День шахтёра 2020
отмечаем здесь

Секреты добычи и переработки угольного метана в России

Новейшие технологии позволяют не только предупреждать высокую концентрацию метана в шахтах, но и использовать этот газ для блага человечества. В США, например, уже давно разработана и внедрена технология его извлечения из угольных пластов. Причём в высокой концентрации.

Зарубежная практика

Мировые запасы метана в угольных пластах по последним данным превышают 250 триллионов м3. Как сообщают учёные, самые крупные ресурсы расположены на территории Китая, России, США, ЮА Р, Индии, Польши, Германии, Великобритании и Украины. Самую масштабную работу по извлечению метана развернули в США.

Только за последние 10 лет объём его добычи из специализированных скважин увеличился до 60 миллиардов м3/год. Задействовано более 200 фирм. Там разработали новый способ добычи метана с использованием воды, пульпы или специальных растворов, воздействия на пласты, что позволяет стимулировать повышенную газоотдачу углей.

Также технологии извлечения газа на шахтах и вне горных предприятий успешно практикуют в Австралии. Некоторые предприятия успешно ведут разработку метана уже с середины 1990-х годов. Как правило, добывают газ по горизонтальным скважинам. Их бурят по пласту на расстояние до 1,5 км.

После этого газ поступает на очистительную фабрику, где в соответствии с техническими требованиями его обезвоживают, затем фильтруют, сжимают и далее по газопроводу высокого давления отправляют в ряд населённых пунктов.

В Китае ресурсы метана угольных пластов составляют до 35 триллионов м3. Интерес к извлечению метана из угольных пластов стал здесь проявляться также ещё в начале 1990-х годов прошлого века. За прошедшие 10 лет в Поднебесной пробурили более 100 опытных скважин на территории угольных бассейнов в восточной части страны. На сегодняшний день объём добычи метана в Китае составляет около 5 миллиардов м3. А с 2010 года уровень годовой добычи увеличен до 10 миллиардов м3.

А вот в Канаде также проходят экспериментальные работы по извлечению метана на участке Паллисер в провинции Альберта.

Местный газовый комитет прогнозирует, что метан угольных пластов, ресурсы которого составляют около 8 триллионов м3, тогда как ресурсы традиционного газа в стране — 5 триллионов м3, в будущем станет основным видом добываемого газа в ряде районов Канады.

В Соединённом Королевстве известная компания «Coalgas Ltd» ведет добычу метана из двух заброшенных шахт: «Макхрам», расположенной недалеко от города Мансфилд, и «Ститлей». Компания разработала альтернативный метод извлечения метана посредством его откачки через вентиляционные стволы шахт, куда он поступает из неотработанных угольных пластов.

Отметим, что именно таким образом необходимость, возможность и экономическая целесообразность крупномасштабной добычи метана из угольных пластов подтверждаются опытом ряда стран.

По мнению зарубежных экспертов, это направление будет неуклонно развиваться, и к 2020 году мировая добыча метана из угольных пластов должна достигнуть 100-150 миллиардов м3/год, а в перспективе промышленная добыча шахтного метана в мире может достигнуть до 470-600 миллиардов м3/год, что составит 15-20% мировой добычи природного газа.

Угольный метан в России: перспективы развития отрасли

Согласно данным, представленным в различных источниках, общие ресурсы метана в угольных пластах России составляют 100-120 млрд м3/год, всё это с учётом восточных и северо-восточных бассейнов. На сегодняшний день известно, что газообильность выработок составляет около 30-40 м3 метана на тонну добываемого угля.

На территории Российской Федерации наиболее газоносными принято считать пласты угля Воркутинского месторождения и Кузнецкого бассейна (Кузбасса). Однако несмотря на очевидную перспективность, практика использования шахтного метана как нового вида энергетического топлива в России находится на уровне всего лишь около 5-10% от общего объёма дегазации.

Хотя ежегодно в странах СНГ дегазационными установками из угольных шахт извлекают и выбрасывают в атмосферу около 3 миллиардов м3 метана, из которых в России — более 1 миллиарда м3. Ранее в нашем государстве шахтный метан в незначительных объёмах, а именно около 47 миллионов м3/год, использовался почему-то только в Печорском бассейне.

