Метановые метания

 ВИКТОР ЛЕОНОВ

По прогнозам ученых, мировое потребление нефти достигнет своего максимума в 2010—2015 годах. И, хотя нефть на сегодняшний день является основным энергоносителем в мире, многие эксперты считают, что в целом XXI век пройдет под знаком газа. Способен ли метан угольных пластов внести серьезную лепту в предсказываемый триумф нового лидера среди углеводородов?

 Чтобы начать предметный разговор об угольном метане, прежде всего, необходимо разобраться — а каковы предпосылки его добычи и есть ли они вообще на сегодняшний день в России? Понимание, что «газовая пауза» заканчивается и дешевого природного газа в достаточно скором времени не будет, катастрофическое ухудшение экологии в шахтерских регионах, взрывы на угольных шахтах, повлекшие огромные человеческие жертвы, заставили по-другому взглянуть на проблему угольного метана многих ученых, экономистов, предпринимателей. Однако, как это часто бывает у нас в стране, без политической воли не обошлось.

     По большому счету, исполнительная власть давала, дает и будет продолжать давать сигналы не только топливно-энергетическому комплексу (ТЭК), но всей экономике. Нынешний президент Российской Федерации Д.А. Медведев, в бытность еще первым вице-премьером Правительства и кандидатом в президенты, на экономическом форуме в Красноярске «Россия 2008—2020» огласил свою знаменитую программу четырех «И» — Институты, Инфраструктура, Инновации и Инвестиции. В ней, среди прочих насущных проблем, будущий президент особое внимание уделил энергетическому сектору: «В энергетике мы должны предпринять уже в ближайшие годы серьезные действия, показать по-настоящему современное развитие». «Нам надо создать при этом достаточные стимулы для увеличения доли атомной, гидро- и угольной генерации нового поколения, а также модернизации газовой генерации», — подчеркнул Д.А. Медведев. По его словам в ближайшие два года необходимо обеспечить принятие мотивирующих к нововведениям и энергосбережению технических регламентов, установление жестких санкций за нарушение экологического законодательства. Кроме того, государство может и должно участвовать в софинансировании тех проектов в энергетике, которые создаются с применением новейших технологий.

     До озвученной Д.А. Медведевым программы четырех «И» об обязательном переходе на инновационные рельсы развития страны говорил и В.В. Путин. В 2007 году С.Б. Иванов, ныне вице-премьер правительства, позволял себе более жесткие высказывания. Так на очередном выездном заседании Военно-промышленной комиссии в Екатеринбурге он заявил, что в России необходимо создавать условия, когда государство, органы власти смогут не только поощрять предприятия за инновации, но и в определенных случаях финансово наказывать за уклонение от них. «Речь идет о разработке системы мер, направленных на создание такой среды, когда ключевую роль должен играть не капитал, а идеи и умение доводить их до стадии коммерческой реализации», — заявил Сергей Борисович.

      В интервью журналу «Итоги» (от 15 сентября 2008 года) президент РСПП А.Н. Шохин объяснил, что такое инновация для экономики и почему она столь важна именно для ТЭК: «Инновации — это генерирование чего-то нового, чего не было. Но если вы завозите на автозавод оборудование, демонтированное в связи со снятием той или иной модели с производства, то машина выйдет для нас, может, и «инновационная», но это будет вчерашний день для мирового рынка». Далее он добавляет: «Я вот считаю, например, инновационным в первую очередь должен стать ТЭК. Потому как пока что мы на нем живем. А иначе мы попросту съедим весь запас углеводородов раньше времени».

      Действительно, необходимо понимать, что наш бюджет в большей части основывается на экспорте углеводородов. Быстро модернизировать экономику, молниеносно сделать ее ориентированной на переработку и обработку не получится. Надо обратить особое внимание на ТЭК, на его возможности, на увеличение его эффективности, на интенсификацию добычи, на применение опять же передовых инновационных технологий. Россия связала себя долгосрочными контрактами (большинство из них рассчитано на 15—20 лет) с зарубежными потребителями углеводородов — мы не имеем права снизить этот экспортный поток. Да и претензии на звание энергетической державы обязывают. Добыча газа не растет высокими темпами, с течением времени отечественная экономика будет чувствовать его дефицит. Некоторые эксперты уверяют, что уже сейчас этот дефицит существует и измеряется несколькими миллиардами кубометров. Как мы уже упоминали, долгосрочные экспортные контракты обязывают ОАО «Газпром» выполнять их условия, а если нет роста добычи, значит, компенсировать разрыв придется за счет внутреннего рынка. В качестве альтернативного энергоносителя будет предлагаться уголь, запасы которого во много раз превосходят запасы других традиционных энергоносителей.

