чем опасна добыча сланцевого газа
Как доказать влияние добычи сланцевого газа на окружающую среду? Очень просто — поджечь реку
Представители бизнеса редко признают вредность или опасность методов своей работы. Это касается практически всех — и химических компаний, и автомобильных, и нефтегазовых. Что касается последних, то те из них, кто добывает сланцевый газ, утверждают, что методы такой добычи безвредны для окружающей среды и безопасны для людей, проживающих рядом с месторождениями.
Добывают газ методом гидроразрыва пласта и в США, и в Австралии, и в других странах. Организации, занимающиеся вопросами охраны окружающей среды, давно стараются показать то, что гидроразрыв пласта весьма негативным образом влияет на геологическую структуру месторождения полезных ископаемых, а также на местные экосистемы. Депутат австралийского парламента Джереми Бакингем не стал вести долгие дискуссии и полемизировать на тему гидроразрыва пласта, пишет RT. Он взял зажигалку, и… поджег реку в месте, с которым соседствует множество газовых скважин, где газ добывается при помощи именно такой технологии.
Судя по реакции депутата, сам он не ожидал, что эффект будет настолько сильным — газ, поднимавшийся со дна реки, воспламенился очень быстро, окружив лодку политика огнем.
«Фрекинг и деятельность газовой промышленности вызывают у австралийцев сильнейшее беспокойство. Фермеры рассказали мне, что на реке Кондамин, одной из важнейших в Австралии, начали образовываться пузырьки. Затем они превратились в крупный кипящий газовый шлейф. Я, безусловно, не ожидал, что река загорится и пламя будет полыхать в течение нескольких часов», — сообщил Бакингем в интервью RT.
В принципе, выход природного газа на поверхность — это не такая уж и редкость. Но в текущих условиях, в этом регионе, выход газа на поверхность (и не в одном месте, а в нескольких) проявился не так давно, о чем говорят местные жители.
Отмечу также, что исследования на эту тематику затруднены в связи с массовым лоббированием своих интересов нефтегазовых компаний различного уровня, работающих с использованием разных методов добычи нефти и газа. Некоторые из этих компаний заинтересованы в том, чтобы добыча нефти и газа при помощи гидроразрыва пласта была прекращена. В интересах других организаций, наоборот — активизация работ в этом направлении. Возможно, и сама акция австралийского политика — проявление лоббистской деятельности какой-либо из указанных компаний, но в любом случае, акция интересна сама по себе.
Сланцевый газ и экология
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 😉
Экологические проблемы сланцевого газа
В последнее время в мире возник чрезвычайный интерес к использованию в качестве топлива природного газа, получаемого из горючих сланцев.
В последнее время в мире возник чрезвычайный интерес к использованию в качестве топлива природного газа, получаемого из горючих сланцев.
Что собой представляют горючие сланцы, почему они привлекли такое повышенное внимание мировой общественности?
Горючий сланец состоит из преобладающих минеральных (кальциты, доломит, полевые шпаты, кварц, пирит и др.) и органических частей, составляющих 10-30% от массы породы и только в сланцах самого высокого качества достигает 50-70%.
Органическая часть является био- и геохимически преобразованным веществом простейших водорослей, сохранившим клеточное строение или потерявшим его.
На востоке Европы добыча и переработка горючих сланцев развита в Эстонии, где действуют шахты и работает Кохтла-Ярвеский музей сланца. Российская часть того же месторождения не разрабатывается.
По разным оценкам, в мировых запасах сланца содержится от 550 до 630 миллиардов тонн сланцевой смолы (искусственной нефти), то есть в 4 раза больше, чем все разведанные запасы натуральной нефти.
В России запасы Волжского бассейна представляют 16,8 трлн. м³ сланцевого газа, не менее 5,6 млрд. тонн жидких углеводородов (сланцевой нефти), более 39 млрд. тонн сырья для производства цемента.
Среди разведанных российских месторождений можно выделить:
Яренгское и Айювинское (Республика Коми)
Кашпирское под Сызранью, Озинкское в Саратовской области и Общесыртовское в Оренбургской области
Месторождения на востоке Мордовии, в Чувашии, Кировской и Костромской областях.