Хотя ресурсы этого газа в угольных месторождениях специалисты оценивают в десятки триллионов кубометров. Большинство районов, в которых находятся угольные бассейны, расположены на достаточно существенном расстоянии от месторождений природного газа.

В связи с этим представляет интерес объективная оценка ресурсов шахтного метана в пластах угольных бассейнов России и начало его промышленной добычи.

На данный момент времени учёные считают наиболее перспективным в отношении добычи и использования метана в промышленных целях Кузнецкий угольный бассейн. Интерес к залежам угольного газа здесь проявился ещё в октябре 2000 года.

Тогда ОАО «Газпром» и администрация Кемеровской области заключили договор по реализации совместного проекта по добыче метана из угольных пластов Кузбасса.

«Организация промышленной добычи газа из угольных пластов чрезвычайно важна для Кемеровской области. Она под силу только такой компании, как «Газпром».

Мы надеемся, что крупнейшая газовая корпорация мира будет и в дальнейшем уделять этому проекту должное внимание, а государство окажет ему достойную поддержку», — заявил тогда в одном из своих интервью губернатор Кемеровской области Аман Тулеев.

В настоящее время в рамках первого этапа экспериментального проекта в Кузбассе на Талдинской площади уже создан и функционирует научный полигон с четырьмя скважинами и необходимой инженерной инфраструктурой. Также благодаря многолетнему изучению специалистами местных геологоразведочных и научно-исследовательских организаций метаноносности угольных пластов есть примерные численные показатели.

Предполагается, что на ресурсы угольного газа составляют около 13 триллионов м3 до глубины 1 800 м и в 5-6 триллионов м3 — до 1200 м. Самые богатые залежи расположены в Ерунаковском, Томь-Усинском, Терсинском и Ленинском районах.

Ещё в конце прошлого десятилетия «Газпром» приступил к промышленной разработке шахтного метана в Кузбассе. При благоприятной ситуации в сфере налогообложения и высоких ценах на газ к 2020 году Кузбасс всё-таки сможет выйти на добычу 20 миллиардов м3 угольного метана. Данный объём можно будет без проблем реализовать в Кемеровской, Новосибирской и Омской областях, а также в Алтайском крае.

В феврале 2010 года «Газпром» приступил к строительству первого технологического комплекса для добычи угольного газа на Талдинском месторождении в Кузбассе, добычу начали ещё в 2016 году.

«В 2005 году на Талдинском месторождении был создан научный полигон по отработке технологии добычи метана из угольных пластов. Здесь учёными АО «Газпром промгаз» была разработана технология добычи угольного газа.

На весь технологический цикл — от разведки угольного газа до его использования — получен 31 патент международного и российского образца. При этом две трети оборудования, применяющегося при реализации экспериментального проекта, — отечественного производства. В 2008–2009 годах на восточном участке Талдинского месторождения было пробурено восемь скважин.

В 2010 году началась пробная эксплуатация разведочных скважин с подачей газа на автомобильные газонаполнительные компрессорные станции.

В результате пробной эксплуатации были получены необходимые параметры для перевода ресурсов метана в запасы промышленных категорий, отработаны технологии освоения скважин, сбора и подготовки газа, необходимые для разработки первоочередных участков и площадей в Кузбассе. 12 февраля 2010 года

«Газпром» запустил на Талдинском месторождении первый в России промысел по добыче угольного газа. Дмитрий Медведев дал команду на пуск промысла по добыче угольного газа на Талдинском месторождении.

Утверждённые запасы метана по Талдинскому промыслу составляют 74,2 миллиардов м3, в том числе 4,77 миллиардов м3 категории С1 и 69 миллиардов м3 категории С2. В стадии опытно-промышленной эксплуатации находятся 6 эксплуатационных скважин.

В 2014 году на Талдинском промысле было добыто 2,8 миллионов м3 газа, всего с начала эксплуатации — почти 16 миллионов м3. В декабре 2010 и феврале 2011 были введены в эксплуатацию две газопоршневые электростанции (ГПЭС), работающие на метане угольных пластов на Талдинском месторождении.

