Оцінка світових запасів сланцевого газу

У квітні цього року «Інформаційна Агенція з питань енергетики США» оприлюднила результати першого дослідження з оцінки світових запасів сланцевого газу: «Світові запаси сланцевого газу: первинне дослідження 14 регіонів розташованих за межами США», яке проводилось в інтересах американських енергетичних компаній, що здобули досвід видобування сланцевого газу в США і планують експансію в інших регіонах світу. Переважну частину дослідження, на замовлення уряду США, виконала незалежна консалтингова компанія “Advanced Resources International, Inc.”

Дослідники виділили 14 пріорітетних регіонів до складу яких увійшли 32 країни, на території яких розташовано 69 найбільш перспективних для розробки родовищ сланцевого газу:

1. Західна Європа (Франція, Німеччина, Нідерланди, Норвегія, Данія, Швеція, Великобританія);
2. Польща;
3. Україна, Литва та інщі країни Східної Європи;
4. Канада;
5. Мексика;
6. Північнічна частина Південної Америки (Колумбія, Венесуела);
7. Південна частина Південної Америки (Аргентина, Чілі, Уругвай, Парагвай, Болівія, Бразилія);
8. Китай;
9. Індія і Пакістан;
10. Туреччина;
11. Центральна частина Північної Африки (Алжир, Туніс, Лівія);
12. Західна частина Північної Африки (Морокко, Маврітанія, Західна Сахара);
13. Південна Афріка;
14. Австралія.

Регіони обрано виходячи із ступеню газової залежності країн, наявності родовищ сланцевого газу, активності енергокомпаній та урядів країн з розвитку видобування сланцевого газу.

За оцінками дослідників, сукупні потенційні запаси сланцевого газу 32 обраних країн становлять близько 658,5 трлн. куб. м. газу. Однак, для оцінки інвестиційної привабливості розробки родовищ сланцевого газу означених країн, дослідники  зосередились на вивченні запасів сланцевого газу технічнопридатного для комерційної розробки (20-25% від оцінки потенційних запасів сланцевого газу). За підрахунками, вони становлять близько 198,81 трлн. куб. м. газу (Таблиця 1).

Таблиця 1: Запаси сланцевого газу технічно придатного для комерційної розробки в обраних для дослідження 32 країнах світу у порівнянні до газового балансу країн станом на 2009 р.

Джерело: EIA, статистика станом на 8 березня 2011 р.Прим.1 Разом: Румунія, Угорщина, Болгарія

За результатами аналізу отриманих даних, дослідники поділили означені країни на дві групи:

перша група – країни із високим ступенем залежності від імпорту традиційного газу і які мають власну інфраструктуру з видобування та транспортування газу. Для цих країн розробка покладів сланцевого газу може стати альтернативою зменшення газової залежності та мотивацією до розвитку нової галузі (наприклад: Франція, Польща, Туреччина, Україна, Морокко, Чілі);

друга група – країни, в яких запаси сланцевого газу технічнопридатного для комерційної розробки становлять більше 5,7 трлн. куб. м. газу та існує розвинена інфраструктура видобування традиційного газу (Наприклад: США, Канада, Мексика, Китай, Австралія, Лівія, Алжир, Аргентина та Бразилія).

До матеріалів дослідження не увійшли: РФ, країни Центральної Азії, Близького Сходу, Південно – Східної Азії та Центральної Африки тому, що вони мають значні запаси традиційного газу і видобування сланцевого газу для них є менш привабливим або дані про поклади сланцевого газу в країнах означених регіонів відсутні.

Для оцінки потенційних запасів газу та запасів технічно придатного для комерційної розробки газу 69 родовищ, було обрано чотири параметри:

1. Статичний тиск в газоносному пласті
За оцінками спеціалістів "Advanced Resources International, Inc.", значну роль у визначенні технічної придатності покладів сланцевого газу для їх комерційної розробки, відіграє глибина залігання породи. Так, найбільш оптимальною вважається глибина залігання пласту між 1000 та 5000 м. Поклади сланцю розташовані вище 1 км мають менший тиск та дають менший дебіт газу при гідравлічному розриві, а ті, що залігають глибше 5 км мають меншу магнітну проникненість та важче піддаються геологічному дослідженню, їх розробка веде до здорожчення бурових робіт і вважається комерційно невиправданою. Прийнятний показник статичного тиску в породі вважається градієнт у 0,433 psi per foot (або 9794,72 м-2кгс-2).

