Небольшой экскурс в органическую геохимию. Как образуются нефть и газ в природе? В определенных аспектах в морях отлагаются осадки с большущим количеством органического вещества.
Это бывает в геологические периоды, когда в морской бассейн поступает завышенное количество биогенных частей, поначалу фосфора, например вследствие активизации вулканизма, а циркуляция кислорода в аква толще ослаблена. Тогда биопродукция органического углерода в море превосходит возможности его биодеградации и окисления в аква толще и в донных отложениях накапливается избыточное количество отмершего биогенного органического вещества.
Позднее наступают другие времена. Богатые органическим веществом осадки перекрываются пустыми бедными осадками.
Умеренно, по мере скопления осадочной толщи в течение миллионов лет, богатый органическим веществом пласт опускается всё глубже и глубже.
Богатым считается слой, содержащий более 1–3% органического вещества. Но встречаются и еще более высокие содержания.
С увеличением глубины растет температура, приблизительно на 3–4 градуса каждые 100 м. При повышении температуры молекулы органических соединений начинают расщепляться.
От их отделяются углеводородные осколки: низкомолекулярные (газообразные), такие как метан, и более высокомолекулярные углеводороды, которые относятся к нефтяному ряду. Сколько и какие углеводороды образуются — зависит от типа скопленного органического вещества.
В веществе гумусового и аквагумусового состава уже на ранней стадии возникают газы, а в сапропелевом органическом веществе предпочтительно образуются нефтяные углеводороды. Но образуются они пока еще в очень малеханьких количествах.
На глубине 2,5–3 км температура достигает уже 120–150 градусов Цельсия, в некоторых районах она еще выше. При этих температурах начинается интенсивная генерация углеводородов.
Образовавшийся углеводородный флюид увеличивает внутреннее давление в пласте и производит многочисленные гидроразрывы пласта. Через сеть образовавшихся в итоге гидроразрыва трещин углеводороды покидают материнскую породу.
Нежели смежные пласты оказываются непревзойденно проницаемыми, иными словами являются коллекторами, газ и нефть, попадая в их, мигрируют, пока не встретят ловушку. Это могут быть верхние части выпуклых структур (антиклинальные ловушки), или непроницаемая стенка геологического взброса (тектоническая ловушка), или выклинивание коллектора, замещение проницаемой породы непроницаемыми участками, (стратиграфическая ловушка).
В ловушке углеводороды скапливаются и образуют залежи нефти и газа.
Углеводороды в ловушку собираются с большой площади. Поэтому залежи нефти и газа могут иметь время от времени большие размеры.
Добычей газа и нефти из залежей и занимается современная газонефтяная индустрия.
Геологи стремятся также распознать те породы, в которых нефть и газ образовались и из которых углеводороды мигрировали. Эти породы так и называют газо - и нефтематеринскими.
Установить их принципиально, чтобы реконструировать историю формирования месторождения и более точно оценить вероятные запасы нефти и газа в регионе.
Кстати, так называемые изотопные методы определения нефтематеринских пород в 1-ый раз были разработаны в нашей стране.
Из произнесенного понятно, что пластах, не достигших глубины погружения, на которой происходит активная генерация и эмиграция углеводородов из пласта, углеводороды тоже образуются. Количественно их значительно меньше.
Давление их недостаточно, чтобы произвести внутренний гидроразрыв и высвободиться из материнского пласта.
Но они есть. И их можно выделить, нежели произвести гидроразрыв искусственно.
Это — углеводороды, которые извлекаются как бы при помощи «кесарева сечения».
Пласты, содержащие относительно незрелое органическое вещества, залегают на еще меньшей глубине, чем обыденные нефтепроизводящие материнские породы.
Бывают разновидности сильно сцементированных кремнеземом или кальцитом пород. Сюда относятся и горючие сланцы.
Общее у их то, что они «беременны» углеводородами, но еще не произвели их вовне. Это и есть те породы, из которых добывается сланцевый газ.
Понятно, что когда в основном будут исчерпаны запасы углеводородов, которые природа подготовила для нас естественным способом в залежах, население земли неизбежно перейдет к добыче углеводородов, искусственно выделенных из пластов, содержащих геохимически недозрелое органическое вещество.
Это есть завершающая стадия освоения популяцией земли углеводородных ресурсов Земли.
То, что называют сланцевым газом, знаменует переход к данной стадии. Точно так же, быть может, будет добываться сланцевая нефть, иными словами нефть, не аккумулированная в залежи, а извлекаемая непосредственно из породы, в которой она образовалась, но из которой не мигрировала, иными словами из породы потенциально материнской, но не ставшей нефтематеринской.