В США в больших объемах осуществляется добыча сланцевого газа из сланцевых месторождений. Для его выделения из них применяется горизонтальное бурение и гидравлический разрыв пласта.
Благодаря сланцевой революции начала XXI века США стали крупнейшим производителем сланцевого природного газа в мире, что повлекло падение мировых цен на этот энергоноситель.
Горючие сланцы содержат 2,8-3,3 трлн баррелей извлекаемой нефти. Согласно исследованию компании RAND, производство нефти из сланцев в США станет прибыльным при цене 70-95 долларов за баррель. Этот порог пройден в 2007 году.
Серьёзной проблемой является неэкологичность производства нефти из сланцев. Так, австралийский проект по производству нефти из сланцев был закрыт в 2004 году благодаря усилиям «зеленых».
В России установка по производству сланцевого бензина и газа была построена в начале 70-х годов на сланцеперерабатывающем заводе в Ленинградской области в городе Сланцы, но дальше экспериментов дело не пошло.
В России из сланцев делают около 70 полуфабрикатов и готовых товаров, но сланцевую нефть и нефтепродукты практически не выпускают.
Особое развитие этих работ получило в США в настоящее время, когда была разработана технология горизонтального бурения в сланцевом пласте и осуществления в нем так называемого гидроразрыва пласта (ГРП) с высоконапорной закачкой в пласт песка и воды со специальными реактивами и производства серии гидравлических ударов по длине пласта.
Указанная технология позволила существенно увеличить дебит газовой сланцевой скважины и после освоения технологии очистки сланцевого газа от диоксида углерода и сероводорода в США добыча сланцевого газа (практически метана) достигла в 2012 году 214 млрд кубических метров (35% от добычи природного газа в России).
Это привело к серьезному разбирательству вокруг сланцевого вопроса и падению цены на природный газ. Однако исследования успешно продолжались и, несмотря на опасность загрязнения грунтовых вод при ГРП, дороговизну технологии очистки газа и быструю истощаемость скважины после ряда ГРП, американцы рассчитывают через 10 лет догнать и перегнать Россию по добыче природного газа. Хотя стоимость транспортировки сланцевого газа из США в Европу может существенно превысить стоимость прокачки природного из России по Северному и Южному потоку.
Этот вопрос выходит за рамки содержания статьи, однако его развитие может отразиться на всей энергетической доктрине нашей страны.
Рассчитывать на то, что, как заявил министр энергетики России Шматко, разработка сланцев является«ненужным и ажиотажным» делом говорит о слабости и недальновидности.
Завод Сланец сегодня в основном занимается прокалкой кокса для нужд металлургической промышленности. Восстановление сланцевого производства на этом заводе видимо является самым коротким путем для подтверждения или отрицания американской информации о так называемом природном сланцевом газе ( Natural shale gas).
Гидроразрыв пласта осуществляется с помощью гидравлического удара, образующегося за счет воздействия высоконапорной водосодержащей струи, разрывающей возникшие в пласте газовые карманы. Сланцевый газ по вертикальной скважине направляется в наземные хранилища.
Теория гидроразрыва сланцевого пласта разработана советским академиком С.А.Христиановичем в 1953-м году. Он предложил также осуществлять ГРП плазменным или инфразвуковым воздействием на пласт. Наш ученый разработал, а использовали американцы. Разве это не разгильдяйство? Описанным выше способом американцы разработали более 4000 скважин.
Применение сланцевого газа в быту и промышленности имеет не только преимущества, но и недостатки.
Сланцевый газ представляет определенную опасность для экологии, Дело в том, что технология ГРП требует поддержания заданной пористости пласта. Для этого используются различные химикаты, содействующие раскрытию пор. Сюда относятся соли органических кислот, отходы нефтепереработки и даже соляровое масло (дизельное топливо).
Кроме этого, сами сланцы в своем составе содержат небезопасные примеси сероводорода, аммиака и диоксида углерода. Все эти вещества загрязняют атмосферу и артезианскую воду, являющуюся источником питьевого водоснабжения.
Особое внимание нужно уделить технологии ГРП, которая требует для своего осуществления создание ударного воздействия газа сверхвысокого давления (до 100 МПа). Такое давление особо опасно для неглубоко залегающих горючих сланцев.