      Безусловно, у проблем ТЭК нет единственно возможного решения, которое позволило бы снять накопившуюся напряженность. Нет способа, который уже завтра смог бы поставить весь энергетический сектор на инновационный путь развития. Если не выходом из тех проблем, которые стоят перед ТЭК, то, по крайней мере, попыткой выхода можно считать деятельность кемеровского губернатора А.Г. Тулеева. Казалось бы, ему сам бог велел развивать тему «Топливо XXI века — уголь». Губернатор Тулеев пошел дальше и на вверенной ему территории совместно с ОАО «Газпром» начал реализовывать проект «Метан Кузбасса», конечной целью которого является промышленная добыча угольного метана. В интервью, посвященных этой теме, он постоянно расставляет акценты: «Мы не построим настоящую энергетическую сверхдержаву, опираясь только на нефть и природный газ. Сегодняшний этап развития отечественного ТЭК — ключевой. И от того, какие решения по его дальнейшему развитию будут приняты, зависит судьба не только конкретных регионов, но и России в целом».

      Губернатору удалось найти союзников в федеральных органах власти и в ОАО «Газпром». Программа получила поддержку В.В. Путина. Предполагается, что метан угольных пластов способен удовлетворить потребности в газовом топливе Кемеровской области и соседних регионов, а высвободившиеся объемы углеводородов пойдут на удовлетворение потребностей растущей российской экономики и обязательств по экспорту. Администрация Кемеровской области в случае изменения отношения к нетрадиционным углеводородам получает одновременно и полную самообеспеченность региона в энергоресурсах, и серьезное повышение безопасности шахт за счет снижения неожиданных выбросов метана, и увеличение добычи угля за счет повышения скорости работы в шахте (очистном забое), и значительное улучшение экологической обстановки.

      Можно ли разрешить энергетическую напряженность другими источниками энергии? Можно, но не быстро. И вот почему. Разработка континентального шельфа требует вложения огромных инвестиций (порядка $100 млрд), отсутствует необходимый опыт работы в сфере добычи нефти и газа в тяжелых климатических условиях (Арктика, Дальний Восток и пр.), неспособность отечественного машиностроения обеспечить техникой данные проекты — все это говорит о долгосрочной реализации. Огромные водные ресурсы, которыми обладает Россия, позволяют надеяться на решение проблемы с помощью строительства новых гидроэлектростанций (ГЭС). Строительство ГЭС еще более долгий процесс — порядка 15—20 лет, ко всему прочему, основные гидроресурсы сконцентрированы в Сибири и на Дальнем Востоке, что ограничивает их использование. Очень перспективное направление — использование мирного атома — также налагает определенные временные (строительство атомной электростанции занимает не менее 5 лет) и технологические трудности. Не секрет, что российское атомное машиностроение за годы простоя растеряло многое и не сможет в ближайшей перспективе обеспечить достаточное количество АЭС.

      Таким образом, в поле зрения остается старый добрый уголь и новое (относительно российской действительности) направление — промышленная добыча угольного метана. Если она все же состоится...

США и все остальные. Мировой опыт.

      Первыми на угольный метан как на самостоятельное полезное ископаемое обратили внимание специалисты из США. Это очень важный момент, можно даже сказать, определяющий все дальнейшие успехи — метан угольных пластов стал рассматриваться не как сопутствующий угледобыче опасный компонент, а как полноценный, пусть и нетрадиционный, углеводород, добыча которого фактически не связана с деятельностью угольных компаний.

