Газ взаточении: скважина

Газ взаточении: скважина

Дабы разобраться с волнующими нас вопросами, «ПМ» отправилась в ОАО «Газпром-промгаз» — одно из научных подразделений ОАО «Газпром». Тут отечественным консультантом любезно дал согласие выступить Владимир Тимофеевич Хрюкин, начальник проектов, основной научный сотрудник данной организации. По результатам отечественной очень содержательной беседы картина вырисовывается следующая.

Терзания песка

Сланцы являются осадочные породы, прошедшие определенные стадии преобразования. В первую очередь происходит накопление рыхлых осадков — в большинстве случаев, в водоемах. Самыми замечательными отложениями являются озерно-болотные и морские прибрежные.

С течением времени осадки уплотняются (литогенез), позже происходит формирование породы (диагенез), потом порода преобразуется (катагенез). Последняя стадия — метаморфизм. Так из рыхлого песка образуется сперва песчаник, позже песчано-глинистый сланец и, наконец, гнейс.

Все эти геологические подробности необходимы для понимания условий, в которых появляется и хранится в природе сланцевый газ. Дело в том, что на финальном этапе — стадии метаморфизма — происходит не просто предстоящее ее дегидратация и уплотнение породы, но и образование в условиях большой высокого давления и температуры новых минералов, таких, к примеру, как калинит, хлорит, глауконит, с характерной для глинистых минералов плоской таблетчатой формой.

В случае если изначально в донных отложениях наровне с обломочной частью (песчинками полевого шпата и кварца) находится некое количество органики, то в определенных случаях эта органика концентрируется и создаёт пласты углей (один из видов так именуемого керогена). Другие виды керогена становятся исходным материалом для создания потом нефти и газа.

Под действием температуры и давления бурые угли преобразуются в так именуемые худые угли, выделяя наряду с этим много газа. К примеру, лабораторными изучениями установлено, что при преобразовании 1 т угля буроугольной стадии выделяется 140 м³ газа. Это большие количества генерации, и потому в тех местах, где залегало много концентрированной органики, сформировались высокогазоносные пласты, а газ из этих пластов, наровне со сланцевым, есть ресурсом, добываемым из нетрадиционных источников.

перегородки и Фильтры

Но при со сланцами геологи имеют дело с рассеянной органикой, преобразование которой ведет к выделению газа, но он так и остается в микротрещинах между минералами. Минералы эти, как уже говорилось, имеют плоскую таблетчатую форму и, что самое основное, фактически непроницаемы для газа.

Классические газовые и нефтяные месторождения приурочены, в большинстве случаев, к структурным ловушкам — антиклинальным структурам. По сути это складка породы, направленная вверх (противоположность таковой складке, другими словами впадина, именуется синеклизой).

Антиклинальная складка образует собственного рода свод, под которым за счет силы гравитации происходит перераспределение фаз: вверху формируется некая газовая «шапка», ниже — нефтяная либо газоконденсатная оторочка, еще ниже — газово-водяной контакт. Причем породы, слагающие структуры хороших месторождений углеводородов, должны владеть хорошими фильтрационными чертями, с тем дабы газ либо микроскопические частички нефти имели возможность за счет разности в весе и плотности подниматься к центральной части данной структуры, а вода — отжиматься вниз.

Так, частички нефти и пузырьки газа смогут проходить через породу громадные расстояния и планировать с широкого пространства, формируя большие залежи. Сланцевый же газ скапливаться в громадных количествах не имеет возможности — он закрыт в микротрещинах между пластинками минералов с очень низкими фильтрующими особенностями. Этим и разъясняются все проблемы и особенности его добычи.

Навстречу газу

Что в случае если пробурить скважину недалеко от залегания газоносных сланцевых пластов? Газа из нее удастся взять очень мало. В этом случае территория влияния скважины окажется равной нескольким сантиметрам — как раз с этого маленького пятачка под почвой удастся собрать газ (для сравнения — территория влияния скважины в классическом месторождении равна сотням метров). Непроницаемые сланцы держат собственные углеводородные сокровища взаперти.