Ввод двух ГПЭС позволил подать электроэнергию на подстанцию Талдинского угольного разреза, на строящиеся шахты «Жерновская-1» и «Жерновская-3», а также обеспечить электроэнергией газовые промыслы на Талдинском месторождении и Нарыкско-Осташкинской площади.

«Газпром» также приступил к освоению Нарыкско-Осташкинской площади Южно-Кузбасской группы месторождений. Ресурсы метана площади предварительно оцениваются в 800 млрд м3. В 2014 году на этом промысле было добыто 4,5 миллиона м3 газа, всего с начала эксплуатации — 9,4 миллионов м3. В ноябре 2011 года метан угольных пластов был признан самостоятельным полезным ископаемым и внесён в Общероссийский классификатор полезных ископаемых и подземных вод», — комментируют в пресс-службе компании «Газпром».

При грамотной политике и своевременном оживлении промышленного производства и развитии энергетики потребление природного газа в Кемеровской области сможет в рекордно короткие сроки выйти на хороший уровень добычи — около 32 миллиардов м3/год, весь объём которого предполагается покрыть за счёт шахтного метана.

Чтобы адекватно оценить объёмы и перспективность применения шахтного метана в Кемеровской области, необходимо отметить, что эта программа по объёмам эквивалентна разработке месторождения Харасавэя на Ямальском полуострове.

При этом по затратам — на порядок ниже. Однако, в первую очередь, целевым назначением широкомасштабной добычи метана из угольных пластов является полное обеспечение потребностей шахтёрских регионов России собственным местным газом.

И все благодаря тому, что метан является наиболее доступным, наиболее дешёвым и наиболее экологически чистым резервом из известных газов, альтернативных природному газу.

«Благоприятные геологические особенности и условия газоносности угольных бассейнов в России являются объективной предпосылкой организации, прежде всего, в Кузбассе, а затем и в других угольных бассейнах, широкомасштабной добычи метана как самостоятельного полезного ископаемого.

Необходимость организации метаноугольных промыслов в Кузбассе обусловлена следующими факторами: наличием крупномасштабных залежей метана в угольных бассейнах России; наличием современных передовых эффективных технологий промысловой добычи метана из угольных пластов, широко применяемых в последние годы за рубежом; наличием в России научно-технического потенциала, способного координировать и осуществлять научные разработки по данной теме», — говорят специалисты «Газпрома».

Основные области применения

Благодаря высокому теплотворному уровню шахтный газ можно применять для отопления жилых помещений, для производства электроэнергии и как топливо для автотранспорта. Как показывает мировой опыт, экономически эффективно использовать угольный и шахтный метан в качестве топлива на теплоэлектростанциях совместно с углём.

В Кузбассе, например, уже есть 10 крупных тепловых электростанций и 2 000 котельных, на которых можно применить метод комбинированного сжигания угля и метана. Безусловно, положительным следствием станет и уменьшение при этом загрязнения атмосферы. А в связи с последними экологическими данными это особенно актуальный вопрос.

Однако чтобы успешно реализовать проекты по угольному метану, необходимо не просто собирать его и сжигать. Важно ещё и грамотно использовать для получения тепловой и электрической энергии.

По примерным расчётам специалистов, наиболее перспективным направлением является использование когенерационных установок на основе газопоршневых двигателей. Отметим, что это новая технология для комбинированного производства электроэнергии и тепла на основе автономных двигателей и системы рекуперации тепла.

В ней энергия охлаждающей воды и отработанных газов используется для нужд теплоснабжения потребителей. Если шахты сумеют обеспечить себя теплом и электричеством, то себестоимость добычи угля сократится до 30%. Но, опять-таки, всё напрямую зависимости от доли затрат  на электричество в себестоимости.

Например, на шахте «Ментон» в Великобритании генераторная установка, работающая на метане, полностью обеспечивает потребности шахты в электроэнергии. В Германии уже на начало 2006 года в одном только в Рурском угольном бассейне работали более 130 контейнерных ТЭС на шахтном газе с установленной мощностью более 200 МВт электроэнергии. В феврале 2007 года компания «Север-сталь-ресурс» объявила о начале реализации проекта в Печорском угольном бассейне, в рамках которого с помощью шахтного метана будет производиться электроэнергия на трёх газогенераторах мощностью 62 МВт.