2. Температура
Аналіз градієнту температури пласту дозволяє оцінити зону із вищім рівнем температури ніж середній температурний градієнт оточуючої породи, що дає змогу визначити центр (або ядро) родовища, в якому дебіт газу зазвичай є найбільшим та оцінити потенціал усього пласту.

3. Пористість породи пласту
Підвищена пористість породи зазвичай свідчить про наявність більших обсягів газу, який емітує в пори. Її показник, як правило, визначається геологічним віком та зрілістю породи, а також мінералогічною характеристикою породи, яка впливає на рівень ефективності стимулювання пласту гідравлічним розривом. 

4. Товщина пласту та концетрація органічної речовини в породі
Дослідження пласту гамма випромінюванням дозволяє оцінити товщину та вміст органічних речовин в породі (бактерій та мікроорганізмів), що також впливає на продуктивність пласту. Оптимальним вважається вміст органічної речовини більше 2%, її більша концетрація свідчить про більшу товщину пласту.

Отже, аналіз наведених показників, разом із аналізом площі родовищ, дозволили визначити рівень інвестиційних ризиків, повязаних із видобуванням сланцевого газу і є одним із головних факторів, що впливає на рішення енергокомпаній, щодо започаткування інвестиційних проектів з комерційної розробки родовищ сланцевого газу. Показники інвестиційних ризиків повязаних з комерційним видобуванням сланцевого газу для польських та українських родовищ сланцевого газу наведені у Таблиці 2.

Таблиця 2: Порівняльна характеристика польських та українських басейнів сланцевого газу

Джерело: авторська аналітика

Оцінка запасів сланцевого газу України та Польщі

Безперечно новітні технології видобування сланцевого газу, розроблені в США, спричинили революційні зміни на світовому енергетичному ринку. Обсяги видобування сланцевого газу в США впродовж останніх двадцяти років зросли у 12 разів: з 7,6 млрд. куб. м. у 1990 р. до близько 93 млрд. куб. м. на рік у 2009 році, при цьому, вартість його видобування в США скоротилась з 240 до 100 – 110 дол. США за тис. куб. м. газу. За прогнозами Міжнародної Енергетичної Агенції, у 2035 р. обсяги видобування сланцевого газу в США збільшаться до 340 млрд. куб. м. на рік.

Вже сьогодні, за сукупніми обсягами видобування газу, США випередили Росію та практично відмовились від імпорту північноафриканського та близькосхідного скрапленого газу. Експортери скрапленого газу (СПГ) вимушені були шукати збут власної продукції на європейському газовому ринку. Як наслідок, це призвело до падіння європейських біржових цін на СПГ та скорочення у 2010 р. долі російського "Газпрому" на газовому ринку ЄС з 25 до 23%.

У важкому становищі опинились і власники СПГ терміналів побудованих в США впродовж останнього десятиріччя. Внаслідок падіння обсягів імпорту газу, американські енергокомпанії, що його імортували, нині розробляють проекти  переорієнтації діяльності терміналів з імпорту скрапленого газу на його експорт із США на інші, перш за все європейські газові ринки.

Вважаючи на показники собівартості видобування сланцевого газу, які для України оцінюються експертами на рівні близько 120 – 160 дол. США за тис. куб. м. газу, уряд Миколи Азарова, зокрема міністерство енергетики і вугільної промисловості України, вбачають у розробці покладів нетрадиційного газу альтернативний шлях посилення енергетичної безпеки країни.

15 лютого цього року у Вашингтоні міністерство енергетики і вугільної промисловості України та державний департамент США підписали меморандум про взаєморозуміння між урядами України і США щодо ресурсів газу з нетрадиційних джерел. Документ визначає наміри сторін заохочувати і розвивати контакти між органами влади, дослідницькими установами, геологорозвідувальними та видобувними компаніями тощо.

Іншими словами, документ відкриває Україні шлях до початку геологічної розвідки та оцінки реальних запасів сланцевого газу в нашій країні. Саме результати цієї роботи стануть сигналом для інвесторів та визначатимуть подальшу долю видобування сланцевого газу в Україні.