При осуществлении гидравлического удара используется большое количество пресной воды, которую можно считать безвозмездно потерянной. И, наконец, учитывая строгие требования Гринпис к чистоте атмосферного воздуха, придется разработать более эффективные средства его очистки с использованием последних достижений нанотехнологии.
По сравнению с обычными газовыми скважинами скважины сланцевого газа из-за снижения пористости образовавшегося после ГРП конгломерата быстро истощаются и время их эксплуатации измеряется не годами, а месяцами.
Последнее, что надо иметь в виду для европейских стран, где плотность населения весьма высокая, разработка огромного количества скважин потребует выделения больших открытых площадей, имея в виду, что с каждого квадратного километра площади можно получить в год от 0,2 до 3,2 млрд кубических метров сланцевого газа.
Особую осторожность при использовании сланцевого газа проявляют Гринпис и Корнелльский университет в США.
В Австралии в 2011 году наложен запрет на добычу сланцевого газа на 20 лет. Во Франции использование ГРП с июля 2011 года является незаконным. Фрекинг запрещен также в Румынии и Болгарии.
Интересно отметить, что проведенные тестовые проверки ГРП нефтяного пласта на месторождении имени В.Филановского в северной части Каспийскаого моря прошли успешно: приток нефти вырос в 20 раз. Но это только для нефтяных пластов.
Остается только сожалеть, что Министерство энергетики Российской Федерации, Газпром и Росимущество необоснованно закрыли производство сланцевого газа и бензина на заводе Сланец, несмотря на возражение коллектива завода выставили его на торги, то есть на распродажу. И никого за это не привлекли к ответственности.
Но нужно иметь в виду, что запасы природного метана глубокого залегания видимо в этом веке подойдут к концу и каким бы не был плохим сланцевый газ, придется его использовать еще много лет, приняв меры по его облагораживанию и обеспечению экологической безопасности населения.
А далее последует водородная энергетика.
Поскольку Россия немного запоздала в этом вопросе, необходимо в кратчайшие сроки восстановить экспериментальную базу в городе Сланцы и постараться приблизиться к технологическому уровню добычи сланцевого газа, достигнутому американцами.
Сланцевый газ — вред от добычи
Химические озера смешанные с водой и песком сильно меняют пейзаж
Существует две основных технологии добычи сланцевого газа – технология горизонтального бурения и гидравлического разрыва пласта. В процессе гидравлического разрыва пласта в газоносные породы вводится смесь песка, воды и химических веществ под очень высоким давлением. Под давлением образуются трещины, которые и позволяют газу вырваться наружу.
Чем опасна добыча сланцевого газа?
Дело в том, что применяемые во время его добычи жидкости на углеводородной основе, а разрыв пластов может привести к тому, что проницаемость пород для воды значительно ухудшится. Для того чтобы это избежать, жидкость сгущают с помощью канцерогенных веществ. Непоправимый вред от добычи сланцевого газа может принести попадание этих химических реагентов в пласты, содержащие артезианскую воду, которую используют для питья.
Больше всего приносит добыча сланцевого газа вред экологии, поскольку гидроразрывы пластов происходят до десяти раз в год, при этом химическая смесь загрязняет не только грунтовые воды, но и большие территории земных пород. Именно из-за этого, например, была прекращена добыча сланцевого газа в штате Нью-Йорк, в США.
Опасность, которую несёт сланцевый газ
Вид сверху на добычу сланцевого газа
Многие учёные советуют: прежде, чем начинать добычу, нужно взвесить все плюсы и минусы сланцевого газа. Может, приносит скорее сланцевый газ вред, чем не пользу?
Стоит подытожить, какой именно приносит вред сланцевый газ и его добыча:
Вред от добычи сланцевого газа настолько велик, что достаточно даже одного взрыва, чтобы грунтовые воды приобрели металлический вкус, соответствующий цвет, стали непригодными для питья. Употребление такой воды животными вызовет у них как минимум выпадение шерсти.
Газ, который не удалось выкачать, в смеси с химическими веществами, закачанными в недра, просачивается через почву и выходит на поверхность. Такое загрязнение грунтовых вод и плодородного слоя в течение года-двух превращает земельные площади в пустыню.