Также благоприятствует широкому применению угольного метана для выработки электроэнергии и тепла и появление на мировом рынке нового типа двигателей — двигателей Стирлинга. Напомним, что ранее угольный метан использовался в карбюраторных и дизельных двигателях внутреннего сгорания.

Но для этих типов двигателей требовалось значительная очистка угольного метана, поддержание постоянного процентного соотношения компонентов газа, проведение частых регламентных работ, а также установка дополнительных фильтров для удовлетворения требований экологических норм.

Сам двигатель Стирлинга относится к классу двигателей с внешним подводом теплоты — ДВПТ. В связи с этим, по сравнению с ДВС, в двигателях Стирлинга процесс горения осуществляется вне рабочих цилиндров. Поэтому они прекрасно соответствуют для технологии использования добычи угольного метана. Отметим, что применение энергетических модулей с двигателями Стирлинга позволяет использовать напрямую как угольный метан из скважины, так и каптируемый шахтный газ.

Опыт использования двигателей Стирлинга на угольном метане в Китае позволил на порядок сократить выбросы оксидов азота без какой-либо дополнительной обработки выхлопных газов и свести к минимуму расходы на сопровождение генерирующего оборудования.

Стирлинг-генераторы очень эффективны с точки зрения преобразования химической энергии топлива в полезную электрическую энергию, в том числе и на очень низкокалорийных топливах.

Современные двигатели Стирлинга достигают электрического КПД более 40%, а в когенерационном цикле с утилизацией тепла выхлопных газов суммарный КПД составляет более 90%.

А поскольку содержание метана в шахтном газе иногда может составлять до 98%, данный вид газа можно использовать также в качестве моторного топлива для автотранспортных средств. Однако угольный метан, также, как и другие газовые топлива, имеет низкую объёмную концентрацию энергии. Даже при нормальных условиях теплота сгорания 1 литра угольного метана составляет всего 33-36 КДж. В то время как теплота сгорания 1 литра бензина составляет 31 400 кДж, что по сути в 1000 раз больше, чем у угольного метана.

Благодаря этому угольный метан может применяться в двигателях автомобилей как моторное топливо либо в компримированном, то есть сжатом, либо в криогенном, то есть в сжиженном состоянии. О практике применения сжатого, до 20 Мпа, угольного метана в качестве моторного топлива для автомобилей известно достаточно давно.

Так, например, согласно данным зарубежных специалистов, уже в 1990 году в США, Италии, Германии и Великобритании на угольном метане работали свыше 90 000 автомобилей.

А вот в Великобритании, например, он до сих пор широко используется в качестве моторного топлива для рейсовых автобусов угольных регионов страны. Анализ результатов исследований токсичности газобаллонных автомобилей, проведённых за рубежом, показывает, что, если заменить бензин на угольный метан выброс токсических составляющих в окружающую атмосферу значительно снизится.

Практические исследования применённые в этой области говорят о том, что показатели в воздухе по оксиду углерода уменьшаются в 5-10 раз, углеводородам — в 3 раза, окислам азота — в 1,5- 2,5 раза, ПАУ — в 10 раз, дымности — в 8-10 раз. Результаты могут изменяться в зависимости от типа автомобиля.

Ещё более перспективной технологией является использование сжиженного угольного метана. Сжижение уменьшает объём газа, занимаемый в обычных условиях, почти в 600 раз, что позволяет, по сравнению со сжатием газа, значительно снизить массу и объём системы хранения угольного метана на автомобиле.

Одним из наиболее перспективных направлений современности является использование угольного метана в химической промышленности. На сегодняшний день из него изготавливают сажу, водород, аммиак, метанол, ацетилен, азотную кислоту, формалин и различные производные — основы для производства пластмасс и искусственного волокна.

