выяснилось, связаны с транспортировкой химических элементов грузовиками до места добычи. Например, в одних только США ежегодно производится 292 миллиона выездов грузового транспорта для перевозки опасных веществ, при этом аж целых 5200 таких грузовиков попадают в аварию! Необязательно, правда, с разливом перевозимых жидкостей, но все равно, это же целых 0,00001% вероятности! Кстати, разлив жидкости происходит при менее, чем 1% ДТП таких грузовиков. То есть даже не 0,00001%, а 0,0000001%. Опасность не так велика, но осадочек-то остался!

2. Никто не будет отрицать, что химикаты могут утечь в воду во время проведения самого бурения. Ведь под землей есть источники питьевой воды, а мы туда химикаты заливаем! Некоторые странные исследователи утверждают, что питьевая вода залегает на глубине до 1000 м, а бурение сланцевого газа происходит на глубине 1500-3000 м. Но все равно, а если протечет? Ушлые исследователи решили доказать сами себе, что математику они учили не зря и взялись подсчитывать, сколько раз при бурении вообще любых нефтегазовых скважин вообще когда бы то ни было что-либо попадало в питьевую воду. И выяснили! В диапазоне от 2*10-5 до 2*10-8. То есть от 1 раза в 50 000 раз бурения до 1 раза в 50 000 000 (50 миллионов) раз бурения. Ну и что? А что, химикаты могут только снизу затекать, что ли? Любому ясно, что они и сверху могут затечь (как-нибудь).

3. Так-так-так. Ну а что происходит с хранением воды с химикатами после того, как бурение завершено? Конечно, отдельные посетители кафе “Старбакс”, глядя на подстаканники из переработанной бумаги прониклись духом необходимости делать рисайкл всего, включая жидкости из скважин после бурения с “фрэкингом”. Но таких сознательных (ужас!) менее 1%. Обычная картина по утилизации вредных жидкостей выглядит следующим образом: на одном из крупнейших месторождений Марселус в период с 2009 по 2010 годы такой отравленной воды оказалось 729 000 кубометров, из них почти 80% отправили в специальные частные резервуары, 15% отправили в другие скважины для повторного использования и еще 5% отправили в специальные муниципальные резервуары. “Вот дураки, надо было просто в речку слить!” – подсказывает китайский газопромышленник Ван Чжили.

4. Наконец, после долгих мучений обнаружена страшная брешь в экологической безопасности. Это содержание вредных веществ в воздухе! Например, в штате Юта в 2011 году 68 дней в году было зафиксировано превышение содержания частиц озона. А исследования на 111 буровых установках в 51% случае выявило превышение содержания кварца. Что касается метана, то при любой добыче нефти и газа в его содержание в воздухе в районах бурения, как правило, увеличивается в 2,6-4,9 раза.

С другой стороны, не стоит забывать, что природный газ принято считать “чистым” источником энергии. Наиболее частое применение природного газа – в электрогенерации, где он заменяет уголь. А по выбросам СО2 газ в 2 раза чище, чем уголь. В 2003 году более половины электростанций работали на угле, а в 2012 году – только 37%. Нетрудно догадаться, что заменило уголь (εɐɹ ņıqʚǝǹнɐvɔ). И куда же поехал неиспользованный в США уголь? В страны, где (тадам!) запрещена технология “фрэкинга” – Германию и Францию.

Возможно, вас это не убедило (и правильно!). Вот, например, мнение бывшего министра энергетики России Игоря Хануковича Юсупова (на сайте “Газпрома”):

“Я считаю, что сланцевый газ — это очень тяжелый бизнес, очень убыточный бизнес на сегодня ввиду имеющихся технологий и очень ущербная вещь для окружающей среды… Потому что использующиеся химикаты при гидроразрыве оставляют негативные последствия для окружающей среды и для пластов воды, которые находятся. Поэтому перспективы сланцевого газа очень призрачны. Они нечувствительны и не могут повлиять на газовый баланс в мире. В «Газпроме» существуют свои технологии. «Газпром» проводит экспериментальное изучение аналогичных технологий”.

