Kto opracował wydobycie gazu łupkowego. Gaz łupkowy – zalety i wady wydobycia

Co to są łupki?

Łupkito skały osadowe, które przeszły pewne etapy transformacji. Pierwszym krokiem jest akumulacja luźnych osadów – zwykle w zbiornikach. Najgrubsze osady to osady jeziorno-bagienne i morskie przybrzeżne. ZZ biegiem czasu osady ulegają zagęszczeniu (litogeneza), następnie następuje tworzenie się skał (diageneza), a następnie skała ulega przekształceniu (katageneza). Ostatnim etapem jest metamorfizm. WięcW ten sposób z luźnego piasku powstaje najpierw piaskowiec, następnie łupki piaszczysto-gliniaste, a na końcu gnejs.

litogeneza -> diageneza -> katageneza -> metamorfizm

Wszystkie te szczegóły geologiczne są potrzebne, aby zrozumieć warunki, w jakich gaz łupkowy pojawia się i jest magazynowany w przyrodzie. Faktem jest, że na końcowym etapie - etapie metamorfizmu - następuje nie tylko dalsze zagęszczenie skały i jej odwodnienie (odwodnienie), ale także powstanie w warunkach wysokiej temperatury i wysokiego ciśnienia nowych minerałów, takich jak kalinit, chloryt , glaukonit, o kształcie płaskiej tabletki charakterystycznej dla minerałów ilastych.

Jeżeli początkowo w osadach dennych, wraz z częścią klastyczną (ziarna piasku kwarcu i skalenia) znajduje się pewna ilość materii organicznej, to w niektórych przypadkach materia ta ulega koncentracji i wytwarza warstwy węgla (jeden z rodzajów tzw. kerogen). Inne rodzaje kerogenu stają się materiałem wyjściowym do późniejszego tworzenia się ropy i gazu. Pod wpływem ciśnienia i temperatury węgle brunatne przekształcają się w tzw. węgle chude, uwalniając dużą ilość gazu. Na przykład badania laboratoryjne wykazały, że podczas przetwarzania 1 tony węgla brunatnego w fazie surowej uwalnia się 140 m 3 gazu. Są to bardzo duże wolumeny generacji, dlatego też w miejscach, w których zalega duża ilość skoncentrowanej materii organicznej, formacje silnie gazonośne, a gaz z tych formacji, obok gazu łupkowego, jest surowcem wydobywanym ze źródeł niekonwencjonalnych.

Naturalne filtry i przegrody

Jednak w przypadku łupek ilasty geolodzy zajmują się rozproszoną materią organiczną, której przemiana prowadzi do uwolnienia gazu, jednak pozostaje ona w mikropęknięciach pomiędzy minerałami. Minerały te, jak już wspomniano, mają kształt płaskiej tabletki i, co najważniejsze, są praktycznie nieprzepuszczalne dla gazów.

Tradycyjne pola gazowe i naftowe są zwykle ograniczone do pułapek strukturalnych - struktury antyklinalne. Zasadniczo jest to fałd skalny skierowany ku górze (przeciwieństwo takiego fałdu, czyli zagłębienie, nazywa się syneklizą). Fałd anteklinalny tworzy rodzaj łuku, pod którym pod wpływem siły grawitacji następuje redystrybucja faz: u góry tworzy się pewien „czapka” gazowa, poniżej znajduje się obrzeże oleju lub kondensatu gazowego, a jeszcze niżej jest kontaktem gaz-woda. Ponadto skały tworzące struktury klasycznych złóż węglowodorów muszą posiadać dobre właściwości filtracyjne, aby gaz lub mikroskopijne cząstki ropy mogły na skutek różnicy gęstości i ciężaru przedostać się do centralnej części tej struktury, a woda mogła zostać wciśnięty. W ten sposób cząstki ropy i pęcherzyki gazu mogą przemieszczać się na duże odległości przez skałę i gromadzić się na dużym obszarze, tworząc duże osady. Gaz łupkowy nie może gromadzić się w dużych ilościach, jest zamknięty w mikropęknięciach pomiędzy płytami mineralnymi o wyjątkowo niskich właściwościach filtracyjnych. To wyjaśnia wszystkie cechy i problemy związane z jego produkcją.

Jak dostać się do gazu łupkowego?

A co w przypadku wiercenia odwiertu w rejonie występowania formacji łupków gazonośnych? Można z niego uzyskać bardzo mało gazu. W tym przypadku strefa wpływu odwiertu będzie wynosić kilka centymetrów - to właśnie z tego maleńkiego miejsca pod ziemią będzie można wydobyć gaz (dla porównania strefa wpływu odwiertu na tradycyjnym polu to setki metrów). Ciasne łupki ukrywają swoje skarby węglowodorów. Łupki mają jednak właściwość zwaną foliacją. Ta właściwość polega na tym, że wszystkie pęknięcia są zorientowane w określonych kierunkach, a jeśli wywiercisz poziomy odwiert „w poprzek”, to znaczy prostopadle do pęknięć, możesz jednocześnie otworzyć znacznie więcej wgłębień gazem.

Jest to decyzja słuszna, jednak nie daje wymaganego efektu, gdyż nie gwarantuje dobrego połączenia odwiertu z dużą ilością pęknięć. Dlatego wiercenie studni poziomej musi zostać uzupełnione hydrauliczne szczelinowanie skał oraz wieloetapowe szczelinowanie hydrauliczne. W pierwszym etapie płyn szczelinujący dostarczany jest do najdalszej, przyodwiertowej części odwiertu. Następnie odcinek rury o długości 150–200 m zamyka się specjalnym zaworem w kształcie kuli, a bliżej głowicy przeprowadza się kolejne szczelinowanie hydrauliczne. Zatem, jeśli odwiert ma długość 1000–1200 m, na jego długości wykonuje się od pięciu do siedmiu szczelin hydraulicznych. Wraz z cieczą propant przedostaje się do powstałych wgłębień, co zapobiega ponownemu zamykaniu się skały. Propant składa się z piasku lub kulek ceramicznych, czyli z definicji ma dobre właściwości filtrujące i nie zapobiega przedostawaniu się gazu do odwiertu.

Technologie układania odwiertów poziomych i szczelinowania hydraulicznego są już dość dobrze rozwinięte i wykorzystywane w produkcji komercyjnej. Jednak w porównaniu z wydobyciem gazu ze źródeł tradycyjnych, wydobycie gazu łupkowego z podłoża niesie ze sobą szereg problemów ekonomicznych i środowiskowych.

Jakie są wady wydobycia gazu łupkowego?

Jeżeli na początkowym etapie odwiert dostarcza 200–500 tys. metrów sześciennych dziennie, to za rok będzie to już tylko 8–10 tys.

Zaraz po otwarciu odwiertu ciśnienie gazu wydobywającego się z ziemi i jego objętości (natężenia przepływu) są bardzo wysokie. Ponieważ jednak pojemność pęknięć magazynujących gaz jest wciąż niewielka, wskaźniki te spadają w ciągu roku o 70–75%. Przykładowo, jeśli na początkowym etapie odwiert dostarcza 200–500 tys. metrów sześciennych dziennie, to po roku będzie już tylko 8–10 tys. Jeśli weźmiemy pod uwagę, że gaz wydobywany jest nie tylko w ten sposób, w rezerwie, ale w ramach realizacji zobowiązań umownych wobec odbiorcy, tak znaczący spadek wolumenów wydobycia będzie musiał zostać zrekompensowany wierceniem nowych odwiertów. Należy wziąć pod uwagę, że wyposażenie odwiertu poziomego do wydobycia gazu łupkowego kosztuje około półtora do dwóch razy więcej niż tradycyjny odwiert pionowy. Stąd pierwszy poważny problem: wydobycie gazu łupkowego jest niezwykle rozległe, wiąże się z wysokimi kosztami tworzenia coraz większej liczby nowych odwiertów, a także zajmuje ogromne terytoria, co sprawia, że ​​stosowanie tej technologii jest problematyczne w krajach gęsto zaludnionych.