Таких примеров много и на данный момент. В том числе у нас в Западной Сибири — например, Салымское месторождение.
Для геологов здесь никаких загадок нет. Дискуссии о сланцевой революции и о каких-то открывшихся необычайных перспективах идут от незнания науки.
Это — просто завершающая часть пути, по которому население земли идет уже не 1-ый век. Ресурсы углеводородов в недозрелых породах не так тяжело оценить.
Сейчас есть разные, время от времени на сто процентов преувеличенные их оценки.
Нужные сведения о геологической распространенности таких пород, их хим составе и литологии в основном известны. Я таких оценок не делал не желаю давать прогнозы.
Но, как я могу экспертно оценить ситуацию, думаю, что ресурс извлекаемых углеводородов в этих отложениях существенно меньше того, что аккумулирован в залежах.
По данным американских экспертов, разведанные запасы сланцевого газа в США составляют 24 трлн куб. м, при всем этом извлекаемые запасы оцениваются в 3,6 трлн куб.
м. Разумными являются оценки глобальных ресурсов приблизительно в объеме 12 трлн куб.
м. В то же время мировые запасы газа, аккумулированные в месторождениях, оцениваются в 145 трлн куб. м. В том числе запасы природного газа в Рф составляют 47,5 трлн куб.
м. Три особенности являются непременными чертами разработки месторождений на данной стадии.
1-ая изюминка состоит в необходимости издержек важных мощностей и материалов для вскрытия пласта, что, естественно, существенно удорожает добычу. 2-ая изюминка — небольшой ресурс полезного продукта, приходящийся на единицу разрабатываемой площади.
Искусственно извлекаемые углеводороды содержатся в пласте в той концентрации, которая возникла в итоге их генерации in situ, в то время как в залежах скапливаются углеводороды с большой сборной площади. Поэтому запасы углеводородов на единицу площади сланцевого месторождения будут на порядок, а то и на два порядка меньше, чем в аспектах обыденных месторождений, содержащих аккумулированные залежи.
Нежели запасы огромных газовых месторождений могут составлять 10-ки миллиардов куб.
м газа на 1 кв. км, то в случае сланцевого газа удельный ресурс газа в лучшем случае составит 0,5–10 млн куб. м на 1 км площади.
Из этого следует стремительная исчерпаемость ресурса и необходимость перемещения инфраструктуры, которая непосредственно в случае искусственного вскрытия материнского пласта в индивидуальности дорогостояща. В конце концов, 3-я изюминка — экологические угрозы, которые соединены с внедрением огромных размеров химикатов, подходящих для воплощения гидроразрыва.
В случае, когда пробуют вести разработку отложений, лежащих рядом к поверхности, это может вообще нанести непоправимый вред для жизни человека на данной местности.
Нужно отметить также, что в отличие от природного газа, аккумулированного в залежах, сланцевый газ имеет завышенное содержание негорючей составляющей (поначалу СО2, время от времени до 20%), что понижает его теплотворную способность.
Более того, газ, выделяемый из разных пластов (даже из каждой скважины), имеет сильно варьирующийся состав, затрудняющий удержание состава коммерческого газа в рамках некоторого образца. Все это вместе взятое делает себестоимость сланцевого газа очень высокой.
Она оценивается приблизительно в $150 за 1 тыс. куб.
м газа. Но нежели взять истинные утраты общества, связанные с разработкой похожих месторождений, то они на самом деле еще выше.
Почему же тогда американцы, которые могут считать средства, встали на этот путь? Они наращивают добычу сланцевого газа, которая составила в 2010 году более 50 млрд куб.
м и продолжает расти, планируя создавать таким способом наиболее трети общего размера газа в стране. Более того, предполагается экспорт газа в Европу из политических суждений, с тем, чтобы вызволить страны Евросоюза от газовой зависимости от Рф. Поначалу, нужно отдать дань уважения данной технологически передовой цивилизации и ее передовой науке.
США — богатая ресурсами страна.
Она обладала и всё еще обладает большими запасами углеводородного сырья. В течение пары 10-ов лет США были фаворитной нефтедобывающей государством в мире.
Мощное промышленное развитие, сопровождавшееся добычей и потреблением собственных запасов нефти и газа, привели к грозному истощению собственных ресурсов и к ввозу углеводородов. Разумно, что американцы, проводя политику импорта, поставили и всячески поддерживали научные и поисковые исследования, направленные на добычу углеводородов из необычных источников.
И в конечном счете довели развитие технологии до практически реализуемых форм.
С этим их нужно поздравить. Необходимо сказать, что американцам сильно подфартило с геологическим залеганием отложений, перспективных на сланцевый газ.
