вторник, 17 януари 2012 г.

Десет неща, които трябва да знаем за шистовия газ. (3)

6. Защо е по-трудно да бъде добиван шистов газ, отколкото конвенционален? Казват, че добивът на шистов газ е скъп и икономически неизгоден? Защо не си купуваме, както досега?


Ниската проницаемост на шистите е единствената причина, поради която добивът на газ от тях е по-труден, отколкото от конвенционални залежи. По всички други параметри, като дълбочина на залягане, петрофизически свойства на пласта, използвано содажно оборудване, материали, химикали и технологии, наземни съоръжения и проч., шистовите находища и добивът на газ от тях са същите, както при конвенционалните за петролната промишленост.


Шистите са един от най-широко разпространените видове утаечни скали. Те се образуват при слягане на финозърнеста смес от минерали („тиня”). От другите видове утаечни скали шистите се отличават с това, че при слягането образуват слоеве. Шистите са чупливи и склонни към разпукване, като лесно се разделят на плочи по напластяванията. Шистите могат да са сиви на цвят, червеникави (ако съдържат железни окиси), кафяво-жълти, зелени (ако съдържат слюда), черни (ако съдържат органични вещества) и т.н. В някои български градове плочниците доскоро бяха настлани с шисти, а по селата има къщи, покрити с каменни плочи от такъв материал.

Шистите се състоят от микроскопични зрънца от минерали, най-често кварц и фелдшпат. „Лепилото”, което държи частиците заедно, е обикновено глина. Между частиците остава свободно място във вид на микроскопични пори. В порите могат да се съдържат твърди органични вещества и разни флуиди, включително метан, т.е. шистите могат да са „колектор”. Порестостта на шистите варира и може да е от незначителна до над 20% от общия им обем.

Когато се образуват в речни заливи и устия, морски заливи, езера и блата, шистите се обогатяват с органични вещества, придаващи им черен цвят. „Черни шисти” се срещат навсякъде, където има нефт и газ, и на много други места, включително в България. Те са богатите на органични вещества „майчини скали”, от които при подходящи температура и налагяне се образуват въглеводороди (нефт и газ). Има теории, които обясняват възникването на нефт и газ с естествени процеси от неорганично вещество, но всички известни находища съдържат въглеводороди с органични „маркери” в състава си. До 1/3 от теглото на черните шисти е твърд органичен материал, наречен „кероген”, от който при определена температура се образува нефт, а при малко по-висока – газ.

След образуването си в майчини шисти, нефтът и газът „мигрират” през земните недра по свързани пори, пукнатини или други пътеки (напр. разломи). В повечето случаи въглеводородите достигат повърхността и се разсейват без да образуват залежи. Ако по пътя си те срещнат колектор (пласт, съдържащ пори, пукнатини или малки каверни), а над колектора има „екран” за миграцията (плътен, непропусклив пласт), нефтът и газът се натрупват в течение на времето, образувайки залежи в подходящи изпъкнали форми на подземния релеф - геоложки „капани”.

Както при самото образуване на нефт и газ, така и в колекторите обикновено има и течни, и газообразни въглеводороди в различни пропорции. Според преобладаването на течни или газообразни въглеводороди се различават „нефтени”, „газови”, „нефтогазови”, „газокондензатни”, „нефтогазокондензатни” и др. находища. В газоносните шисти като правило има и течни въглеводороди в някакви количества.

Примери за добър колектор са повечето пясъчници и варовици, а за добри екрани – плътни шисти, глинести слоеве, солни щокове и др. Фиг. 5 илюстрира тези процеси, термини и най-разпространените видове конвенционални капани. Илюстрацията на основните видове петролни системи е взета от тук, с някои допълнения от авторите.

Земните недра са под натиск от лежащите над тях пластове, като налягането се увеличава с около една атмосфера на всеки 10 м, или приблизително колкото е налягането на воден стълб с такава височина (”хидростатичен градиент на налягането”). Може да има значители отклонения под или над това „нормално” налягане, т.е. има колектори със „свръхналягане” и „подналягане”.

