В условиях прогрессирующего истощения «традиционных» запасов углеводородов, в последние годы набирает обороты поиск и разработка нетрадиционных источников УВ. К таким источникам относятся и сланцевые образования.
Поиск и добыча природного газа из богатых углеводородами сланцевых образований, известного как «сланцевый газ», является одной из наиболее важных современных тенденций развития мирового топливно-энергетического рынка.
Интерес к освоению сланцевых залежей газа связан, прежде всего, с социально-экономическими условиями, особенно в тех районах, где добыча газа развивается как новый вид деятельности или традиционные источники уже исчерпали себя.
Ключевые слова: сланец, газ, коллизия, тектоника, структура, коллектор, месторождение
Сланцевый газ — тип природного газа, содержащегося в виде газовых скоплений в толще сланцевых образований в осадочной оболочке Земли.
В отличие от традиционных скоплений природного газа, образующих в коллекторе сплошную фазу, сланцевый газ относится к дисперсным газам. Дискретная газовая фаза приурочена к закрытым порам и взаимосвязана с газом, окклюдированным и сорбированным минеральным и органическим веществом. Таким образом, речь идет о сложной системе, общая газовая емкость которой намного больше, чем общая пористость. Поэтому для промышленной добычи природного газа необходимо создать систему искусственных трещин.
Сланцевый газ состоит преимущественно из метана, но так же в его составе присутствуют и другие газы, такие как H2–25–40 %; CO — 10–20 %; CO2–10–20 %; C2H4 и другие углеводороды — 4–5 %; N2–22–25 %; O2 — не более 1 %.
Анализ общих данных по освоению сланцевого газа в Северной Америке позволил выделить два типа месторождений:
К первому типу относится большинство известных в США месторождений, включая Барнетт, Марцеллус и др. Это огромные (тыс. км2) ареалы палеозойских черных сланцев, залегающих преимущественно на небольших (менее 1500 м) глубинах. Степень их катагенеза соответствует разным градациям прото- и мезокатагенеза (ПК2-МК3), но максимальные палеотемпературы, как правило, существенно выше (на 20–100 градусов), чем современные.
Ко второму типу относятся месторождения Хейнесвилл (США, Арканзас), а также Хорн Ривер и Монтней (Канада). Площади газоносных черносланцевых ареалов здесь гораздо меньше и количество «рабочих» скважин невелико (до 100), а глубины залегания черных сланцев гораздо больше, чем на месторождениях первого типа. Тем не менее, и объемы добычи сланцевого газа, и долгосрочные перспективы его освоения очень велики и вполне конкурируют с такими гигантами, как Марцеллус и Барнетт. Связано это с гораздо более высокими стабильными дебитами сланцевого газа, которые обусловлены спецификой геотермобарических условий.
В 2011 году EIA (Energy Information Administration) оценили глобальные технически извлекаемые запасы сланцевого газа в 6,622 трлн. куб. футов (ТКФ). Приведенный график иллюстрирует основные технически извлекаемые запасы оцененные в исследовании. Сланцевый газ впервые был выделен в виде горючего ископаемого в 1821 г. в Фредонии. Процесс гидравлического разрыва впервые применили в 1947 г. в США. Снижение в 70-х годах производственного потенциала традиционных коллекторов США побудило правительство вкладывать большие средства в научное развитие технологий бурения и гидроразрыва пласта. Правительство США активно участвовало в проектах по развитию данного направления, упростило налогообложение для компаний занимающихся разработкой сланцевого газа.
Аргентина Крупнейшая сланцевая газовая провинция расположена в бассейне Неукен (Neuquén) на востоке Анд в Аргентине и центральной части Чили занимает площадь более 120000 км2. В декабре 2010 г. было обнаружено 4,5 ТКФ сланцевого газа в равнине Лома-де-ла-Лата бассейна Неукен. К тому же сланцевая провинция Вака Muerta, также расположенная в бассейне Неукен, быстро набирает международный интерес в качестве значительного нетрадиционного источника сланцевого газа. Исследователи считают, что Вака Muerta может быть одним из крупнейших сланцевых бассейнов за пределами США. Кроме того, в Неукене имеется формация Los Molles, которая имеет значительный потенциал. Его ресурсы оцениваются в 167 ТКФ газа. Другим важным регионом для газа является Golfo San Jorge, который расположен в центральной части Патагонии и покрывает поверхность площадью около 170 000 км2. Одними из основных образований, расположенных в бассейне Aguada Bandera являются образования Санта-Крус (Santa Cruz) и Чубут (Chubut). Aguada Bandera имеет подтвержденный потенциал 51 ТКФ природного газа. Менее изученным бассейном является Парана-Чако (Paraná-Chaco), ресурсы которого оцениваются в 164 ТКФ [Leopoldo Olavarria, Daniela Jaimes, Gustavo Mata].
Австралия.
Сланцевая промышленность в Австралии находится в зачаточном состоянии и в полном объеме ресурсы сланцевого газа не выявлены. Согласно докладу EIA-2011 Австралия обладает геологическими и техническими условиями похожими на США и Канаду, с технически извлекаемыми запасами сланцевого газа 396 ТКФ.
Купер (Cooper) бассейн — это наиболее перспективный и коммерчески выгодный из всех резервуаров в Австралии, с существующей уже традиционной нефтяной и газовой инфраструктурой.
