Виды ресурсов: природные, минеральные, трудовые и другие. Альтернативные источники энергии: виды и использование На основе использования космической солнечной энергии

Сегодня существует много различных вариантов перспективного удовлетворения потребностей человечества в энергоресурсах. В ближайшие десятилетия в мире будет происходить ожесточённая конкурентная борьба как между различными источниками энергии, в частности - нефти и газа, так и районами их производства.

Многочисленные исследования российских и зарубежных специалистов дают весомые основания утверждать, что в настоящее время мир стоит на пороге глобальных энергетических изменений, что в развитии мировой энергетики начинаются, разворачиваются и уже происходят серьёзные качественные сдвиги. Соответственно, будущее глобальной энергетики, как и будущее всей мировой экономики, в значительной мере будет определяться такими тенденциями, как:

• балансирование между глобализацией и регионализацией, угрозой энергетического дефицита и наступлением глобального профицита энергоресурсов;
• смена технологических укладов как в производстве топлива и энергии, так и в их потреблении;
• завершение эпохи углеводородов и развитие инновационной безуглеродной энергетики и др.

Одновременно нарастает глобализация, и сохраняются глобальные факторы, генерирующие нестабильность. Это, прежде всего, меняющееся соотношение между ведущими центрами силы в мире, сохраняющееся экономическое неравенство, дефицит природных ресурсов при продолжении их расточительного расходования, прогрессирующее загрязнение природной среды, особенно отходами производства, и кризис традиционных моделей экстенсивного развития.

В частности, нарастающая глобализация несёт новые вызовы человечеству, но она же и даёт ему новые возможности для решения самых сложных проблем. Отсюда - множество различных вариантов перспективного удовлетворения потребностей человечества в энергоресурсах и развитие уже в ближайшие десятилетия ожесточённой конкурентной борьбы между различными источниками энергии, среди которых особое место занимают нетрадиционные ресурсы углеводородов.

Серьёзное влияние на будущее мировое развитие будут оказывать и такие внешнеэкономические риски, тенденции и факторы, как:

• обострение целого ряда проблем, с которыми действующие международные институты справляются неудовлетворительно. К ним можно отнести угрозу обострения мирового финансово-экономического кризиса; сохранение и даже усиление дисбалансов и накопление диспропорций в мировой торговле, в движении капиталов, в структурной перестройке мировой экономики и финансовой системы;
• второе - рост неопределённости мирового развития, вызванный, в том числе, и возросшим количеством стран, которые определяют формирование мировой экономической динамики. Новые центры силы оказывают растущее воздействие на все мирохозяйственные тренды, меняют конфигурацию мировой торговли, валютной сферы, потоков капитала и трудовых ресурсов;
• и, наконец, нарастание скорости изменения ряда ключевых мирохозяйственных тенденций, обусловленной активизацией инновационной деятельности.

Говоря о современной энергетической ситуации в мире, стоит остановиться не на отдельных её изменениях, которые происходят практически непрерывно, а только на тех, которые имеют долговременное влияние и принципиально меняют наши представления об энергетике предстоящих десятилетий.

Это, прежде всего, проблема нехватки энергии. Как известно, она была сформулирована (и обоснована, исходя из того уровня знаний) ещё в середине прошлого века так называемым Римским клубом, и с тех пор человечество развивалось «под дамокловым мечом» энергетического дефицита, возможной нехватки энергии для своего развития. Угроза этого дефицита определяла не только общую экономическую и энергетическую политику ведущих стран, но и практические меры правительств и бизнеса.

В начале текущего столетия ситуация начала меняться. Развитие науки, техники и технологий открыли человечеству не только возможность коммерчески эффективного использования в широких масштабах возобновляемых источников энергии (таких как солнечная, геотермальная, энергия ветра, приливов и др.), но и практически неограниченных объёмов нетрадиционных ресурсов углеводородного сырья: метана угольных пластов (Coalbed methane); тяжёлой нефти, нефтяных песков и природных битумов (Heavy oil and Ultra heavy oil; Oil and Tar sands) нефти и газа в плотных формациях и низкопроницаемых коллекторах (Tight and Light tight oil and gas), включая сланцевую нефть и сланцевый газ (Shale oil and Shale gas).

Развитие знаний о природе и генезисе углеводородных ресурсов и создание технологий их эффективной разработки привело не только к снижению угроз энергетического дефицита, но и к необходимости переосмысливания проблем и перспектив мирового энергетического баланса в целом. Соответственно, тезис об угрозе энергетического дефицита звучит всё реже. В последние годы о нём говорят либо по инерции, либо в чисто конъюнктурных, спекулятивных целях, для «проталкивания» тех или иных решений, проектов или технологий.

Тем самым можно прогнозировать перелом в энергетической философии - философии угрозы нехватки энергии, которая довлела над человечеством более полувека со времён Римского клуба. Более того, эти же научные и технологические достижения дают основание с высокой вероятностью утверждать, что энергетический дефицит человечеству не грозит, что на него надвигается глобальный профицит энергоресурсов. И в этом - первый основной результат начавшегося освоения нетрадиционных источников нефти и газа.

Кроме того, возможность эффективного использования ВИЭ и нетрадиционных углеводородов не только увеличивает общие ресурсы энергоносителей, но и кардинально меняет геополитическую ситуацию в мире. В частности, она может повлиять на дальнейшее развитие мировых энергетических рынков и существенным образом изменить «расстановку сил» и деление государств на страны-экспортёры и страны-импортёры.

Эти же факторы - развитие науки, техники и технологий - дают возможность приступить (если не сейчас, то в ближайшем будущем) и к экономически рентабельной разработке тех традиционных ресурсов нефти и газа, которые практически пока не используется. Это ресурсы, сосредоточенные, прежде всего, в глубоких горизонтах нефтегазоносных провинций на суше и на глубоководном морском шельфе, в Арктике и других районах, которые характеризуются либо экстремальными природно-климатическими условиями, либо сложными геологическими условиями залегания углеводородных ресурсов.

На рис. 3 показана, исходя из современного уровня знаний о Земле, о генезисе углеводородного сырья и закономерностях его размещения, общая оценка мировых геологических ресурсов углеводородов, сделанная специалистами ВНИГРИ под руководством Веры Прокофьевны ЯКУЦЕНИ. Хорошо видно, что ресурсы нетрадиционных углеводородов кратно превосходят ресурсы традиционных нефти и газа. Подобные оценки делаются многими специалистами - и в России, и в других странах.

оценки мировых геологических ресурсов газа, представленные в виде модификаций ресурсной пирамиды Босвелла и Коллета.

Зарубежными специалистами, для отображения относительных размеров и продуктивности различных видов энергетических ресурсов, широко используются ресурсные пирамиды. В такой пирамиде наиболее перспективные и доступные ресурсы изображены сверху, а наиболее технически сложные и наименее изученные показаны в её нижней части. На рис. 4 показаны сравнительные оценки мировых ресурсов газогидратов и традиционного природного газа, сделанные канадскими специалистами.

На рис. 5 показана оценка геологических ресурсов углеводородов и ядерной энергии, сделанная Дэвидом Демингом из Университета Оклахомы.

При всех различиях подобных оценок, все они, тем не менее, убедительно свидетельствуют о том, что, во-первых, энергетический голод, как таковой, человечеству не грозит; и, во-вторых, что если в будущем человечество и перейдёт к новым источникам энергии, то это произойдёт в любом случае не из-за нехватки углеводородов. Специалистам-нефтяникам знакомо выражение, приписываемое шейху Ахмеду Заки Ямани: «каменный век закончился не потому, что кончились камни».

В прогнозах и МЭА, и Минэнерго США, и ВР, и других признанных аналитических центров предусматривается значительная добыча природных битумов, тяжёлой, высоковязкой и сланцевой нефти, сланцевого газа и метана угольных пластов, нефти и газа, залегающих на больших глубинах и в низкопроницаемых породах.

Как видно из рис. 8 американским прогнозом очень оптимистично оценивается возможность добычи местного нетрадиционного газа на основных рынках для газа российского: в Евросоюзе и Китае.

Если исходить только из существующих представлений о наличии и объёмах традиционных и нетрадиционных ресурсов углеводородов, принимая во внимание некую среднюю оценку их величины, а также из их территориального размещения, но оставляя в стороне вопросы возможности и стоимости разработки, то к середине 21 века могла бы сформироваться примерно такая схема основных центров добычи нефти и газа мирового и межрегионального значения, какая показана на рис. 9.

Другое дело, что стоимость освоения новых ресурсов достаточно высока. Поэтому в обозримой перспективе основной проблемой развития мировой энергетики будет не нехватка энергетических ресурсов, как таковых, а возможность обеспечить требуемые объёмы производства топлива и энергии необходимыми инвестиционными ресурсами на таких условиях, чтобы стоимостные показатели оставались приемлемыми для потребителей и привлекательными для производителей энергоносителей при допустимых экологических рисках и результатах.