Уровень выбросов парниковых газов в процессе добычи сланцевого газа наибольший по сравнению с добычей угля, нефти и природного газа. Потери метана могут составлять 3,6-7,9%.
Добыча сланцевого газа требует извлечение больших масс подземных вод где-то в районе месторождения. А это может вызвать образование дополнительных пустот под землей.
У сланцевых месторождений фиксируется высокий уровень гамма-излучения. Гидроразрыв здесь вызывает проникновение радиации в верхний слой осадочных пород.
Газ, который портит жизнь
Химические озера смешанные с водой и песком сильно меняют пейзаж — вид сверху
Огромный вред от добычи сланцевого газа может превратить жизнь людей на прилежащих территориях в кошмар. Яркий пример – существующие проблемы с экологией как минимум в трех штатах Америки, постепенно приобретающие статус катастрофы.
Здесь добывают сланцевый газ, что вызвало страшные последствия:
Так же можно посмотреть на видео, какой вред несет добыча сланцевого газа.
Видео
Так что стоит задуматься, действительно ли выгодна добыча сланцевого газа? Ведь приносит сланцевый газ вред не только экологии, но и может принести убытки в экономике, поскольку установки для его добычи стоят очень дорого, а срок эксплуатации скважин очень короткий. Из-за этого его добыча может не окупиться.
Экологические последствия освоение месторождений сланцевого газа: опыт США
К настоящему времени широкомасштабная добыча сланцевого газа ведется преимущественно в США, где доля этого газа в общей добыче метана уже заметно превышает 20%. Австралия и Китай с добычей сланцевого газа уже связывают большие надежды. Определенный опыт по его добыче накоплен в Канаде и Великобритании. В государствах Европы (Германии, Венгрии, Румынии, Франции, Чехии и др.), Аргентине и Южноафриканской республике к проблеме освоения месторождений сланцевого газа относятся с достаточной осторожностью, поскольку ошибочная политика в этой области чревата серьезными негативными последствиями для окружающей природной среды и населения.
В 2011 году Международное энергетическое агентство (МЭА) выпустило очередной обзор, в котором, в частности, приводились оценки технически извлекаемых запасов сланцевого газа по всем регионам мира (Таблица 1). Основываясь на этих данных, уже сейчас можно понять, где рано или поздно государства по политическим или экономическим соображениям могут начать освоение месторождений сланцевого газа и столкнуться с экологическими проблемами, с которые в полной мере ощущают власти и население в США.
В настоящей статье приводятся данные и оценки, которые приведены в оригинальных статьях, опубликованных за рубежом, и которые являются преимущественно результатом анализа освоения месторождений сланцевого газа в США.
Гидроразрыв пласта, воздействие на атмосферный воздух
Добыча из углеводородного газа из сланцевых месторождений имеет специфические особенности. В силу высокой плотности и прочности газоносного сланца для высвобождения газа из сланца практическим единственной технологией является разрушение пласта с помощью гидроразрыва пласта (Рисунок 1). При этом низкая газонасыщенность пласта и быстрое падение добычи вынуждает разрушать пласт многократно и в разных направлениях с использованием технологии веерного бурения. Именно гидроразрыв пласта и является той операцией, последствия которой в наибольшей степени неблагоприятны для окружающей среды. К этому надо прибавить, что гидроразрыв пласта требует использования очень больших объемов воды.
Гидроразрыв пласта с неизбежностью приводит к значительным нарушениям в газоносных геологических структурах и во вмещающих породах. Кроме того в области воздействия на пласт появляются разнообразные органические и неорганические вещества, которые загрязняют подземные воды и даже (особенно при неглубоком залегании продуктивных пластов) выходят на поверхность. Еще одной проблемой является выброс на поверхность части жидкости (жидкость обратного притока), которая использовалась для гидроразрыва, причем дополнительно загрязненной растворенными или взвешенными веществами, извлеченными из разрушенной породы.
Основными компонентами жидкости для гидроразрыва пласта являются вода и проппант (песок), которые составляют не менее 98% общего объема закачки. Кроме того в жидкость добавляют различные химические вещества, которые должны снизить вязкость раствора, уменьшить его корродирующую способность, предотвратить осаждение на стенках труб минеральных солей и т.д.
