Гідравлічний розрив пластів

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Гідравлічний розрив пластів.

Гідравлі́чний розри́в пласті́в (або коротко «фре́кінг», від «англ. fracking») – технологія видобутку горючого газу з природних кам’яних родовищ. Передбачає нагнітання у породи великих кількостей води під великим тиском, що спричиняє тріщини у породі, а потім закачування суміші води та твердої речовини «пропанту» (дрібнозернистий пісок та невеликі кількості інших додатків, відомих як хімічні речовини для фрекінгу, які допомагають утримувати тріщини відкритими) у свердловину і через перфоратори в обсадженні у сланцеву породу для видобутку нетрадиційних видів викопного палива (таких як метан вугільних пластів, ущільнені пісковики та сланцевий газ) та для підвищення дебіту виснажених нафтових родовищ. Гідравлічний тиск, створений закачуванням рідини у свердловину, достатній для того, щоб утворилися тріщини (фіссури) у резервуарі і сланцева порода розкололася на відстані 1000 м у кожний бік від сталевого трубопроводу, вивільняючи газ з порід та допомагаючи газу попасти у свердловину через численні тріщини у породі та піднятися на поверхню[1].

Зазвичай на проведенні ГРП та інших методів інтенсифікації нафтовидобутку спеціалізуються сервісні нафтові компанії (Halliburton, Schlumberger, BJ Services та ін.)[Джерело?]

Технологія[ред.ред. код]

Технологія здійснення ГРП включає в себе закачування в свердловину за допомогою потужних насосних станцій рідини розриву. За допомогою сильного напору води створюють тріщини у гірських породах на глибині 1000 до 5000 метрів. Через ці шпарини газ може надходити у свердловину і підніматись нагору.[2]

При бурінні однієї свердловини використовуються десятки тонн хімікатів[Джерело?], склад яких становить «комерційну таємницю»[Джерело?]. Під час виконання гідравлічних розривів лише для однієї свердловини використовується від 9 000 до 29 000 м³ води[Джерело?]. Частина води (1 300 — 23 000 м³ води з однієї свердловини) потім повертається на поверхню. Ця вода містить хімічні речовини зі сланцевих порід: важкі метали[Джерело?], природні радіоактивні матеріали[Джерело?] та різноманітні забруднюючі речовини[Джерело?], що використовуються при закачуванні, включаючи токсичні речовини[Джерело?].

Ризик потрапляння цих хімікатів у ґрунтові води під час фрекінгу пов'язаний з[Джерело?]:

  • розливанням бурового розчину, зворотнім потоком, витіканням з відстійників або з транспортних засобів під час перевезення;
  • Протіканнями або аваріями, спричиненими непрофесійними діями персоналу або пов'язаними із використанням застарілої техніки;
  • Протіканнями, спричиненими дефектами обсадки свердловини: документи свідчать, що 6% свердловин для гідророзриву виходять з ладу відразу, а 50% — протягом 15 років[3];
  • Протіканнями, які сталися під землею, через природні або штучні тріщини та ходи. Більша частина рідини для фрекінгу залишається під землею (до 80% закачаного об'єму). Деякі дослідження на комп'ютерних моделях показують, що ця рідина теоретично може мігрувати до природних запасів питної води (таких як водоносні горизонти і джерела) часто за кілька років[4].

Історія[ред.ред. код]

Гідророзрив пласту успішно застосовується вже кілька десятиліть.

Першу комерційну операцію з гідравлічного розриву провела компанія Halliburton ще у 1949 році. З того часу у США цей процес провели більше ніж на 1 мільйоні сведловин[5]. Вперше в світі гідравлічний розрив вугільного пласту був здійсненний в 1954 році на Донбасі.[6]

З 60-х років ГРП використовували в СРСР. Сьогодні в Україні метод застосовують як державні, так і приватні видобувні компанії в якості методу інтенсифікації видобутку нафти та газу.

Економічна обґрунтованість[ред.ред. код]

Сланцевий газ, як і газ щільних порід та метан вугільних пластів, є видом нетрадиційного природнього газу, який переважно складається з метану і залягає в сланцевих пластах глибоко під землею. “Нетрадиційним” його називають через особливості видобутку. Сланець – це осадова гірська порода, сформована внаслідок ущільнення грязей, глини та інших дрібнозернистих порід [7]. Таке походження ускладнює добування, оскільки сланцева порода ламка і не пропускає воду. Тому використовується технологія фрекінгу.

Через природно низьку концентрацію газу запаси кожної свердловини зазвичай виснажуються через 12-18 місяців[Джерело?]. Особливості геологічної будови створюють необхідність буріння нової свердловини поряд із вже існуючою, що призводить до надміру щільного розташування свердловин[Джерело?]. За даними Міжнародного енергетичного агенства (МЕА)[Джерело?], “в той час як для традиційних покладів на суші зазвичай потрібна одна свердловина на 10 кв. км, для нетрадиційних необхідно більше однієї свердловини на 1 кв. км і до 10 свердловин на один кущовий майданчик, що істотно ускладнює наслідки буріння свердловини (т. зв. кумулятивний вплив) та подальший вплив буріння після входу в пласт на навколишнє середовище та місцевих жителів” [8].

ГРП в Україні[ред.ред. код]

Управління енергетичної інформації Міненерго США оцінює українські запаси у 1,2 трлн м³, що ставить Україну на четверте місце в Європі за обсягами запасів після Польщі, Франції та Норвегії. Однак ця цифра не відображає реальну кількість газу, яку можна видобути, або технічно видобуванні запаси, ця цифра може бути на порядок меншою (як це сталось у випадку з Польщею).

Нафтогаз України сподівається почати його видобуток на території країни вже до 2015 р. Серед компаній, зацікавлених у видобутку сланцевого газу в Україні, слід зазначити американські ExxonMobil, Shell, Chevron, Halliburton. Протягом 2011 р. Україна домовилася про співробітництво з 21 компанією в сфері видобутку вуглеводнів, зокрема сланцевого газу та вугільного метану. У квітні 2012 року державою були повідомлені переможці тендеру на видобуток сланцевого газу з використанням гідравлічного розриву пластів в Україні: ними стали компанії Chevron (розвиток Олеської площі - територія Львівської та Івано-Франківської областей) та Shell (розвиток Юзівської площі - територія Харківської та Донецької областей). [9]

Доцент геології і гідрогеології Львівського національного університету ім. І. Франка Володимир Харкевич говорить про сланцевий газ як газ, який продукують з горючих сланців, які є сумішшю сланців і керогену[Джерело?]. Газ продукують з керогену хімічним способом, тобто при розчиненні керогену в бензолі і толуолі отримують метан, діоксид вуглецю і воду. Науковці Львівської філії Українського державного геологорозвідувального інституту здійснили аналіз опублікованих та архівних матеріалів стосовно вмісту керогену у сланцях Олеської ділянки та в Польщі[10].


Таким чином, за американськими мірками[Джерело?] сланцевого газу для видобутку немає ні на Олеській ділянці, ні в Польщі. Цікавим є той факт, що найбільше покладів руди в Америці сконцентровано на глибині 180 - 500 метрів[Джерело?], а глибина залягання сланців у Польщі — 2 км[Джерело?], на Олеській ділянці 2-4 км[Джерело?], що значно здорожчує видобуток газу.

Екологічні наслідки[ред.ред. код]

Вплив на здоров'я людей[ред.ред. код]

Прибічники ГРП стверджують, що серед хімічних домішок є такі, що використовуються у харчовій, косметичній та фармацевтичній галузях[11]. Дослідження Європейського Парламенту "Вплив видобування сланцевого газу та сланцевої нафти на довкілля та здоров'я людей" [12] показало, що 58 з 260 речовин мають одне або кілька небезпечних властивостей.

  • Шість з них відносяться до списку речовин найвищої небезпеки, згідно з класифікацією Європейської Комісії: акриламід, бензол, етилбензол, ізопропил бензола (кумол), нафталін, тетранатрій етилендіамінтетраацетат.[12]
  • Одну речовину (нафталін-біс (1-метилетил) в даний час досліджують, оскільки вона вважається стійкою, здатною до біоакумуляції і токсичною.[12]
  • Дві речовини (нафталін і бензол) присутні в першому списку з 33 пріоритетних речовин, який складений відповідно до Додатку X Рамкової директиви по воді (РДВ) 2000/60/EC - тепер Додатку II до Директиви за пріоритетними речовинам (Директива 2008/105/EC).[12]
  • 17 класифікуються як токсичні для водних організмів (коротко та / або довгострокові).[12]
  • 38 класифікуються як небезпечні токсини (для здоров'я людини), такі як 2-бутокси етанол.[12]
  • 8 речовин класифікуються як відомі канцерогени, такі як бензол (За класифікацією GHS: Carc. 1А) і акрил амід, окис етилену, а також різні розчинники на основі нафти, що містять ароматичні речовини (За класифікацією GHS: Carc. 1В).[12]
  • 6 класифікуються як можливі канцерогени (Carc. 2), такі як гідроксиламін гідрохлориду.[12]
  • 7 класифікуються як мутагенні (Muta. 1B), такі як бензол і окис етилену.[12]
  • 5 класифікуються як такі, що мають вплив на репродуктивні процеси (Repr. 1B, Repr. 2).[12]

Численні наукові і медичні дослідження показують[Джерело?], що ГРП дійсно дуже серйозно впливає на якість питної води. Зокрема дослідження на замовлення Європейської Комісії:

  • Визначення ризиків для навколишнього середовища і здоров'я людини, пов'язаних з видобуванням вуглеводнів в Європі методом ГРП [13]
  • Нетрадиційний газ: можливий вплив на енергетичний ринок ЄС [14]
  • Вплив на клімат від можливої розробки сланцевого газу в Європі [15]

Вплив на клімат[ред.ред. код]

У Міжнародному енергетичному агентстві (МЕА) вважають, що розвиток сланцевої промисловості спрямує викиди CO2 «траєкторією, яка в довгостроковому вимірі призведе до підвищення [глобальної] температури до понад 3,5 °C»[16].

Деякі дослідження стверджують[Джерело?], що 3,6-7,9% добутого сланцевого газу втрачаються через неорганізовані викиди метану[17]. Це означає, що «в порівнянні з вугіллям, наслідки сланцевого газу щонайменше на 20% більші і можливо більші, ніж вдвічі протягом 20-річного періоду»[18].

У Національній академії наук США вважають: «Враховуючи обмеженість наявних даних, вірогідним є те, що витік природного газу з окремих свердловин у поєднанні з витоком під час з подальших циклів виробництва, є достатньо високим, щоб збільшити обсяг загальних втрат до порогового значення в 3,2%, за яким газ стає принаймні таким же шкідливим для клімату, як і вугілля, щонайменше на деякий час»[19].

Протестний рух[ред.ред. код]

Плани по видобутку сланцевого газу з використанням фрекінгу в Україні викликали занепокоєння[Джерело?] екологів та активістів, так, вони вважають[Джерело?], що видобуток газу з використанням фрекінгу (технології гідророзриву) може загрожувати великими втратами та забрудненням води. На початку 2013 року по країні пройшов ряд мітингів[Джерело?], ціллю яких було переглянути існуючі договори між нафтовими компаніями та Україною та запобігти промисловому видобутку сланцевого газу з використанням гідророзриву.[20]

Низка європейських країн вже ввела мораторій[Джерело?] на використання технології гідророзриву (фрекінгу) при видобуванні нетрадиційних газів, впевнившись в катастрофічних наслідках такого методу[Джерело?] або усвідомлюючи високий ступінь ризиків [21]. Застосування технології фрекінгу заборонене у Франції[Джерело?] та Бельгії[Джерело?]. У Німеччині, зокрема у Північній Вестфалії, після надання декількох ліцензій запроваджено мораторій[Джерело?], а у Гессені ліцензії не надаються[Джерело?]. Нідерланди очікують на результати досліджень ризиків[Джерело?], пов’язаних з фрекінгом. В Ірландії було надано кілька ліцензій[Джерело?], але також розпочаті відповідні дослідження[Джерело?]. Польща активно пропагує[Джерело?] розробку сланцевого газу, але прогрес буріння та розвитку допоміжного законодавства є незначним[Джерело?]. Перші результати аналізу зразків також не дуже оптимістичні[Джерело?] стосовно потенціалу сланцевого газу. Компанія Шелл проводила буріння у Швеції[Джерело?], але пішла з цієї країни через протести місцевих мешканців[Джерело?], а також через невтішні результати розробки[Джерело?].

Перспективи[ред.ред. код]

Розроблено такі технологічні операції ГРП, як керуванням ростом тріщин по вертикалі, зміна фазової проникності по нафті і воді в тріщині тощо. В стадії розробки знаходиться технологія проведення ГРП в багатопластових покладах і горизонтальних свердловинах. В даний час проходить адаптація ГРП на газоконденсатному фонді свердловин для відпрацювання критеріїв вибору свердловин, режимів проведення розривів і технології освоєння.

Див. також[ред.ред. код]

Примітки[ред.ред. код]

  1. Maximilian Kuhn & Frank Umbach (2011), «Strategic Perspectives of Unconventional Gas: A Game Changer with Implications for the EU's Energy Security»
  2. Energyindepth: Just the Facts
  3. The Sky is Pink, «Annotated documents» from Southern Energy, Oilfield Review Schlumberger,Watson Bacchu, Archer, Colorado Oil and Gas Conservation Commission (COGCC) (http://www1.rollingstone.com/extras/theskyispink_annotdoc-gasl4final.pdf)
  4. Myers, T. «Potential Contaminant Pathways from Hydraulically Fractured Shale to Aquifers», National Ground Water Association, May 2012 (http://www.energyindepth.org/wp-content/uploads/2012/05/myers-potential-pathways-from-hydraulic-fracturing4.pdf) «New Study Predicts Frack Fluids Can Migrate to Aquifers Within Years», 01/05/2012, Abrahm Lustgarten, ProPublica (http://www.propublica.org/article/new-study-predicts-frack-fluids-can-migrate-to-aquifers-within-years)
  5. [1]
  6. [2]
  7. Phasis Consulting, US Shale Gas Brief, September 2008 (http://www.phasis.ca/files/pdf/Phasis_Shale_Gas_Study_Web.pdf) International Association of Oil & Gas Producers, Unconventional Gas, http://www.ogp.org.uk/index.php/download_file/view/29/716/
  8. International Energy Agency (IEA), May 2012, ‘Golden Rules for a Golden Age of Gas’, p.19 (http://www.worldenergyoutlook.org/goldenrules/)
  9. [3]
  10. Екологія Право Людина «Розвідка та видобуток сланцевого газу: соціальні, правові та екологічні виклики http://epl.org.ua/fileadmin/user_upload/publications/Fracking.pdf
  11. Hydraulic Fracturing: The Process
  12. а б в г д е ж и к л Impacts of shale gas and shale oil extraction on the environment and on human health, p. 31-32 http://www.europarl.europa.eu/document/activities/cont/201107/20110715ATT24183/20110715ATT24183EN.pdf
  13. http://ec.europa.eu/environment/integration/energy/pdf/fracking%20study.pdf
  14. http://ec.europa.eu/dgs/jrc/downloads/jrc_report_2012_09_unconventional_gas.pdf
  15. http://ec.europa.eu/clima/policies/eccp/docs/120815_final_report_en.pdf
  16. International Energy Agency (IEA), May 2012, ‘Golden Rules for a Golden Age of Gas’, p.91 (http://www.worldenergyoutlook.org/goldenrules/)
  17. Усі деталі про ці кліматичні дані можна знайти у нещодавніх американських рецензованих наукових дослідженнях. В усіх них називаються наступні цифри: ЩОНАЙМЕНШЕ 1% витоку під час передпродажної підготовки та доставки товарної продукції плюс ЩОНАЙМЕНШЕ 1% витоку під час видобутку і переробки традиційного газу і 2% — нетрадиційного (такого як сланцевий газ). Howarth, R. Ingraffea, A. Santoro, R. «Methane and the Greenhouse Gas Footprint of Natural Gas from Shale Formations», March 2011 (http://www.sustainablefuture.cornell.edu/news/attachments/Howarth-EtAl-2011.pdf) Howarth et al, «Methane Emissions from Natural Gas Systems», Background Paper Prepared for the National Climate Assessment, February 2012 (http://www.eeb.cornell.edu/howarth/Howarth%20et%20al.%20-- %20National%20Climate%20Assessment.pdf) Shindell et al «Simultaneously Mitigating Near-Term Climate Change and Improving Human Health and Food Security», Science 335, 183 (2012) Alvarez, R. Pacala, S. Winebrake, J. and al, «Greater Focus Needed on Methane Leakage from Natural Gas Infrastructure»,13/02/2012 (http://www.pnas.org/content/early/2012/04/02/1202407109.full.pdf+html)
  18. Howarth, R. Ingraffea, A. Santoro, R. «Methane and the Greenhouse Gas Footprint of Natural Gas from Shale Formations», March 2011 (http://www.sustainablefuture.cornell.edu/news/attachments/Howarth-EtAl-2011.pdf)
  19. http://www.nature.com/news/air-sampling-reveals-high-emissions-from-gas-field-1.9982
  20. [4]
  21. Food and Water Watch http://www.foodandwaterwatch.org/

Література[ред.ред. код]

Посилання[ред.ред. код]

  • (англ.) Hydraulic Fracturing 3D Animation — графічна анімація процесу видобутку сланцевого газу методом гідравлічного розриву пластів.


Гірнича справа Це незавершена стаття з гірництва.
Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.