За різними оцінками експертів, запаси нетрадиційного газу в Україні можуть становити 30 трлн. куб. м. Водночас, потенційні запаси сланцевого газу в Україні, за оцінками американських експертів "Advanced Resources International, Inc.", становлять близько 5,58 трл. куб. м. газу, де: запаси Дніпровсько-Донецького басейну (Рис.1) оцінюються на рівні – 1,36 трл. куб. м. газу; Люблінського (Рис.2) – 4,22 трл. куб. м. газу. А сукупні запаси сланцевого газу технічнопридатного для комерційної розробки в Україні дослідники оцінюють на рівні близько 1,19 трл. куб.м. (див. Табл. 2)

Рис. 1 Дніпровсько-Донецький басейн сланцевого газу

Рис. 2 Люблінський басейн сланцевого газу в Україні

Необхідно зауважити, що попередні оцінки запасів сланцевого газу в Україні, базуються на результатах геологічної розвідки проведених ще за радянських часів у 60-ті роки, отже, вони потребують додаткового уточнення.

В Польщі, наприклад, експерти також говорили про наявність в країні запасів сланцевого газу на рівні близько 5 – 20  трлн. м. куб., а, за оцінками “Advanced Resources International, Inc.”, потенційні запаси сланцевого газу в Польщі становлять близько 22,4 трл. куб. м. газу, де: запаси Балтійського басейну сланцевого газу оцінюються на рівні – 14,55 трл. куб. м. газу; Люблінського – 6,27 трл. куб. м. газу; Підляського – 1,58 трл. куб. м. газу. Водночас, говорячи про обсяги газу технічно придатного для комерційного видобування, то їх показник для Польщі становить лише 5,3 трл. куб.м. (див. Табл. 2).

Попередня геологічна оцінка Балтійського (північна частина Польщі), Люблінського (південна частина Польщі) та Підляського (східна частина Польщі) басейнів сланцевого газу Польщі (Рис.3), на думку дослідників, свідчить про  наявність доброї перспективи видобування сланцевого газу в Польщі. Розподіл ліцензій на розробку родовищ сланцевого газу в Польщі розпочався у 2010 р., на перший квартал 2011 р. видано більше 70 ліцензій.

Отже, вже у 2015 – 2017 рр. Польща може стати першою країною ЄС, яка розпочне видобування власного сланцевого газу, а у 2020р. експерти допускають можливість виходу польського сланцевого газу на європейський енергетичний ринок.

Рис.3 Географічне розташування басейнів сланцевого газу Польщі

Чи стане сланцевий газ порятунком для України? Сьогодні існують різні думки на цей рахунок. Скептики говорять про значні ризики та невизначеність фінансової перспективи подібних проектів. Оптимісти наводять приклад Сполучених Штатів Америки та говорять про українське газове «Ельдорадо». Думаю правда знаходиться посередині. Звичайно, фінансові ризики існують і тому, розвиток нової галузі видобування сланцевого газу в Україні повинен стати справою венчурних фондів та приватних інвесторів, а завдання уряду країни полягає у сприянні залученню цих інвестицій та створенні нових робочих місць в галузі, законодавчому регулюванні та організації прозорих і конкурентних умов діяльності міжнародних енергокомпаній, які готові вкладати кошти у цей бізнес.

Екологічні аспекти видобування сланцевого газу

Однак, ми би хотіли звернути увагу на потребу поглибленого вивчення екологічних аспектів перспектив видобування сланцевого газу в Україні не для того щоб залякати громадськість та збурити суспільну думку проти розвитку перспективної галузі, а з метою своєчасної розробки адекватних механізмів контролю та запобігання техногенних аварій в місцях розробки покладів сланцевого газу. І тут не обійтись без вивчення майже двадцятирічного досвіду США з видобування сланцевого газу.

Нині добре відомо, що технологія видобування сланцевого газу складається із трьох головних етапів: вертикальне буріння до місця розташування газоносного пласту (від 1 до 4 км), горізонтальне буріння вздовж газоносного пласту та гідравлічний розрив газоносного пласту в радіусі декількох сотен метрів навколо магістрального горизонтального каналу.

Починаючи з 2007 р. американські газовидобувні компанії використовувють новий кластерний метод, який полягає у бурінні шести вертикальних свердловин з відстанню між ними у 5 – 8 метрів та середньою площею одного кластеру до 1,5-2 га. Така схема визнана найбільш раціональною і дозволяє розмістити на 1 кв. км площі в районі видобування близько 3,5 кластерів.

Підбір хімічного складу гідравлічного розчину, який використовується у розриві породи, залежить від фізико-хімічної характеристики газоносного пласту. Однак, найбільш пошириний склад гідравлічного розчину становить: 98% водопіскової суміші та 2% спеціальної токсичної хімічної речовини.

За розрахунками експертів, для підготовки одного кластеру із 6 свердловин, потреба у воді становить близько 54 – 174 тис. куб.м. (в залежності від довжини вертикальної частини свердловини),  потреба у хімічних реагентах – близько 1 – 3,5 тис. куб. м. Згідно існуючої в США практики, після розриву пласту, вдається викачати близько 1,3 – 23 тис. куб. м. гідравлічного розчину. Отже, більша частина гідравлічного розчину (майже 80%) залишається у свердловині, що створює загрозу її потрапляння у водоносні слої та отруєння підземних водних резервуарів впродовж усього строку експлуатації свердловини. Для запобігання таких явищ, у більшості штатів США органи місцевої влади законодавчо зобовязали газовидобувні компанії застосовувати технологію бетонування вертикального стволу свердловини для ізоляції контакту розчину з грунтовими водами.

Частина гідравлічного розчину, що відкачується із свердловини певний період часу зберігається у технічних резервуарах глибиною до 3 м та об'ємом близько 3 тис. куб. м., після чого підлягає вивезенню та утілізації. Отже, інфраструктура утилізації такої рідини повинна бути побудована вже на підготовчому етапі розробки покладів сланцевого газу.

Порушення правил поводження з технічною рідиною, або неналежне її зберігання створює загрозу її потрапляння у навколишнє середовище внаслідок техногенних аварій, інфільтрації тощо, отже потребують теж і уваги і конролю з боку органів місцевої влади та уповноважених інстанцій.

Іншим аспектом видобування сланцевого газу, який потребує уваги є утилізація технічної породи, що вивільняються на етапі бурових робіт. Порівняно із традиційною газовою свердловиною глибиною до 2 км, яка дає близько 85 куб. м. відвалу породи, кластерне буріння вертикальної частини свердловини сланцевого газу на глибину до 2 км  та горизонтальної частини довжиною до 1,2 км дає у 10 разів більший об'єм виходу технічної породи – близько 840 куб. м. (6 свердловин по 140 куб.м. кожна). В Україні експерти говорять про розташування газоносних пластів на глибині близько 2,5 - 4 км., отже вихід технічної породи на одному кластері може становити близько 1350 куб. м. або 4725 куб. м. на 1 кв. км.

Досвід видобування сланцевого газу в США показує, що дебіт одної свердловини може становити близько 79,3 тис. куб. м на день. Однак він постійно скорочується впродовж перших 5-ти років експлуатації. Середній вік одної свердловини становить близько 7 років, після чого продовження видобування газу стає економічно невиправданим. Збереження та збільшення значних обсягів видобування сланцевого газу в США відбувається виключно за рахунок масштабу та постійного збільшення кількості свердловин.

Нещодавно британські вчені оприлюднили результати прогнозних оцінок ресурсного забезпечення та екологічних ризиків повязаних із перспективою видобування 9 млрд. куб. м. сланцевого газу у Великобританії впродовж 20 років. Результати наведені у Таблиці 3.

Таблиця 3 Оцінка показників ресурсного забезпечення видобування 9 млрд. куб. м. сланцевого газу

Розрахунок ресурсів проведений без врахування можливості повторного гідроразриву породи для відновлення дебіту свердловин, які вже знаходяться в експлуатації

За оцінками спеціалістів викиди СО2 під час експлуатації свердловин сланцевого газу суттєво не відрізнятиметься від показників викиду СО2 для видобування традиційного газу. Водночас, науковці звертають увагу, що на підготовчому етапі кількість викидів СО2 залежатиме від глибини залігання продуктивного пласту та кількості машиногодин необхідних для буріння свердловин, що коливатиметься від 500 до близько 3000 машиногодин. За розрахунками експертів, викид СО2 під час буріння як вертикальної, так і горизонтальної частини свердловини становитиме близько 49 кг СО2 на один метр проходу. Так, обсяг викиду СО2 при бурінні середньостатистичної свердловини довжиною 3 км (1,5 – вертикально; 1,5 горизонтально) в районі американського родовища сланцевого газу “Marcellus” становив близько 73,5 тон.

Вважаючи на загрозу збільшення викидів СО2, важливо звернути увагу на існуючі розрахунки кругорейсів автотранспорту, що використовується на підготовчому етапі одного газовидобувного кластеру, їх кількість становить близько 4,3-6 тис., при цьому 90% рейсів транспорту здійснюється саме на етапі гідравлічного розриву газоносного пласту для завезення технічної води та інших хімічних сполук.

Емісія СО2 від роботи транспорту задіяного у перевезеннях технічної води, хімічних реагентів, відкачених обсягів гідравлічної рідини та технічного грунту після буріння становить близько 983,11 грам СО2 на 1 км перевезення. Отже, за підрахунками британських вчених, впродовж 20 років, при видобутку 150 – 300 млрд. куб. м., сукупні обсяги викиду СО2 становитимуть близько 305 – 589 млн. т.

Іншим аспектом який потребує уваги з боку влади та додаткового вивчення є можливість міграції сланцевого газу від місця його розробки на значну відстань (в США відомі випадки міграції газу на відстань до 20 км) та неконтрольованого його виходу на поверхню, як наслідок, потрапляння у резервуари питної води та в комунальні пункти водозабору тощо.

Отже, підсумовуючи результати наведених досліджень, можна зауважити, що:

• запаси сланцевого газу у 32 обраних для дослідження країнах світу становлять близько 658,48 трлн. куб. м. і перевищують наявні сукупні запаси традиційного газу в цих країнах (31,38 трлн. куб. м.) у 20 разів, а запаси сланцевого газу технічнопридатного для комерційної розробки (198,81 трлн. куб. м.) – у шість разів;
• потенційні запаси сланцевого газу в Європі (73,8 трлн. куб. м.) перевищують наявні запаси традиційного газу (5,27 трлн. куб. м.) у 14 разів, а запаси сланцевого газу технічнопридатного для комерційної розробки (17,67 трлн. куб. м.) – у 3,3 рази;
• лідерами за кількістю запасів сланцевого газу технічнопридатного для комерційної розробки в ЄС є: Польща (5,23 трлн. куб. м.), Франція (5,1 трлн. куб. м.),, Норвегія (2,35 трлн. куб. м.) та Швеція (1,16 трлн. куб. м.);
• за оцінками американських експертів, вважаючи на мораторій на розробку покладів сланцевого газу у Франції, введений урідом країни у березні ц.р. та законопроект, що забороняє видобування сланцевого газу у Франції внесений на розгляд парламенту країн, в ЄС Польща має найкращі перспективи розвитку видобування сланцевого газу, яке може розпочатись вже у 2015 – 2017 рр.;
• Україна, так само, як і Польща, має всі шанси стати одним із лідерів видобування сланцевого газу в Європі, та вже у 2020 р. досягти обсягів його видобування близько 10 млрд. куб. м. на рік;
• до головних екологічних загроз та проблем, що будуть повязані з організацією видобування сланцевого газу і потребуватимуть прискіпливої уваги з боку громадськості та контролю з боку державних органів влади, можна віднести:
  - міграція та неконтрольовані викиди сланцевого газу після гідравлічного розриву породи, можливість потрапляння газу у водозабірні системи комунального водогосподарства прилеглих територій;
  - порушення правил поводження з хімічними речовинами та технологій виконання бурових робіт, що може спричинити потрапляння отруйних речовин у природні резервуари питної води, ґрунтові та поверхневі води навколо місць розробки газу;
  - значне зростання обсягів використання технічної води в районах розробки родовищ сланцевого газу (до 4 – 6 млн. куб. м. на рік);
  - необхідність розвитку інфраструктури утилізації значних обсягів технічної рідини, що відкачуватиметься із свердловин газу перед початком їх експлуатації (17 – 25 млн. куб. м. для 3000 свердловин впродовж 20 років);
  - необхідність утилізації значних обсягів технічної породи в районах видобування сланцевого газу (близько 700 тис. куб.м.);
  - на підготовчому етапі під час облаштування близько 3 тис. свердловин призначених для видобування 10 млрд. куб. м. газу, сукупні викиди СО2 від транспортних робіт в атмосферу становитимуть не менше 600 млн.т.

Як бачимо виклики є доволі суттєвими, їх подолання потребуватиме значних фінансових витрат та організаційних зусиль усіх рівнів центральної і місцевої влади, залучення громадськості.

За різними оцінками експертів масштабне видобування сланцевого газу в Україні може розпочатись не раніше 2017 – 2020 рр. Отже, час, для врахування усіх специфічних питань повязаних з розробкою цього виду нового палива, є. А органи влади усіх рівнів в нащій державі мають добру можливість продемонструвати власну відповідальність та спроможність діяти за сучасними екологоорієнтованими стандартами.

Джерела інформації

• “World Shale Gas Resources: An Initial Assessment of 14 Regions Outside the United States”, The U.S. Energy Information Administration, April 2011;
• “Shale gas: a provisional assessment of climate change and environmental impacts”, Tyndall Centre for Climate Change Research University of Manchester, January 2011.