ТКФ — технически извлекаемые запасы сланцевого газа, по оценкам Австралии на 2013 г. на основе четырех бассейнов: Perth, Canning, Cooper и Maryborough. Отраслевые эксперты прогнозируют до 500 млн. долл. вложений в течение ближайших 1–2 лет на дополнительную разведку и научные исследования.
+ ТКФ — сумма потенциальных извлекаемых запасов сланцевого газа в Австралии, при продолжении исследований и разработок таких областей как Queensland, Восточная Австралия и Северные Территории [Alex Cull, Jehann Mendis, Joanna Yoon]
В большинстве осадочных бассейнов сланцевые толщи обычно представлены аргиллитами и алевропелитами (siltstone) или дополнительно включают такие типы пород, как алевролиты и песчаники, находящиеся в тонком переслаивании со сланцами. Сланцем издавна называется порода с параллельной ориентировкой минеральных частиц. Эта ориентировка может быть обусловлена несколькими факторами:
− сугубо седиментационными факторами;
− сжимающим параллельным напряжениями при складкообразовании (кливаж осадочных пород на фоне разных стадий литогенеза) и процессами динамометаморфизма (одностороннее напряжение или стресс на фоне метагенеза и регионального метаморфизма — милониты, катаклазиты);
− давлением нагрузки при региональном метаморфизме (зеленосланцевая, эпидот-амфиболитовая и другие фации).
Черные сланцы — это водноосадочные горные породы, обычно темные, пелитоморфные и сланцеватые, обогащенные сингенетичным органическим веществом преимущественно аквагенного и отчасти терригенного типов.
В процессе катагенетической трансформации горючих сланцев в битуминозные черные сланцы кероген или пелитоморфное минеральное вещество петрофизически и физико-химически активируются, приобретая дополнительную пористость и открытую микротрещиноватость. Так, практически непроницаемые, гидрофильные, в различной степени пластичные, неблагоприятные для эффективного естественного и техногенного трещинообразования горючие сланцы и сапропелиты преобразуются в гидрофобные породы с интенсивным газонакоплением, занимающие промежуточное положение между обычными коллекторами и покрышками
По данным EIA на 10 июня 2013 Россия находится на 9 месте по технически извлекаемым запасам сланцевого газа (285 ТКФ).
Оценка EIA ресурсов сланцевого газа и сланцевой нефти России главным образом основывается на сланцах верхней юры баженовской свиты в Западно-Сибирском бассейне. Это органически богатые кремнистые сланцы, являющиеся главной нефтематеринской свитой для обычного газа и нефти добываемых в Западно-Сибирском бассейне. Также EIA рассматривала и другие бассейны (например, Тимано-Печорский), но публично доступной информации для количественной оценки ресурсов было недостаточно.
Ресурсы сланцевого газа в баженовских сланцах оцениваются в 1920 ТКФ, из них 285 ТКФ — технически извлекаемые. Ресурсы сланцевой нефти оцениваются в 1234 млрд. баррелей и из них технически извлекаемых — 74,6 млрд. баррелей.
Западно-Сибирский бассейн является крупнейшим нефтегазоносным бассейном в мире. Расположен в пределах Западно-Сибирской равнины на территории Тюменской, Омской, Курганской, Томской и частично Свердловской, Челябинской, Новосибирской областей, Красноярского и Алтайского краев России. Площадь около 3,5 млн км². Нефтегазоносность бассейна связана с отложениями юрского и мелового периодов. Большая часть нефтяных и газонефтяных залежей находится на глубине 2000–3000 м; газа и газоконденсата — на глубине до 2000 м. Нефть Западно-Сибирского бассейна характеризуется низким содержанием серы (до 1,1 %), и парафина (менее 0,5 %), содержание бензиновых фракций высокое (40–60 %). Сейчас на территории Западной Сибири добывается 70 % российской нефти. Основной объём нефти извлекается насосным способом. Из них уже извлечено 40–45 % нефти.
Литература:
- Бескровный Н. С., Краснов С. Г. Нефтегазоносность, геохимические характеристики и условия образования битуминозных сланцев. — М.: ВИЭМ 1979. — 45 с.
- Большаков Ю. Я. Капиллярно-экранированные залежи нефти и газа. — Новосибирск: Наука, 1989. — 127 с.
- Геллер Е. И., Мельникова С. И. Американский прорыв // Россия в глобальной политике. — № 2. — 2G1G. — C. 1-б.
- Гуров Е. П., Келли С. П. О возрасте Болтышской импактной структуры // Геол. журн. — 2GG3. — № 2. — C. 92–98.
- Леворсен А. Геология нефти и газа. — М.: Мир, 197G. — 488 с.
- Лукин А. Е. Искусственные углеводородные месторождения и геологические предпосылки их создания в нефтегазоносных регионах Украины // Геол. журн. — 2G1G. — № 1. — C. 42–57.
- Лукин А. Е. О Днепровско-Донецком средневизейском палеобассейне эвксинского типа // Докл. РАН. — 1995. — Т. 344, М 5. — С. 660–664.
- Лукин А. Е. Сланцевый газ и перспективы его добычи в Украине. Статья 1. Современное состояние проблемы сланцевого газа (в свете опыта освоения его ресурсов в CШA) // Геол. журн. — № 3. — C. 17–33.
- Порфирьев В. Б., Гринберг Й. В., Ладиженський М. Р. та ін. Менілітові сланці Карпат. — Київ: АН УРCР, 1963. — 265 с.
- Толковый словарь английских геологических терминов. — М.: Мир, 1987. — Т. 1. — 585 с.; Т. 2–587 с.; Т. 3. — 590 с.