Перечень химических добавок составляет не менее семисот наименований, причем многие из этих веществ обладают острым токсическим действием, они могут обладать также мутагенными и канцерогенными свойствами. В Таблице 3 приведена характеристика некоторых веществ, используемых в жидкостях для гидроразрыва пласта.
При бурении, гидроразрыве пласта, добыче газа, подготовке газа и т.д. часть этих газоообразных веществ оказывается в атмосферном воздухе. В целом потери метана при добыче сланцевого газа могут составить от 3,6 до 7,9% от общего объема добычи, что заметно выше, чем при добыче природного газа из традиционных коллекторов. При этом в сравнении с добычей природного газа к наибольшим потерям ведет стадия подготовки к добыче, а, точнее, потери газа, который выходит после гидроразрыва пласта с жидкостью обратного притока.
Для некоторых скважин месторождения Haynesville за 10 дней обратного притока потери метана достигали 6,8 млн м 3 или в среднем по 680 тысяч м 3 в день. Для других месторождений потери во время обратного притока были намного ниже. Однако в обоих случаях ежедневные потери были сравнимы с дебитом скважины при добыче метана на начальном этапе эксплуатации. Аналогичные данные получены при рассмотрении жизненного цикла скважин месторождения Marcellus.
Воды обратного притока являются причиной загрязнения атмосферного воздуха и другими веществами. В большинстве случаев эти воды, содержащие как исходные химикаты, используемые при гидроразрыве пласта, так и вещества, вымытые из вмещающих пород, поступают в специальные наземные хранилища. В результате летучие органические соединения, в число которых входят бензол, толуол, кумол, формальдегид, окись этилена и др., могут испаряться и поступать в атмосферный воздух. Кроме того, опасные летучие вещества могут поступать в атмосферный воздух и через оголовок скважинного оборудования.
Как уже упоминалось ранее, все стадии технологического цикла по добычи сланцевого газа сопровождаются выбросами в атмосферный воздух метана и других углеводородных газов, содержащихся в пласте, которые относятся к группе парниковых газов. Кроме того, различные механизмы и оборудование, энергообеспечение которых осуществляется за счет сжигание углеводородного топлива, являются источниками выбросов диоксида углерода и, в меньшей степени, оксидов азота. Значительные объемы диоксида углерода и оксидов азота поступают в атмосферный воздух при работе двигателей внутреннего сгорания или дизельных двигателей различных транспортных средств.
Следует отметить, что проблема «углеродного следа» при добыче сланцевого газа занимает очень многих исследователей, особенно в сравнении с «углеродным следом» при добыче других видов ископаемого топлива или их использования. При этом оценки достаточно сильно разнятся. В одной из публикаций указывается, что в интервале 20 лет «углеродный след» сланцевого газа значительно превышает такой же показатель для природного газа, добываемого из традиционных коллекторов, угля и дизельного топлива. С другой стороны, в интервале 100 лет «углеродные следы» сланцевого и традиционного газа почти сравниваются, хотя по-прежнему вклад потерь сланцевого газа выше, чем вклад потерь традиционного газа.
Воздействие на недра, ландшафт, поверхностные и подземные воды
Месторождения сланцевого газа в США занимают очень большие площади (от 13 до 245 тысяч квадратных километров), располагаются на глубине от нескольких сотен до нескольких тысяч метров, а толщина пласта варьирует от нескольких метров до нескольких десятков метров. Даже однократный гидроразрыв пласта, который проводятся под давлением жидкости от 500 до 1500 атмосфер, разрушает породу вблизи продуктивной скважины на площади в несколько квадратных километров и по вертикали на несколько сотен метров. Сброс давления приводит к возникновению многочисленных микросейсмических явлений, эффект которых проявляется прежде всего вблизи продуктивной скважины. Количество этих микросейсмических явлений может составлять несколько сотен, а величина варьировать от 1,6 до 3,6 баллов по шкале Рихтера.
Несмотря на то, что основные сейсмические явления обнаруживаются вблизи продуктивной скважины в сланцевом пласте, при определенных геологических условиях сейсмические волны могут достигать и поверхности Земли. Так в 2011 году при проведении (компанией Cuadrilla Resources) гидроразрыва пласта на месторождении Presse Hall, расположенном недалеко от города Блэкпул (Великобритания) были зарегистрированы два землетрясения, оцененные в 2,3 балла по шкале Рихтера. Специально проведенные исследования показали, что зафиксированные землетрясения были вызваны именно операциями гидроразрыва.