Например, в Китае уже в течение длительного периода времени работает крупный сажевый завод, ежедневно потребляющий 150 000 м3 угольного газа, дающий более 10 тонн сажи. В Стране Восходящего Солнца, Японии, из угольного метана получают аммиак, следом из него изготавливают карбамид. С каждым годом области утилизации угольного метана расширяются, разрабатываются новые эффективные способы его переработки и использования.

Но, как показывают последние результаты, в нашем государстве очень медленно приходит понимание того, что шахтный газ — это наше богатство, как нефть и природный газ. Несмотря на наличие огромных ресурсов, мировой опыт, технологии и имеющееся оборудование для добычи и использования угольного метана сейчас в России ещё не готовы полностью развить эту отрасль. Однако уже имеются предпосылки, которые позволят угольному метану уже в ближайшем будущем занять достойное место в топливно-энергетическом балансе страны.

Отметим, что в отличие от зарубежных стран, до настоящего времени в России не существует даже правовой основы для того, чтобы развернуть промышленную крупномасштабную добычу угольного метана. И, как следствие, это мешает привлечению инвестиций в этот бизнес. Например, до сих пор угольный метан не внесён в общероссийский классификатор продукции в качестве отдельного самостоятельного полезного сырьевого ископаемого. Это не позволяет утвердить для него специальный налоговый режим. В некоторых вопросах его майнинга отсутствует государственная поддержка, что также немало важно для развития отрасли.

Опыт зарубежных стран показывает, что масштабная добыча угольного метана в США, Австралии, Китае началась после того, как государства стали стимулировать данные проекты, предоставив значительные налоговые льготы компаниям, занявшимся извлечением газа из угольных пластов.

Очевидно, это необходимо срочно сделать и в России. Ведь добыча метана угольных пластов не только позволит расширить ресурсную базу «Газпрома», но и будет иметь значительный социально-экономический эффект в рамках всей страны.

По мнению специалистов, утилизация шахтного метана позволит снизить себестоимость добычи угля на шахтах в зависимости от конкретных условий на 3-4%.

Кроме того, это положительно скажется и на других показателях хозяйственной деятельности угледобывающих предприятий.

Во-первых, увеличится масса прибыли на единицу продукции, поскольку возрастает разница между существующей ценой и себестоимостью добычи угля или, что одно и то же, снизятся убытки, и, во-вторых, сократится расход первичного топлива (угля) на внутренние нужды, в результате чего соответственно возрастут угольные товарные ресурсы и стоимость их реализации.

Успешная реализация проектов по добыче угольного метана позволит повысить безопасность труда шахтёров угольных регионов России, создать новые рабочие места и обеспечить производственные и бытовые потребности угольных регионов в газе.

Природный газ в угольных пластах принято называть угольным газом, или метаном угольных пластов. О наличии природного газа в угольных месторождениях известно давно. Прежде это обстоятельство рассматривалось исключительно в качестве одного из ключевых факторов риска при эксплуатации шахт.

Не случайно, согласно легенде, горняки брали в штольни канареек, гибель которых могла предупредить людей об опасной концентрации метана. Однако в последние годы угольный газ во многих странах рассматривается не только как потенциальная угроза, но и как один из весьма перспективных источников энергии.

В большинстве случаев (хотя и не всегда) угольный газ добывается из пластов, добыча угля из которых нерентабельна в связи со значительной глубиной его залегания или низким качеством. Считается, что использование в энергетике угольного газа оказывает меньшее воздействие на окружающую среду, чем добыча и последующее сжигания угля.

Кроме того, добыча угольного газа позволяет заменить часть сжигаемого угля более чистым ископаемым топливом и сократить выброс метана в атмосферу (как это происходит в ходе традиционной эксплуатации угольных шахт).

Парниковая активность метана по сравнению с углекислым газом приблизительно в 20 раз выше. Следует, впрочем, заметить: выбросы метана в атмосферу связаны не только с деятельностью по освоению нефтегазовых месторождений. Лидером в области добычи угольного газа являются США, где его промышленная добыча началась в 1970-х годах. Другими крупными производителями являются Австралия, Канада, КНР и Индия.