      Если США подходит к реализации какого-либо серьезного проекта, то делает это основательно и последовательно. Об этом свидетельствуют полученные результаты — уже сегодня добыча метана превышает отметку в 50 млрд кубометров в год, что составляет уже около 8% добычи природного газа страны. В этой отрасли работает порядка 200 компаний (крупнейшие игроки — Amoco, Meredian Oil). В США используются самые современные технологии увеличения дебита метана — пневмо- и гидродинамические воздействия на пласты, способствующие интенсификации газоотдачи. Именно такие технологии позволяют осваивать до 80% метана, находящегося в пластах. Пробурено уже свыше 20 тысяч скважин. Общие инвестиции в отрасль составили более $20 млрд. Нельзя забывать, что власть «провоцировала» бизнес заняться этой отраслью, предоставляя налоговые льготы и прочие преференции. Однако и после отмены льгот добыча не только не упала, а продолжает динамично расти, чему немало способствовало появление нового поколения буровой техники и прогрессивных методов воздействия на пласт. Кроме того, важнейшим положительным фактором явилась и законодательная база, которая зафиксировала метан угольных пластов в собственности государства, а не угольных компаний.

      Результаты работ в США вызвали интерес к метану и в других странах, обладающих значительными запасами угля. Сейчас Канада добывает 4 млрд кубометров, Австралия — 1,5 млрд кубометров, Китай, по неподтвержденным данным, — 1 млрд кубометров. Еще только ведутся исследовательские работы в ЮАР, Великобритании, Германии, Украине и Казахстане. К сожалению, статистические данные по этому вопросу в разных источниках различаются, и мы приводим здесь примерные цифры.

      Мировые ресурсы метана оцениваются в 260 трлн кубометров, лидерами в этом списке являются США, Китай, Россия, Индия, Австралия. Говорить о запасах в конкретных цифрах достаточно сложно, потому как прогнозы экспертов разнятся порой до нескольких десятков триллионов и учитывают только запасы, которые находятся на глубинах до одного километра.

      Серьезный опыт в добыче угольного метана накопила Австралия, которая практически параллельно с США развивала это направление, хотя и не в таких масштабах. Китайский интерес к этому природному ископаемому проявился в начале 90-х годов прошлого столетия. За интересом последовали дела — пробурено уже более 100 скважин — и пристальное внимание и участие зарубежных партнеров — в Китай пришли иностранные компании. Объединенная китайская компания CUCBM заключила шесть контрактов на разведку и разработку пластов с Arco, Phillips, Texaco и Saga Petroleum. По некоторым прогнозам, к 2010 году Китай должен выйти по добыче угольного метана на показатель в 10 млрд кубометров.

     Польша совместно с американскими компаниями EuroGas Inc. и Pol-tex Methane Sp.z.o.o. решила также поучаствовать в разработке угольных пластов на предмет добычи метана.

      Серьезно озаботилась возможностью добычи угольного метана Украина. Цель нашего ближайшего соседа — возможность достижения статуса энергонезависимой державы. Видимо, постоянные проблемы с согласованием цены на природный газ, которые несколько лет подряд возникали в канун Нового года, подтолкнули к поиску энергетических резервов внутри страны. Специалисты подсчитали, что Украина находится на 10 месте по запасам угольного метана, и таких запасов достаточно, по самым скромным оценкам, чтобы обеспечить общее потребление газа в стране на целых 20 лет.

А что у нас?

      Результаты работ, выполненных в 2003—2007 гг. дочерними предприятиями ОАО «Газпром» ОАО «Промгаз» и геологопромысловой компанией «Кузнецк», показали принципиальную возможность добычи метана из угольных пластов на экспериментальном полигоне в Кузбассе.

      Необходимым условием эффективного развития промышленной добычи угольного метана является поэтапное принятие соответствующей нормативно-правовой базы, благо мировой опыт имеется. Сегодня угольный метан даже не внесен в перечень полезных ископаемых, абсолютно не используются преимущества Киотского протокола, существует нехватка квалифицированных кадров. Первый этап должен привлечь в эту среду бизнес. Для этого потребуется разработка системы экономических стимулов — льготы по налогам, по таможенным платежам на ввоз новой техники и технологий. На втором этапе — введение полного запрета строительства шахт на участках, не прошедших предварительную дегазацию.