Текущая цена на нефть, к которой мировая экономика вполне адаптировалась, устраивает и потребителей, и производителей и отрасль альтернативной энергетики. Более того, эти достаточно высокие цены просто необходимы для ведущих производителей и экспортёров нефти, поскольку бюджет этих стран напрямую зависит от поступления нефтедолларов. Но эти же цены обеспечивают значительные поступления и в бюджеты стран-потребителей энергоресурсов, поскольку в цене конечных нефтепродуктов в большинстве из них доля налогов, акцизов и различных сборов составляет от 40% до 60%.

Производственные издержки при добыче как сланцевого газа, так и других видов нетрадиционных углеводородов в настоящее время в целом значительно выше, чем традиционных. В этом отношении нетрадиционные углеводороды, проигрывая в стоимости добычи, выигрывают в том, что они разрабатываются рядом с районами потребления при минимальных затратах на транспортировку. Собственно говоря, именно отсутствие подобных затрат и делает нетрадиционные ресурсы конкурентоспособными.

сравнительная оценка структуры среднемировых цен потребителя для традиционных и нетрадиционных углеводородов (в пересчёте на нефть) по состоянию на 2010 г.

Конечно же, оценка, приведенная на рис. 10 - это всего лишь оценка, но оценка, которая отражает основные различия между структурой производственных издержек традиционных и нетрадиционных углеводородов, а также показывает те резервы, которые имеются в этой области. Эту оценку подтверждает и прогнозируемая МЭА структура инвестиций в развитие мировой газовой отрасли в 2012-2035 гг

Эта же оценка, на наш взгляд, определяет и основную роль нетрадиционного газа в ближайшие 10-15 лет - оставаться местным (региональным) видом топлива, развивая, укрепляя или формируя соответствующие газовые рынки.

Издержки производства, связанные с добычей нефти и газа из нетрадиционных источников, по мере совершенствования технологий и наработки опыта добычи быстро снижаются. Подобная тенденция, по всей видимости, сохранится и дальше, что будет способствовать росту добычи нефти и газа. На графике эти процессы похожи на широко известный энергетикам пресловутый «крест Чубайса». Впрочем, подобные «кресты» хорошо известны и нефтяникам.

Однако для инициирования крупных новых проектов с использованием новых технологий цены на углеводороды, и энергию в целом, должны быть с одной стороны - достаточно высокими, чтобы стимулировать их производство, но с другой - оставаться приемлемыми для потребителей, стимулируя рост энергоэффективности, но не препятствуя экономическому развитию. Ведь именно высокие цены на нефть стали главным двигателем поиска новых технологий для добычи сланцевого газа, известного ещё с 20-х годов XIX века. Высокие цены в первой половине 1970-х годов инициировали проекты по началу разработки нефтеносных песков в Атабаске, а падение цен в 80-е годы на долгое время заморозило эти проекты.

К настоящему времени целый ряд исследовательских центров и специалистов сделал свои оценки издержек разработки тех или иных видов углеводородных ресурсов. Так, по оценкам KPMG, основная часть нетрадиционных ресурсов газа рентабельна для разработки при уровне издержек порядка 4-6 долл./гигаджоуль, то есть 150-230 долл./тыс. куб. м. А большинство новых газовых залежей традиционного типа - при уровне издержек от 20 до 190 долл./тыс. куб. м.

Близкие оценки приводит и МЭА. Специалисты Агентства в последнее время дали абсолютные значения оценок, причём - дважды: в январе 2010 г., которые были представлены в 2011 г. в специальном докладе «Вступаем ли мы в золотой век газа?», и в Прогнозе, представленном в ноябре 2012 г. в работе «Золотые правила золотого века газа».

В Обзоре за 2013 г. (WEO-2013) МЭА приводит новые данные и по оценкам издержек производства различных видов жидкого топлива.

С ними перекликаются и оценки, сделанные в 2012 г. банком Goldman Sachs: для того, чтобы новые нефтяные проекты были рентабельными в сложившихся налоговых условиях, мировые цены на нефть не должны опускаться ниже 80 долл./барр.

При всей спорности и всех различиях подобных оценок, общая тенденция всё же прослеживается достаточно определённо, и подтверждает сделанный нами вывод, что в перспективе ожидается ожесточённая конкурентная борьба как между различными источниками нефти и газа, так и районами их производства. И российские нефтегазовые компании должны быть к ней готовы. И надо чётко осознавать, что России и её нефтегазовой отрасли угрожает не сама «сланцевая революция», а технологическое отставание, невосприимчивость к продуцированию новых технологий последнего поколения. Отставание, которое может снизить конкурентоспособность российской экономики, а также повысить её уязвимость в условиях нарастающего геополитического соперничества. Поэтому «сланцевая революция» должна стать для нефтегазовой отрасли России, прежде всего стимулом для снижения издержек в производстве и транспорте нефти, газа и других энергоносителей, а в целом - для ускоренного перехода экономики России на ресурсно-инновационный путь развития.

Анализ имеющихся прогнозных оценок себестоимости различных углеводородов показывает, что основная конкурентная борьба за потребителя развернётся между теми видами газа, стоимость добычи которых на скважине лежит в диапазоне от 4 до 6 долл./МБТЕ (212-318 долл./тыс. куб. м в ценах 2010 г.). Естественно, в отдельных странах и районах будет востребован и более дорогой газ, но не он будет «править бал» на мировом рынке. В части жидкого топлива эти параметры соответствуют издержкам производства в интервале от 60 до 80 долл./барр. Причём итоги этой конкурентной борьбы предсказать достаточно трудно. Во-первых, стремительно снижаются издержки производства, связанные с добычей нефти и газа из нетрадиционных источников. Во-вторых, достаточно появиться двум-трём новым прорывным технологиям, и ожидаемая картина может поменяться самым кардинальным образом.

В рассмотренных выше прогнозах коммерчески значимая добыча нефти и газа из таких нетрадиционных источников, как кероген и газогидраты в период до 2035-2040 гг. не предусматривается, ожидается реализация лишь отдельных проектов в этой области.

Так, в части газогидратов масштабная добыча метана ожидается не ранее 2020 г., причём, скорее всего, - в Японии, которая является сегодня крупнейшим в мире импортёром СПГ. Что же касается США, то их руководство рассматривает газогидратные ресурсы как стратегический резерв, который позволит обеспечить энергетическую безопасность страны в более далёком будущем.

По нашим оценкам, гидратный метан может войти в мировой энергетический баланс лишь в том случае, если стоимость его добычи будет составлять (в ценах 2010 г.) не более 11-12 долл./МБТЕ (583-636 долл./тыс. куб. м) в шельфовых районах вблизи таких крупнейших потребителей, как Япония, Индия и Р. Корея. Что же касается удалённых арктических районов (таких, как Аляска, северные районы Канады, Сибири и Дальнего Востока России), то здесь стоимость его добычи не должна превышать 4-5 долл./МБТЕ (212-265 долл./тыс. куб. м).

Таким образом, в ближайшие 15-20 лет газогидраты, по всей видимости, не смогут составить реальную конкуренцию традиционному газу российских дальневосточных проектов на рынках стран АТР, чего нельзя сказать о более позднем периоде.

Соответственно, в новых условиях главной задачей становится не энергообеспечение как таковое, а минимизация совокупных затрат общества на эти цели. Причём в каждый конкретный период времени предстоящего периода в целях энергообеспечения общества будет, по сути, решаться балансовая оптимизационная задача, учитывающая не только всё многообразие факторов спроса и предложения и необходимые для этого финансовые ресурсы, но и последние достижения научно-технологического прогресса.

При этом сама структура мирового энергетического баланса будет зависеть от особенностей структуры будущей экономики, сочетания в ней элементов неиндустриального, индустриального и постиндустриального развития. Именно структура будущей экономики определит адекватные себе источники энергии.

Решение подобной глобальной задачи возможно, на мой взгляд, только на путях международного энергетического сотрудничества. Одновременно такое сотрудничество позволит дать достойный ответ и многим другим энергетическим вызовам.

В частности, уже в ближайшие десятилетия можно ожидать ожесточённой конкурентной борьбы за место в энергетическом балансе углеводородов, добытых на шельфе арктических морей, произведенных в результате повышения нефте- и газоотдачи разрабатываемых месторождений и освоения нетрадиционных источников нефти и газа.

Каждое из этих трёх направлений имеет значительную ресурсную базу, соответствующие «плюсы» и «минусы», связанные с условиями добычи и доставки продукции на рынки. Поэтому приоритеты в их развитии в первую очередь будут связаны с новейшими техническими и технологическими решениями, позволяющими обеспечить экономически эффективную добычу углеводородов при приемлемых экологических рисках и результатах. И эти же технические и технологические решения дадут возможность найти оптимальное место каждого из этих направлений нефтегазодобычи в мировом энергетическом балансе, определить оптимальное для каждого временного этапа соотношение между ними.

Без учёта всех вышеназванных факторов и тенденций объективную оценку места и роли нетрадиционных углеводородов в перспективном мировом энергетическом балансе дать практически невозможно.

Учитывая все вышеизложенное можно сделать следующие выводы.