Все понятно? Бизнес убыточный, ущерб большой, перспективы призрачные, поэтому “Газпром” проводит аналогичные исследования! Спасибо, дорогой Игорь Ханукович 😉

P.S. Кстати, в комментариях предлагаю выяснить, кто же заказал мне пост про сланцевый газ. Ну не мог же я вот просто так взять и написать про это. Госдеп? Газпром? Администрация президента? Ваши версии.

Предыдущие выпуски: Почему падают цены на нефть, Сланцевая революция

“Сланцевая революция”, очевидно, всерьез овладевает умами политиков и бизнесменов всего мира. Пальму первенства в этой сфере держат американцы, но, по-видимому, есть вероятность, что и остальной мир вскоре к ним присоединится. Конечно, есть государства, где практически не ведется добыча сланцевого газа – в России, например, к этому начинанию основной процент политических и бизнес-элит относится довольно скептически. При этом дело не столько в факторе экономической рентабельности. Важнейшее обстоятельство, которое может повлиять на перспективы такой отрасли, как добыча сланцевого газа, – последствия для экологии. Сегодня мы изучим данный аспект.

Что такое сланцевый газ?

Но для начала – небольшой теоретический экскурс. Что такое сланцевый газ? Это полезное ископаемое, которое добывается из особого вида минералов – горючих сланцев. Основной метод, с помощью которого ведется добыча сланцевого газа, последствия которой мы сегодня, руководствуясь позициями экспертов, изучим – фрекинг, или гидроразрыв пласта. Устроен он примерно так. В земные недра вводится в почти горизонтальном положении труба, а одно из ее ответвлений выводится на поверхность.

В процессе фрекинга в газохранилище нагнетается давление, которое способствует выходу сланцевого газа наверх, где он и собирается. Наибольшую популярность добыча упомянутого полезного ископаемого приобрела в Северной Америке. По подсчетам ряда экспертов, рост выручки в рамках этой индустрии на рынке США за последние несколько лет составил несколько сотен процентов. Однако безусловный экономический успех в аспекте освоения новых способов добычи “голубого топлива” может сопровождаться огромными проблемами, связанными с добычей сланцевого газа. Носят они, как мы уже сказали, экологический характер.

Вред экологии

То, на что США и другим энергетическим державам следует, по мнению экспертов, обратить особое внимание, работая в такой сфере как добыча сланцевого газа, – последствия для экологии. Самую главную угрозу для окружающей среды таит в себе основной метод извлечения полезного ископаемого из недр земли. Речь идет о том самом фрекинге. Он, как мы уже сказали, представляет собой подачу в земной пласт воды (под очень большим давлением). Подобного рода воздействие способно оказать выраженное негативное влияние на окружающую среду.

Реагенты в действии

Технологические особенности фрекинга – это не единственный риск экологического характера. Текущие методы добычи сланцевого газа предполагают использование нескольких сотен разновидностей химически активных, и в потенциале токсичных, веществ. Что это может означать? Дело в том, что разработка соответствующих месторождений требует задействования больших объемов пресной воды. Плотность ее, как правило, меньше той, что свойственна подземным водам. И потому легкие слои жидкости, так или иначе, могут со временем подняться на поверхность и достигнуть зоны смешения с питьевыми источниками. При этом в них, вероятно, будут содержаться токсичные примеси.

Более того, возможен вариант, при котором легкая вода будет возвращаться на поверхность загрязненной не химическими, а вполне природными, но все-таки вредными для здоровья человека и экологии веществами, которые могут содержаться в глубинах земных недр. Показательный момент: известно, что планируется добыча сланцевого газа на Украине, в районе Карпат. Однако эксперты одного из научных центров провели исследование, в ходе которого выяснилось: слои земли в тех регионах, которые, как предполагается, содержат в себе сланцевый газ, характеризуются повышенным содержанием металлов – никеля, бария, урана.