Но у сланцев имеется свойство, которое так и именуется — сланцеватость. Свойство это содержится в том, что все трещины ориентированы в определенных направлениях, и в случае если пробурить горизонтальную скважину «в крест», другими словами перпендикулярно трещинам, возможно в один момент вскрыть значительно больше полостей с газом.

Это верное ответ, но нужного результата не дает и оно, потому что не гарантирует хорошей связи ствола скважины с громадным числом трещин. Исходя из этого бурение горизонтальной скважины в обязательном порядке дополняется гидроразрывом породы, причем гидроразрывом многостадийным. На первом этапе гидроразрывная жидкость подается в самую дальнюю, призабойную часть скважины.

После этого участок трубы длиной 150−200 м перекрывается особым клапаном в виде шарика, и следующий гидроразрыв производится уже ближе к устью скважины. Так, в случае если ствол скважины имеет длину 1000&семь дней;1200 м, то на ее протяжении делается пять-семь гидроразрывов. Вместе с жидкостью в появившиеся полости поступает пропант, что не дает породе снова сомкнуться.

Пропант складывается из песка либо керамических шариков, другими словами по определению имеет хорошие фильтрующие особенности и не мешает газу попадать в ствол скважины.

Технологии прокладки горизонтальных гидроразрывов и скважин уже достаточно прекрасно отработаны и употребляются в коммерческой добыче. И все же если сравнивать с газодобычей из классических источников извлечение сланцевого газа из недр несет с собой последовательность неприятностей как экономического, так и экологического характера.

Что тревожит Йоко Оно?

Сразу после вскрытия скважины давление выходящего из почвы газа и его количества (дебиты) высоки. Но потому, что емкость хранящих газ трещин все же мала, то в течение года эти показатели падают на 70−75%. К примеру, в случае если на начальной стадии скважина поставляет 200−500 тысяч кубов в день, то через год это будет всего лишь 8−10 тысяч.

В случае если учесть, что газ по большей части добывается не просто так, про запас, а во выполнение контрактных обязательств перед потребителем, такое значительное падение количеств добычи нужно будет компенсировать за счет добуривания новых скважин. Наряду с этим нужно учитывать, что оборудование горизонтальной скважины для добычи сланцевого газа обходится приблизительно в несколько раз дороже, чем классическая вертикальная. Из этого первая значительная неприятность: добыча сланцевого газа имеет очень экстенсивный темперамент, несет с собой громадные затраты на создание все новых и новых скважин, и занимает большую территорию, что делает применение данной технологии проблематичным для многолюдных государств.

Потому, что по мере истощения скважины, имеющей территорию влияния всего в пара десятков метров (кроме того по окончании гидроразрывов), давление в ее устье значительно падает, это формирует и вторую значительную экономическую проблему: газ с низким давлением нельзя подавать конкретно в газотранспортную совокупность, где стандартное давление образовывает 75 атм. Та же неприятность, кстати, и с метаном из угольных пластов: давление на устье образовывает всего 1,5 атм.

Значит, «нетрадиционный» газ нужно дополнительно сжимать, применяя наряду с этим так называемый отжимной компрессор, что очищает газ от влаги и пыли и дополнительно дожимает. Это дорогая машина с низким КПД, так что нужно будет тратить на ее функционирование большое количество добытого газа.

Сейчас самое время отыскать в памяти, что именно стало сравнительно не так давно предлогом для «антисланцевой» инициативы последовательности известных деятелей западного шоу-бизнеса, таких как Йоко Оно и Пол Маккартни. Всех этих людей обеспокоили вероятные экологические последствия добычи сланцевого газа в богатом месторождениями штате Нью-Йорк. Дабы бур не зажало горным давлением, при бурении употребляются промывочные жидкости, которые содержат, как нетрудно додуматься, последовательность не весьма полезных для человека веществ.

Авторы экологической инициативы опасаются, что по мере расширения газодобычи компоненты промывочных жидкостей попадут водные горизонты, откуда забирается пресная вода.