1. Для того чтобы нетрадиционные углеводороды смогли занять достойное их ресурсам место в мировом энергетическом балансе, необходимо решить целый ряд научно-технических, технико-технологических, экономических и экологических проблем. Кроме того, для правильного понимания роли нетрадиционных углеводородов в формировании перспективного мирового энергетического баланса необходимо также сделать анализ возможностей других, альтернативных источников энергии, - и в части их ресурсной (объёмной) достаточности, и по экономическим (прежде всего, стоимостным) показателям, и в экологическом плане.
2. Определяющим фактором грядущих изменений мирового энергетического баланса и его структуры выступает, на наш взгляд, прежде всего технологический фактор, а именно: степень доступности и эффективности технологий, обеспечивающих разработку нетрадиционных ресурсов нефти и газа, использование возобновляемых источников энергии, рост эффективности использования энергии, формирование инновационной экономики, основанной на малоэнергоёмких нано-, био-, информационных, когнитивных и других подобных технологиях. И в этом плане добыча нетрадиционных углеводородов - проблема, прежде всего технологическая, а не ресурсная.
3. В конкурентном глобализирующемся мире в ближайшие годы и десятилетия будет происходить своеобразное соревнование технологий. И от того, какие из них быстрее выйдут на рынок - новые технологии производства новых энергоресурсов (такие, как разработка сланцевой нефти и газогидратов, использование энергии приливов и отливов, температурного градиента океана, термоядерный синтез и др.), технологии, обеспечивающие эффективный транспорт традиционных энергоресурсов на большие расстояния (природного газа в гидратном состоянии, электроэнергии по криогенному кабелю и др.) или технологии, обеспечивающие значительный рост эффективности использования энергии, будет зависеть мировой энергетический ландшафт середины XXI века. И, конечно же, судьба основных экспортёров энергоресурсов, в том числе и России.

В связи с развитием производственных технологий и значительным ухудшением экологической ситуации во многих регионах земного шара, человечество столкнулось с проблемой поиска новых источников энергии. С одной стороны, количество добываемой энергии должно быть достаточным для развития производства, науки и коммунально-бытовой сферы, с другой стороны, добыча энергии не должна отрицательно сказываться на окружающей среде.

Данная постановка вопроса привела к поиску так называемых альтернативных источников энергии — источников, соответствующих вышеуказанным требованиям. Усилиями мировой науки было обнаружено множество таких источников, на данный момент большинство из них уже используется более или менее широко. Предлагаем вашему вниманию их краткий обзор:

Солнечная энергия

Солнечные электростанции активно используются более чем в 80 странах, они преобразуют солнечную энергию в электрическую. Существуют разные способы такого преобразования и, соответственно, различные типы солнечных электростанций. Наиболее распространены станции, использующие фотоэлектрические преобразователи (фотоэлементы), объединенные в солнечные батареи. Большинство крупнейших фотоэлектрических установок мира находятся в США.

Энергия ветра

Ветроэнергетические установки (ветряные электростанции) широко используются в США, Китае, Индии, а также в некоторых западноевропейских странах (например в Дании, где 25% всей электроэнергии добывают именно таким способом). Ветроэнергетика является весьма перспективным источником альтернативной энергии, в настоящее время многие страны значительно расширяют использование электростанций данного типа.

Биотопливо

Главными преимуществами данного источника энергии перед другими видами топлива являются его экологичность и возобновляемость. К альтернативным источникам энергии относятся не все виды биотоплива: традиционные дрова тоже являются биотопливом, но не являются альтернативным источником энергии. Альтернативное биотопливо бывает твердым (торф, отходы деревообработки и сельского хозяйства), жидким (биодизель и биомазут, а также метанол, этанол, бутанол) и газообразное (водород, метан, биогаз).

Энергия приливов и волн

В отличие от традиционной гидроэнергетики, использующей энергию водного потока, альтернативная гидроэнергетика пока не получила широкого распространения. К главным минусам приливных электростанций относятся высокая стоимость их строительства и суточные изменения мощности, их за которых электростанции этого типа целесообразно использовать только в составе энергосистем, использующих также и другие источники энергии. Основные плюсы — высокая экологичность и низкая себестоимость получения энергии.

Тепловая энергия Земли

Для разработки этого источника энергии используются геотермальные электростанции, использующие энергию высокотемпературных грунтовых вод, а также вулканов. На данный момент более распространенной является гидротермальная энергетика, использующая энергию горячих подземных источников. Петротермальная энергетика, основанная на использовании «сухого» тепла земных недр, на данный момент развита слабо; основной проблемой считается низкая рентабельность данного способа получения энергии.

Атмосферное электричество

(Вспышки молний на поверхности Земли происходят практически одновременно в самых разных местах планеты )

Грозовая энергетика, основывающаяся на захвате и накоплении энергии молний, пока находится в стадии становления. Главными проблемами грозовой энергетики являются подвижность грозовых фронтов, а также быстрота атмосферных электрических разрядов (молний), затрудняющая накопление их энергии.

Ресурсы УВ в недрах огромны, но лишь малая их часть, относимая к традиционным, изучается. За пределами исследований, поиска и освоения остается резерв ресурсов нетрадиционного УВ сырья, по объему на 2-3 порядка превышающий традиционный, но все еще мало изученный. Так, ресурсы метана в гидратном состоянии, рассеянного только в донных отложениях Мирового Океана и шельфов на два порядка (в нефтяном эквиваленте) превышают традиционные ресурсы УВ. Около 8-10 4 млрд. т н. э. метана содержатся в водорастворенных газах подземной гидросферы, причем только в зоне учета ресурсов УВ - до глубин 7 км. Огромны объемы практически разведанных ресурсов нефтяных песков - до 800 млрд. т н. э. в отдельных регионах мира - Канада, Венесуэла, США и другие .

В отличие от подвижной в недрах, традиционной части ресурсов нефти и газа, извлекаемых современными технологиями, нетрадиционные ресурсы плохо подвижны или неподвижны в пластовых условиях недр. Для их освоения нужны новые технологии и технические средства, увеличивающие себестоимость их поиска, добычи, транспорта, переработки и утилизации. Не все виды нетрадиционного сырья ныне технологически и экономически доступны к промышленному освоению, но в энергодефицитных регионах, а также в бассейнах с истощенными добычей запасами и развитой инфраструктурой отдельные виды нетрадиционного сырья могут стать основой современного эффективного топливно-энергетического обеспечения.

Основной прирост традиционных запасов нефти и газа в мире и, особенно, в России идет ныне на территориях с экстремальными условиями освоения - Арктика, шельфы, удаленные от потребителей географо-климатически неблагоприятные регионы и другое. Затраты на их освоение столь велики, что, в период перехода на новые сырьевые базы, освоение нетрадиционных резервов сырья, окажется не только неизбежным, но и конкурентноспособным .

Важность всестороннего и своевременного изучения нетрадиционных ресурсов УВ особенно очевидна, если учесть, что более половины всех учтенных, в качестве традиционных, запасов нефти в России, представлены их нетрадиционными видами и источниками. Следовательно, нельзя считать корректным тот уровень обеспеченности запасами нефтедобычи в России, который ныне рассматривается на основе суммы традиционных и нетрадиционных запасов, поскольку значительные их объемы не отвечают условиям рентабельного освоения.

Любая нефтегазоносная провинция в ходе освоения подходит к стадии истощения. Своевременная подготовка к разработке дополнительных резервов в виде нетрадиционных источников УВ позволит длительное время поддерживать уровень добычи с рентабельными экономическими показателями. В настоящее время степень выработанности большинства крупных разрабатываемых месторождений в России, в основном, превышает 60% и, примерно 43% общей добычи осуществляется из крупных месторождений со степенью выработанности 60-95%. Современная добыча нефти в России ведется в регионах с высокой степенью истощения запасов. Переход на освоение новых сырьевых баз в арктических и восточных акваториях, требует резерва времени и сверхнормативных капитальных затрат, к которым экономика России ныне не готова. Одновременно во всех НГБ, даже с глубоко истощенными запасами, имеются значительные резервы нетрадиционных ресурсов УВ, рациональное и своевременное освоение которых позволит поддержать уровень добычи. Достигнутый в мире прогресс в технологиях добычи нефтегазового сырья допускает освоение нетрадиционных видов и источников УВ, со стоимостью эквивалентной стоимости сырья на мировом рынке .

Исследования ВНИГРИ показали значительные резервы ресурсов нефти и газа в нетрадиционных ис­точниках и резервуарах. Их изучение и освоение позволит заполнить ту неизбежную паузу в обеспечении нефте-, а затем и газодобычи, которая неизбежно возникнет до ввода в освоение новых сырьевых баз в экстре­мальных по условиям освоения регионах. .