Еще одной причиной возникновения землетрясений может быть закачка в пласт выдавленных на поверхность вод обратного притока. В некоторых случаях разработчики месторождений предпочитают не подвергать их очистке, поскольку это связано с дополнительными затратами, а закачивать их в специальные скважины. При этом возможно либо изменение внутрипластового давления, либо соскальзование геологических пластов, получивших как бы дополнительную «смазку».
Разрушение геологических структур при гидроразрыве пласта приводит к появлению новых неплотностей в дополнение к уже существующим трещинам и каналам, позволяющим мигрировать по ним высвобожденного сланцевого газа (метана, этана, пропана и др.), а также химических веществ, которые были компонентами жидкости для гидроразрыва. При глубоком залегании сланцевых пластов вероятность достижения поверхности Земли остатками жидкости гидроразрыва крайне невелика, однако при неглубоком залегании пластов эта вероятность может возрасти. В то же время относительно инертные газообразные компоненты сланцевого газа, которые слабо взаимодействует с минералами земной коры, могут достичь подпочвенных вод и даже выйти на поверхность Земли.
Вблизи газовых скважин в районах активной добычи сланцевого газа концентрация метана в подпочвенных водах значительно выше, чем в районах, где нет деятельности по бурению и гидроразрыву пласта. В пробах подпочвенных вод, взятых над месторождениями Marcellus и Utica, концентрация метана варьировала от 10 до 64 мг/л. В среднем концентрация метана в активной зоне составляла 19,2 мг/л, тогда как в неактивной зоне она была в 17 раз выше, чем в неактивной зоне (1,1 мг/л). При этом, содержание метана в ряде случае значительно превышала безопасный уровень, что было чревато взрывами в смеси с кислородом воздуха.
Помимо метана в подпочвенных водах были обнаружены также этан, пропан и другие углеводороды.
Воздействие на ландшафт при добыче сланцевого газа связано, прежде всего, с необходимостью размещения на определенной территории (буровой площадке) бурового и другого технического оборудования, транспортных средств, хранилищ (емкостей) химических веществ и проппанта (Рисунок 3). Значительное место могут занимать также емкости для воды, если вода непосредственно не забирается из поверхностных водоемов, а также хранилища жидкости обратного притока. Загрязнение территории может также происходить за счет протечек химикатов или жидкости обратного притока.
На территории месторождения находится также большое количество прудов для сбора жидкости обратного притока, которая в дальнейшем по трубопроводам или с помощью транспортных средств поступают на объекты по ее очистке. Как правило, площадь таких прудов для месторождений типа Marcellus может составлять до 1 га (при глубине до 5 м).
Наконец, определенную территорию занимают объекты, используемые для подготовки (в частности компрессорные станции) и хранения и транспортировки добытого сланцевого газа. В случае небольших дебитов газовых скважин газ накапливается в емкостях, из которых далее периодически вывозится транспортными средствами. В случае больших дебетов может строиться система транспортных газопроводов.
Воздействие промышленности, связанной с добычей сланцевого газа, на поверхностные водоемы проявляется в двух направлениях. С одной стороны, это забор из водоемов или других источников водоснабжения больших объемов воды, а, с другой стороны, это загрязнение поверхностных вод веществами, содержащимися в жидкости обратного притока, даже если эта жидкость подвергается предварительной очистке. Основное ее количество оказывается на поверхности в течение 7 – 10 дней и зависит от условий залегания пласта. Однако и после этого срока жидкость продолжает поступать на поверхность. В зависимости от месторождения возврат составляет от 25 до 70% закаченного объема воды (Таблица 5).
Во время закачки жидкости в пласт и гидроразрыва пласта происходит разрушение горных пород и вымывание из них различных веществ. Как исходные компоненты жидкости гидроразрыва, так и растворенные и взвешенные вещества оказываются на поверхности (Таблица 6). Большая часть жидкости обратного притока рано или поздно откачивается с места разработки и направляется на очистку. Однако возможны проливы этой жидкости при перекачке или при транспортировке по трубопроводам, что влечет за собой загрязнение почвы или поверхностных водоемов.