      Это необходимые, но недостаточные шаги. Ключевым вопросом для любого инвестора все равно останется себестоимость полученного продукта и сроки окупаемости финансовых вложений. Отличие добычи угольных газов от добычи природного газа состоит в том, что для получения максимального дебита требуется бурение большого количества разнонаправленных скважин (большого — это несколько тысяч).

      Кроме того, максимум по дебиту и стабильности химического состава достигается через довольно значительный срок, при добыче метана из неразгруженных угольных пластов иногда до двух лет.

      Сейчас совершенно очевидно, что главными составляющими цены угольного метана при этих условиях являются стоимость бурения и интенсификации скважин, а также стоимость наземного оборудования для подготовки и утилизации газа. Без внедрения современных инновационных технологий и оборудования для эффективного выполнения этих работ проект промышленного освоения метаноугольных месторождений растянется на многие годы и, следовательно, теряет свою экономическую и социальную значимость.

      Проведенный специалистами кафедры технической механики РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина во главе с профессором А.Г. Молчановым анализ зарубежных буровых установок показал, что наиболее перспективным является применение гибридных колтюбинговых буровых установок. В нашей стране такие установки не выпускаются. В качестве примера можно привести гибридные буровые установки компании Foremost (Канада). Установки этой компании обеспечивают высокую скорость бурения, достигающую 250—320 м/час.

      При этом необходимо учитывать, что для технического обеспечения такого масштабного проекта, как создание в нашей стране новой отрасли ТЭК — промышленной добычи угольного метана, существующие производственные мощности зарубежных машиностроительных компаний окажутся однозначно недостаточными. Для решения этой проблемы понадобится создание отечественных машиностроительных производств с использованием передовых зарубежных технологий. Без поднятия и восстановления машиностроительного сектора невозможно говорить о каком бы то ни было успехе в деле освоения метана угольных пластов.

      Сегодня ведутся активные работы в области развития технологий и создания нового оборудования для разуп-рочения угольных пластов и создания депрессивных зон (искусственных коллекторов) для эффективной десорбции метана и повышения газоотдачи.

      Существуют различные методы для выполнения этих операций: гидравлический разрыв, пневмогидравличес-кое воздействие, пироразрыв, акустическое и гидроакустическое воздействие, бурение протяженных скважин по угольному пласту, огневая проработка протяженного бурового канала угольного пласта, увеличение диаметра забоя скважины, а также сочетание технологий. Выбор наиболее приемлемых технологий определяется исходя из особенностей геологического строения и геофизических параметров пласта.

      Несмотря на большое количество существующих методов, наиболее используемым в мире до сих пор является метод гидроразрыва угольного пласта. На первом этапе экспериментальных работ, проводимых в Кузбассе ОАО «Газпром» с привлечением специалистов и оборудования зарубежных сервисных компаний, было проведено 19 гидроразрывов. Гидравлические разрывы угольных пластов были выполнены с применением колтюбинга и через обсадные трубы, что лишний раз доказывает при заблаговременной дегазации и промышленной добыче угольного метана необходимость использования гибридных буровых колтюбинговых установок (подробнее см. материал на стр. 20).

      Еще одной проблемной задачей является экономически выгодная утилизация угольного метана на поверхности. Особенно эта проблема актуальна на первых этапах добычи, в условиях нестабильного по составу и дебиту получаемого газа и при низком давлении в устье скважины. В этом отношении вызывает интерес появление на мировом рынке двигателей нового типа на основе стир-линг-технологий, которые могут применяться как для получения тепловой и электрической энергии, так и для сжижения метана (подробнее см. материал на стр. 32).

      В заключение еще раз подчеркнем: необходимым условием эффективного развития промышленной добычи угольного метана является поэтапное принятие соответствующей нормативно-правовой базы, предоставление налоговых, таможенных и прочих преференций для недропользователей, производителей и поставщиков инновационного оборудования, поддержка на государственном уровне внедрения инновационных технологий и современного оборудования. К счастью, эти проблемы нашли понимание на самом высоком государственном уровне, и, по нашим данным, в скором времени следует ожидать принятия соотвествующих решений.

      В следующих номерах мы будем информировать наших читателей о становлении новой отрасли отечественного ТЭК — промышленной добычи угольного метана, о новых технологиях и ведущих мировых и отечественных производителях