Част или всичките образувани въглеводороди могат да останат там, където са се образували, т.е. в майчината скала, като самата тя играе ролята на колектор. Това е случаят със шистовия газ - колектор е самата майчина скала.
Основни видове петролни системи - ТУК.

При прокарване на сондаж, операторът на сондата поддържа налягането вътре в сондажния ствол под или над пластовото, или равно на него, в зависимост от нуждите. Това става, като към сондажния разтвор (обикновена вода и глина) се добавят леки или тежки вещества и така се променя относителното му тегло спрямо водата. Ползва се инжектиране на въздух (аерация), добавяне на пяна или дизелово гориво за намаляване на теглото, или на бентонит и барит за увеличаване на теглото. Съвременната практика се отказва от сондажни разтвори с дизелово гориво, тъй като те са потенциално опасни за околната среда.

Сондажният разтвор циркулира с помощта на помпи от устието до забоя и обратно - надолу през сондажния лост (стоманена тръба, към която е закрепено длетото), нагоре през ствола и обсадните тръби. Разтворът служи за намаляване на триенето на длетото в забоя и сондажния лост в ствола, охлаждане на длетото, промиване на забоя от скални парчета и частици, и за балансиране на налягането в сондажа. Длетото може да се задвижва от турбина, през която минава сондажния разтвор, като така се избягва нуждата от въртене на лоста от повърхността и става възможно са се сондират дълги хоризонтални участъци.

Всички съвмененни сонди ползват затворени системи за разтвор, при които той няма контакт с околната среда извън сондажа и съответно няма емисии. Сондажният ствол се укрепва чрез спускане в него на една или няколко дебелостенни стоманени тръби („обсадни колони”) и чрез инжектиране на цимент в задтръбното пространство между ствола и колоната („циментиране” на сондажа).

При достигане на продуктивния пласт, за предизвикване на приток в сондажа се създава подналягане („депресия”), при което съдържащите се в колектора флуиди биват изтласквани към сондажа от пластовото налягане. Дебитът на потока зависи от разликата в наляганията (величината на депресията), вискозитета на флуидите и проницаемостта на пласта, както и от размера на ползваните щуцери (регулируеми отвори на устието на сондажа).

Проницаемостта показва доколко флуид с определен вискозитет може да тече през пласта, ако има депресия от 1 кгс/см2 на 1 см разстояние по пътя на флуида. Проницаемостта се измерва в единица, наречана „Дарси” по името на френски инженер-хидравлик, живял през 19 век. С тази единица се измерва проницаемостта на всички порести пластове, каквито са нефтогазовите колектори. Колкото по-проницаем е пластът, толкова по-голям дебит и по-голяма дренажна площ ще има сондажът при други равни условия, а оттам и икономическите показатели на евентуалния добив ще са по-добри.

Поради начина си на образуване (от тинести утайки с примес на глина) и ситнозърнестия си състав, шистите имат много ниска проницаемост (от порядъка на 0.1 милидарси), макар и да имат доста голяма порестост. Между миниатюрните минерални частици, образуващи шистовата матрица, има много свободно място и съответно много нефт или газ, но те не могат лесно да изтекат към ствола на сондажа. Ниската проницаемост на нефтогазоносните шисти, съчетана с висока порестост, е тяхна особеност спрямо конвенционалните колектори. При последните проницаемостта е много по-висока (поне десет пъти) от тази на шистите.

Шистите обаче не са единствените колектори с ниска проницаемост, от които се добива газ. Съществуват още много други видове нископроницаеми колектори, като например плътни пясъчници, някои карбонатни скали и др., и при тях се прилагат същите технологии, включително хидроразрив за увеличаване на притока.