Нам, правда, грех жаловаться.
Нам еще больше подфартило с нашими газовыми месторождениями.
В США разрабатываются отложения Barnett Shale в штате Техас, территория распространенности которых по площади превосходит 13 тыс. кв. км. Пласты залегают на глубинах 0,5–2,0 км и имеют очень гигантскую мощность, доходящую до 250 м. Площадь разрабатываемых отложений Marcellus Shale в Аппалачах еще больше: глубина залегания — 0,7–2.0 км при мощности 10–100 м. Такое удачное сочетание аспект встречается время от времени.
Себестоимость добычи газа в похожих аспектах может быть доведена до не достаточно низкого уровня, составляющего, по-видимому, около $100 за 1 тыс. куб.
м газа. Но это особый вариант.
В менее огромных месторождениях, содержащих пласты меньшей мощности, себестоимость добычи составляет $150–200 за 1 тыс.
куб.
м и выше. В 2013 году благодаря снижению себестоимости сланцевого газ фактически до $90 за 1 тыс.
куб.
м стоимость на газ опускалась на внутреннем рынке США до $130,5 за 1 тыс. куб.
м. Но это, обязательно, временное явление, связанное со сложившимися аномально пригодными аспектами добычи американского сланцевого газа и игрой на рынке. В периоды зимних холодов реальная стоимость на газ подскакивала в Нью-Йорке выше $500 и даже $1,5 тыс.
за 1 тыс.
куб.
м. Кстати, на нашем потребительском рынке (в Москве) стоимость на газ составляет приблизительно $120 за 1 тыс. куб.
м. При такой себестоимости переходить к разработке пород, содержащих запечатанный газ, казалось бы, еще рано.
Рядовая последовательность развития нефтегазового комплекса состоит в том, чтобы сначала исчерпать запасы аккумулированного газа, а позже переходить к извлечению труднодоступных ресурсов. Американцы опередили время.
Сегодняшний ажиотаж вокруг добычи сланцевого газа является блефом.
Блеф этот, но, рассчитанный.
Дело в том, что стоимость на газ в мире значительно выше стоимости его добычи.
Последняя составляет менее $50 за 1 тыс. куб.
м, а продается газ по стоимости, превосходящей $300 за 1тыс.
куб.
м. В этих аспектах сланцевый газ даже при себестоимости добычи $150–200 за 1 тыс.
куб. м всё еще можно с выгодой добывать.
На самом деле время перехода к данной завершающей стадии развития нефтегазодобывающей промышленности еще не пришло.
Но американцы умело пользуются создавшейся конъюнктурой. Это помогает им вести разработки у себя.
Более того, из политических суждений они пробуют навязать эти разработки европейским странам, игнорируя экологические угрозы, которые при всем этом возникают в густонаселенных районах.
В юго-восточной части Украины имеются подходящие для искусственного извлечения углеводородов отложения с относительно высоким содержанием в их органического углерода.
Газ, который будет добывать Украина, может стоить ей, нежели не считаться с экологическими потерями, дешевле, чем газ, предлагаемый «Газпромом».
Понятно, что американцы стремятся разыграть эту карту.
США в конце 1980-х годов смогли нанести тяжкий экономический удар Русскому Союзу, добившись резкого уменьшения цены на нефть в мире и торпедировав благодаря этому российский экспорт нефти.
На данный момент мы можем сделать то же самое в отношении США, снизив цены на газ.
Не из вредности.
Это — просто геополитика. При стоимости на газ ниже $200 за 1 тыс.
куб. м набравшая обороты газосланцевая промышленность США обанкротится.
В других регионах мира она просто не сможет показаться. Ни о каком экспорте сланцевого газа в Европу не может быть и речи.
У нас же сохранится всё еще большой ресурс снижения цены.
Может быть, руководство США будет дотировать американских производителей сланцевого газа, чтобы решить политические задачи.
Как долго и как успешно — это оценивать политикам и экономистам.
Во всяком случае, нежели Россия будет удерживать стоимость на газ на уровне ниже себестоимости сланцевого газа, это надолго отодвинет возможности конкурентоспособной добычи сланцевого газа и обеспечит нам рынок и соответствующие геополитические плюсы.
Естественно, это означает грозное напряжение в нашем бюджете. Нужны строгие экономические расчеты с учетом всех сторон трудности.
Принципиально, но, чтобы нас не сгубили жадность и недальновидность. Трудности неизбежно наступят, только в еще худших аспектах, нежели мы упустим момент.
Создатель — академик РАН, директор Института геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского РАН