Маленький экскурс в органическую геохимию
Маленький экскурс в органическую геохимию. Как образуются нефть и газ в природе? В определенных критериях в морях отлагаются осадки с огромным количеством органического вещества.
Это бывает в геологические периоды, когда в морской бассейн поступает завышенное количество биогенных частей, сначала фосфора, к примеру вследствие активизации вулканизма, а циркуляция кислорода в аква толще ослаблена.
Тогда биопродукция органического углерода в море превосходит способности его биодеградации и окисления в аква толще и в донных отложениях скапливается лишнее количество отмершего биогенного органического вещества. Позже наступают остальные времена.
Богатые органическим веществом осадки перекрываются пустыми бедными осадками.
Равномерно, по мере скопления осадочной толщи в течение миллионов лет, обеспеченный органическим веществом пласт опускается всё поглубже и поглубже. Богатым считается слой, содержащий наиболее 1–3% органического вещества.
Но встречаются и еще наиболее высочайшие содержания. С повышением 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 поболее 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 ранешней стадии появляются газы, а в сапропелевом органическом веществе предпочтительно образуются нефтяные углеводороды. Но образуются они еще пока в чрезвычайно маленьких количествах.
На глубине 2,5–3 км температура добивается уже 120–150 градусов Цельсия, в неких районах она еще выше. При этих температурах начинается интенсивная генерация углеводородов.
Образовавшийся углеводородный флюид наращивает внутреннее давление в пласте и производит бессчетные гидроразрывы пласта. Через сеть образовавшихся в итоге гидроразрыва трещин углеводороды покидают материнскую породу.
Ежели смежные пласты оказываются отлично проницаемыми, другими словами являются коллекторами, газ и нефть, попадая в их, мигрируют, пока не встретят ловушку. Это могут быть верхние части выпуклых структур (антиклинальные ловушки), либо непроницаемая стена геологического взброса (тектоническая ловушка), либо выклинивание коллектора, замещение проницаемой породы непроницаемыми участками, (стратиграфическая ловушка).
В ловушке углеводороды накапливаются и образуют залежи нефти и газа. Углеводороды в ловушку собираются с большой площади.
Потому залежи нефти и газа могут иметь время от времени огромные размеры.
Добычей газа и нефти из залежей и занимается современная газонефтяная промышленность. Геологи стремятся также распознать те породы, в каких нефть и газ образовались и из которых углеводороды мигрировали.
Эти породы так и именуют газо - и нефтематеринскими. Установить их принципиально, чтоб реконструировать историю формирования месторождения и поболее точно оценить вероятные запасы нефти и газа в регионе.
Кстати, так именуемые изотопные способы определения нефтематеринских пород в первый 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 существенно меньше.
Давление их недостаточно, чтоб произвести внутренний гидроразрыв и высвободиться из материнского пласта.
Но они есть. И их можно выделить, ежели произвести гидроразрыв искусственно.
Это углеводороды, которые извлекаются вроде бы с помощью "кесарева сечения".
Пласты, содержащие относительно незрелое органическое вещества, залегают на еще наименьшей глубине, чем обычные нефтепроизводящие материнские породы. Бывают разновидности сильно сцементированных кремнеземом либо 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 методом в залежах, население земли безизбежно перейдет к добыче углеводородов, искусственно выделенных из пластов, содержащих геохимически недозрелое органическое вещество. Это есть завершающая стадия освоения населением земли углеводородных ресурсов Земли.
То, что именуют сланцевым газом, знаменует переход к данной стадии. Точно так же, может быть, будет добываться сланцевая нефть, другими словами нефть, не аккумулированная в залежи, а извлекаемая конкретно из породы, в какой она образовалась, но из которой не мигрировала, другими словами из породы потенциально материнской, но не ставшей нефтематеринской.
Таковых примеров много и сейчас.
В том числе у нас в Западной Сибири к примеру, Салымское месторождение.
Для геологов тут никаких загадок нет. Дискуссии о сланцевой революции и о каких-либо 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 трудно оценить.
На данный момент есть различные, время от времени полностью преувеличенные их оценки. Нужные сведения о геологической распространенности таковых пород, их хим составе и литологии в основном известны.
Я таковых оценок не делал не желаю давать прогнозы. Но, как я могу экспертно оценить ситуацию, думаю, что ресурс извлекаемых углеводородов в этих отложениях значительно меньше того, что аккумулирован в залежах.
По данным американских профессионалов, 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 индивидуальности являются непременными чертами разработки месторождений на данной стадии. 1-ая изюминка состоит в необходимости издержек значимых мощностей и материалов для вскрытия пласта, что, естественно, значительно удорожает добычу.
2-ая изюминка маленький ресурс полезного продукта, приходящийся на единицу разрабатываемой площади.
Искусственно извлекаемые углеводороды содержатся в пласте в той концентрации, которая появилась в итоге их генерации in situ, в то время как в залежах накапливаются углеводороды с большой сборной площади.
Потому запасы углеводородов на единицу площади сланцевого месторождения будут на порядок, а то и на два порядка меньше, чем в критериях обыденных месторождений, содержащих аккумулированные залежи.
Ежели запасы больших газовых месторождений могут составлять 10-ки млрд 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 конкретно в случае искусственного вскрытия материнского пласта в особенности дорогостояща.
В конце концов, 3-я изюминка экологические опасности, которые связаны с внедрением больших размеров химикатов, нужных для воплощения гидроразрыва. В случае, когда пробуют вести разработку отложений, лежащих близко к поверхности, это может вообщем нанести непоправимый вред для жизни человека на данной местности.
Необходимо отметить также, что в отличие от природного газа, аккумулированного в залежах, сланцевый газ имеет завышенное содержание негорючей составляющей (сначала СО2, время от времени до 20%), что понижает его теплотворную способность.
Наиболее того, газ, выделяемый из различных пластов (даже из каждой скважины), имеет сильно варьирующийся состав, затрудняющий удержание состава коммерческого газа в рамках некого эталона. Все это совместно взятое делает себестоимость сланцевого газа чрезвычайно высочайшей.
Она оценивается приблизительно в $150 за 1 тыс.
куб.м газа.
Но ежели взять настоящие утраты общества, связанные с разработкой схожих месторождений, то они по сути еще выше. Почему же тогда америкосы, которые могут считать средства, встали на этот путь?
Они увеличивают добычу сланцевого газа, которая составила в 2010 году наиболее 50 миллиардов куб.
м и продолжает расти, планируя создавать таковым методом более трети общего размера газа в стране. Наиболее того, предполагается экспорт газа в Европу из политических суждений, с тем, чтоб высвободить страны Евросоюза от газовой зависимости от Рф. Сначала, необходимо дать дань уважения данной технологически передовой цивилизации и ее передовой науке.
США богатая ресурсами страна.
Она владела и всё еще владеет большими запасами углеводородного сырья. В течение пары 10-ов лет США были фаворитной нефтедобывающей государством в мире.
Массивное промышленное развитие, сопровождавшееся добычей и потреблением собственных запасов нефти и газа, привели к суровому истощению собственных ресурсов и к ввозу углеводородов. Логично, что америкосы, проводя политику импорта, поставили и всячески поддерживали научные и поисковые исследования, направленные на добычу углеводородов из нестандартных источников.
И в конечном счете довели развитие технологии до фактически реализуемых форм.
С сиим их необходимо поздравить. Нужно огласить, что американцам сильно подфартило с геологическим залеганием отложений, многообещающих на сланцевый газ.
Нам, правда, грех жаловаться.
Нам еще более 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 чрезвычайно огромную мощность, доходящую до 250 м. Площадь разрабатываемых отложений Marcellus Shale в Аппалачах еще более: глубина залегания 0,7–2.0 км при мощности 10–100 м. Такое удачное сочетание критерий встречается изредка.
Себестоимость добычи газа в схожих критериях быть может доведена до мало низкого уровня, составляющего, по-видимому, около $100 за 1 тыс. куб.
м газа. Но это особенный вариант.
В наименее больших месторождениях, содержащих пласты наименьшей мощности, себестоимость добычи составляет $150–200 за 1 тыс.
куб.м и выше.
В 2013 году благодаря понижению себестоимости сланцевого газ практически 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, непременно, временное явление, связанное со сложившимися аномально подходящими критериями добычи южноамериканского сланцевого газа и игрой на рынке. В периоды зимних холодов настоящая 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 таковой себестоимости перебегать к разработке пород, содержащих запечатанный газ, казалось бы, еще рано.
Обычная последовательность развития нефтегазового комплекса состоит в том, чтоб поначалу исчерпать запасы аккумулированного газа, а потом перебегать к извлечению труднодоступных ресурсов. Америкосы обогнали время.
Нынешний ажиотаж вокруг добычи сланцевого газа является блефом.
Блеф этот, но, рассчитанный. Дело в том, что стоимость на газ в мире существенно выше стоимости его добычи.
Крайняя составляет наименее $50 за 1 тыс. куб.
м, а продается газ по стоимости, превосходящей $300 за 1тыс.
куб.
м. В этих критериях сланцевый газ даже при себестоимости добычи $150–200 за 1 тыс. куб.
м всё еще можно с выгодой добывать.
По сути время перехода к данной завершающей стадии развития нефтегазодобывающей индустрии еще не пришло.
Но америкосы умело пользуются создавшейся конъюнктурой.
Это помогает им вести разработки у себя. Наиболее того, из политических суждений они пробуют навязать эти разработки европейским странам, игнорируя экологические опасности, которые при всем этом появляются в густонаселенных районах.
В юго-восточной части Украины имеются пригодные для искусственного извлечения углеводородов отложения с относительно высочайшим содержанием в их органического углерода.
Газ, который будет добывать Украина, может стоить ей, ежели не считаться с экологическими потерями, дешевле, чем газ, предлагаемый "Газпромом". Понятно, что америкосы 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 русский экспорт нефти. Сейчас 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 индустрия США обанкротится.
В остальных регионах мира она просто не сумеет появиться.
Ни о каком экспорте сланцевого газа в Европу не быть может и речи. У нас же сохранится всё еще большой ресурс понижения цены.
Возможно, правительство США будет дотировать американских производителей сланцевого газа, чтоб решить политические задачки. Как долго и как удачно это оценивать политикам и экономистам.
Во всяком случае, ежели Наша родина будет удерживать стоимость на газ на уровне ниже себестоимости сланцевого газа, это навечно отодвинет способности конкурентоспособной добычи сланцевого газа и обеспечит нам рынок и надлежащие геополитические достоинства. Естественно, это значит суровое напряжение в нашем бюджете.
Необходимы строгие экономические расчеты с учетом всех сторон трудности.
Принципиально, но, чтоб нас не сгубили жадность и недальновидность.
Трудности безизбежно наступят, лишь в еще худших критериях, ежели мы упустим момент. Создатель академик РАН, директор Института геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского РАН