Ниската проницаемост на шистите означава, че притокът на газ от сондажи в шисти е слаб и от малък дрениран обем на колектора. За да стане добивът икономически изгоден, е нужно прилагането на някаква технология за увеличаване на проницаемостта и дренажния обем, така че да бъде постигнат достатъчно висок и стабилен дебит. Най-широко прилаганата технология за тези цели е хидроразривът на пласта.

Изършването на допълнителни операции и профила на дебит на шистовите сондажи обикновено правят добивания газ по-скъп от конвенционалния, но това не винаги е така. Дори по най-високи оценки, себестойността на добивания в САЩ шистов газ е около 250 дол. за 1000 куб. м, а на морското находище Щокман в Русия, от което ще бъде снабдявана Северна Европа – 270 дол за 1000 куб. м.

Повечето оценки на себестойността на шистовия газ са в рамките на 90-140 дол. за 1000 куб. м, близо до сегашната пазарна цена в САЩ, която е два-три пъти по-ниска от тази в Европа (за преминаване от долари за хиляда куб. фута към долари за 1000 куб. м., умножете по 35,3). През първата половина на 2011 г., България внасяше газ по цена над 300 дол. за 1000 куб. м., като се очаква цената за потребителите още да се увеличи през есента.

С една дума, „по-скъп” добив не означава „икономически неизгоден”. Себестойността на шистовия газ е почти навсякъде по-ниска от днешните пазарни цени. Там, където се добива шистов газ, пазарните цени са ниски!


Не на последно място, шистовите залежи са повсеместно разпространени и шистов газ може да бъде добиван на мястото, където се търси, докато конвенционалният обикновено трябва да бъде транспортиран на големи разстояния през тръбопроводи или с танкери след втечняването му в скъпо струващи инсталации. При днешните цени на материали, труд и др., оскъпяването от транспортни разходи при тръбопроводи с голям диаметър на сушата е от порядъка на 2.50 дол. за 1000 куб м на всеки 100 км (математически модел за изчисление на транспортни разходи по магистрални газопроводи - ТУК), или около 100-110 дол. на 1000 куб. м от Западен Сибир до България. При морски тръбопроводи оскъпяването е приблизително три пъти по-голямо, или около 7.50 дол. на 1000 куб м за всеки 100 км. Даже ако газът в Западен Сибир струва при устието на сондажа 15 дол. за 1000 куб.м, докато стигне до българския бряг по тръбопровода „Южен Поток”, той би се оскъпил с около 75 дол. за 1000 куб. м за транспорт по сушата в Русия и почти 70 дол. за транспорт през Черно море, т.е. във Варна би имал себестойност около 160 дол. за 1000 кубика.

Накратко, макар и шистовият газ често (не винаги!) да е с по-висока себестойност от конвенционалния при устието на сондажа, когато стигне до потребителя той като правило се оказва по-конкурентен! По тази причина и най-големите производители на конвенционален газ не могат да подминат шистовия – ако го направят, ще се окажат в по-лоша пазарна позиция. Газпром наскоро сключи няколко концесионни договора за добив на шистов газ в страна от Европейския съюз в партньорство с канадска фирма. Лукойл желае да придобие право да произвежда шистов газ в САЩ и експериментира с добив на газ от шисти в Западен Сибир.

7. Какво е „хидроразрив на пласта”? Това нова технология за добив на шистов газ ли е, хидрочук за разбиване на скали или нещо такова?


„Хидроразрив на пласта” е предизвикване на пукнатини в пласта чрез вкарване в него на флуид (не непременно течност) под високо налягане. Приблизително половината от пукнатините при хидроразрив стават по съществуващи „стари” разпуквания, а другите - по нови „пътеки”. Технологията е приложена за пръв път в петролната промишленост през 1947 г. в Канзас и оттогава се използва широко из цял свят за най-различни цели, не само за добив на нефт и газ.


