VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Нефтегазовый комплекс (НГК) играет ключевую роль в экономике России и формирует около 20% ВВП, 50% нефтегазовых доходов в структуре федерального бюджета, 67% валютных поступлений от экспорта нефти, газа и продуктов переработки в общем объеме экспорта, 25% объема инвестиций в основной капитал [1].

Газ и нефть - основные виды топлива, используемые в наше время. Начало промышленной разработки месторождений нефти приходится на конец XIX - начало XX веков.

Конец XX столетия был охарактеризован значительным ростом спроса на данные ресурсы и значительным увеличением их потребления. На данном этапе мирового развития около 70% потребности в энергии покрывается за счет нефти и газа.

Недропользование, как вид экономической деятельности, оказывает на экологию колоссальную нагрузку. При аварии почва подвергается загрязнению более чем в 80% случаев, а водные объекты в 17 %.

Объекты предприятий по добыче и переработке нефти и газа относятся к объектам повышенной опасности, при их эксплуатации необходим постоянный контроль.

Выделяют три основных способа эксплуатации скважин: фонтанный, газлифтный и насосный. Для увеличения экономической выгоды стали искать методы интенсификации добычи нефти и газа. Одним из таких методов стал гидроразрыв пласта (ГРП).

Гидроразрыв пласта (ГРП) является одним из основных методов интенсификации добычи нефти и повышения нефтеотдачи низкопроницаемых коллекторов. На объектах, составляющих почти треть мировых запасов трудноизвлекаемой нефти, только применение ГРП позволяет сделать разработку месторождения рентабельной [2]. Различают проппантный гидроразрыв и кислотный.

Проппантный ГРП – гидроразрыв, в котором находит применение специальный расклинивающий материал – проппант, его закачивают, чтобы созданная трещина в грунте не смыкалась. Данный вид ГРП в основном используется в терригенных пластах. Именно проппантный ГРП подразумевается, когда говорят о гидравлическом разрыве пласта.

Кислотный ГРП – гидроразрыв, в котором используется кислота в качестве жидкости разрыва. Как правило, находит применение в случае карбонатных пластов. Образующаяся при помощи кислоты и высокого давления группа каверн и трещин не требует закрепления проппантом. Отличается от обычной обработки кислотой значительно большим объемом используемой кислоты и давлением закачки, превышающим давление разрыва горной породы.

Первой в мире компанией, применившей данный метод (в 1949 году в США), стала компания Halliburton. Техническая вода применялась в качестве разрывной жидкости, а речной песок как расклинивающий агент. В СССР данный метод начали применять примерно в то же время, теоретическую основу разработали ученые Желтов Ю. П., Христианович С. А. (1953 год), тем самым оказав значительное влияние на развитие данного метода не только в СССР, но и в мире.

Но лишь последнее десятилетие ознаменовало настоящий расцвет использования ГРП, когда стала возможной сланцевая революция в США засчет перехода на данный метод добычи.

Данная технология достаточно популярна и в России, хотя об этом немногие говорят. Между тем значительная часть крупных отечественных добытчиков нефти считает ГРП одной из наиболее эффективных методик.

Рисунок. Метод гидроразрыва пласта

Технология осуществления ГРП включает в себя закачку в скважину при помощи мощных насосов разрывающей жидкости, в качестве которой может применяться как кислота, так и вода, при чрезвычайно высоких давлениях 500-1500 атм. Чтобы образовавшаяся трещина продолжала находиться в открытом состоянии, вводится расклинивающий агент – проппант в терригенных коллекторах, кислота, разъедающая стенки трещины, в карбонатных. Но не исключено применение в карбонатных коллекторах проппанта. ГРП используют для добычи сланцевого газа, метана из угольных пластов.

Рассмотрим подробнее негативные последствия добычи сланцевого газа методом ГРП.

Природный сланцевый газ, вопреки широкому распространенному мнению, связан не с горючими сланцами, а с темноцветными сланцеватыми пелитоморфными породами, содержание органического вещества в которых ниже 20% [3]. Газ в природе содержится в небольших количествах, поэтому для его добычи требуется разработка больших площадей.

При его добыче требуются огромные запасы воды, используют от 5000 до 20000 тонн смеси воды, песка и химикатов, а таких гидроразрывов десятки на одной скважине. А самих скважин бурят 10-15 штук на 1 кв. км.

Вблизи месторождений происходит значительное скопление объемов отработанной загрязнённой химическими веществами воды, которая неизбежно попадёт в почву, уничтожая при этом ее плодородные свойства и подземные воды.

Добыча сланцевого газа методом ГРП приводит к загрязнению грунтовых вод бензолом, толуолом, диметилбензолом, этилбензолом, мышьяком и многими другими опасными веществами. Для одной операции гидроразрыва необходимо 80-300 тонн химикатов до 500 наименований. Как показывает многолетняя практика закачки загрязненных сточных вода под землю – все это, однозначно, станет выявляться в более высоких слоях, пусть и через десяток лет. Вред от добычи данным методом сланцевого газа настолько велик, что достаточно одного взрыва, чтобы грунтовые воды приобрели металлический вкус, соответствующий цвет и стали опасными для применения. Так в некоторых районах добычи воду, находящуюся в колодцах, можно поджечь. Такое загрязнение плодородного слоя и грунтовых вод в течение нескольких лет превращает земельные площади в пустыню.

Газ, который не удалось выкачать, вступает в реакцию с химическими веществами, которые по технологии закачиваются в грунт, и просачивается через трещины на поверхность.

Так же при добыче сланцевого газа возникают значительные потери метана 3,6 -7,9%, что приводит к усилению парникового эффекта. Уровень выбросов парниковых газов в процессе добычи значительно больше, чем при добыче других видов ископаемого топлива. А также существует большая вероятность загрязнения радиоактивными веществами, которые также выносятся на поверхность.

Даже американские учёные – создатели метода ГРП - признают его экологическую опасность и возникновение разрушительных процессов в самом грунте, вплоть до сейсмической нестабильности и землетрясений, а также проседание почвы, которое может составить более десятка метров. Добыча сланцевого газа требует извлечение больших объемов подземных вод в районе месторождения. А это, как правило, вызывает образование дополнительных пустот под землей.

Вред от добычи сланцевого газа может превратить жизнь людей, проживающих на территориях вблизи месторождений, в кошмар. В местах, где используется ГРП, вода становится непригодна для питья, люди чаще болеют, происходит увеличение онкологических заболеваний и болезней лёгких, так как у сланцевых месторождений фиксируется высокий уровень гамма-излучения, у животных выпадает шерсть, ухудшается качество воздуха

Существующие проблемы с экологией как минимум в трех штатах Америки, постепенно приобретающие статус катастрофы. Именно по этой причине в штате Нью-Йорк добыча сланцевого газа была запрещена. В Европе, по мнению многих экспертов, добыча сланцевого газа не получит серьезного распространения, так как экологическое законодательство более жёсткое, чем в США.

Основная причина, по которой метод гидроразрыва все же находит своё применение, заключается в резком возрастании дебита скважины в процессе эксплуатации. Метод позволяет «оживить» простаивающие скважины, на которых добыча ископаемых ресурсов традиционными способами малорентабельна или даже невозможна.

Но стоит задуматься, так ли выгодна добыча сланцевого газа и сам метод? Ведь он приносит немалые убытки в экономике, так как установки для его добычи очень дорогостоящие, а срок эксплуатации скважины очень короткий. В результате этого его добыча может не окупиться. Но все же финансовые убытки не идут в сравнение с огромным

вредом, который метод ГРП наносит экологии и, соответственно, жизни и здоровью человека.

Литература:

1. Эдер Л. В., Филимонова И. В., Проворная И. В., Немов В. Ю. «Основные проблемы инновационного развития нефтегазовой отрасли в области добычи нефти и газа». Научный журнал «Бурение и нефть». 2014 № 4.

2. Казакова Л. В., Мокрушин А. А., Хмелев В. Ф., Макатров А. А., Иксанов И. М. «Эффективаня очистка проппантной упаковки и стенок скважины после гидроразрыва пласта в процессе ее освоения». Научный журнал «Бурение и нефть». 2014 № 3.

3. Лукин А. Е. «Природа сланцевого газа в контексте проблем нефтегазовой литологии». Научный журнал «Геология и полезные ископаемые Мирового океана». 2011

№ 3.

Код для цитирования: Скопировать