Ponieważ odwiert, którego strefa oddziaływania wynosi zaledwie kilkadziesiąt metrów (nawet po szczelinowaniu hydraulicznym), jest wyczerpany, ciśnienie w jego ujściu znacznie spada, stwarza to drugi poważny problem ekonomiczny: nie można dostarczać gazu o niskim ciśnieniu bezpośrednio do systemu przesyłowego gazu, gdzie ciśnienie standardowe wynosi 75 atm. Nawiasem mówiąc, ten sam problem dotyczy metanu z pokładów węgla: ciśnienie u wylotu wynosi tylko 1,5 atm. Oznacza to, że „niekonwencjonalny” gaz należy dalej sprężać, wykorzystując tzw. sprężarkę wyciskającą, która oczyszcza gaz z pyłu i wilgoci oraz dodatkowo go tłoczy. Jest to droga maszyna o niskiej wydajności, dlatego na jej eksploatację trzeba będzie wydać znaczną ilość wyprodukowanego gazu.

Najwyższy czas przypomnieć sobie, co dokładnie stało się ostatnio powodem „antyłupkowej” inicjatywy szeregu prominentnych osobistości zachodniego show-biznesu, m.in. Yoko Ono i Paula McCartneya. Wszystkie te osoby były zaniepokojone możliwymi konsekwencjami dla środowiska wydobycia gazu łupkowego w bogatym stanie Nowy Jork. Aby zapobiec zakleszczeniu wiertła przez nacisk skały, podczas wiercenia należy używać płyny płuczące, zawierające szereg substancji zanieczyszczających środowisko. Autorzy inicjatywy ekologicznej obawiają się, że w miarę wzrostu produkcji gazu składniki płynów płuczących przedostaną się do horyzontów wodnych, a następnie do łańcucha pokarmowego.

Dlaczego pomimo tych wszystkich problemów i trudności nadal wydobywa się gaz łupkowy, szczególnie w Ameryce Północnej? Po pierwsze, polityka odgrywa tutaj rolę. W Stanach Zjednoczonych rząd postawił sobie za zadanie uzyskanie maksymalnej niezależności od zewnętrznych dostaw energii i jeśli kilka lat temu Ameryka kupowała gaz z Kanady, to ostatnio wysłała nawet na eksport jednego gazowca, podkreślając w ten sposób swój nowy status jako eksporter. Po drugie, im wyższe ceny węglowodorów, tym większe zainteresowanie źródłami ich wydobycia, nawet przy wysokich kosztach. I tak właśnie jest w przypadku gazu łupkowego.

Jak wykonana jest studnia pozioma?

Najpierw wierci się pionowy wał, a na głębokości jego kierunek zmienia się wzdłuż określonego azymutu i pod pewnym kątem. Wiercenie nie odbywa się metodą rotacyjną (kiedy w odwiercie obraca się cała rura zbiorcza), lecz za pomocą silnika odwiertowego napędzanego płuczką wiertniczą dostarczaną pod ciśnieniem. Silnik obraca świder, a rozdrobniona przez świder skała odbywa się przy użyciu tego samego płynu płuczącego.

Gięcie kierunkowe można uzyskać poprzez włożenie zakrzywionego odcinka do rur gwintowanych. Tak kręci się studnia. Jednak obecnie najpopularniejszą metodą jest zmiana kierunku odwiertu za pomocą specjalnych biczy, które są przymocowane do silnika wiertniczego i sterowane z powierzchni.

Podczas wiercenia studni poziomej z reguły istnieje system nawigacji. Operator na powierzchni może w dowolnym momencie stwierdzić, jak przebiega jego odwiert i gdzie się odchyla. Technologia ta jest dość dobrze rozwinięta. Na Sachalinie uzyskano maksymalną długość odwiertu poziomego – 12 km odwiertu poziomego. Dyskusja dotyczyła zagospodarowania tradycyjnego pola na szelfie i rozważano dwie możliwości: wiercić z platformy na Morzu Ochockim lub rozpocząć wiercenie na lądzie, a następnie zagiąć studnię i udać się 12 km w stronę morza. To ostatnie rozwiązanie uznano za optymalne.

Dobrze wyposażone do wydobycia gazu łupkowego w USA.

Perspektywy wydobycia gazu łupkowego na świecie

W Stanach Zjednoczonych wydobycie gazu łupkowego jest dość aktywne. Według amerykańskich firm koszt gazu wydobytego z łupków jest około 1,3–1,5 razy wyższy niż w przypadku złóż tradycyjnych. W Stanach Zjednoczonych znacznie ponad połowa całego wydobywanego gazu pochodzi ze źródeł niekonwencjonalnych: pokładów węgla, ciasnych piaskowców i łupków.

Przy obecnych cenach energii nawet ten koszt sprawia, że ​​gaz łupkowy jest opłacalny, chociaż krążą pogłoski, że firmy celowo zaniżają oficjalne dane dotyczące kosztów.

W Europie nie ma co mówić o poważnych perspektywach dla tego surowca, może z wyjątkiem Polski, gdzie występują poważne złoża łupków gazonośnych i warunki ich wydobycia. W sąsiednich Niemczech i Francji, gdzie występują gęsto zaludnione obszary i rygorystyczne przepisy dotyczące ochrony środowiska, przemysł ten nie będzie się rozwijać.

W Rosji nikt nie zajął się jeszcze poważnie gazem łupkowym ze względu na obecność bogatych tradycyjnych złóż, ale Ministerstwo Energii proponuje rozpoczęcie eksploatacji łupków w 2014 roku.

Amerykańska Agencja Informacji o Energii (EIA) szacuje ukraińskie zasoby gazu łupkowego na 1,2 biliona metrów sześciennych, co stawia Ukrainę na czwartym miejscu w Europie pod względem zasobów tego typu po Polsce, Francji i Norwegii. Amerykańska Agencja Geologiczna szacuje zasoby Ukrainy na 1,5–2,5 biliona metrów sześciennych. Dziś konkurs na zagospodarowanie złoża gazu łupkowego Juzowskie wygrał Shell, a Chevron złoża Oleskoje.

Liana Ecosalinon na podstawie materiałów Olega Makarowa, popmech.ru

Opis cyklu odwiertów poszukiwania i wydobycia gazu i ropy w łupkach i zagęszczonych piaskowcach firmy Shell:

Gaz łupkowy (ang. shale gas) to gaz ziemny wydobywany z łupków bitumicznych i składający się głównie z metanu.

Łupki bitumiczne to stały minerał pochodzenia organicznego. Łupki powstały głównie 450 milionów lat temu na dnie morskim ze szczątków roślin i zwierząt.

W przypadku wydobycia gazu niekonwencjonalnego szczelinowanie hydrauliczne (szczelinowanie) łączy pory zwartych skał i umożliwia uwolnienie gazu ziemnego. Podczas szczelinowania hydraulicznego do odwiertu pompowana jest specjalna mieszanina. Zwykle składa się w 99% z wody i piasku (podsadzki), a tylko w 1% z dodatkowych dodatków.

Propant (lub propant, od angielskiego propantu) to materiał ziarnisty, który służy do utrzymania przepuszczalności szczelin uzyskanych podczas szczelinowania hydraulicznego. Jest to granulka o typowej średnicy od 0,5 do 1,2 mm.

Dodatkowe dodatki mogą obejmować np. środek żelujący, zwykle pochodzenia naturalnego (ponad 50% składu odczynników chemicznych), inhibitor korozji (tylko w przypadku szczelinowania kwasowego), reduktory tarcia, stabilizatory glinki, związek chemiczny przenikający -łączy polimery liniowe, hamuje powstawanie osadów, demulgator, rozcieńczalnik, biocyd (substancja chemiczna niszcząca bakterie wodne), zagęszczacz.

Aby zapobiec wyciekaniu płynu szczelinującego ze studni do gleby lub wód gruntowych, duże firmy usługowe stosują różne techniki izolacji formacji, takie jak projekty odwiertów wielociągowych i stosowanie wytrzymałych materiałów w procesie cementowania.

Gaz łupkowy występuje w niewielkich ilościach (0,2 – 3,2 miliarda metrów sześciennych na km kw.), dlatego wydobycie znacznych ilości tego gazu wymaga udostępnienia dużych obszarów.

Pierwszy komercyjny odwiert gazowy w formacjach łupkowych został odwiercony w Stanach Zjednoczonych w 1821 roku przez Williama Harta we Fredonii w stanie Nowy Jork, uznawanego za „ojca gazu ziemnego” w Stanach Zjednoczonych. Inicjatorami wydobycia gazu łupkowego na dużą skalę w Stanach Zjednoczonych są George F. Mitchell i Tom L. Ward.

Przemysłową produkcję gazu łupkowego na dużą skalę rozpoczęła firma Devon Energy w USA na początku XXI wieku, która w 2002 roku wykonała pierwszy poziomy odwiert na złożu Barnett Shale. Dzięki gwałtownemu wzrostowi jego wydobycia, zwanemu w mediach „rewolucją gazową”, w 2009 roku Stany Zjednoczone stały się światowym liderem w wydobyciu gazu (745,3 mld m3), z czego ponad 40% pochodziło ze źródeł niekonwencjonalnych (metan z pokładów węgla i gaz łupkowy).

Według dyrektora Instytutu Problemów Nafty i Gazu Rosyjskiej Akademii Nauk, akademika Anatolija Dmitriewskiego, koszt wydobycia gazu łupkowego w Stanach Zjednoczonych w 2012 roku wyniesie nie mniej niż 150 dolarów za tysiąc metrów sześciennych. Zdaniem większości ekspertów koszt wydobycia gazu łupkowego w takich krajach jak Ukraina, Polska i Chiny będzie kilkukrotnie wyższy niż w Stanach Zjednoczonych.

Koszt gazu łupkowego jest wyższy niż gazu tradycyjnego. I tak w Rosji koszt gazu ziemnego ze starych złóż, biorąc pod uwagę koszty transportu, wynosi około 50 dolarów za tysiąc metrów sześciennych. M.

Zasoby gazu łupkowego na świecie wynoszą 200 bilionów metrów sześciennych. m. Gaz łupkowy jest obecnie czynnikiem regionalnym, mającym istotny wpływ jedynie na rynek północnoamerykański.

Do czynników pozytywnie wpływających na perspektywy wydobycia gazu łupkowego należą: bliskość złóż do rynków zbytu; znaczne rezerwy; zainteresowanie władz szeregu krajów zmniejszeniem zależności od importu surowców paliwowo-energetycznych. Jednocześnie gaz łupkowy ma szereg wad, które negatywnie wpływają na perspektywy jego wydobycia na świecie. Wśród tych wad: stosunkowo wysoki koszt; nieprzydatność do transportu na duże odległości; szybkie wyczerpywanie się złóż; niski poziom zasobów potwierdzonych w ogólnej strukturze zasobów; znaczące zagrożenia dla środowiska podczas wydobycia.

Według IHS CERA do 2018 roku światowe wydobycie gazu łupkowego może osiągnąć 180 miliardów metrów sześciennych rocznie.

Dmitrij Griszczenko

Wiele i często pisze się o wydobyciu ropy i gazu z łupków. Na wykładzie postaramy się dowiedzieć, czym jest ta technologia, jakie problemy środowiskowe się z nią wiążą, a które są jedynie wytworem wyobraźni dziennikarzy i ekologów.

Czy szybki postęp w technologii, genetyce i sztucznej inteligencji może doprowadzić nas do punktu, w którym tak powszechna na świecie nierówność ekonomiczna utrwali się na poziomie biologicznym? To pytanie zadaje historyk i pisarz Yuval Noah Harari.

Władimir Mordkowicz

Synteza Fischera-Tropscha to proces chemiczny będący kluczowym etapem najnowocześniejszej metody produkcji paliw syntetycznych. Dlaczego mówią „synteza” lub „proces” i unikają słowa „reakcja”? Poszczególne reakcje są zwykle nazywane imionami naukowców, w tym przypadku Franza Fischera i Hansa Tropscha. Faktem jest, że nie ma reakcji Fischera-Tropscha jako takiej. Jest to zespół procesów. W tym procesie zachodzą tylko trzy główne reakcje, a jest ich co najmniej jedenaście. Ogólnie synteza Fischera-Tropscha polega na przekształceniu tzw. gazu syntezowego w mieszaninę ciekłych węglowodorów. Chemik Władimir Mordkowicz o metodach wytwarzania paliwa syntetycznego, nowych typach katalizatorów i reaktorze Fischera-Tropscha.

Aleksandra Poshibajewa

Obecnie istnieją dwie główne hipotezy dotyczące powstawania ropy: nieorganiczna (abiogenna) i organiczna (biogenna, zwana także migracją osadową). Zwolennicy koncepcji nieorganicznej uważają, że ropa naftowa powstała z węgla i wodoru w procesie Fischera-Tropscha na dużych głębokościach, pod ogromnym ciśnieniem i w temperaturach przekraczających tysiąc stopni. Normalne alkany można utworzyć z węgla i wodoru w obecności katalizatorów, ale takie katalizatory nie występują w naturze. Ponadto oleje zawierają ogromną ilość izoprenów, cyklicznych węglowodorów-biomarkerów, których nie można wytworzyć w procesie Fischera-Tropscha. Chemik Alexandra Poshibaeva opowiada o poszukiwaniu nowych złóż ropy naftowej, nieorganicznej teorii jej pochodzenia oraz roli prokariotów i eukariontów w powstawaniu węglowodorów.

Andriej Byczkow

Węglowodory są dziś podstawą energetyczną naszej cywilizacji. Jak długo jednak wystarczą zasoby paliw kopalnych i co zrobić, gdy się wyczerpią? Podobnie jak inne minerały, będziemy musieli opracować surowce o niższej zawartości przydatnych składników. Jak zrobić olej, z jakich surowców? Czy będzie to korzystne? Już dziś dysponujemy dużą ilością danych eksperymentalnych. Na wykładzie zostaną omówione zagadnienia dotyczące procesów powstawania ropy naftowej w przyrodzie oraz przedstawione zostaną nowe wyniki eksperymentów. O tym wszystkim opowie Andrey Yurievich Bychkov, doktor nauk geologicznych i mineralogicznych, profesor Rosyjskiej Akademii Nauk, profesor Wydziału Geochemii Moskiewskiego Uniwersytetu Państwowego.

Korolew Yu.

Poprosiliśmy Yu.M. o opowiedzenie, w jaki sposób naukowcy próbują rozwikłać zagadkę pochodzenia ropy naftowej, a dokładniej węglowodorów ropopochodnych. Korolev – czołowy badacz w Instytucie Syntezy Petrochemicznej im. AV Topchieva. Od ponad trzydziestu lat zajmuje się badaniem rentgenowskiego składu fazowego kopalnych minerałów węglowodorowych oraz ich przemianą pod wpływem czasu i temperatury.

Rodkin M.V.

Debata na temat biogennego (organicznego) lub abiogennego pochodzenia ropy naftowej jest szczególnie interesująca dla rosyjskiego czytelnika. Po pierwsze, surowce węglowodorowe są jednym z głównych źródeł dochodów budżetu państwa, a po drugie, rosyjscy naukowcy są uznanymi liderami w wielu obszarach tego starego, ale wciąż nie zamkniętego sporu naukowego.

Wynalazca z Petersburga Aleksander Semenow opatentował system walki, który pozwala załodze czołgu używać do strzelania własnych odchodów. Autor projektu twierdzi, że taka technologia rozwiąże co najmniej dwa problemy: umożliwi usuwanie ekskrementów, a jednocześnie obniży morale wroga. Doniesienia o tym zaniepokoiły prasę brytyjską.

Pod koniec maja dziennik „The Wall Street Journal” opublikował obszerny artykuł na temat obiecującej amerykańskiej broni energetycznej – działa szynowego. W artykule gazety napisano, że według planistów wojskowych taka broń, jeśli zajdzie taka potrzeba, pomoże Stanom Zjednoczonym w obronie krajów bałtyckich przed rosyjską agresją militarną i wesprze sojuszników w konfrontacji z Chinami na Morzu Południowochińskim. Ekspert wojskowy Wasilij Sychev wyjaśnia, czym jest działo szynowe i jak szybko można je wprowadzić do użytku.

W zeszłym roku dziennik „The New York Times” uznał Michio Kaku za jedną z najmądrzejszych osób w Nowym Jorku. Amerykański fizyk japońskiego pochodzenia, przeprowadził szereg badań z zakresu badania czarnych dziur i przyspieszania ekspansji Wszechświata. Znany jako aktywny popularyzator nauki. Naukowiec ma kilka bestsellerowych książek i serii programów w BBC i Discovery. Michio Kaku jest nauczycielem światowej sławy: jest profesorem fizyki teoretycznej w City College w Nowym Jorku i dużo podróżuje po całym świecie z wykładami. Michio Kaku niedawno w wywiadzie opowiedział, jak widzi edukację w przyszłości.

Gaz łupkowy (ang. shale gas) to gaz ziemny wydobywany z łupków bitumicznych i składający się głównie z metanu.
Łupki bitumiczne to stały minerał pochodzenia organicznego. Łupki powstały głównie 450 milionów lat temu na dnie morskim ze szczątków roślin i zwierząt.

Do wydobycia gazu łupkowego wykorzystuje się wiercenia poziome (wiercenia kierunkowe) oraz szczelinowanie hydrauliczne (w tym z wykorzystaniem propantów). Podobną technologię produkcji wykorzystuje się do produkcji metanu z pokładów węgla.

W przypadku wydobycia gazu niekonwencjonalnego szczelinowanie hydrauliczne (szczelinowanie) łączy pory zwartych skał i umożliwia uwolnienie gazu ziemnego. Podczas szczelinowania hydraulicznego do odwiertu wpompowywana jest specjalna mieszanina. Zwykle składa się w 99% z wody i piasku (proppantu), a tylko w 1% z dodatkowych dodatków.
Propant (lub propant, od angielskiego propantu) to materiał ziarnisty, który służy do utrzymania przepuszczalności szczelin uzyskanych podczas szczelinowania hydraulicznego. Jest to granulka o typowej średnicy od 0,5 do 1,2 mm.
Dodatkowe dodatki mogą obejmować np. środek żelujący, zwykle pochodzenia naturalnego (ponad 50% składu odczynników chemicznych), inhibitor korozji (tylko w przypadku szczelinowania kwasowego), reduktory tarcia, stabilizatory glinki, związek chemiczny przenikający -łączy polimery liniowe, hamuje powstawanie osadów, demulgator, rozcieńczalnik, biocyd (substancja chemiczna niszcząca bakterie wodne), zagęszczacz.
Aby zapobiec wyciekaniu płynu szczelinującego ze studni do gleby lub wód gruntowych, duże firmy usługowe stosują różne techniki izolacji formacji, takie jak projekty odwiertów wielociągowych i stosowanie wytrzymałych materiałów w procesie cementowania.

Gaz łupkowy występuje w niewielkich ilościach (0,2 – 3,2 miliarda metrów sześciennych na km kw.), dlatego wydobycie znacznych ilości tego gazu wymaga udostępnienia dużych obszarów.
Pierwszy komercyjny odwiert gazowy w formacjach łupkowych został odwiercony w Stanach Zjednoczonych w 1821 roku przez Williama Harta we Fredonii w stanie Nowy Jork, uznawanego za „ojca gazu ziemnego” w Stanach Zjednoczonych. Inicjatorami wydobycia gazu łupkowego na dużą skalę w Stanach Zjednoczonych są George F. Mitchell i Tom L. Ward.
Przemysłową produkcję gazu łupkowego na dużą skalę rozpoczęła firma Devon Energy w USA na początku XXI wieku, która w 2002 roku wykonała pierwszy poziomy odwiert na złożu Barnett Shale. Dzięki gwałtownemu wzrostowi jego wydobycia, zwanemu w mediach „rewolucją gazową”, w 2009 roku Stany Zjednoczone stały się światowym liderem w wydobyciu gazu (745,3 mld m3), z czego ponad 40% pochodziło ze źródeł niekonwencjonalnych (metan z pokładów węgla i gaz łupkowy).

Według dyrektora Instytutu Problemów Nafty i Gazu Rosyjskiej Akademii Nauk, akademika Anatolija Dmitriewskiego, koszt wydobycia gazu łupkowego w Stanach Zjednoczonych w 2012 roku wyniesie nie mniej niż 150 dolarów za tysiąc metrów sześciennych. Zdaniem większości ekspertów koszt wydobycia gazu łupkowego w takich krajach jak Ukraina, Polska i Chiny będzie kilkukrotnie wyższy niż w Stanach Zjednoczonych.
Koszt gazu łupkowego jest wyższy niż gazu tradycyjnego. I tak w Rosji koszt gazu ziemnego ze starych złóż, biorąc pod uwagę koszty transportu, wynosi około 50 dolarów za tysiąc metrów sześciennych. M.
Zasoby gazu łupkowego na świecie wynoszą 200 bilionów metrów sześciennych. m. Gaz łupkowy jest obecnie czynnikiem regionalnym, mającym istotny wpływ jedynie na rynek północnoamerykański.
Do czynników pozytywnie wpływających na perspektywy wydobycia gazu łupkowego należą: bliskość złóż do rynków zbytu; znaczne rezerwy; zainteresowanie władz szeregu krajów zmniejszeniem zależności od importu surowców paliwowo-energetycznych. Jednocześnie gaz łupkowy ma szereg wad, które negatywnie wpływają na perspektywy jego wydobycia na świecie. Wśród tych wad: stosunkowo wysoki koszt; nieprzydatność do transportu na duże odległości; szybkie wyczerpywanie się złóż; niski poziom zasobów potwierdzonych w ogólnej strukturze zasobów; znaczące zagrożenia dla środowiska podczas wydobycia.
Według IHS CERA do 2018 roku światowe wydobycie gazu łupkowego może osiągnąć 180 miliardów metrów sześciennych rocznie.

Oczyszczony gaz łupkowy pod względem właściwości fizycznych zasadniczo nie różni się od tradycyjnego gazu ziemnego. Jednak technologia jego produkcji i oczyszczania wiąże się ze znacznie większymi kosztami w porównaniu z gazem tradycyjnym.
Gaz łupkowy i ropa łupkowa to, z grubsza mówiąc, niedokończona ropa i gaz. Dzięki zastosowaniu „szczelinowania” ludzie mogą wydobywać paliwo z ziemi, zanim zgromadzi się ono w normalnych złożach. Taki gaz i ropa zawierają ogromną ilość zanieczyszczeń, które nie tylko zwiększają koszty produkcji, ale także komplikują proces przetwarzania. Oznacza to, że sprężanie i upłynnianie gazu łupkowego jest droższe niż wydobywany tradycyjnymi metodami. Skały łupkowe mogą zawierać od 30% do 70% metanu, czyli średnio 1,8 razy mniej niż w gazie ziemnym (od 70 do 98%) i odpowiednio do zagotowania czajnika potrzeba prawie 2 razy więcej gazu łupkowego niż naturalnego gaz.
Opłacalność zagospodarowania złóż charakteryzuje wskaźnik EROEI, który pokazuje, ile energii należy wydać, aby uzyskać jednostkę paliwa. U zarania ery ropy naftowej na początku XX wieku EROEI dla ropy wynosiło 100:1. Oznaczało to, że aby wyprodukować sto baryłek ropy, trzeba było spalić jedną baryłkę. Do chwili obecnej EROEI spadł do 18:1.
Na całym świecie zagospodarowuje się coraz mniej rentowne złoża. Wcześniej, jeśli ropa nie tryskała jak tryskacz, to takim polem nikt się nie interesował; obecnie coraz częściej konieczne jest wydobywanie ropy na powierzchnię za pomocą pomp.
Tło mitu o „rewolucji łupkowej”

Gaz łupkowy istnieje naprawdę, można go wydobyć z głębi planety i sprzedać na rynku światowym. Tak właśnie zrobiły niektóre amerykańskie firmy. Pojawienie się gazu łupkowego na rynku wpłynęło na popyt na rosyjski gaz, co skłoniło część ekspertów do twierdzenia, że ​​gaz łupkowy wkrótce obniży ceny tradycyjnej ropy i gazu.

Jednak nawet według optymistycznych szacunków amerykańskich mediów koszt gazu na krajowym rynku amerykańskim nie przekracza jeszcze kosztów wydobycia gazu łupkowego, a zyski czerpie się z produktów ubocznych.

Gaz łupkowy w USA

To samo dzieje się z gazem w Stanach Zjednoczonych, jak i na całym świecie, tyle że w znacznie poważniejszej formie. Wszystkie tradycyjne złoża gazu są już dawno zbadane i zagospodarowane, w przypadku kilku pozostałych odwiertów wydobycie nieuchronnie spada, zakupy z zewnątrz stają się coraz droższe, a zapotrzebowanie na gaz nie ustanie.
Dlatego potrzeba zmusiła Amerykanów do uciekania się do wydobycia gazu na własnych gruntach z łupków. Jeszcze w 2004 roku wydobycie gazu łupkowego w Stanach Zjednoczonych i większości krajów europejskich było nielegalne. Jednak w 2005 roku wiceprezydent USA Dick Cheney przeforsował w Kongresie projekt ustawy o energii.

Amerykański przemysł naftowy i gazowy został wyłączony z Ustawy o bezpiecznej wodzie pitnej, Ustawy o ochronie powietrza i dziesiątek innych przepisów dotyczących ochrony środowiska. Sam Dick Cheney jest także byłym właścicielem Halliburton Inc, firmy produkującej sprzęt i chemikalia do wiercenia studni. Ustawa z 2005 roku stała się znana jako „luka Halliburtona”, a technologia wydobywcza Halliburton stała się szeroko stosowana w 34 stanach.

Luka w Halliburtonie: przyczyny boomu łupkowego w USA

Choć technologia wydobycia gazu łupkowego jest znana już od dawna, boom wydobywczy nastąpił dopiero w latach 2009-2010, za co możemy podziękować ówczesnemu wiceprezydentowi Dickowi Cheneyowi. Kilka lat temu Halliburton Inc. połączona technologia wierceń poziomych z technologią szczelinowania hydraulicznego, która polega na pompowaniu substancji chemicznych do odwiertu w celu „szczelinowania” skały łupkowej w celu wydobycia gazu z jej pustych przestrzeni.

Pierwszy krok w kierunku boomu łupkowego w Stanach Zjednoczonych nastąpił w 2005 roku, kiedy Dickowi Cheneyowi (byłemu właścicielowi Halliburton Inc.) i jego zespołowi udało się przeforsować w Kongresie USA ustawę usuwającą proces szczelinowania hydraulicznego spod bezpośredniego nadzoru Agencji Ochrony Środowiska Stanów Zjednoczonych (EPA), wdrożonej na mocy ustawy o bezpiecznej wodzie pitnej.

Richarda Bruce’a (Dick’a) Cheney’a

W ten sposób amerykański przemysł naftowy i gazowy stał się jedyną branżą, która może wstrzykiwać chemikalia pod ziemię w pobliżu źródeł wody pitnej.

Kolejny krok w stronę boomu nastąpił w 2008 roku, po wybuchu światowego kryzysu finansowego i wzroście cen energii. Według szeregu badań koszt gazu łupkowego w USA kształtuje się na poziomie około 8-9 dolarów za tysiąc stóp sześciennych, podczas gdy koszt gazu na rynku krajowym spadł już do 3,5 dolara za tysiąc stóp sześciennych. Ponadto okazało się, że szacowane ilości kopalin wydobywanych ze studni są zazwyczaj dwukrotnie mniejsze od podanych.

Technologia wydobycia gazu łupkowego w USA

Wydobycie gazu łupkowego obejmuje odwierty poziome i szczelinowanie hydrauliczne. W warstwie łupków gazonośnych wierci się odwiert poziomy. Następnie pod ciśnieniem do studni wpompowuje się dziesiątki tysięcy metrów sześciennych wody, piasku i chemikaliów. W wyniku szczelinowania złożowego gaz przedostaje się przez szczeliny do odwiertu i dalej na powierzchnię.

Technologia ta powoduje ogromne szkody dla środowiska. Niezależni ekolodzy szacują, że specjalna płuczka wiertnicza zawiera 596 substancji chemicznych: inhibitory korozji, zagęszczacze, kwasy, biocydy, inhibitory kontroli łupków, środki żelujące. Do jednego odwiertu potrzeba aż 26 tys. metrów sześciennych roztworu.
Dziesiątki ton roztworów setek chemikaliów mieszają się z wodami gruntowymi i powodują szereg nieprzewidywalnych negatywnych konsekwencji. Jednocześnie różne firmy naftowe stosują różne kompozycje roztworów. Zagrożenie stwarza nie tylko sam roztwór, ale także związki wydobywające się z gruntu w wyniku szczelinowania hydraulicznego.

Na terenach górniczych panuje zaraza zwierząt, ptaków, ryb, a wrzące strumienie metanem. Zwierzęta chorują, tracą sierść i umierają. Toksyczne produkty trafiają do wody pitnej i powietrza. Amerykanie, którzy nieszczęśliwie mieszkają w pobliżu platform wiertniczych, doświadczają bólów głowy, utraty przytomności, neuropatii, astmy, zatruć, raka i wielu innych chorób.

Zatruta woda pitna staje się niezdatna do picia i może mieć kolor od normalnego do czarnego. W Stanach Zjednoczonych pojawiło się nowe hobby – podpalanie wody pitnej płynącej z kranu.

Koszt produkcji

Mimo że „rewolucja łupkowa” jest szeroko nagłaśniana, szczegóły techniczne i ekonomiczne wydobycia nie są reklamowane. Przykładowo dopiero niedawno przedsiębiorstwa wydobywcze pod naciskiem opinii publicznej odtajniły skład mieszanki wiertniczej. EROEI gazu łupkowego nie jest publikowany, ale poniższe dane pokazują, że jest on znikomy. EROEI ropy konwencjonalnej wynosi 18, gazu konwencjonalnego 10. EROEI ropy łupkowej wynosi 5. Pozostaje założyć, że EROEI gazu łupkowego jest znacznie mniejsze niż 5.
Koszt wydobycia gazu łupkowego w Stanach Zjednoczonych w 2012 roku wyniesie co najmniej 150 dolarów za tysiąc metrów sześciennych – trzy razy więcej niż koszt tradycyjnego rosyjskiego gazu.

Dzieje się tak pomimo faktu, że w Ameryce warstwy gazonośne leżą stosunkowo płytko. Zdaniem ekspertów koszt wydobycia gazu łupkowego w takich krajach jak Ukraina, Polska i Chiny będzie kilkukrotnie wyższy niż w Stanach Zjednoczonych. Eksport gazu łupkowego do Europy ze Stanów Zjednoczonych będzie wymagał skraplania i kosztów skraplania.

Aby wydobyć gaz łupkowy, konieczne jest wykonanie znacznie większej liczby odwiertów, ponieważ ich żywotność jest krótka. 63% światowej floty platform wiertniczych znajduje się w Stanach Zjednoczonych i Kanadzie. A cała ta infrastruktura zapewnia jedynie 15-20% światowej produkcji ropy. Jeśli po prostu przyjmiemy, że platformy wiertnicze są wszędzie takie same, ale pola wciąż są inne, to okaże się, że obecnie Stany Zjednoczone i Kanada wydają trzy do czterech razy więcej zasobów materialnych na każdą wydobytą baryłkę ropy lub metr sześcienny wydobytego gazu .

Z biegiem czasu jakość studni, a co za tym idzie ich żywotność, spadają w coraz szybszym tempie. Norweska Rune Likvern nazwała tę sytuację „ucieczką czerwonej królowej”, gdy utrzymanie się w miejscu wymaga coraz większego wysiłku. Oznacza to, że w USA potrzeba coraz większej liczby odwiertów i instalacji, aby utrzymać wydobycie na stałym poziomie.

Budowa rurociągów do wydobycia gazu łupkowego w USA nie ma sensu, gdyż odwierty zbyt szybko wyczerpują swoje zasoby. Ponadto przedsiębiorstwa zajmujące się wydobyciem gazu starają się jak najszybciej ograniczyć wydobycie, aby poszkodowanym mieszkańcom trudniej było odzyskać straty materialne. Dlatego do transportu gazu wykorzystuje się pojazdy, co jeszcze bardziej zwiększa koszty produkcji.

W składzie gazu łupkowego znajduje się znacznie więcej zanieczyszczeń, dlatego jego oczyszczanie wiąże się z dodatkowymi kosztami.

Zdaniem części ekspertów wydobycie gazu łupkowego w USA jest nieopłacalne i dotowane przez państwo.

Gaz łupkowy w Europie

Za przykładem i naciskiem Stanów Zjednoczonych planowano w Europie zagospodarowanie złóż gazu łupkowego. W mediach rozpoczęła się zakrojona na szeroką skalę kampania PR na temat „bezpiecznego”, „taniego” paliwa, którego zapasy są wszędzie i łatwo je wydobyć. Rządy krajów europejskich otrzymały odpowiednie instrukcje i rozpoczęły dostosowywanie lokalnego ustawodawstwa. Amerykańskie koncerny naftowe rozpoczęły poszukiwania w Europie.

W rzeczywistości sytuacja okazała się zasadniczo inna. W Europie wydobycie gazu łupkowego jest w dużym stopniu utrudniane przez dużą gęstość zaludnienia i głębokie formacje łupkowe. Pod naciskiem opinii publicznej rządy europejskie jeden po drugim wprowadzały moratorium na wydobycie gazu łupkowego. Jednak w Niemczech producentom gazu udało się osiągnąć pewien sukces. W niemieckich domach zaczęła się palić woda pitna, a ściany zaczęły pękać.

Obecnie sprawy zmierzają w stronę zakazu stosowania technologii szczelinowania również w Niemczech.
Polska miała największe szanse na rozpoczęcie przemysłowego wydobycia gazu łupkowego z kilku powodów. Po pierwsze, na jego terytorium odkryto największe złoża w Europie. Po drugie, Polsce bardzo zależy na zakończeniu uzależnienia od dostaw rosyjskiego gazu. Wystarczy przypomnieć, że dzięki uporowi Polaków powstał Nord Stream i obecnie ceny gazu dla Polski są najwyższe w Europie.
Jednak pomimo wszelkich wysiłków polskich polityków, nawet Amerykanie są bardzo sceptyczni wobec projektów wydobycia gazu w Polsce. W 2012 roku ExxonMobil zrezygnował z planów wydobycia gazu łupkowego w Polsce, uznając te projekty za nieopłacalne. Z kolei w 2013 roku z projektu opuściły trzy spółki Lotos, Talisman Energy i Marathon Oil.

Gaz łupkowy i Rosja

Wydobycie gazu łupkowego w Stanach Zjednoczonych miało negatywny wpływ na pozycję rynkową Gazpromu. W 2012 roku zamrożono zagospodarowanie złoża Sztokman, gdyż wydobyty gaz miał trafiać do Stanów Zjednoczonych. Rynek światowy stanowi jedną całość, a wzrost dostaw gazu w jednym regionie planety w naturalny sposób doprowadził do spadku światowych cen gazu. W wyniku spadku cen Gazprom utracił znaczną część zysków. Konsekwencje dla amerykańskich firm były jednak katastrofalne, gdyż cena okazała się niższa od kosztów produkcji.

Według geologa Davida Hughesa w 2012 roku koszty korporacyjne związane z wykonaniem ponad 7 tysięcy odwiertów w Stanach Zjednoczonych wyniosły 42 miliardy dolarów. Zysk ze sprzedaży wydobytego gazu łupkowego to 32,5 miliarda dolarów. BP odnotowało straty na poziomie 5 miliardów dolarów, angielska grupa BG straciła 1,3 miliarda dolarów, ale najgorzej było dla byłego lidera branży, firmy Chesapeake Energy, która znalazła się na skraju bankructwa.

Geolog-konsultant z Teksasu Arthur Berman powiedział: „Gaz łupkowy jest skazany na komercyjną porażkę. Jego koszt jest pięciokrotnie wyższy niż w przypadku tradycyjnie wydobywanych minerałów. Dziesięć lat wierceń pokazało, że korporacje ponoszą ogromne straty. Dlaczego firmy kontynuują działalność wydobywczą, która przynosi straty? Jestem geologiem, a nie psychiatrą, aby odpowiedzieć na to pytanie.

Profesor na Bloomsburg University w USA Wendy Lee: „Kraje, w których będą wydobywać gaz łupkowy, spotkają się z tym samym, co tutaj. Na początku jest krótki boom, trochę nowych miejsc pracy, ale kiedy bańka pęknie, pozostaniesz z kiepskim środowiskiem i zniszczoną infrastrukturą, jak w Dimok. Stanie się tak również na Łotwie, w Irlandii i Ukrainie. Ludzie staną przed jeszcze większymi problemami niż przed pojawieniem się gazu”.

Zdaniem ekspertów, w 2013 roku w Stanach Zjednoczonych nie pozostało ani jedno opłacalne odwiert gazu łupkowego.

Szum wokół gazu łupkowego został wykorzystany przez kraje Europy Wschodniej jako dźwignia nacisku na Rosję. Strona polska wykorzystała projekty łupkowe jako powód do handlu ceną rosyjskiego gazu. Wicepremier RP Waldemar Pawlak: „Nasza umowa obowiązuje do 2022 roku. W tym momencie, jeśli będzie stosunkowo dobry potencjał techniczny, będzie szansa na pokrycie popytu dostawami gazu łupkowego, co jest nowym elementem w naszej dyskusji. Możemy albo kupić zwykły gaz taniej, albo szybciej rozpocząć wydobycie gazu łupkowego.”

Władze ukraińskie zastosowały tę samą metodę nacisku.

Gaz łupkowy nie jest jednak pierwszym i nie ostatnim „argumentem” w serii prób szantażu Rosji. Przed łupkami prowadzono wydobycie na morzu i budowę terminalu pod Odessą, co przyniosło narodową hańbę. Budowę terminalu odbiło się szerokim echem, a na otwarcie zaproszono zagranicznych gości. Zaczęto nawet układać rurę na plac budowy przyszłego terminalu. Oszustem okazała się jednak Jordi Sandra Bonvei, która podpisała z ukraińskimi władzami kontrakt wart ponad miliard dolarów.

Problemy w wydobyciu ropy i gazu z łupków

Tym samym wydobycie ropy i gazu łupkowego stoi przed szeregiem problemów, które w najbliższej przyszłości mogą zacząć mieć znaczący wpływ na tę branżę.

Po pierwsze produkcja jest opłacalna tylko pod warunkiem jednoczesnego wydobycia gazu i ropy. Oznacza to, że samo wydobycie gazu łupkowego jest zbyt drogie. Łatwiej jest go wydobyć z oceanu, stosując japońską technologię.

Po drugie, jeśli weźmiemy pod uwagę koszt gazu na krajowych rynkach USA, można stwierdzić, że wydobycie minerałów łupkowych jest dotowane. Trzeba pamiętać, że w innych krajach wydobycie gazu łupkowego będzie jeszcze mniej opłacalne niż w USA.

Po trzecie, nazwisko Dicka Cheneya, byłego wiceprezydenta Stanów Zjednoczonych, zbyt często pojawia się na tle całej histerii wokół gazu łupkowego. Dick Cheney był inicjatorem wszystkich wojen amerykańskich pierwszej dekady XXI wieku na Bliskim Wschodzie, które prowadziły do ​​wzrostu cen energii. To skłania niektórych ekspertów do takiego przekonania te dwa procesy były ze sobą ściśle powiązane.
1 kwietnia 2014 r. w pobliżu wsi. Veseloe, rejon Pierwomajski, obwód charkowski – przeprowadzono pierwsze szczelinowanie hydrauliczne w celu wydobycia gazu łupkowego.

Czwarty wydobycie gazu i ropy łupkowej prawdopodobnie spowoduje bardzo poważne problemy środowiskowe w regionie wydobywczym. Oddziaływanie może dotyczyć nie tylko wód gruntowych, ale także aktywności sejsmicznej. Znaczna liczba krajów, a nawet stanów USA, wprowadziła na swoim terytorium moratorium na wydobycie ropy i gazu łupkowego. W kwietniu 2014 roku amerykańska rodzina z Teksasu wygrała pierwszą w historii USA sprawę dotyczącą negatywnych konsekwencji wydobycia gazu łupkowego metodą szczelinowania hydraulicznego. Rodzina otrzyma 2,92 miliona dolarów od koncernu naftowego Aruba Petroleum w ramach rekompensaty za zanieczyszczenie ich majątku (w tym studni, która stała się niezdatna do picia) i uszczerbek na zdrowiu.

Po piąteŁupki same w sobie są bardzo cennym surowcem, który ulega zniszczeniu podczas wydobywania z niego gazu

Prognozy

Jest zbyt wcześnie, aby określić, jak duży wpływ może mieć wydobycie gazu i ropy łupkowej. Według najbardziej optymistycznych szacunków nieznacznie obniży to ceny ropy i gazu do poziomu zerowej opłacalności wydobycia gazu łupkowego. Według innych szacunków rozwój gazu łupkowego, wspierany dotacjami, wkrótce zakończy się całkowicie.

W 2014 roku w Kalifornii wybuchł skandal – okazało się, że zasoby ropy łupkowej na złożu Monterey zostały poważnie przeszacowane, a faktyczne zasoby były około 25 razy mniejsze niż wcześniej przewidywano. Doprowadziło to do spadku o 39% ogólnych szacunków amerykańskich zasobów ropy. Incydent może spowodować masową przecenę zasobów łupków na całym świecie.

Sytuacja w zakresie surowców energetycznych uzależniła wiele krajów od ich importu. Rozwój alternatywnych źródeł energii jest bezpośrednio powiązany z wyczerpywaniem się złóż ropy i gazu ziemnego. Możliwość wydobycia i wykorzystania gazu łupkowego stała się tematem dyskusji specjalistów z różnych dziedzin, od polityków po ekologów.

Gaz łupkowy – cechy wydobycia

Szczególną cechą wydobycia gazu w skałach łupkowych jest to, że potencjalnie zawierają one duże zasoby węglowodorów, których warstwy są gęsto wymieszane z cząstkami łupków. W tym przypadku produkcja możliwa jest jedynie przy zastosowaniu wytrząsania hydraulicznego, po czym gaz przedostaje się do górnych warstw, skąd można go wydobyć.

Tę metodę szczelinowania hydraulicznego po raz pierwszy zastosowano w 1947 roku, jednak na tym poziomie rozwoju technologii nie była ona wystarczająco skuteczna. Obecnie przy zagospodarowywaniu złóż łupków gazowych stosuje się wiercenia pionowo-poziome, podczas których mieszanina „propantu” zawierająca sole kwasów organicznych, odpady z rafinacji ropy naftowej i piasek jest podawana pod wysokim ciśnieniem do rozległej sieci odwiertów. Powstałe pęknięcia uwalniają gaz łupkowy.

Aby zagospodarować złoże gazu łupkowego, trzeba wykonać setki razy więcej odwiertów niż przy tradycyjnym wydobyciu. Zgodnie z technologią szczelinowania hydraulicznego – frackingiem, konieczne jest ciągłe utrzymywanie zadanej porowatości złoża, co osiąga się poprzez zastosowanie odczynników chemicznych. Same łupki zawierają także całą gamę toksycznych zanieczyszczeń o wysokim poziomie promieniowania gamma.

Problem w tym, że wtedy cała mieszanina zostaje uwolniona, dociera do górnych warstw i osadza się na glebie poprzez skały osadowe, trafiając do zbiorników na obszarach wydobycia gazu łupkowego, tworząc zwiększone promieniowanie tła.

Pozytywne aspekty wydobycia gazu łupkowego

Wydobycie gazu łupkowego zaspokaja bieżące zapotrzebowanie kraju na surowce energetyczne, a także pozwala na eksport nadwyżek, zarabiając na tym waluty obce. Rozwój tej branży stanowi istotny impuls do rozwoju gospodarczego i tworzenia nowych miejsc pracy. Pozytywnym aspektem jest wspieranie niskich krajowych cen gazu, co wiąże się z nadwyżką podaży. Wykorzystanie tańszego gazu do szerokiej gamy towarów przemysłowych tworzy bardziej konkurencyjne produkty w kraju będącym producentem gazu.

Możliwość wydobycia gazu łupkowego na obszarach zaludnionych, w zasięgu konsumentów, przyciąga inwestorów, gwarantując jednocześnie niższe koszty. Jednocześnie eksperci często zauważają szybkie wyczerpywanie się złóż łupków współczynnik odzysku gazu nie osiąga 20%. Ponadto wzrasta obciążenie środowiska w obszarach wydobycia gazu.

Negatywne skutki rozwoju branży łupków gazowych

Spadek ciśnienia podczas szczelinowania hydraulicznego prowadzi do ciągłych trzęsień ziemi o sile od 1,6 do 3,6 w skali Richtera, których związek z wydobyciem gazu łupkowego został już naukowo potwierdzony.

Wzrasta zanieczyszczenie gleb i wód powierzchniowych odpadami chemicznymi, zawartość metanu w wodzie pitnej na terenach mieszkalnych położonych na obszarze górniczym jest dziesięciokrotnie wyższa.

Katastrofy ekologiczne obejmują narastanie efektu cieplarnianego, spowodowanego znaczną emisją metanu podczas eksploatacji złóż łupków gazowych. Lekarze odnotowują wzrost liczby przypadków raka na obszarach wydobycia gazu łupkowego i odnotowano liczne przypadki zatruć chemicznych.

Przyszłość wydobycia gazu łupkowego

Pomimo protestów ekologów i społeczeństwa, w Stanach Zjednoczonych aktywnie eksploatuje się nowe złoża łupków gazowych. W Wielkiej Brytanii i Polsce trwają poszukiwania złóż gazu łupkowego.

Jednocześnie szczelinowanie jest oficjalnie zakazane we Francji, Rumunii i Bułgarii, a eksploatacja złóż łupków gazowych jest zakazana w Australii już od 20 lat. W Europie wydobycie gazu łupkowego utrudnia gęste zaludnienie i rygorystyczne przepisy dotyczące ochrony środowiska. Prawdopodobieństwo wydobycia tu złóż łupków gazowych w nadchodzących latach jest mało prawdopodobne.

Perspektywy rozwoju branży łupków gazowych są ogromne, co uzasadniają obecne zmiany na światowym rynku gazu. Jednak powszechne wydobycie gazu łupkowego jest możliwe tylko przy wysokiej rentowności, co wymaga wysokich cen gazu i stabilnego popytu.

Co to jest gaz łupkowy

Gaz łupkowy jest gaz ziemny wydobywany ze studni łupkowych, a mianowicie ze skał bogatych w gaz – łupków.

Czym jest gaz łupkowy – w prostych słowach – w skrócie.

W uproszczeniu gaz łupkowy to prawie taki sam gaz ziemny, jak ten wydobywany z bardziej konwencjonalnych złóż gazu, tyle że wydobywany jest w inny sposób, o czym porozmawiamy później.

Co to jest Łupek.

Zanim zaczniemy krótki opis sposobu wydobywania gazu łupkowego, powinniśmy zrozumieć, czym dokładnie jest łupek, z którego wydobywany jest gaz.

Łupek jest bardzo powszechna forma skały osadowej, występująca niemal na całym świecie. Skała ta składa się z piasku, błota, gliny i innych drobnych cząstek mineralnych, takich jak kwarc. Z biegiem czasu mieszanina ta osiada i ulega silnemu sprasowaniu, tworząc osady łupków. Podobne warstwy występują w skałach z okresu paleozoiku i mezozoiku, co pozwala przypuszczać, że mają one średnio 500–700 milionów lat. Oprócz tego, że łupki zawierają gaz ziemny, skała ta zawiera całą gamę przydatnych substancji organicznych, które ludzie mogą wykorzystać do różnych celów. Dość często łupek jest wykorzystywany do różnych celów przemysłowych jako wypełniacz do betonu lub cegły. Formacje łupkowe są także nieocenionym źródłem informacji naukowych o starożytnej epoce naszej planety. Faktem jest, że łupki zawierają ogromną liczbę różnych skamieniałości, które mogą dostarczyć informacji o różnych okresach w historii geologicznej Ziemi.

Wydobycie gazu łupkowego - jak wydobywa się gaz łupkowy.

Podobnie jak w przypadku wielu innych metod wydobycia, technologia wydobycia gazu łupkowego składa się z kilku kluczowych etapów:

• Inteligencja;
• Wiercenie sieci studni;
• Instalacja urządzeń do gromadzenia gazów;
• Tworzenie pęknięć hydraulicznych;
• Zbiórka i sortowanie produktów uzyskanych ze studni.

Inteligencja.

Na tym etapie firma planująca produkcję gazu ocenia rentowność oraz inne wskaźniki związane z produkcją i wpływem na środowisko. Jeśli standardy środowiskowe są zgodne z ustawodawstwem regionu, rozpoczyna się proces wiercenia kilku odwiertów testowych. Zostaną z nich pobrane próbki w celu określenia ilości gazu zawartego w łupkach. Jeśli wszystko jest w porządku, firma przechodzi do kolejnego etapu prac.

Wiercenie.

Proces wiercenia studni do wydobycia gazu łupkowego jest zupełnie inny niż standardowy – „wystarczy wywiercić głęboki otwór w ziemi”. Rzecz w tym, że w przeciwieństwie do tradycyjnej metody wydobywania gazu ze złóż gazu, ten schemat nie sprawdza się w przypadku łupków. Zasadnicza różnica polega na tym, że gaz łupkowy nie jest zlokalizowany w tzw. „podziemnej bańce gazowej”. Zawarty jest w maleńkich porach formacji łupkowej, zlokalizowanych poziomo pod powierzchnią. Zatem po wywierceniu studni pionowej na określoną głębokość, przenosi się ją do płaszczyzny poziomej i wierci dalej tak długo, jak to konieczne. Tym samym na terenie wydobycia powstaje kilka (ewentualnie kilkadziesiąt) podobnych odwiertów.

Po właściwym procesie wiercenia studnie są uszczelniane. Jest to konieczne, aby zapobiec niekontrolowanemu uwalnianiu gazów i innych materiałów chemicznych związanych z wydobyciem. Krótko mówiąc, włożone rury są izolowane różnymi hermetycznymi uszczelkami, które nie pozwalają na ucieczkę gazu na powierzchnię.

Montaż urządzeń do gromadzenia gazów.

Krótko mówiąc, na rurach instalowany jest sprzęt, który odbiera, sortuje i wysyła powstały produkt dalej do miejsca przeznaczenia.

Tworzenie pęknięć hydraulicznych.

To najbardziej unikalna część procesu wydobycia gazu łupkowego. Faktem jest, że jak już wiemy, potrzebny gaz znajduje się w „porach” formacji i naturalnie nie wydostanie się sam. Aby rozpocząć jego uwalnianie, górnicy muszą zniszczyć strukturę formacji i uwolnić uwięziony tam gaz. W tym celu specjalny ładunek pirotechniczny jest przesuwany niemal do samego końca rury. Strzela we właściwe miejsce, tworząc dziury w rurze i rozbija strukturę formacji, tworząc w niej pęknięcia. Następnie do rury pod wysokim ciśnieniem wpompowywana jest specjalna mieszanina wody i piasku, która faktycznie wypełnia powstałe pęknięcia. Piasek z kolei zapobiega zamykaniu się pęknięć i pozwala na doskonałe przepuszczanie gazu. W razie potrzeby podobną procedurę powtarza się na całej poziomej płaszczyźnie studni.

Odbiór, sortowanie, magazynowanie i dostawa gazu.

Jak już stało się jasne na ostatnim etapie, po manipulacji szczelinowaniem hydraulicznym, do rur zaczynają wpływać gaz, woda i inne materiały zawarte w podłożu. Na powierzchni specjalnie zainstalowane sortownie oddzielają gaz i wodę. Gaz trafia do specjalnych kolektorów, a woda jest poddawana recyklingowi i ponownie wykorzystywana do tworzenia szczelin hydraulicznych. Tak właśnie wydobywa się gaz łupkowy.