О главном камне преткновения между геологами и экологами
Природный газ (метан) представляет собой одну из фундаментальных основ современной цивилизации. Природа словно подарила человечеству этот газ, скрыв его в недрах планеты в различных формах. И каждой форме определено свое время. Как только происходит очередное технологическое усовершенствование, человек получает возможность добывать новые ресурсы метана. Важно, чтобы эта добыча была максимально безопасной для окружающей среды, антропогенная нагрузка на которую постоянно растет и так. Добыча природного газа из нетрадиционных источников стала возможной благодаря гидроразрыву пласта. Именно эта технология и стала в последние годы настоящим камнем преткновения между геологами и промышленниками с одной стороны, и экологами – с другой.
Основная претензия оппонентов разработки залежей нетрадиционного газа (НТГ) относится именно к гидроразрыву пласта (ГРП). Она базируется на том, что закачка в скважину технологического носителя на основе воды с добавлением химических реагентов (0,5…1,5% объема) под высоким давлением (ориентировочный усредненный интервал верхней границы давлений – 800…1300 атм; точнее определяется характеристиками породы, глубиной и особенностями залегания газоносных пластов), приводит к проникновению отравляющих веществ в водоносные горизонты. В результате опасными токсинами может быть загрязнена вода для питья и полива. Среди других последствий – локальные землетрясения и эмиссия парниковых газов (прежде всего метана).
Негативные последствия порождают трещины, которые образуются в результате гидроразрыва пласта. Они якобы пронизывают недра на многие сотни метров и входят в водоносные горизонты, нарушая герметичность естественных резервуаров, что в итоге приводит к попаданию химических реагентов и метана в питьевую воду. Это яркий образец манипулирования, ориентированного на техническую неосведомленность рядового человека. Между тем, ключевая вещь для понимания технологии ГРП кроется не столько в слове «гидроразрыв», сколько в понятии «пласт». По определению, пласт – это геологическое тело с плоской формой и однородными признаками, ограниченное параллельными поверхностями: кровлей и подошвой, наименьшее расстояние между которыми определяет его мощность (толщину). Применение ГРП, собственно, направлено на разрыв в пределах отдельно взятого пласта, поэтому она и получила соответствующее название.
В рассматриваемом контексте следует подчеркнуть четыре момента.
- Глубины залегания водоносных горизонтов чистой питьевой воды – несколько сот метров, тогда как ГРП в плотных породах проводится на глубинах в несколько километров. Даже при минимальной глубине ГРП и максимальной глубине залегания водоносных горизонтов питьевой воды толщина изолирующих слоев составит не менее километра.
- Трещины, возникающие вследствие ГРП под давлением в несколько атмосфер, могут иметь длину от нескольких до десятков метров (лишь в отдельных исключительных случаях – нескольких сотен метров) в зависимости от плотности и однородности пласта, направления разрыва (поперечного или продольного) и заданной программы. Но эти трещины никак не могут иметь километровой длины, которая позволила бы достичь водоносного горизонта (причем разрывая наслоение пластов в поперечном направлении).
- Чтобы трещины имели многокилометровую длину и проникли в водоносные горизонты, давление разрыва пласта должно быть на 3…4 порядка (!) выше. Гипотетически, его может обеспечить подземный подрыв ядерного фугаса камуфлетного типа ( то есть не выходящий на поверхность), при котором могут быть созданы давления в несколько миллионов атмосфер. Расчет по эмпирической формуле для моделирования подземных ядерных взрывов промышленного назначения показывает, что необратимые изменения геологической среды в радиусе 3 км произойдут при ядерном взрыве мощностью в 10 килотонн. Никакой гидроразрыв пласта в принципе не может дать такого уровня энергии и такой ее концентрации в единицу времени.
- В природе известно явление, похожее на гидроразрыв, но способное привести к более серьезным последствиям. Это вулканическая деятельность, когда жидкая вязкая магматическая масса с высокой температурой разрывает земную кору и выходит на поверхность. Магморазрыв по своей природе базируется на гидродинамическом ударе высокотемпературного флюида с разрывом литосферы и имеет энергию на один-два порядка больше энергии ядерного взрыва. Опять же, ни о чем похожем в случае ГРП не идет.
Таким образом, имеем дело с манипуляцией.
Риском для безопасной добычи нетрадиционного газа могут быть косые или вертикальные разломы в литосфере природного происхождения, которые образовались в различное геологическое время под влиянием тектонических явлений. Они достаточно хорошо определяются методами дистанционного зондирования Земли. Бурение скважины в зоне разлома означает, что она может попасть под действие поперечных нагрузок и из нее (при разгерметизации) могут иметь место утечки с высокой вероятностью вертикальных миграций. Причем они могут продолжаться десятилетиями. Экологи часто преподносят это как опасность подъема токсичных химических реагентов из технологического раствора после выполнения ГРП, а также углеводородов вверх, до водоносных горизонтов. Но при этом забывают, что прежде всего имеет место опускание основной их части под действием гравитации, вверх могут подниматься только летучие вещества. Если рассмотреть Юзовский участок в пределах Днепровско-Донецкой впадины, то можно сделать вывод, что он имеет значительно меньшую концентрацию разломов по сравнению с другими участками, например, вдоль линии Рубежное–Сватово–Купянск–Готвальд.
Выбор компаниями «Шелл» и «Укргаздобыча» месторасположения первой поисковой скважины «Беляевская-400» оказался удачным как с точки зрения отсутствия разломов, так и мест водозаборов. Таким образом, имеют место попытки подменить понятия и совершение манипуляций, направленных на перевод потенциальных рисков в реальные опасности.
Очень серьезным упреком при добыче НТГ являются случаи загрязнения воды опасными для здоровья химическими веществами и метаном. Однако наличие метана в воде является естественным явлением (болотный газ), хотя он – малорастворим, нетоксичен и не опасен для человека при вдыхании. Поскольку молекула метана имеет полностью насыщенные все четыре валентных связи атома углерода, то в химические реакции соединения метан не вступает и в крови человека почти не растворяется.
Что же касается наличия химических реагентов ГРП в воде, то хотя большинство месторождений НТГ залегает гораздо глубже подземных вод, такие случаи неоднократно отмечались в процессе реализации проектов. Главными проблемами при разработках сланцевых месторождений считается то, что на небольшой площади бурится много скважин. При этом они пронизывают водоносные горизонты, но могут стать проницаемыми до них только при несоблюдении технологий бурения. В итоге в водоносные горизонты могут попадать растворы для гидроразрыва и метан. Изабель Моретти из Французского института нефти и новой энергии объяснила, что технология надежной герметизации скважин существует, но имеет свою цену, и не все компании обладают знаниями, необходимыми для обеспечения полной герметизации скважины.
Подробнее материал читайте в журнале «Терминал» №23 (661) от 10 июня 2013 г.