Основна цел на технологията при прилагането й към нефтогазоносни пластове е интензификация на добива, или увеличаване на дебита, дренирания обем и коефициента на нефтогазоотдаване чрез увеличаване на проницаемостта на пласта, а не чрез неговото „смилане” или някакво „освобождаване” на газ. При хидроразрив няма никакви удари с чук, взривове или разбивания на пласта. Въздействието върху скалата е само от голям натиск, упражняван от течност, подобно на действието на хидравличната течност в спирачната система на автомобилите, но при по-високо налягане, водещо до напукване на скалата около сондажния забой. Технологията е подробно описана в много източници, например тук.

Хидроразрив се прилага към всякакви колектори: конвенционални, нископроницаеми, шистови. Само в САЩ от 1949 г. досега са извършени над 1.1 милиона хидроразрива. Днес девет от всеки десет газови сондажа в САЩ (не само тези в шисти!) се подлагат на хидроразрив. Теоретична обосновка на метода е направена в бившия Съветски съюз от С. А. Христианович и съавтори през 1953 г., като методът е приложен там още същата година. В Русия от 1993 г. до 2010 г. са направени почти 10000 хидроразрива на нефтогазоносни пластове само в Ханти-Мансийския Автономен Окръг (ХМАО), като напоследък тенденцията е да се прави т. нар. „масивен” хидроразрив. В Западен Сибир се правят над 1500 хидроразрива годишно, като повечето фирми планират да увеличат количеството им.

Хидроразривът не е специфична за петролната индустрия технология – той се прилага широко от десетилетия и в други отрасли. Например в строителството хидроразривът служи за укрепване на основи на сгради и конструкции, а в кариерите и мините - за добив на камък или полезни изкопаеми. Във водни сондажи хидроразрив се прави със същата цел, както при нефтени и газови сондажи – увеличаване на притока и дебита. В България технологията се предлага в момента от фирми с цел укрепване на слаби почви за основи чрез инжекционни микропилоти (висящи и опорни), изграждани в режим на хидроразрив и е традиционна за мраморните кариери. Има и други приложения на хидроразрива. В България хидроразрив се практикува при търсенето и проучването на нефт и газ от 70-те до началото на 90-те години на миналия век.

Ако има нещо „ново” при хидроразрива, то е неговото прилагане към сондажи, прокарани в нископропускливи колектори с дълъг хоризонтален участък на ствола, достигащ два и повече километра отклонение от устието. Хоризонталното сондиране обаче също не е новина - хоризонтални сондажи в конвенционални колектори се правят от края на 50-те години, а в нископроницаеми - от 1985 г. Комбинацията хоризонтален сондаж / хидроразрив се прилага при шистите от около 2002 г. Пионер в комбинирането на тези стари технологии при шистите е компанията Devon. Целта на хидроразрива при шистите и при конвенционални колектори е една и съща: да бъдат увеличени притокът, дренираният обем и коефициентът на нефтогазоотдаване.

От горното е ясно, че хидроразривът не е нова технология и не е специфична за шисти, а напълно традиционна за петролната промишленост, за добиващата и строителна промишленост, с над 60-годишна история. Тя масово се прилага из цял свят към всякакви колектори (водо-, газо- и нефтоносни), във вертикални и хоризонтални сондажи. През това време са се сменили три поколения инженери и геолози, а техниката – поне 4-5 пъти. Всеки, който твърди, че хидроразривът е „нова” и „опасна” технология, трябва да се замисли защо 60 години никой не се е сетил за „новите опасности” и едва когато технологията направи достъпни големи ресурси от природен газ, хидроразривът изведнъж става „нов и опасен”.

8. Опасна технология ли е хидроразривът в шисти ?


Опасност има само при авария на сондажа, при която той губи херметичност. Предназначението на сондажа е да осигури херметична връзка между колектора и повърхността. Нехерметичен сондаж просто не може да изпълни ролята си, тъй като поради изтичания не поддържа необходимите налягания и депресии при технологичните операции по сондиране, завършване, предизвикване на приток и добив. Тези операции се извършват по подробен предварителен инженерен проект и при голямо отклонение от проектните параметри операциите се прекратяват до осигуряване на херметичност. Всеки сондаж, при който има каквото и да е изтичане, е авариен и подлежи на ремонт, а ако ремонт е невъзможен - на затваряне и ликвидация. Ликвидацията става чрез изливане на бетон в ствола на сондажа по интервали от забоя до устието.