В настоящее время первоочередными для освоения нам представляются следующие виды и источники нетрадиционного углеводородного сырья:

1. Тяжелые нефти;

2.Горючие «черные» сланцы;

3.Низкопроницаемые продуктивные коллекторы и сложные нетрадиционные резервуары;

4. Газы угольных бассейнов

Тяжелые (ρ>0,904 г/см 3 ) вязкие и высоковязкие ( >30 мПа-с) нефти занимают особое место среди нетрадиционных источников УВ. Скопления их наиболее хорошо изучены методами нефтегазовой геологии вплоть до эксплуатационного бурения и промышленной разработки, а запасы во многих залежах оценены по высоким (A+B+C 1) категориям. Промышленные запасы тяжелых нефтей (ТН), достигающие в сумме нескольких млрд. т, выявлены во всех основных НГП Российской Федерации с падающей добычей нефти - Тимано-Печорской (16,6% от общих запасов), Волго-Уральской (26%) и Западно-Сибирской (54%). Значительные запасы (3%) имеются также в районах Северного Предкавказья и Сахалина. Существенны и общие ресурсы (запасы + прогнозные ресурсы) ТН в этих регионах, достигающие нескольких десятков млрд. т. .

Всего в России в настоящее время открыто 480 месторождений ТН, из которых по величине запасов 1 уникальное (Русское в Западной Сибири), 5 крупнейших, 4 крупных, остальные - средние и мелкие.

Месторождения расположены в широком диапазоне глубин - от 180 до 3900 м. Температура в их пределах составляет 6-65°С, пластовое давление - 1,1-35 МПа. Большинство месторождений приурочено к антиклинальным структурам. Как правило, они многопластовые. Высота залежей - от нескольких метров до первых сотен метров.

Как и для обычных нефтей, характерна высокая степень концентрации запасов в крупных и крупнейших месторождениях. В них, в Западно-Сибирской НГП сосредоточено 90,5% запасов ТН этой провинции, Тимано-Печорской -70,5%. Волго-Уральской - 31,9%, в Северном Предкавказье - 52%, на Сахалине - 38%. Подобная закономерность характерна и для всей РФ - 72%. Основные запасы ТН сосредоточены на глубинах менее 1,5 км в 1-2 залежах крупных и крупнейших месторождений. Подобная асимметрия вызвана развитием исключительно терригенных коллекторов в Западной Сибири и Сахалинской области. В остальных НГП коллекторы - терригенные и карбонатные, и запасы распределены в них примерно поровну.

В фазовом отношении большинство залежей ТН являются чисто нефтяными. Исключение представляет Западная Сибирь, где почти все залежи (около 90% запасов) относятся к категории нефтегазовых или газовых с нефтяной оторочкой. В газе наиболее погруженных залежей отмечается присутствие конденсата, в то время как газ менее глубоких залежей преимущественно метановый "сухой".

Степень освоения месторождений ТН наиболее высокая в Краснодарском крае и Сахалинской области, где накопленная добыча ТН составляет 66-72% извлекаемых запасов. Соответственно, накопленная добыча по месторождениям Волго-Уральской НГП - 22%, Тимано-Печорской НГП - 15%, Западно-Сибирской НГП - 3%. Максимальная освоенность отмечается в тех регионах, где больше всего выработаны запасы легких и менее вязких нефтей .

Качество запасов ТН в целом таково, что они могут эффективно осваиваться при современном уровне технологий их добычи .

В первую очередь это относится к относительно легким нефтям с плотностью до 0,934 г/см и вязкостью до 30-50 мПа-с. Но не менее перспективны и более тяжелые и вязкие нефти.

Экономический эффект использования ТН будет определяться не только стоимостью освоения месторождений, добычи и транспортировки нефти, но и качеством самих нефтей и глубиной их промышленной переработки, в том числе переработки на месте получения. Чем глубже переработка, тем шире спектр получаемых продуктов и меньше величина отходов, используемых обычно как котельное топливо. ТН - комплексное полезное ископаемое. Только из этих нефтей получают продукты со специфическими свойствами, такие, как различные высококачественные масла и как нефтяной кокс, используемый в цветной металлургии и атомной промышленности, а также сырье для нефтехимических производств. Из них возможно извлечение в промышленных масштабах ванадия, никеля и других металлов. И все это при том, что из ТН может быть получен весь набор продуктов, ти­пичных для обычных нефтей .

Сланцы - источник горючего газа. В 2009 г. США вышли на первое место в мире по объёму добываемого и продаваемого газа. Заокеанское «голубое топливо» в столь крупных объемах стали получать из сланцев путем глубокой и высокотехнологичной их переработки.

Американский «сланцевый прорыв» достоин внимательного рассмотрения. По данным министерства энергетики США, в январе – октябре 2009 г. производство газа увеличилось в штатах на 3,9% по сравнению с тем же периодом 2008 г. – до 18,3 трлн кубических футов (519 млрд м 3). Минэнерго РФ оценивает всю российскую добычу природного газа за тот же период в объеме 462 млрд м 3 . По предварительным подсчетам, за весь прошлый год США произвели 624 млрд м 3 . В России объем добычи сократился до 582,3 млрд м 3 (в 2008 г. было добыто 644,9 млрд м 3).

Возврат к ранее апробированному, но признанному «неэффективным» способу выработки газа из сланцев говорит о том, что в США появились новые технологии. В 2008 г. добыча газа из сланца дала лишь 10% всей американской газодобычи, еще 50% дали другие нетрадиционные источники топлива. Через год сланец дал едва ли не больше «голубого топлива», чем весь «Газпром» /СПбВ, 02.02.2010./.

«Газовые инновации» дают возможность по-новому построить газовый рынок мира. Сейчас природный газ транспортируется по трубам, т.е. продается только тем покупателям, к которым подведена «труба». Никакой биржевой торговли газом в крупных объёмах сейчас нет.

Если какая-нибудь крупная и технологически развитая страна научится делать «голубое топливо» в отрыве от газовых месторождений и вместо трубопроводов инвестирует средства в производство сжиженного газа, то рынок этого сырья станет таким же, как и нефтяной. Цены будут рыночными!

В России на все это смотрят пока «из далека». Технологическое отставание в сырьевых отраслях может Федерации дорого обойтись. Нельзя делать ставку только на газовые ресурсы месторождений Западной Сибири и континентального шельфа арктических и дальневосточных морей.

Опыт получения энергетического сырья из нетрадиционных источников в России есть. Сланцевый газ научились синтезировать уже давно и в 1950 г. в Ленинград шло «голубое топливо» из эстонского месторождения в Кохтла-Ярви. В РФ ресурсы и запасы горючих сланцев достаточно велики. Только в Ленинградской области разведанные запасы сланцев составляют более 1 млрд т. Крупным источником получения «голубого топлива» является газ растворенный в нефти. Недавно компания «Сургутнефтегаз» начала разработку Западно-Сахалинского месторождения, находящегося почти в 100 км от Ханты-Мансийска. Основной проблемой этого месторождения являлась утилизация нефтяного попутного газа, которая успешно была решена в 2009 г., когда построили газопоршневую электрическую станцию. «Сургутнефтегаз» утилизирует 95% попутного нефтяного газа.

Таким образом, весьма актуальным является практическое использование нетрадиционных источников энергетического сырья и в первую очередь получение горючего газа.

Нетрадиционные резервуары ( HP ) нефти и газа это изолированные эффективные ёмкости, размещение которых независимо от современной пликативной структуры .

В качестве примера приведем одну из самых крупных газоконденсатных залежей в Западной Сибири в берриасской линзе Ачз-4 (более 700 млрд.м 3 газа и 200 млн.т конденсата) к востоку от Уренгойского ГКМ, которая расположена в нижней, самой крутой части протяженного склона. Залежь контролируется не только песчаным телом, которое занимает в несколько раз большую площадь, а так же эффективным резервуаром внутри нее. Этот и другие недалеко расположенные резервуары сохраняются потому, что служат путями импульсных перетоков УВ из нижнего НГК в верхний через региональный флюидоупор, что хорошо видно по распределению пластовых давлений. В сводовой части Уренгойского месторождения, где перетоков нет, коэффициенты аномальности пластового давления достигают 1,9 и более, а в зоне разгрузки падают до 1,6-1,7, что и позволяет ее трассировать. Особенно интенсивными эти перетоки стали на поздних этапах развития, когда начал бурно расти Нижнепурский мегавал, и именно благодаря мощной однонаправленной разгрузке сформировалась уникальная сеноманская газовая залежь .

Со спецификой образования связан состав залежей в нетрадиционном берриасском резервуаре - из исходного газоконденсата газ легче проходит через флюидоупор, и в аккумулируемом флюиде постепенно растет конденсатный фактор (до 600 см3/м 3), а затем нередко обособляются и нефтяные оторочки.

Важно еще подчеркнуть, что в Западной Сибири, в Тимано-Печорской и Волго-Уральской НГП, в Предкавказье основная масса НР находится на глубинах 3-4 км, слабо освещенных бурением даже в старых нефтегазодобывающих районах. Относительно лучшая изученность нетрадиционных резервуаров в Лено-Тунгусской провинции объясняется тем, что во-первых, других резервуаров в ней просто нет, а во-вторых, их глубины значительно меньше из-за интенсивных поздних воздыманий, достигающих даже в богатейших районах Непско-Ботуобинской антеклизы 1-1,5 км.

Энергетические процессы в резервуарах и их морфология, параметры вмещающих залежи коллекторов, примеры объектов, а также выраженные в процентах доли прогнозных ресурсов в разнотипных резервуарах и для каждого типа - степень их разведанности, нигде не превышающая 15%.

Резервуары консервации (55% всех прогнозных ресурсов). Отнюдь не самый изученный, но, пожалуй, самый наглядный пример - Бованенковское месторождение на Ямале. В сеноманском веке здесь существовали три палеоподнятия, расположенные в форме треугольника, на тот период времени бывшие наиболее крупными месторождениями с залежами в юрских песчаниках. Затем в центре тре­угольника стала расти гигантская антиклиналь, распрямившая практически все три бывшие антиклинальные складки. Новая антиклиналь собрала газ в альб-сеноманский рыхлый резервуар (4,5 трлн.м 3), но почти пуста в юре. Залежи же в юрских отложениях выявлены на пологой Северо-Бованенковской антиклинали - остатке от более высокоамплитудной палеоструктуры .

Ямал взят в качестве примера еще и потому, что он является одним из самых ярких случаев такой "инверсии нефтегазоносности" - те антиклинали, которые собирали нефть и газ в середине и конце мела, потом были частично или полностью расформированы, а новые (включающие залежи в сеномане) являются, в основ­ном, новообразованными. Контроль палеоподнятиями представляет лишь один из нескольких видов кон­троля, которые нужно учитывать при расстановке поисковых скважин.

В резервуарах разгрузки содержится 12% прогнозных ресурсов.

Резервуары выщелачивания (30% прогнозных ресурсов), выделен в карбонатных толщах; процесс выщелачивания играет важнейшую роль в увеличении пористости и проницаемости в антиклинальных объектах, прежде всего, приуроченных к органогенным постройкам. Материалы по Западной Сибири, свидетельствуют о широком развитии резервуаров выщелачивания и в полимиктовых песчаных породах, которые тоже пока в большинстве случаев выявляются в антиклинально-литологических ловушках, но в перспективе станут главен­ствующими в некоторых нетрадиционных объектах. Главные черты резервуаров выщелачивания - подавляю­щее распространение порово-трещинных коллекторов и сильно вытянутая (приразломная) форма .

Резервуары нефтегазогенерации (3% ресурсов), пока хорошо изучены только в западной части Западной Сибири, где до современности продолжается (причем с нарастанием) образо­вание автохтонных залежей в баженовских черных сланцах. Резервуары этого типа выделяются не только в самих черных сланцах, но и в смежных песчаниках, поскольку само наличие в них гигантских залежей (например, Талинское месторождение в Красноленинском районе) определяется грандиозными масштабами генерации и эмиграции УВ из черных сланцев. Резервуары как в сланцах, так и смежных песчаниках (выше, ниже и внутри регионального флюидоупора) представляют единую гидродина­мическую систему (в геологическом смысле), и таким же единым механизмом должна стать интерпретация сейсморазведки .

Чрезвычайно важны распределение температур и пластовых давлений и особенности строения регио­нального флюидоупора, то есть то, что обуславливает главные пути миграции УВ. Преобладают трещинно-поровые коллекторы, которые характеризуются сложным пятнистым распределением.

Важнейшее значение для освоения залежей в НР имеет рациональный ком­плекс интенсификации притоков. Ведущее место, благодаря преобладанию трещинных коллекторов, занимает, разумеется, гидроразрыв. За ним следует тепловое воздействие на пласт, которое, в числе прочего, приводит к образованию агрессивных кислот, нередко способствующему перераспределению минеральных цементов и повышению проницаемости. Собственно кислотные обработки дают более сложные результаты, и, например, во многих полимиктовых песчаниках приводят не к повышению, а, напротив, снижению проницаемости.

Нефтегеологическая практика все чаще сталкивается с низкопроницаемыми коллекторами (НК), а, соответственно, с разработкой методов их изучения и технологий повышения их нефтегазоотдачи.

Газы угольных бассейнов. На территории России выделяется 24 угольных бассейна, порядка 20 угленосных площадей и районов, а также множество отдельных угольных месторождений. Большинство из них газоносны. Объемы выделяющего­ся газа при разработке угля в крупных углепромышленных регионах достаточно велики, чтобы, по крайней ме­ре частично покрыть их потребности в газе, Так например, ежегодный ввоз природного газа в Кемеровскую область составляет ~ 1.5 млрд. м 3 , а ежегодное выделение УВ газов при разработке Кузнецкого бассейна - 2,0 млрд. м 3 , в т.ч. 0,17 млрд. м 3 отсасывается дегазационными системами. На каждую тонну добычи угля в России в среднем выделяется 20 м 3 метана . В 2009 г. впервые в России началась промышленная утилизация углеметана в Кемеровской области.

Газоносность углей, по-сути дела метаноносность (по составу газ преимущественно метановый, сухой); в ряде бассейнов достигает 30-40 м 3 /т (Печорский, Кузнецкий и др.). Отличительной особенностью угольного газа является форма его содержания - преимущественно сорбционная в монолитных угольных пластах, и сво­бодная в зонах трещиноватости угольных пластов и во вмещающих породах. Высокие содержания газа в угольных бассейнах, с одной стороны - причина аварий при отработке угля, а с другой - представляют собой существенный резерв газового сырья для промышленности, особенно в энергодефицитных регионах. Много­кратное чередование в разрезе и по площади продуктивных отложений различных форм содержания газа, пре­допределяющих различия в технологиях его добычи - фактор, создающий трудности в освоении угольных га­зов.

Прогнозные ресурсы газа в угольных пластах подсчитанные по 18 угольным бассейнам в пределах глу­бин оценки запасов и ресурсов углей (< 1800 м) и составляют в сумме около 45 трлн. м", при колебаниях от еди­ниц млрд. м 3 (Угловский, Аркагалинский, Кизеловский, Челябинский) до 13-26 трлн. м 3 (Кузнецкий, Тунгус­ский). Оценка ресурсов газов в свободных газовых скоплениях выполнена только по двум бассейнам - Печор­скому и Кузнецкому, и составила в сумме ~ 120 млрд. м 3 . Около 90% всех общих ресурсов приходится на кате­горию Д 2 . Однако по отдельным бассейнам долевое участие ресурсов более высоких категорий может состав­лять 50-70% (Минусинский, Улугхемский, Кизеловский и др.), что связано с превышением запасов углей над ресурсами в этих бассейнах. Наиболее богатыми регионами России по ресурсам угольных газов являются Вос­точная и Западная Сибирь ~ 58 и 29%, соответственно, от общего объема ресурсов, в то время как в Европей­ской части сосредоточено не более 4% .

Угольные газы по своим качественным и количественным характеристикам ничем не ус­тупают УВ газам традиционных месторождений.

В настоящее время в более чем 3 тысячах угольных шахтах мира выделяется около 40 млрд. м 3 метана в год, из которых в 500 шахтах каптируется около 5.5 млрд. м 3 /год, а утилизируется - 2.3 млрд.м 3 . Мировой опыт утилизации угольного газа свидетельствует о перспективности и экономической целесообразности вовле­чения его в местный топливный баланс. В 12 странах мира каптируемый газ рассматривают как попутное по­лезное ископаемое, а в отдельных странах - как самостоятельное (США). В первом случае себестоимость его разработки не превышает себестоимости добычи традиционного газа, во втором - несколько выше (в 1.3-1.5 раз).

В России метан из угленосных толщ извлекается в объеме 1.2 млрд. м 3 /год различными системами дега­зации на полях 132 действующих шахт. Утилизируется он в двух бассейнах - Печорском и Кузнецком в коли­честве 100-150- млн. м 3 /год. Разработаны технологии, позволяющие рентабельно извлекать и выгодно исполь­зовать газ из угленосных толщ.

Наиболее перспективными для разработки газа являются Печорский и Кузнецкий каменноугольные бассейны, где для этого уже выполнено технико-экономическое обоснование и есть положительный опыт добычи газа. Кроме того, попутная добыча газа воз­можна в ряде дальневосточных бассейнов - Партизанском, Угловском, Сахалинском. Тун­гусский и Ленский бассейны представляют собой крупные резервы газового сырья в будущем .

В целом нетрадиционные ресурсы УВ представляют резерв возможностей расширения сырьевой базы нефти и газа в России, особенно для провинций с истощенными запасами, но они нуждаются в целенаправлен­ных исследованиях и, главное, в разработке новых принципов теории и практики, как их выявления, так и раз­ведки и добычи .

Разведка

Изучение сложных разнородных свойств.
Нетрадиционные поисково-разведочные объекты, особенно сланцевые, часто имеют сложные и в значительной степени изменчивые свойства, что сильно усложняет выбор наиболее перспективных объектов для бурения и оценку количества и качества запасов. Чтобы понять все особенности объекта, специалистам необходимо интегрировать все доступные поверхностные данные и данные о геологической среде. Используя среду DecisionSpace®, объектовые группы могут накапливать и совместно использовать данные ГИС, геологические, геофизические и технические данные для определения характеристик и оценки потенциальных объектов. С помощью технологии Dynamic Frameworks to Fill™ специалисты могут создавать и обновлять замкнутые структурные модели для оценивания объектов.

Выявление потенциальных рисков.
Неправильное определение ключевых сейсмических атрибутов и параметров добычи на этапе разведочных работ могут повлечь за собой аварии на более поздних этапах разработки нетрадиционных месторождений. Интегрированная среда DecisionSpace от Landmark помогает объектовым группам собирать и совместно использовать точные сейсмические и каротажные данные по сланцевым интервалам, неоднородности фаций, разломам и картам тектонической структуры и систем осадконакопления в масштабе бассейна. Инструменты для сейсмической инверсии и анализа до и после суммирования позволяют быстро и более точно оценивать сейсмические атрибуты, экономя время и снижая возможные риски для газа, конденсатов или жидкостей в залежи.

Оценка и разработка

Коллегиально разрабатывайте детальные планы эксплуатации месторождений. Для обеспечения продуктивности и прибыльности залежей с низкой проницаемостью, например, содержащих сланцевый и угольный метан, могут потребоваться планы разработки с несколькими тысячами скважин. Поскольку каждая такая скважина стоит существенно больше обычной скважины, перед началом разработки месторождения объектовым группам необходимо определить перспективность объекта и оптимизировать расположение кустов скважин. ПО Landmark позволяет объектовым группам быстро переходить от детальных моделей среды к точным и эффективным траекториям скважин, используя инструменты для совместного моделирования, измерения и оптимизации объекта. Интегрированное планирование в реальном времени позволяет обновлять планы по мере продвижения работ, а автоматизированное планирование на основе сценариев позволяет вашим специалистам быстро и точно составлять планы для больших иесторождений.

Оставайтесь в зоне максимального нефтегазонасыщения.
Залежи с угольным метаном, сланцевым газом и плотными песчаниками имеют зону максимального нефтегазонасыщения меньшую, чем у традиционных нефтяных залежей, и в этом случае для оптимальной проводки скважин требуется точная и адаптивная геонавигация. В ходе выполнения проводки специалистам необходимо быстро интегрировать в процесс планирования траектории скважины микросейсмические данные и другие геофизические и петрофизические данные. Приложение для геонавигации от Landmark использует данные в реальном времени, включая данные каротажа в ходе бурении (LWD), чтобы более точно определять траектории скважин и динамически обновлять карты целевых объектов.

Управление неопределенностями.
Поскольку разработка нетрадиционных залежей обходится гораздо дороже по сравнению с разработкой обычных залежей, то для обеспечения безопасной и прибыльной разведки и добычи важно оценить все возможные сценарии разработки месторождения. Специалисты могут воспользоваться ПО DecisionSpace® Well Planning и DecisionSpace Earth Modeling, чтобы подготовить альтернативные сценарии и соответствующие планы скважин для всего месторождения. Это позволит оценить все возможные варианты развития событий перед началом бурения. Буровики могут использовать платформу DecisionSpace InSite® для оперативной оптимизации плана бурения с использованием данных бурения в реальном времени.

Разработка и добыча
Добывайте больше углеводородов за меньшее время эксплуатации скважины. Специалистам очень важно оптимизировать время добычи и использовать получаемый опыт для будущих скважин, поскольку нетрадиционные месторождения имеют гораздо более короткий период эксплуатации скважин. Среда DecisionSpace® позволяет объектовым группам строить кроссплоты всех атрибутов по зонам и определять влияющие на добычу диагностические факторы, включая размещение и интервал между скважинами, трещиноватость, методы ГРП и заканчивания. Инструменты управления отчетами о скважинах позволяют выделить недостаточно продуктивные скважины на основе выбранных вами критериев, помогая специалистам сфокусироваться на более продуктивных скважинах и снижая потери времени.

Контролируйте большее количество скважин.
В отличие от традиционных месторождений, для эффективной добычи на сланцевых месторождениях требуются сотни правильно расположенных на большой площади скважин. Для эффективного отслеживания добычи из каждой скважины объектовым группам требуется автоматизированное решение. Мощные современные многоскважинные технологии планирования от Landmark оперативно используют геофизические данные, помогая выполнять проводку каждой скважины, быстрее анализировать исторические данные месторождения и принимать более точные решения.

Управление разнородной базой данных.
Нетрадиционные месторождения имеют сложную природу, что приводит к получению огромного количества данных, содержащихся в различных хранилищах. Эти данные имеют различное качество, и для их обработки отсутствует общая технология. Наше корпоративное решение по управлению данными OpenWorks® позволяет извлечь максимум информации из ваших данных. ПО OpenWorks является единственным в отрасли репозиторием на основе бизнес-правил, который объединяет данные в единую базу, динамически используемую одновременно несколькими группами и проектами. Это решение уменьшает количество наборов данных, которыми нужно управлять, синхронизировать и поддерживать, что позволит вам избавиться от дублирования данных, улучшить совместную работу над проектами и обмен информацией для оптимизации будущих проектов.

НЕТРАДИЦИОННЫЕ ГАЗОВЫЕ РЕСУРСЫ (ГИДРАТНЫЕ, УГОЛЬНЫЕ И СЛАНЦЕВЫЕ ГАЗЫ) -МИРОВОЙ ОПЫТ И ПЕРСПЕКТИВЫ ОСВОЕНИЯ В РОССИИ

Е.В. Перлова (ООО «Газпром ВНИИГАЗ»)

До сих пор нет единого мнения, что понимать под термином «нетрадиционные газовые ресурсы». В 2003 г. Рабочий комитет по поискам и разведке природного газа Международного газового союза предложил геологические, технологические и экономические критерии, по которым газовые залежи можно отнести к тому или иному нетрадиционному типу .

Так, по геологическим критериям к собственно нетрадиционным газовым скоплениям следует относить газосодержащие объекты, где газ находится не в газообразной, а в сорбированной, водорастворенной и гидратной формах. Существует также категория псевдо-нетрадиционных газовых залежей, где газ находится в свободной (газообразной) форме в низкопроницаемых или глубокозале-гающих коллекторах. По технологическим критериям залежь можно рассматривать как нетрадиционную, если технология промышленной добычи газа не определена. По экономическим критериям для отнесения газовых залежей к нетрадиционным достаточно, чтобы стоимость добычи газа (включая транспортные издержки) превышала его текущую рыночную цену.

В целом актуальность изучения нетрадиционных источников газа обусловлена несколькими причинами.

Во-первых, нетрадиционные источники газа имеют широкое распространение в природе и огромный ресурсный потенциал (рис. 1). Их конкурентоспособность может приблизиться к традиционным скоплениям вследствие истощения «дешевых» газовых ресурсов и ухудшения их структуры, поскольку в разработку вовлекаются все более «мелкие» месторождения, увеличивается доля трудноизвлекаемых запасов и ресурсов и т.д.

Газ угольных пластов 200-250 трлн м3 (6%)

Газ сланцев 380-420 трлн м3 (11 %)

Газ низкопроницаемых р коллекторов

^ 180-220 трлн м3 (5 %)

Газ глубоких горизонтов 200-350 трлн м3 (6 %)

Рис. 1. Мировые ресурсы газа нетрадиционных источников (по оценкам ООО «Газпром ВНИИГАЗ», )

Во-вторых, изучение нетрадиционных источников газа важно при планировании внешнеэкономической деятельности, поскольку позволяет своевременно реагировать на изменения мирового экспортно-импортного газового баланса. Так, в настоящий момент в США более 50 % собственной добычи газа приходится на нетрадиционные источники, и эта доля продолжает увеличиваться. В связи с успехами освоения нетрадиционных газовых ресурсов в США многие страны, являющиеся традиционными рынками для российского газа (например, страны Западной Европы), проявляют большую заинтересованность в использовании американского опыта для разработки собственных нетрадиционных газовых ресурсов.

Соотношение геологических (проницаемость, доля свободного газа, глубина залегания), технологических (плотность ресурсов, дебит газа, давление на устье скважины), а также экономических (расстояние до потребителя, цена на газ и др.) параметров определяет перспективность разработки нетрадиционных газовых скоплений. На современном этапе исследований это, скорее, условный критерий, который будет меняться по мере поступления новых данных, разработки новых технологий и т.д.

В настоящее время к перспективным собственно нетрадиционным источникам газа можно отнести природные газогидраты, угольные и сланцевые газы .

Ресурсы газа в газовых гидратах и перспективы их освоения в России

Природные газовые гидраты (ГГ) являются клатратными соединениями молекул воды и газа-гидратообразователя. Перспективы освоения ГГ обусловлены их широким распространением в природе - на континентах в областях распространения многолетнемерзлых пород (низкие температуры разреза), под дном морей и океанов (высокие давления). По современным оценкам, мировые ресурсы метана в гидратном состоянии в земной коре могут составлять 2500-21000 трлн м3.

В мире среди немногочисленных газогидратных исследований, в которых отрабатываются технологии добычи гидратного газа, наиболее представительными являются работы на месторождении Маллик в Канаде (для континентальных газогидратов) и исследования в районе глубоководного желоба Нанкай у берегов Японии (для субаквальных газогидратов).

На месторождении Маллик в рамках многолетней исследовательской программы осуществлен полный комплекс полевых скважинных исследований, проведены лабораторные анализы гидратосодержащих кернов. Успешно реализованы промысловые эксперименты по добыче газа из гидратонасыщенных интервалов. Геологические ресурсы газа в гидратном состоянии здесь оцениваются от 8,8 до 10,2 трлн м3, их плотность составляет 4,15 млрд м3/км2 .

В районе Нанкайского желоба у берегов Японии уже более 10 лет ведутся разведочные работы. Наличие газовых гидратов в разрезе подтверждено извлеченным гидратосодержащим керном. В целом по шельфу Японского моря ресурсы газа в гидратном состоянии могут составлять от 4 до 20 трлн м3 . Плотность ресурсов оценивается в 0,8 трлн м3 газа на 1 км2 площади. Начало промышленной разработки месторождения Нанкай запланировано на 2017 г.

Россия, значительная часть территории которой находится в зоне вечной мерзлоты, обладает благоприятными условиями для формирования и сохранения значительных ресурсов газогидратов.

Специализированных газогидратных исследований на природных объектах в России пока не проводилось. Тем не менее, полученный к настоящему времени фактический материал позволяет оценить прогнозные ресурсы гидратного газа, а также наметить первоочередные полигоны для проведения специализированных геолого-разведочных работ (рис. 2).

В континентальных условиях на территории России ресурсы газогидратного газа, по нашим оценкам, составляют около 400 трлн м3 и сосредоточены в областях распространения многолетнемерзлых пород в пределах нефтегазоносных провинций (НГП) Восточной Сибири, Тимано-Печорской и Западно-Сибирской НГП .

Западно-Сибирская НГП является наиболее перспективной для освоения континентальных ГГ. Первоочередными объектами геолого-разведочных работ являются ареалы месторождений севера Надым-Пур-Тазовского региона, где общие ресурсы гидратного газа оцениваются в 110 трлн м3 (см. рис. 2). По совокупности геолого-технологических и экономических критериев первоочередным опытно-промышленным полигоном может служить территория Ямбургского НГКМ.

Субаквальные газогидраты на территории окраинных и внутренних морей России обладают значительным и более «надежным» ресурсным потенциалом из-за большей достоверности параметров, необходимых для оценки ресурсов (см. рис. 2).

Моря арктического и дальневосточного секторов России существенно различаются по перспективам вовлечения в разработку субаквальных газогидратных залежей. Так, в арктическом секторе РФ для Чукотского, Восточно-Сибирского морей и моря Лаптевых характерны низкие оценки гидра-тоносности вследствие их мелководности. Практически все ресурсы гидратного газа здесь связаны с областями начала континентального склона Северного Ледовитого океана. Прогнозные ресурсы

Зоны возможного

гидратообразования; О - первоочередные объекты для постановки ГРР на нетрадиционные источники газа

I - основные угленосные провинции;

Основные сланценосные провинции:

1 - Прибалтийская; 2 - Волжско-Печорская; 3 - Прибайкальская; 4 - Забайкальская; 5 - Оленёкская; /-ч, - ЕСГ

Рис. 2. Распространение и потенциальные ресурсы гидратных, угольных и сланцевых газов на территории России (по оценкам ООО «Газпром ВНИИГАЗ», )

ПРОБЛЕМЫ РЕСУРСНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ГАЗОДОБЫВАЮЩИХ РАЙОНОВ РОССИИ ДО 2030 Г.

гидратного газа в Баренцевом и Карском морях значительны, однако крайне неравномерно распределены по площади и сосредоточены в нескольких глубоководных впадинах (см. рис. 2).

Моря дальневосточного сектора - Берингово и Охотское - обладают значительными перспективами гидратоносности. Зона стабильности гидратов метана достигает внушительных мощностей, простираясь на обширные территории этих акваторий. Прогнозные ресурсы гидратного газа Берингова моря могут достигать 63 трлн м3 и приурочены к его юго-западной части.

В Охотском море прогнозные ресурсы гидратного газа существенно меньше - около 17 трлн м3 -однако более «надежны» в силу лучшей изученности акватории. Это позволяет наметить в западной части Охотского моря, в районе впадины Дерюгина, первоочередной полигон для проведения опытно-методических и геолого-разведочных работ на субакальные газогидраты. Следует также отметить, что этот регион является наиболее удаленным от традиционных источников газа.

Среди южных морей наибольшими перспективами будущего освоения природных газогидра-тов обладает Черное море из-за значительных ресурсов гидратного газа, расположенных вблизи экспортных транспортных коридоров и потенциальных потребителей УВ. По оценкам болгарских исследователей, ресурсы гидратного газа в Черном море могут достигать 49 трлн м3 .

Таким образом, рассматривая перспективы освоения ресурсов гидратного газа в России, необходимо учитывать следующее:

1. В настоящее время оценочная себестоимость добычи гидратного газа значительно превышает аналогичный показатель для традиционных газовых месторождений. Промышленное освоение га-зогидратных залежей в России станет рентабельным, когда прогресс в технологиях газодобычи обеспечит экономическую целесообразность их разработки (ориентировочно через 15-20 лет).

2. Наибольшими перспективами промышленного освоения обладают континентальные газогид-ратные скопления, приуроченные к районам с налаженной инфраструктурой добычи и транспортировки газа.

3. Первоочередными объектами для постановки геолого-разведочных работ и опытно-экспериментального бурения на природные газовые гидраты в России являются: территория Ямбургского НГКМ и западная часть Охотского моря в районе Сахалинского шельфа (впадина Дерюгина).

Ресурсы угольного метана и перспективы их освоения в России

Большинство промышленно угленосных бассейнов мира, в том числе в России, фактически являются углегазоносными. В угленосных толщах могут находиться значительные газовые скопления в свободной форме - так называемые «сладкие пятна». Однако, по существующим определениям, на месторождении угольного газа (УГ) большая его часть (до 90 %) должна находиться в трудно-извлекаемой форме твердого раствора с углем, иначе месторождение не относится к нетрадиционным, а является традиционным газовым скоплением во вмещающем угленосном массиве. Поэтому, несмотря на значительные прогнозные ресурсы угольного метана (до 250 трлн м3), его промышленная добыча представляет собой проблему, пока трудно разрешимую с технологической и экономической точек зрения.

Тем не менее, угольный метан во многих странах мира, в том числе и в России, рассматривается в качестве важной составляющей топливно-энергетической базы. Мировой опыт подтверждает возможность и экономическую эффективность широкомасштабной добычи метана из угольных пластов, годовой объем которой в 2005 г. составил: в США - 52 млрд м3, в Канаде - 2,4 млрд м3, в Австралии - 0,7 млрд м3, в Китае -1,1 млрд м3. В ряде стран (Италия, Германия, ЮАР, Индия, Венесуэла, Аргентина и др.) существуют программы разработки технологий добычи метана из угольных пластов. Однако большая часть метана, добываемого в США из угольных пластов (60-65 %), приходится на традиционные газосодержащие месторождения, в залежах которых газ находится в свободной форме в угленосных формациях бассейна Сан-Хуан .

Лидирующее положение в мире по уровню промышленного освоения метана угольных пластов занимают США. Объем добываемого угольного метана в 2005 г. превысил 50 млрд м3, что составляет 9 % от всей годовой добычи природного газа в США. Угольный газ добывается в 40000 скважинах, пробуренных в 20 угольных бассейнах.

Однако угольные бассейны США в настоящее время являются практически единственным примером использования метана угольных пластов в промышленных масштабах. Такая ситуация связана с тем, что добыча и подготовка к магистральному транспорту УГ требуют специального комплекса геолого-промысловых исследований, которые коренным образом отличаются от типовых изысканий на углеразведочных скважинах. Это требует изменения конструкций скважин, системы их обустройства, использования другой измерительной аппаратуры, средств герметизации и т.д. и в конечном счете значительных капиталовложений в упомянутые технологии.

Крупные угольные бассейны России соответствуют (а часто и значительно превосходят) по своим характеристикам мировые критерии перспективности добычи угольного метана: метанонос-ность углей, степень их метаморфизма, проницаемость, петрографический состав углей и т.д. . Прогнозные ресурсы угольного газа оцениваются в 50 трлн м3 (см. рис. 2).

С 2003 г. ОАО «Газпром» приступило к реализации проекта по оценке возможности промышленной добычи метана из угольных пластов в Кузбассе . ОАО «Газпром промгаз» обустроило на Талдинской площади экспериментальный полигон, на котором отрабатываются технологии промышленной добычи и использования УГ. Работы выполняются поэтапно с целью снижения геологических и технологических рисков, которыми характеризуются такого рода проекты на ранней стадии их реализации.

С февраля 2010 г. Талдинская площадь Кузбасса официально признана метаноугольным месторождением (ООО «Газпром добыча Кузнецк», г. Кемерово, при участии ОАО «Газпром промгаз»).

Освоение ресурсов угольного метана Кузбасса в будущем может расширить ресурсную базу углеводородного сырья ОАО «Газпром», обеспечив широкомасштабную газификацию Кемеровской области и регионов юга Западной Сибири. Опыт, полученный ОАО «Г азпром промгаз» в Кузбассе, является для России уникальным и, по сути, пока единственным опытом прикладных исследований нетрадиционных газовых ресурсов с перспективой их промышленной добычи.

Рассматривая перспективы промышленного освоения ресурсов УГ в России, отметим следующее:

1. Первоочередным объектом опытно-промышленной добычи является Талдинская площадь Кузнецкого угольного бассейна (см. рис. 2).

2. Промышленная добыча угольного газа в России длительное время будет оставаться нерентабельной. Попутная добыча шахтного метана для нужд местного газоснабжения уже в настоящее время имеет хорошиме перспективы.

3. Исходя из мирового опыта освоения метана угольных пластов, актуальными для России в настоящее время являются поисково-оценочные работы на угольный метан в перспективных районах различных угольных бассейнов с учетом методических наработок, полученных в Кузнецком угольном бассейне.

Ресурсы сланцевого газа и перспективы их освоения в России

Сланец - осадочная порода, состоящая из консолидированных глинистых частиц с крайне низкой газопроницаемостью. Во многих нефтегазовых месторождениях сланцевые формации являются покрышками. При этом в ряде бассейнов пласты сланцев (мощностью иногда до сотни метров) являются источником природного газа. Газ в сланцевых формациях может содержаться благодаря наличию локальной трещиноватой макропористости, в пределах микропор или находиться в адсорбированном состоянии. Газ в сланцах содержится в низких концентрациях и его можно извлечь путем вскрытия и дренажа достаточно больших объемов газосодержащих пород на значительных площадях, используя технологии гидроразрыва.

В настоящее время сланцевый газ (СГ) представляет собой перспективный вид энергетических ресурсов. В США за 10 лет (1996-2006 гг.) добыча газа из сланцев выросла почти на 300 %, с 8 до 31 млрд м3/год . Объем СГ, добываемого в США в семи крупнейших бассейнах, по данным на 2009 г., достиг 67 млрд м3 (более 11 % от общего объема добычи газа в США). За пределами США добыча СГ началась в Канаде; объем добытого газа составил 5 млрд м3 (2,6 % от общего объема добычи газа в стране) .

Предполагается, что значительными ресурсами газосодержащих сланцев обладают Нидерланды, Польша, Венгрия, Франция, Швеция и другие европейские страны, а также Китай. Ряд стран ЕС рассматривает СГ как реальную альтернативу поставкам традиционного газа, в том числе из России.

Несмотря на положительный американский опыт, освоение ресурсов СГ, особенно в условиях густонаселенных стран Европы, имеет ряд существенных, часто непреодолимых ограничений.

Рентабельная добыча СГ требует огромных газосборных площадей. В США с их значительной малозаселенной территорией можно бурить десятки тысяч скважин на участках в тысячи квадратных километров. В густонаселенной Европе добывающие компании вряд ли смогут себе это позволить, что резко уменьшает привлекательность проектов по добыче СГ. Значительная часть возможных проектов освоения сланцевого газа в Европе территориально приурочена к курортным (в том числе приморским) зонам Австрии, Польши, Италии, Англии и др.

Кроме того, разработка месторождений СГ имеет серьезные экологические ограничения. В технологии гидроразрыва используются большие объемы воды («одна скважина - одно озеро») с песком и химическими добавками, которые могут проникать в грунтовые воды. Требует решения проблема сбора, хранения и утилизации отходов бурения, содержащих весь спектр используемых в процессе добычи специфических загрязняющих веществ. В связи с этим экологические ограничения в странах ЕС существенно ограничат прогнозный масштаб освоения СГ в Европе.

В России горючие сланцы распространены в шести основных осадочных бассейнах (см. рис. 2). Следует подчеркнуть, что лишь 7 % мировых ресурсов горючих сланцев приурочено к Европейскому континенту, при этом большинство - к территориям стран Западной и Восточной Европы, а не РФ. Азиатский сектор РФ также существенно уступает по ресурсам горючих сланцев американским континентам.

Для России, по экспертным оценкам ООО «Газпром ВНИИГАЗ», геологические ресурсы сланцевого газа могут составить 6-8 трлн м3. Другие авторы дают более оптимистические оценки - до 20 трлн м3, чуть меньше, чем суммарные оценки тех же авторов для Европы и Китая .

В настоящее время все ресурсные оценки СГ для России - сугубо экспертные в силу крайне малой изученности объекта, но, без сомнения, имеют «право на жизнь».

Освоение ресурсов СГ в России осложнено:

1. Слабой геолого-геофизической изученностью, что обусловит низкую эффективность поисковоразведочных работ. В сланцевых бассейнах США изученность на порядок выше, что позволяет составлять геолого-технологические модели, адекватные реальным.

2. Отсутствием специализированных технологий добычи. В России имеется опыт ГРП и горизонтального бурения, однако эти работы были ориентированы на иные объекты. Использование данных технологий для добычи сланцевого газа имеет свою геолого-экологическую специфику.

3. Низкой буровой обеспеченностью работ. В США на объекты сланцевого газа ежегодно бурится несколько тысяч скважин. Такой масштаб бурения в ближайшие десятилетия в РФ экономически не целесообразен и маловероятен.

4. Отсутствием в РФ необходимых экономических стимулов (например, «§ 29 о налоговых льготах» - законодательный акт Конгресса США «О политике в области добычи газа из нетрадиционных источников»). В равной степени это относится ко всем рассмотренным нетрадиционным газовым ресурсам - сланцевым и угольным газам, природным газогидратам.

Для РФ изучение сланцевых газов актуально для мониторинга мировых перспектив его использования в качестве альтернативы российскому газу. Однако для собственной добычи этот вид нетрадиционных газовых скоплений промышленного интереса пока не представляет, в отличие от угольного метана и природных газогидратных залежей.

Список литературы

1. WOC 1 (Exploration, Production and Treatment of Natural Gas) Basic Activities Group report. Proc. of the 22nd World Gas Conference. WOCs Reports. Tokyo, Japan, 2003. P.p. 5-49.

2. Якушев B.C. Ресурсы и перспективы освоения нетрадиционных источников газа в России / B.C. Якушев, Е.В. Перлова, В.А. Истомин, В.А. Кузьминов, Н.Н. Соловьев, Л.С. Салина, Н.А. Махо-нина, С.А. Леонов. - М.: ИРЦ Газпром, 2007. - 152 с.

3. Mallik 2002 Gas Hydrate Production Research Well Program. Proceedings of the Mallik International Symposium «From Mallik to the Future» in Makuhari, Japan, 2003, 109 p.

4. TakahashiH. Exploration for Natural Hydrate in Nankai-Trough Wells Offshore Japan / H. Takahashi, T. Yonezawa, Y. Takedomi. Paper presented at the 2001 Offshore Technology Conference in Houston, Texas, 30 April - 3 May 2001. OTC 13040.

5. Перлова E.B. Первоочередные объекты для поиска гидратов метана в надпродуктивных толщах действующих месторождений севера Западной Сибири / Е.В. Перлова, B.C. Якушев, Н.А. Махо-нина, С.А. Леонов // Полезные ископаемые мирового океана - 4: Материалы Международной конференции 12-15 мая 2008 г., г. Санкт-Петербург. - СПб.: ВНИИОкеангеология, 2008 (CD).

6. Perlova E.V. Submarine gas hydrate deposits: from genesis, geology to pecularities of gas production and treatment / E.V. Perlova, V.S. Yakushev, N.A. Makhonina, S.A. Leonov. Proceedings of 5th International Conference on Gas Hydrates, v. 3 (exploration, resources and environment), Trondheim, Norway, 2005. -Р 771-776.

7. Мазуренко Л.Л. Газовые гидраты Мирового океана / Л.Л. Мазуренко, В.А. Соловьев, Т.В. Матвеева // Газовая промышленность. Спецвыпуск «Газовые гидраты». - 2006. - С. 2-6.

8. Василев А. Оценка пространственного распространения и запасов газогидратов в Черном море / А. Василев, Л. Димитров // Геология и геофизика. - 2002. - Т. 43. - № 7. - С. 672-684.

9. Имра Т.Ф. Получение метана из угольных пластов / Т.Ф. Имра, О.А. Шепелькова и др. // Информационно-аналитический сборник, 2001. - 77 с.

10. Карасевич А.М. Кузнецкий бассейн - крупнейшая сырьевая база промысловой добычи метана из угольных пластов / А.М. Карасевич, В.Т. Хрюкин, Б.М. Зимаков и др. - М.: Издательство Академии горных наук, 2001. - 64 c.

11. Kuuskraa V.A. Decade of Progress in Unconventional Gas Unconventional gas / VA. Kuuskraa // OJG Unconventional gas article. - 2007. - № 1. - Р. 1-10.

12. Дмитриевский A.H. Сланцевый газ - новый вектор развития мирового рынка углеводородного сырья / А.Н. Дмитриевский, В.И. Высоцкий // Газовая промышленность. - 2010. - № 8. - С. 44-47.