Просчет технологии

К слову, ряд экспертов из Украины призывает обратить внимание не столько на проблемы добычи сланцевого газа в аспекте использования вредных веществ, сколько на недостатки в применяемых газовиками технологий. Представители научной среды Украины в одном из своих докладов на экологическую тематику выдвинули соответствующие тезисы. Какова их сущность? Выводы ученых, в целом, сводятся к тому, что добыча сланцевого газа на Украине может нанести значительный ущерб плодородности почв. Дело в том, что при тех технологиях, что задействуются для изоляции вредных веществ, некоторые материалы будут располагаться под пахотным грунтом. Соответственно, что-то вырастить над ними, в верхних слоях почвы, будет проблематично.

Украинские недра

Есть в среде украинских экспертов также и опасения по поводу возможного расходования запасов питьевой воды, которые могут являть собой стратегически значимый ресурс. Вместе с тем, уже в 2010 году, когда сланцевая революция только набирала обороты, украинские власти выдали лицензии на проведение разведывательных работ по сланцевому газу компаниям уровня ExxonMobil и Shell. В 2012 году было осуществлено бурение поисковых скважин в Харьковской области.

Это могло свидетельствовать, полагают эксперты, о заинтересованности украинских властей в освоении “сланцевых” перспектив, вероятно, с целью снизить зависимость от поставок голубого топлива из РФ. Но сейчас неизвестно, считают аналитики, каковы дальнейшие перспективы работы в этом направлении (в силу известных политических событий).

Проблемный фрекинг

Продолжая рассуждение о недостатках технологий добычи сланцевого газа, можно обратить внимание также и на другие примечательные тезисы. В частности, при фрекинге могут использоваться некоторые вещества нефтяного происхождения. Они задействуются как жидкости разрыва. При этом частое их использование может приводить к значительному ухудшению степени проницаемости пород для водных потоков. Для того чтобы избежать этого, газовики могут использовать воду, в которой используются растворимые химические производные веществ, близких по составу к целлюлозе. А они несут серьезную угрозу здоровью человека.

Соли и радиация

Были прецеденты, когда присутствие химических веществ в водах в районе сланцевых скважин было зафиксировано учеными не только в расчетном аспекте, но также и на практике. Проанализировав воду, стекавшуюся в очистные сооружения в Пенсильвании, эксперты обнаружили намного более высокий, чем в норме, уровень содержания солей – хлоридов, бромидов. Некоторые из веществ, обнаруженных в воде, могут вступать в реакцию с атмосферными газами – например, озоном, в результате чего могут образовываться токсичные продукты. Также в некоторых слоях недр, расположенных в районах, где добывается сланцевый газ, американцы обнаружили радий. Который, соответственно, радиоактивен. Не считая солей и радия, в водах, которые концентрируются в районах, где применяется основной способ добычи сланцевого газа (фрекинг), учеными были обнаружены различного рода бензолы, толуол.

Законная лазейка

Некоторые юристы отмечают, что вред экологии, наносимый американскими газодобывающими компаниями “сланцевого” профиля, имеет едва ли не законную природу. Дело в том, что в 2005 году в США был принят правовой акт, по которому метод фрекинга, или гидроразрыва пласта, был выведен из-под мониторинга Агентства по охране окружающей среды. Это ведомство, в частности, следило за тем, чтобы американские бизнесмены действовали в соответствии с предписаниями Закона о защите питьевой воды.

Однако, с принятием нового правового акта, предприятия США получили возможность действовать вне зоны контроля Агентства. Стала возможной, отмечают эксперты, добыча сланцевой нефти и газа в непосредственной близости от подземных источников питьевой воды. И это невзирая на то, что Агентство в одном из своих исследований пришло к выводу, что источники продолжают загрязняться, и не столько в процессе фрекинга, сколько через некоторое время после завершения работ. Аналитики считают, что закон был принят не без политического давления.

Свобода по-европейски

Ряд экспертов акцентирует внимание на том, что не только американцы, но также и европейцы не желают понимать, чем опасна добыча сланцевого газа в потенциале. В частности, Еврокомиссия, разрабатывающая источники права в различных сферах экономики ЕС, даже не стала создавать отдельного закона, регулирующего вопросы экологии в данной отрасли. Ведомство ограничилось, подчеркивают аналитики, всего лишь изданием рекомендации, фактически ни к чему не обязывающей энергетические компании.

Вместе с тем, по замечаниям экспертов, европейцы пока не слишком стремятся к скорейшему началу работ по добыче голубого топлива на практике. Не исключено, что все те дискуссии в ЕС, что связаны со “сланцевой” тематикой, – всего лишь политические спекуляции. И на деле европейцы, в принципе, не собираются осваивать добычу газа нетрадиционным методом. По крайней мере, в ближайшем будущем.

Жалобы без удовлетворения

Есть сведения, что в тех районах США, где идет добыча сланцевого газа, последствия экологического характера уже дали о себе знать – и не только на уровне промышленных исследований, но и в среде обычных граждан. Американцы, живущие по соседству со скважинами, где применяется фрекинг, стали замечать, что вода из-под крана сильно потеряла в качестве. Они пытаются выразить протест против добычи сланцевого газа в своей местности. Однако их возможности, как полагают эксперты, несопоставимы с ресурсами энергетических корпораций. Схему бизнесы реализуют достаточно простую. При возникновении претензий со стороны граждан они формируют “экспертные заключения”, наняв экологов. В соответствии с этими документами, питьевая вода должна быть в полном порядке. Если жителей не устраивают эти бумаги, то газовики, как сообщается в ряде источников, выплачивают им в досудебном порядке компенсации взамен подписания договоров о неразглашении сведений о подобных сделках. В результате чего гражданин теряет право сообщать что-то прессе.

Вердикт не обременит

Если же судебные процессы все же инициируются, то решения, выносимые не в пользу энергетических компаний, на деле не являются сильно обременительными для газовиков. В частности, по некоторым из них корпорации обязуются поставлять за свой счет гражданам питьевую воду из экологически чистых источников или же устанавливать для них очистное оборудование. Но если в первом случае пострадавшие жители, в принципе, могут быть довольны, то во втором – как полагают эксперты – особого повода для оптимизма может и не быть, поскольку некоторые вредные вещества все же могут просачиваться через фильтры.

Власти решают

В среде экспертов бытует мнение, что интерес к сланцу в США, равно как и во многих других странах мира, в большей степени политический. Об этом, в частности, может свидетельствовать тот факт, что многие газовые корпорации поддерживаются правительством – особенно в таком аспекте, как налоговые льготы. Экономическую же состоятельность “сланцевой революции” эксперты оценивают неоднозначно.

Фактор питьевой воды

Выше мы рассказали о том, что украинские эксперты ставят под сомнение перспективы добычи сланцевого газа в своей стране, во многом в силу того фактора, что технология фрекинга может потребовать расходования большого количества питьевой воды. Надо сказать, что подобные опасения высказывают и специалисты из других государств. Дело в том, что дефицит питьевой воды и без сланцевого газа уже сейчас наблюдается во многих регионах планеты. И вполне вероятно, что подобная ситуация в скором времени может наблюдаться и в развитых странах. А “сланцевая революция”, понятное дело, будет только способствовать ускорению этого процесса.

Неоднозначный сланец

Есть мнение, что добыча сланцевого газа в России и других странах не осваивается совсем или, по крайней мере, не происходит в таком темпе, как в Америке, как раз таки по причине рассмотренных нами факторов. Это, прежде всего, риски загрязнения окружающей среды токсичными, а иногда и радиоактивными, соединениями, имеющими место быть при фрекинге. Также это вероятность истощения резервов питьевой воды, которая может в скором времени даже в развитых странах стать ресурсом, по степени значимости не уступающим голубому топливу. Разумеется, в расчет берется также и экономическая составляющая – среди ученых нет единого мнения по вопросам рентабельности сланцевых месторождений.