Для оценки влияния разработки месторождений сланцевого газа на поверхностные водоемы в течение 2000 – 2011 гг. на территории месторождения Marcellus было исследовано более 20.000 проб воды, взятых из различных речных систем. Основное внимание было обращено на содержание в воде хлоридов щелочных металлов и взвешенных частиц. В результате было установлено, что при сбросе сточных вод, прошедших обработку на муниципальных предприятиях по очистке сточных вод, в речном стоке возрастает концентрация хлорид-ионов, а концентрация взвешенных частиц остается без изменения. При этом, чем больше предприятий задействовано для обработки жидкости обратного притока, тем выше содержания в воде хлорид-иона – в среднем каждые 1,5 предприятия увеличивают концентрацию хлорид-иона на 10 – 11%. Следствием роста концентрации хлорид-иона может быть деградация водных экосистем и высвобождение из донных осадков фосфатов и тяжелых металлов.
Что касается концентрации взвешенных частиц в речном стоке, то оказалось, что ее повышение зависело от присутствия в водосборной площади газовых скважин. При этом было установлено, что на каждые 18 буровых площадок приходится повышение концентрации взвешенных частиц на 5%. Взвесь состояла из неорганических и органических частиц, которые имели явно антропогенное происхождение.
Во-первых, использование базовой технологии добычи, а именно технологии гидроразрыва пласта (иногда ее называют фрекингом) в нынешнем ее состоянии связано с весьма значимыми экологическими рисками, которые проявляются в загрязнении природных сред, значительном водопотреблении, ухудшении здоровья населения, осложнении существования объектов животного мира.
Во-вторых, при освоении месторождений воздействие на окружающую среду может распространяться на достаточно большие территории, и могут затрагиваться интересы соседних государств – например, могут загрязняться трансграничные подземные и поверхностные водоемы, а также нарушаться их водный баланс, могут возникать также и помехи в местах обитания или миграции объектов животного мира.
В-третьих, исходя из геологических условий и по оценке МЭА, освоение месторождений сланцевого газа в Европе будет намного более затратным, чем в США.
Можно полагать, что ситуация в будущем изменится к лучшему, поскольку технологии добычи сланцевого газа постоянно совершенствуются – снижается время на подготовку пласта к добыче, внедряются методы, уменьшающие потребление воды, отрабатывается техника безводного гидроразрыва, осуществляется подбор более безопасных химикатов для гидроразрыва пласта. Сейчас же не следует делать густонаселенную Европу объектом экспериментов интернациональных нефтяных компаний, интерес которых связан, прежде всего, с получением прибыли. Стоит отложить добычу до того времени, когда эти компании доработают в США соответствующие технологии до экологически более приемлемого уровня.
[1] Shale gas: a provisional assessment of climate change and environmental impacts, Tyndall Centre for Climate Change Research, 2011
[2] K. A. Bullin, P. E. Krouskop, Compositional variety complicates processing plans for US shale gas, Oil&Gas Journal, 2009, №10
[3] R.W. Howarth, R. Santoro, A. Ingraffea. Methane and the greenhouse-gas footprint of natural gas from shale formations, Climatic Change, DOI 10.1007/s10584-011-0061-5
[4] M. Zoback, S. Kitasei, B. Copithorne, «Addressing the Environmental Risks from Shale Gas Development», Natural Gas and Sustainable Energy Initiative, Worldwatch Institute, 2010
[5] S.G. Osborn, A.Vengosh, N.R. Warner, R/B. Jackson, Methane contamination of drinking water accompanying gas-well drilling and hydraulic fracturing, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2011, v. 108 (20), pp. 8172–8176
[6] R.B. Jackson, A.Vengosh, T.H. Darrah, N.R. Warner, A.Down, R.J. Poreda, S.G. Osborn, K.Zhao, J.D. Karr, Increased stray gas abundance in a subset of drinking water wells near Marcellus shale gas extraction, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2013, 110 (28), pp. 11250-11255)
[7] Massachusetts Institute of Technology, Gas report, 2011
[8] Impacts of shale gas and shale oil extraction on the environment and on human health, ENVI, 2011)