Отчего же, не обращая внимания на все сложности и эти проблемы, сланцевый газ добывают , в особенности в Северной Америке? Во-первых, тут играет свою роль политика. В США правительством поставлена задача купить большую независимость от внешних поставок источников энергии, и в случае если еще недавно Америка брала газ у Канады, то совсем сравнительно не так давно кроме того послала один газовоз на экспорт, подчеркивая тем самым собственный новый статус экспортера.

Во-вторых, чем выше цены на углеводороды, тем выше интерес к источникам их добычи кроме того при высокой себестоимости. И это именно случай сланцевого газа.

Подземный поворот

Как делается горизонтальная скважина?

Сперва забуривается вертикальный ствол, и на глубине происходит изменение его направления по определенному азимуту и под определенным углом. Бурение ведется не роторным методом (в то время, когда в скважине вращается вся сборная труба), а посредством забойного двигателя, приводимого в воздействие подаваемой под давлением промывочной жидкостью. Двигатель вращает долото, а раздробленная долотом порода выносится наружу посредством той же промывочной жидкости.

Искривления направления возможно достигнуть, засунув в соединенные резьбой трубы изогнутый участок. Так происходит поворот скважины. Но самый распространенный метод на сегодня — это изменение направления скважины посредством особых отклонителей, каковые крепятся за забойным двигателем и управляются с поверхности.

При бурении горизонтальной скважины, в большинстве случаев, существует совокупность навигации. Оператор на поверхности в любой момент времени может сообщить, как у него идет ствол скважины, куда он отклоняется. Эта разработка достаточно прекрасно отработана. Большая протяженность горизонтальной скважины была достигнута на Сахалине — 12 км горизонтального ствола.

Обращение шла о разработке классического месторождения на шельфе, наряду с этим рассматривались два варианта: бурить с платформы в Охотском море либо начать бурение на суше, а позже искривить скважину и уйти на 12 км в сторону моря. Последнее ответ было признано оптимальным.

За работой

Громадная коллекция автомобилей

На рисунке продемонстрировано, как выглядит оборудованная скважина по добыче сланцевого газа в Соединенных Штатах. Как видно, процесс требует применения разнообразных автомобилей и устройств. В Соединенных Штатах намного больше половины всего добываемого газа происходит из нетрадиционных источников: угольных пластов, плотных песчаников и сланцев.

Возможности в мире и в Российской Федерации

Российская Федерация до тех пор пока в стороне

В США добыча сланцевого газа ведется достаточно деятельно. Согласно данным американских компаний, себестоимость газа, добытого из сланцев, приблизительно в 1,3−1,5 раза выше, чем при с классическими месторождениями.

При нынешних стоимостях на источники энергии кроме того такая себестоимость делает сланцевый газ рентабельным, не смотря на то, что циркулируют слухи о том, что компании намеренно занижают официальные цифры себестоимости.

В Европе сказать о важных возможностях этого сырья не приходится, за исключением разве что Польши, где имеется важные месторождения газоносных сланцев и условия для их добычи. В соседних Германии и Франции с их многолюдными территориями и строгим экологическим законодательством эту отрасль вряд ли будут развивать.

В Российской Федерации до сих пор без шуток сланцевым газом никто не занимался в связи с наличием богатых классических месторождений, но сейчас в разных властных инстанциях высказываются идеи о том, что «сланцевая революция» — это не шутки и пора начать разработки в данной области.

Да, себестоимость сланцевого газа будет выше, в случае если вести сравнение с разработкой хороших месторождений. Но в случае если сказать о добыче классического газа на арктическом шельфе, где необходимы ледоколы, бурение и ледостойкие платформы через много метров километровые толщи и воды, то с добытым в том месте сырьем сланцевый газ в полной мере имел возможность бы поконкурировать. Однако разведанных месторождений сланцевого газа в Российской Федерации до тех пор пока нет.

Их нужно искать.

Статья размещена в издании «Популярная механика» (№121, ноябрь 2012).

Тушение газовой скважины


Темы которые будут Вам интересны: