Сланцевый и другой газ. Заметки издалека. Часть-1

Тема нетрадиционных источников газа в последние 5-10 лет стала очень популярной и привлекает внимание специалистов разных профессий от журналистов до экономистов. И этому есть простые объяснения и простые примеры. Северная Америка за короткий период времени смогла преодолеть тенденции падающей добычи газа и наростить добычу газа до рекордного уровня и даже обогнать РФ по этому показателю. Это уже привело к изменению мировых потоков экспорта газа и привело к значительному падению цен на газ на северо-американском рынке. Основными видами нетрадиционного газа обычно считают газ сланцевых, угольных пластов и газ плотных пород. Но если газ в угле и плохопроницаемых породах был известен сравнительно давно, то сланцевый газ стал коммерчески разрабатываться лишь в последние 20 лет и в основном в Северной Америке.
Согласно опубликовнным данным (EIA 2011) ресурсы сланцевого газа по 48 штатам США состовляют 750 триллионов кубических футов. Интересно отметить, что лицензии на добычу выданы лишь на половину площадей месторождений. (160413 кв миль лицензировано, 135081 нет). Только 35 триллионов кубических футов было классифицировано как подтвержденные запасы согласно классификации SEC. Накопленная добыча оценивается в 1-3% от величины технически извлекаемых ресурсов.

В чем же секрет таких значительных успехов в такой короткий срок? Что помогло Северной Америке – развитие новых технологий, уникальные геологические условия или правильное управление экономикой? Могут ли другие страны повторить этот путь? Задавать и отвечать на эти вопросы необходимо любой стране, любой крупной организации, работающей в газовой промышленности. Необходимо анализировать ошибки и успехи соседей, чтобы понять, что нужно взять лучшее из их опыта и применить у себя, а каких ошибок не повторять.

Особенности геологии

Термин «нетрадиционные» источники газа возник в связи с тем, что газ в этих залежах залегает не в таких геологических условиях как считалось в классических книгах по геологии еще 20 лет назад. В «традиционном» понимании газ образуется из нефтегазоматеринских пород, которыми в классическом понимании являются глинистые породы. Однао в глинах нет места для образовавшегося газа и газ начинает миграцию в резервуары, где есть пустотное пространство (поровое пространство). Находясь в резервуаре, газ продолжает двигаться по восстанию пластов, пока не попадает в ловушку. Здесь газовая залежь сохраняется продолжительное время благодаря покрышке и структурному зарытию.

В «нетрадиционных» залежах газ залегает без структуры, часто без видимой покрышки и в отсутствии проницаемого резервуара. Нет там и классического газо-водяного контакта. Кроме того значительная часть газа в таких залежах находится не в свободной форме, а в адсорбированной. Важной отличительной особенностью таких залежей являются значительная толщина и площадь распрастранения газосодержащих пород. Содержание газа же на еденицу площади в таких залежах значительно меньше, чем в обычных газонасыщенных резервуарах. Все это вносит огромные изменения в стратегию поисков, разведки и эксплуатации таких залежей.
Сланцевый газ. В Америке этот вид газа называют shale gas, в России этот тип газовых залежей называют сланцевый газ. Но это совсем корректное геологическте определение вносит путаницу в понимание вопроса. Дело в том, что сланецы – это метаморфические горные породы, характеризующиеся ориентированным расположением породообразующих минералов и способностью раскалываться на тонкие пластины или плитки (сланцеватостью). По характеру исходных пород различают орто- и парасланцы. Первые возникли при метаморфизме магматических, вторые — осадочных горных пород. По степени метаморфизма различают слабометаморфизованные глинистые сланцы, кремнистые сланцы, глубокометаморфизованные кристаллические сланцы; промежуточное положение занимают филлиты, хлоритовые и серицитовые сланцы, зеленые сланцы и др. Те породы, из которых добывают shale газ в Америке не являются метаморфическими породами и часто не обладают свойством сланцеватости. Так что само название «сланцевый» газ является ошибочным. Альтернативный перевод слова shale может быть дан как глина или аргиллит. Но и это также не является правильным определением этих пород. Этои породы не являются глинами. Глина или аргиллит подразумевают доминирование одного или нескольких минералов группы каолинита, монтмориллонита или других слоистых алюмосиликатов (глинистые минералы). На практике , породы с большим содержанием глинистых материалов не считаются пригодными для добычи shale газа всвязи с тем, что глины обладают хорошими пластическми свойствами и создать трещенноватость используя метод гидроразрыва в таких породах очень сложно, а это означает что газ так и останется в породе и не будет двигаться к скважине по системе трещин.

Примеры минералогии пород , содержащих shale газ опубликованы на многих сайтах, в том числе на сайте компании Шлюмберже. Согласно этим данным, основным составляющим элементом этих пород является либо кварц , либо кальцит. Самое большое содержание глинистых минералов (до 50%) наблюдается только в формации Марселус. Общим признаком для всех этих пород является очень малая величина зерен. Американские геологи называют эти породы mudstone. Этому слову нет прямого перевода на русский язык, но наиболее точное описание может быть дано как тонкозернистые, похожие на муку или илистые породы. Состав для этих пород не является определяющим в названии, определяющим является размер зерен. Для большинства формации, включая самую известную и одну из наиболее продуктивных и изученных в Америке формацию Барнетт, подойдет название глинистый алевролит или кремнисто-глинистый алевролит. Алевролит (от греч. aleuron — мука и lithos — камень) — сцементированная осадочная горная порода, сложенная более чем на 50% частицами алевритовой разности (0,5 — 0,005 мм). Большое содержание мелкозернистого материала в сочетании с глинистыми минералами делает проницаемость такой породы очень незначительной. Газ не может проити через такие толщи и накапливается в непосредственной близости от нефтематеринских пород или в самих нефтематеринских породах.
Таким образом правильнее было бы называть этот газ не сланцевый газ, не shale газ, а газ плохопроницаемых глинисто-алевритовых пород или газ смешанных мелкозернистых пород. Правильность понимания состава вмещающих пород позволяет обеспечивать направленность поисков и разведки этого вида полезных ископаемых. В большинстве публикуемых в России работ по анализу сланцевого газа говорится, что подобные залежи известны и в России и приводятся примеры битуминозных сланцев, которые не являются прямыми аналогами тех пород из которых в Америке добываю «нетрадиционный» газ.

В геологической истории мелкозернистые глинисто-алевритовые породы откладывались в глубоководных бассейнах в районе подножий континентальных склонов. Условия осадконакопления обусловили этим пластам значительную область распрастранения.

Понимание пустотного пространсва в таких породах является важным для оценки ресурсов и запасов, а также для правильного планирования разработки. Часто толщина формаций, содержащих «сланцевый» газ составляет десятки метров, и выбрать правильный интервал для горизонтальной скважины является ключем к успешной разработке залежи.

В таких породах три основных типа пористости – межгранулярная, трещинная и пористость органического вещества. Последний вид пористости связан с изменением в форме зерн органического вещества в процессе катагенеза.
Помимо порового пространства газ адсорбируется на поверхности керогена. Отличительной особенностью керогена огромная площадь поверхности. Так поверхностная площадь одного грамм а керогена эквивалентна примерно половине площади футбольного поля. Хотя надо сказать , что уголь обладает еще большей площадью поверхности на грамм веса.
Естественная трещенноватость в породе составляет обычно лишь малую часть общего пустотного пространсва, и она более важна для обеспечения проницаемости. Однако в большинстве случаев естественные трещины не составляют единую систему в породе и не позволяют газу эмигрировать из этой толщи. При проведении гидроразрыва системы микротрещин могут соединяться и образовывать пути мирации УВ к стволу скважины. Изучение системы естественной трещинноватости очень важно для правильного планирования гидрорзрывов и моделирования зоны дренажа УВ.

Важной особенностью в изучении пород содержащих «сланцевый» газ является изучение состава и пластических свойств пород. Как уже говорилось выше, большое содержание глинистых минералов является негативным фактором в оценке добычного потенциала. Глины обладают хорошими пластичными свойствами и снижают эффективность гидроразрывов. Как правило для выделения лучших промышленных зон ищут породы с преобладанием песчаного или карбонатного материала, которые наиболее эффективно можно создать систему трещин для дренирования газа.

С другой стороны наличие глин является одной из отличительных черт этих пород. Глины как правило содержат большое количество органического вещества (керогена). Причем керогена находящегося на высоких уровнях катагенеза . Кероген должен быть соответствующего типа, который способен генерировать газ или быть «нетфтяного» типа, но на высокой стадии катагенеза, когда жидкие углеводороды расщепляются в газ при термическом крекинге. При поисках и разведке залежей «сланцевого» газа как правило проводится детальный анализ степени преобразования органического вещества, типа органического вещества и ряда других геохимических показателей.
В настоящее время в США и Канаде разрабатываются не только залежи shale газа , но shale нефти. Это залежи нефти в плохопроницаемых породах обагащенных керогеном который способен генерировать жидкие углеводороды и находящийся на в пределах главной фазы нефтегазообразования. Примером такого типа месторождений могут рассматриваться залежи углеводородов в формации Bakken. Хотя надо отметить, что эти залежи правильнее называть “tight oil” или залежи нефти в плохопроницаемых породах., поскольку резервуар для нефти представлен плохопроницаемыми , но не глинистыми породами. В последнее время, всвязи с низкой стоимостью газа в Северной Америке , нефтянные компании стремятся сместить акцент с чисто газовых скважин на скважины с жидкими углеводородами.
Таким образом “сланцевые” залежи находятся не в сланцах, а в низкопроницаемых породах смешанной литологии , которые являются одновременно материнской породой и резервуаром. Углеводороды образовались здесь и не мигрировали. Оценка таких резервуаров базируется не на традиционных методах (сейсмческие работы, каротаж), а на исследовании химико-минералогических и технических свойств пород.

Газ плотных (плохопроницаемых) пород.

Другим видом нетрадиционного газа является газ плотных пород. Залежи газа в «плотных» породах по многом похожи на залежи газа в «сланцах». Они также не имеют классической ловушки (структуры), покрышки или газ-водяного контакта. Однако есть и существенные различия.
Первое и основное различие – это структура породы и порового пространства. В большинстве известных газодобывающих плотных резервуаров вмещающей породой является песчаник и размер пор в нем на порядок и даже на два порядка больше, чем «сланцевых» резервуарах. Реже, вмещающей породой выступают карбонаты. Большинство газа в таких породах содержится в свободном состоянии, хотя присутствие сорбированного газа также отмечается.

Другим важным отличаем этих залежей является отсутствие нефтематеринской породы внутри резервуара. Если в «сланцевом» резервуаре нефтематеринская порода и коллектор для накопления газа находятся в пределах одной и той же толщи, то в «плотных» породах нефтематеринские породы находятся рядом, но не внутри резервуара. В этом случае подразумевается наличие как минимум первичной миграции из нефтематеринской породы в резервуар.

По другому выглядят эти «плотные» резервуары и на каротаже. Как правило это нормальные низкопористые коллектора, толщину которых как правило определяют по ганичному значению пористости. По сравнению с « сланцевыми» формациями «плотные» резервуары значительно тоньше . Их толщины составляют от первых метров до первых десятков метров.

Угольный газ.

Угольный газ является также одним из важнейших источников природного газа. В США добыча метана резко возросла от 5 млрд куб. м в 1990 г. до 27,6 млрд куб. м в 1995 г., а в 2009 г. достигла 56 млрд куб. м, что составило около 10% от добычи традиционного газа в США. Также промышленная добыча метана из угольных пластов ведется в Австралии, Канаде и Китае
По данным опубликованным Газпромом, Российская Федерация обладает крупнейшими запасами угольного газа в мире, которые составляют 83.700 млрд.куб метров. Однако промышленная разработка угольного газа не велась в России до последнего времени. Только в 2001 году Президент РФ В.В. Путин подписал поручение (№ 1827 от 19.09.2001) по организации промышленной добычи метана в Кузбассе. В этом же году началась разработка , согласование и утверждение технико-экономических докуменв на проведение работ. Семь лет потребовалось Газпрому чтобы подготовиться и начать бурение скважин. В 2008-2009 году были пробурены первые семь разведочных скважин на Талдинском участке. В 2010-2011 годах осуществлялась пробная эксплуатация скважин. Согласно данным опубликованным на вебсайте Газпрома средний дебит газа на скважину составил 2-2.3 тыс куб метров в сутки, что намного меньше плановых показателей и рентабельность этого проекта вызывает большие сомнения даже при снижении налогов. С 2010 по июль 2011 года на Нарыкско-Осташенской площади пробурено еще 10 скважин. С целью интенсификации добычи в скважинах проведено 55 гидроразрывов. Таким образом более десяти лет, потраченные Газпромом на этот проект, не принесли ожидаемых результатов . Однако ни в России ни на западе никто не сомневается в наличии ресурсов газа в угольных бассейнах России . Главная причина неуспешных работ это отрванность Газпрома от мировой практики, отсутствие специалистов и технологий известных во всем мире. Дело в том, что геология и разработка газовых пластов имеет ряд существенных отличий от разработки традиционных залежей.
Например, газ в угольных пластах находится в основном в связаннном (адсорбированном ) состоянии и чтобы извлечь его из матрицы породы, нужно снизить даление до уровня критического, когда молекулы газа начнут переходить в свободное состояние. Для этого необходимо снизить давление в пласте. Чтобы снизить давление в пласте нужно пробурить скважины довольно близко друг к другу и откачать воду из системы трещин в угольном пласте. Система трещин в угле в основном заполнена водой. Так что при начальной разработке нужно бурить много скважин, откачивать много воды и снижать пластовое давление. Негативным фактором могут служить гидроразрывы, которые увеличивают систему трещин и зону дренажа, что не позволяет снижать давление. То есть стратегия разработки таких залежей в корне отличается от разработки месторождений скажем на Ямале.

Газпрому потребовалось более десяти лет, чтобы понять, что без научного подхода и современных западных технологий невозможно освоить потенциал угольных пластов. 13 марта 2012 года начальник департамета добычи Газпрома В.Черепанов сообщил, что принято решение о использованием передового зарубежного опыта в Кузбассе по методу «Максиал 2», разработанному австралийской компанией «Митчел групп». Также в настоящее время, в соответствии с Рамочным соглашением о сотрудничестве между ОАО «Газпром» и «Шелл Эксплорейшен Компани (РФ) Б.В.», рассматривается возможность организации совместного предприятия или другой формы сотрудничества по совместному освоению метаноугольных месторождений в Кузбассе. Переводя это сообщение с бюрократического на нормальный язык, можно сказать, что Газпром признал свою некомпитентность и неумение проводить добычу газа из угольных пластов.
Этот пример показал, что в настоящее время практически невозможно добиться хороших результатов освоения нетрадиционных залежей газа без применения мирового опыта, привлечения западных технологий и специалистов.
http://slanceviy-glas.livejournal.com/43441.html

Реклама

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход /  Изменить )

Google photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google. Выход /  Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход /  Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход /  Изменить )

Connecting to %s

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

%d такие блоггеры, как: