Добыча «газа-убийцы»: спасение и жизней, и энергетики...

С недавним развитием в мире так называемой «сланцевой лихорадки» будущее энергетики планеты опять связывают с природным газом. Но под влиянием сланцевых перспектив не стоит игнорировать и другие (при чем более реальные, как уверены эксперты, для Украины) газовые альтернативы. В частности, метан угольных месторождений, которого в Украине, как и в мире, намного больше. К тому же, и добывать его, как отмечают научные работники, дешевле. Кроме того, промышленная добыча метана помогла бы снизить риски шахтерского труда. О других преимуществах этой малоизвестной газовой альтернативы и ее перспективах в Украине «Дню» рассказал кандидат геолого-минералогических наук, почетный разведчик недр Богдан ЛЕЛИК (ЗАО «Концерн НАДРА», Киев).

— Что собой представляет метан угольных месторождений? Может ли он быть реальной энергетической альтернативой традиционному природному газу?

— Шахтный метан, как сопутствующее полезное ископаемое, используется уже более полувека. Американцы обратили на него внимание, как на самостоятельное полезное ископаемое после нефтяного кризиса 1973 года. За прошедшее время путем принятия ряда поощрительных мер для добычи метана из угольных месторождений США, которые касались в первую очередь налоговых скидок и льготных кредитов, на сегодняшний день добыча превышает 60 миллиардов кубометров газа в год. По данным Нефтяного совета и Института газовой промышленности, запасы метана в угольных пластах США до глубины 900 м составляют от 8,5 до 14 триллионов кубометров. В этой сфере работают более 200 фирм, пробурено более 20 тысяч скважин.

В последние годы интенсивные работы по отбору метана проводят в Австралии, Китае, Канаде, Индии, Польше, Германии и Англии. Активно, в начале года, приобщилась к этому процессу Россия с реализацией пилотных проектов в Кузбассе. Перечисленные выше страны и в их числе Украина составляют десятку самых богатых государств мира, суммарные запасы метана угольных пластов которых оцениваются в 260 триллионов кубометров, что превышает мировые запасы природного газа. Украина со своим «энтузиазмом», к сожалению, не вышла за рамки экспериментальных исследований.

УГОЛЬНЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ПРАВИЛЬНЕЕ НАЗЫВАТЬ УГЛЕГАЗОВЫМИ

— Почему метан угольных месторождений у нас сегодня не добывают в промышленных объемах? Каковы перспективы Украины в его использовании?

— Главные ресурсы метана угольных месторождений Украины сосредоточены в Донецком и Львовско-Волынском каменноугольных бассейнах. Газоносность угля марок от газового до песочного колеблется в пределах от 5 до 30 кубометров газа на тонну (здесь и в дальнейшем имеется в виду тонна сухой беззольной или горючей массы угля), достигая в антраците 35—40 кубометров на тонну угля. Кроме угля газ присутствует и во вмещающих его песчаниках и алевролите, где газоносность составляет 3—5 кубометров газа на кубометр породы. По оценкам отдельных зарубежных и отечественных экспертов, суммарные ресурсы метана до глубины 1800 м превышают 12 триллионов кубометров.

Учитывая значительный метановый потенциал, который сосредоточен в угольных месторождениях, их все чаще справедливо называют углегазовыми. Но добыча метана из углегазовых месторождений с использованием традиционных технологий, которые применяются в газодобывающей отрасли, практически невозможно из-за особой связки метана с материнской породой (углем) в отличие от залежей природного газа.

Неразгруженный от горного давления угольный пласт представляет собой природную, слабопроникающую систему, которая имеет замкнутые между собой поры и является газоносной, плохо фильтрующей средой.

Исходя из особенностей связи метана с вмещающим его углем, различают два главных технологических подхода по его отбору, а именно: сопутствующую или опережающую дегазацию, связанную с безопасностью текущей работы шахты и предварительную дегазацию, связанную с заблаговременной подготовкой пластов к безопасной работе шахт.

К первому варианту относятся позитивные, но одиночные примеры проведения интенсивных дегазационных работ и использования шахтного метана на шахтах им. Засядько, Молодогвардейская, Комсомолец Донбасса, Красноармейская Западная №1, Краснолиманская, которые без дегазации не могут поддерживать высокие показатели добычи угля. На этих шахтах газ используется преимущественно для собственных потребностей шахты, главным образом как топливо в котельных, для выработки электроэнергии и заправки автотранспорта.

Но главное технологическое направление, как свидетельствует мировой опыт, касается предварительной дегазации углепородного массива, которая проводится заблаговременно до строительства и начала работы шахты. Реализация этого направления в мире в основном обеспечивает промышленную добычу метана и безопасность работы угольных шахт. Это направление добычи метана в Украине, как альтернативного источника энергии, находится на экспериментальной стадии. Испытание новейших технологий и использование мирового опыта является необходимым условием становления метаноугольной отрасли в Украине. Значительный вклад в испытание и разработку технологий предварительной дегазации за последнее десятилетие сделали украинские компании ДП «ЦАВП», ООО «Экометан» и др.

ВЕЧНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ

— Какие результаты уже проведенных экспериментов?

— Проведены девять мощных гидроразрывов угля и вмещающих пород на технологических жидкостях по американским программам с максимальным использованием отечественных материалов. Работы были выполнены на Красноармейском и Южно-Донбасском полигонах Донбасса. Это лишь первый этап технологических испытаний. На следующих этапах желательно было бы провести гидроразрывы на жидком азоте, воде с закреплением трещин проппантом. Анализ результатов проведенных работ указывает на высокий газовый потенциал объектов. К сожалению, полученные результаты не дали высоких притоков газа, но это объясняется в первую очередь спецификой строения наших месторождений (тонкие пласты, низкая проницаемость), незначительным влиянием площади дренирования трещины до одиночной скважины, загрязнением коллектора в процессе бурения скважины и др. Отсутствие внимания и поддержки работ со стороны властных структур, что отражалось на недостаточном финансировании работ, венчает украинский подход к решению метановых проблем и объясняет, почему мы находимся на экспериментальной стадии.

Похвальным, в смысле работ на перспективу и разработки новых технологий предварительной дегазации, с учетом специфики горно-геологических условий украинских угольных месторождений, является опыт украинской компании ЗАО «Концерн НАДРА». Специалистами компании в 2008 году был разработан и запатентован новый уникальный «Способ предварительной дегазации угленосной толщи», который заключается в использовании эффекта гравитационной разгрузки массива. Суть способа заключается в том, что перед работой шахты предлагается по нижезалегающему от основной промышленной толщи маломощному угольному пласту, толщиной 0,2—0,5 м (который не будет в перспективе отрабатываться шахтой), провести его выжигание способом газификации и инициировать гравитационную разгрузку массива, что сопровождается эффектом роста газопроницаемости. По результатам рассмотрения материалов конкурса «ТОП-энергоэффективность 2009», эксперты признали технологию лучшей в номинации «Научно-технический прорыв».

— В чем «изюминка» данной технологии?

— Схема реализации способа достаточно простая. Апробирован отдельно как дегазация разгруженного массива на угольных шахтах и проведение подземной газификации, в том числе и на украинских месторождениях. Суть способа заключается в сочетании двух технологий в пространстве и времени, проведении предварительной дегазации всего продуктивного газонасыщенного массива (уголь + породы), получения и утилизации энергетического газа от газификации и высококачественного метана от дегазации и обеспечения безопасности работ будущей шахты. Преимуществом является то, что созданная из скважин дегазационная сеть — «долгоживущая»: работает до начала работы шахты, во время работы и после закрытия шахты. Средний ожидаемый дебет из одной дегазационной скважины будет составлять 10—15 тысяч кубометров газа за сутки. Таких скважин на одном шахтном поле необходимо бурить сотни. Ожидаемая окупаемость таких проектов при современных ценах на газ один-два года.

Очевидным является то, что эффективно проведенная предварительная дегазация будет способствовать снижению энергозатрат на добычу «сдвинутого» угля, наращиванию мощностей шахт по добыче высококачественного коксового угля в безопасных по газу угольных шахтах, а тем самым уменьшению зависимости Украины от импорта как коксового угля, так и природного газа.

СТОИМОСТЬ ПИЛОТНОГО ПРОЕКТА — 20 МИЛЛИОНОВ ДОЛЛАРОВ

— То есть метан угольных месторождений в действительности может стать самой доступной ныне альтернативой импортированным энергоносителям?

— Перспектива введения метановых проектов очевидна. По опыту ведущих стран, необходимо внедрять существующие и разрабатывать новые технологии добычи метана. Но для того, чтобы реализовывать широкомасштабные проекты с сотнями скважин, необходимо провести сначала пилотные проекты из четырех-шести скважин, на которых предусмотреть испытание технологий скоростного бурения вертикальных и наклонно направленных скважин и их подготовки, проведения газификационных работ, гидроразрывов, проведения исследовательских и других работ. Пилотные проекты следует реализовывать одновременно в двух бассейнах Донецком и Львовско-Волынском.

Для реализации пилотных проектов нужна финансовая поддержка государства. Ожидаемая стоимость одного пилотного проекта 15—20 миллионов гривен. Инвестируя в перспективные проекты, Украина инвестирует в будущее, в собственную безопасность и энергетическую независимость. Результаты пилотных работ дадут возможность в перспективе привлечение значительных объемов инвестиций частного отечественного и зарубежного капитала, а главное — рационального использования собственного мощного источника альтернативных видов топлива, которым является метан угольных месторождений.