В ограниченных объёмах метан угольных пластов разрабатывается в ряде других государств, где он, как правило, используется для получения энергии и нужд промышленных предприятий, расположенных в непосредственной близости от районов добычи. В Австралии добыча угольного газа ведётся интегрированными энергетическими холдингами для генерации электричества и (или) поставок природного газа на локальные розничные рынки.

В последние годы наблюдается перемещение центра добычи угольного газа в Австралию, где открываются неплохие возможности для удовлетворения прогнозируемого высокого спроса на природный газ рынков стран азиатского региона за счёт разработки легкодоступных месторождений.

Однако среднесрочные (3-5 лет) перспективы развития глобального рынка природного газа выглядят довольно противоречиво. Основной тенденцией на международных газовых рынках является постепенное образование избыточного предложения, чему способствуют быстрое развитие добычи газа из сланцевых месторождений, наращивание мощностей по производству сжиженного природного газа (СПГ), а также строительство новых газопроводов, соединяющих крупные месторождения с европейским и азиатским рынками. Перспективы же увеличения спроса остаются ограниченными.

Сегодня природный газ пользуется стабильно высоким спросом на азиатском рынке. Однако добыча угольного газа в Австралии и других странах региона, скорее всего, будет осуществляться в условиях нарастающей конкуренции со стороны поставщиков, использующих иные источники (не только другие газовые месторождения в Австралии с последующим производством СПГ, но и месторождения в странах Юго-Восточной Азии, Ближнего Востока и России).

Перспективы добычи угольного газа во многом определяются и практикой государственного регулирования, включая права собственности на полезные ископаемые и землепользование, действующие налоговые режимы и методы фискального стимулирования.

Последнее может стать существенным фактором для увеличения добычи. Кроме того, следует учитывать и экологические ограничения. В процессе добычи метана угольных пластов требуется добиться экологически и экономически приемлемых результатов от утилизации значительного объёма воды, поступающей из скважин.

С этим же связана более серьёзная озабоченность: не приведёт ли массовая разработка угольного газа к сокращению запасов пресной воды и ухудшению её качества.

Ещё одна категория трудностей — операционные проблемы и риски, например, технологически сложное бурение, зависящее от геологических условий, или дефицит буровых установок и нехватка квалифицированного персонала. Приходится принимать в расчёт и инфраструктурные ограничения (в том числе недостаточную пропускную способность газопроводов, ёмкость газохранилищ и экспортных терминалов).

К экономическим рискам относятся низкое содержание жидких фракций в газе (а это снижает рентабельность добычи), искусственно низкие или контролируемые цены на природный газ в ряде стран, прогнозируемое возобновление роста затрат и ограниченный объём подтверждённых запасов.

Все это может привести к тому, что для подписания долгосрочных договоров добывающим компаниям, возможно, придётся стимулировать потребителей, предлагая им долевое участие в подобных проектах. (Некоторые наблюдатели называют такую практику скрытым ценовым субсидированием).

Угольный газ — новый источник энергии

Экономическая выгода от добычи угольного газа крайне существенна в условиях современности. Однако тщательная количественная оценка ресурсной базы выполнена на текущий момент лишь в небольшой группе стран, в том числе в США, Канаде и Австралии.

Политика российского правительства в сфере добычи угольного газа и порядок налогообложения данного вида деятельности пока не сформулированы. Отсутствует система стимулирования (например, предоставление налоговых каникул) или субсидирования компаний, готовых осуществлять добычу угольного газа. Не приняты и положения, регулирующие получение лицензий на добычу угольного газа.

Как и в других странах, развитие добычи метана угольных пластов в России сдерживается недостатками инфраструктуры и технологическими трудностями, свойственными периоду подготовки к коммерческой разработке подобных месторождений. Глобальные экономические показатели добычи природного газа остаются неопределёнными как в настоящее время, так и в долгосрочной перспективе в силу различных факторов.

• Глобализация газового рынка замедлилась или даже остановилась, что позволяет говорить о возобновлении процесса его регионализации.

• Озабоченность недостаточным предложением сменилась обсуждением слабеющего спроса.

• Устойчивому росту потребления природного газа в США и европейских странах мешает затянувшийся выход из экономического кризиса.

• Спрос на природный газ при низких ценах на рынках США и европейских стран остаётся неэластичным — равно как и спрос на природный газ, предъявляемый рынками азиатских стран (однако в данном случае — при высоких ценах). Всё это свидетельствует о готовности предприятий-потребителей устанавливать более высокие цены на производимую продукцию на фоне роста стоимости энергоносителей и о стратегическом курсе на замещение нефти природным газом.

К слову

Существует два основных направления химической переработки и использования метана угольных пластов:
• прямая конверсия метана в необходимые продукты за счёт получения хлорзамещенного метана — хлорметила, метиленхлорида, хлороформа, четырёххлористого углерода и ряда других продуктов, а также нитрометана;
• поэтапная конверсия метана через получение синтез-газа, который является первичным продуктом переработки метана.
Из синтез-газа получают метанол, синтетический бензин, дизельное топливо, диметиловый эфир и другие химические продукты, которые необходимы для производства полимеров. Метан угольных пластов — это ресурс, который становиться всё более значимым чистым энергоносителем, а технологии его — реальностью в глобальном масштабе.

В последние 10–20 лет произошли технологические прорывы в области разработки нефтегазовых месторождений. В том числе получили развитие методов горизонтального бурения и гидравлического разрыва пластов.

Какие новые технологии могут появиться в обозримом будущем?

Условия лицензионных соглашений привели к тому, что многие компании, ведущие разработку сланцевых месторождений природного газа в США, действовали без учёта рыночной конъюнктуры.

Как следствие, возник эффект «перепроизводства»: бурение избыточных скважин вызвало избыточное предложение. Теперь остаётся только понять, сколько времени это может продолжаться. Во всём мире звучит растущая озабоченность по поводу влияния на окружающую среду добычи природного газа из нетрадиционных источников (сланцы и каменный уголь). Ведь нынешние технологии требуют использования и утилизации большого количества воды, которая может быть сильно загрязнена.

Насколько жёсткими будут новые требования регулирующих органов? Тот факт, что правительства многих стран не спешат принимать обязательства по снижению выброса парниковых газов, может замедлить прогнозируемый рост спроса на природный газ в долгосрочной перспективе.

В США острая конкуренция между поставками природного газа из разных источников, а также между углём и природным газом снижает спотовые цены на биржах энергоносителей. В европейских странах высока конкуренция между поставками природного газа, цена которого индексируется в зависимости от стоимости нефти, и поставками газа, цена которого рассчитывается на основе других показателей, действуют разнонаправленные рыночные тенденции.

Между тем, в странах Азии доминируют потребители, готовые платить высокую цену за газ, цена которого индексируется в зависимости от динамики цены на нефть.

Сжиженный природный газ свободно перемещается между разными рынками. А поскольку производство этого продукта связано с низкими предельными (маржинальными) издержками (менее 2 долларов за миллион БТЕ ), определённый объём производимого в ближневосточных странах СПГ может перераспределяться между рынками разных стран — в зависимости от экономической конъюнктуры.

Согласно совместной оценке «Deutsche Bank» и «Wood Mackenzie», с 2010 по 2015 год спрос на природный газ стал ежегодно увеличиваться более чем на 3,5%. Главной движущей силой останется азиатский рынок, где ежегодный рост спроса может составить более 7,5%, хотя более консервативный прогноз МЭА говорит о ежегодном увеличении на 2%.

Как бы то ни было, даже при оптимистичном прогнозе в среднесрочной перспективе на рынке образуется избыточное предложение под влиянием таких факторов, как стремительный рост добычи сланцевого газа в странах Северной Америки и ожидаемый в ближайшей перспективе ввод в эксплуатацию дополнительных мощностей по сжижению природного газа. У российской компании «Газпром» также есть свой взгляд на этот счёт.

К слову

В современной России не все компании готовы к перспективной переработке угольного газа. Об этом говорит факт того, что большинство крупных организаций до сих пор вместо попыток сохранить сырьё, проводят его дегазацию. Так, например, на шахте «Ерунаковская-VIII» (входит в ЕВРАЗ) начал работу станок направленного бурения VLD-1000. Это оборудование помогает эффективно удалять метан из угольного пласта большой площади. Помимо дегазации станок направленного бурения позволяет разведывать тектонические нарушения, в том числе те, которые невозможно обнаружить при бурении скважин с поверхности.

В недрах осваиваемых и перспективных угольных бассейнов сосредоточена не только значительная часть мировых ресурсов углей, но и их спутника — метана, масштабы ресурсов которого соизмеримы с ресурсами газа традиционных месторождений мира. Концентрация метана в смеси природных газов угольных пластов составляет 80–98%.

Научно обоснованная оценка роли угольных пластов как крупнейших мест накопления метана в земной коре открывает новые большие перспективы в увеличении ресурсов углеводородных газов. Метан, который является наиболее опасным спутником угля, становится ценным полезным ископаемым, подлежащим самостоятельной промысловой добыче или попутному извлечению в шахтах при комплексной поэтапной эксплуатации газоносных угольных месторождений.

«Существуют два принципиально разных способа добычи угольного метана: шахтный, на полях действующих шахт, и скважинный. Шахтный способ является неотъемлемой частью технологии подземной добычи угля — дегазации.

Объёмы получаемого метана при этом невелики, и газ используется, в основном, для собственных нужд угледобывающих предприятий непосредственно в районе угледобычи. Скважинный способ добычи является промышленным.

Метан при этом рассматривается уже не как попутный продукт при добыче угля, а как самостоятельное полезное ископаемое. Разработка метаноугольных месторождений с добычей метана в промышленных масштабах производится с применением специальных технологий интенсификации газоотдачи пластов, самые распространённые варианты — гидроразрыв пласта, закачка через скважину воздуха или воздухо-воздушной смеси, воздействие на пласт током.

Отметим, что для добычи метана пригодны далеко не все угли.

Так, месторождения длиннопламенных бурых углей бедны метаном. Высокой концентрацией газа отличается уголь-антрацит, но его невозможно извлечь из-за высокой плотности и чрезвычайно низкой проницаемости залежи. Самыми перспективными для добычи метана считаются угли, занимающие промежуточное положение между бурыми углями и антрацитом. Именно такой уголь залегает в Кузбассе, где, в рамках выполнения поручения Президента Российской Федерации, «Газпром» активно участвует в реализации инновационного проекта по добыче угольного газа.

Прогнозные ресурсы метана в основных угольных бассейнах России оцениваются в 83,7 триллионов м3, что соответствует примерно трети прогнозных ресурсов природного газа страны.

Особое место среди угольных бассейнов России принадлежит Кузбассу, который по праву можно считать крупнейшим из наиболее изученных метаноугольных бассейнов мира. Прогнозные ресурсы метана в кузбасском бассейне оцениваются более чем в 13 триллионов м3.

Данная оценка ресурсов углей и метана соответствует глубине 1800–2000 м. Большие глубины угольного бассейна сохраняют на отдалённую перспективу огромное количество метана, которое оценивается в 20 триллионов м3. Такая сырьевая база Кузбасса обеспечивает возможность крупномасштабной добычи метана (вне шахтных полей) как самостоятельного полезного ископаемого.

Необходимость, возможность и экономическая целесообразность крупномасштабной промысловой добычи метана из угольных пластов подтверждается опытом освоения метаноугольных промыслов в США, которые занимают лидирующее положение в мире по уровню развития «новой газовой отрасли», — отвечают в пресс-службе ПАО «Газпром».

Добыча угольного метана как отдельный вид отрасли является наиболее перспективной в условиях современной экономики и экологической ситуации и идёт наравне с добычей сланцевого газа и нефти.

Кроме того, добыча и использование шахтного газа улучшит экологическую обстановку в углепромышленных районах, снизит газоопасность добычи угля в будущих шахтах и создаст новые рабочие места на газовых промыслах и газоперерабатывающих предприятиях.


Текст: Кира Генеральская

Понравился материал? Подпишитесь
на отраслевой дайджест и получайте подборку статей каждый месяц
.

Статья опубликована в журнале Добывающая промышленность №4, 2017

Подпишитесь
на ежемесячный дайджест актуальных тем
для специалистов отрасли.

Исключительно отраслевая тематика. Никакого спама 100%.