Херметичността на сондажа по време на сондиране се постига чрез използване на сондажен разтвор с добавки (гъста глина, талаш, орехови черупки, стружки, стъклени микросфери, дървени пелети и др.), които „запечатват” изтичанията към пластовете през ствола, и със спускане на обсадна колона и нейното циментиране. Целта на тези операции е да се гарантира хидродинамична връзка само между колектора и устието на сондажа, без каквито и да било претоци от или към други пластове.

Обсадната колона се състои от няколко вкарани в ствола на сондажа и една в друга дебелостенни стоманени тръби с последователно намаляващ диаметър. Образно казано, обсаденият сондаж представлява една голяма, вкарана в земята обърната телескопична антена на радиоприемник или телевизор. Между външната повърхност на всяка от тръбите и ствола на сондажа (в „задтръбното пространство”) се вкарва под налягане цимент, като след неговото втвърдяване колоните задължително се изпитват на херметичност. Последната обсадна колона е по същество т.н. „експлоатационна колона”, която се спуска от устието на сондажа до няколко десетки метра под продуктивния пласт и се циментира до горе.

В зависимост от предназначението си, се различават няколко вида обсадни тръби: направляваща, кондукторна, технически (междинни) и експлоатационна. Сондирането започва с прокарване на къс, широк ствол близо до повърхността, в който се вкарва и циментира стоманена тръба с голям диаметър (до 75 см на сушата, до 110 см на морски находища) и дължина до 20 метра (направляваща обсадна колона). Предназначението й е да зауства изтичащите от сондажа флуиди при следващите технологични операции и да ги подава към наземното оборудване, а също да пречи на обрушването на ствола.

Следва прокарване на ствол с по-малък диаметър, в който се вкарва кондукторна обсадна колона, плътно прилягаща към направляващата. Предназначението на кондуктора е да изолира сондажа от водоносните слоеве, за да не се допусне тяхното замърсяване със сондажен разтвор, химикали или въглеводороди при добива. Водоносните слоеве са винаги разположени близо до повърхността и затова дължината на кондуктора е до 500-600 метра. Минималната дължина на кондуктора е 150 метра или 10% от планираната дълбочина на сондажа, като се приема по-голямата от тези две дължини. Тази дължина е достатъчна за достигане на твърди пластове, които издържат налягането на промивния разтвор за сондиране и той не може да навлезе в пластовете. След спускането на кондуктора, той се циментира към ствола.

На устието върху кондукторната колона се монтира уред за предотвратяване на изтичания по време на сондирането („превентор”), който издържа на силни удари, сътресения и много високи налягания. След завършване на сондажа, на мястото на превентора се монтира експлоатационната или фонтанната арматура на сондажа. Арматурата се състои от серия кранове, фланци и тръбни връзки, издържащи на силни удари и големи налягания.

Междинни (технически) обсадни колони се спускат, ако при сондирането има загуба на сондажен разтвор при преминаване на плитки порести слоеве, или ако сондата преминава през пластове, които имат склонност към обрушване, или ако пластовото налягане е аномално високо (значително над хидростатичното). Монтирането на междинна колона не е нужно за целите на добива и се извършва, само ако има нужда от защита на сондажа по време на сондирането. Междинните колони се циментират по цялата дължина, включително в забойната зона достигната при сондиране до този момент.

Опашната обсадна колона се отличава от разположенните над нея по това, че не е вътре в другите (макар и да е спусната през тях), а започва от края на по-горната колона и достига до дъното на сондажа. Опашната колона е херметично съврзана с тази над нея, циментира се, и може да бъде ползвана като защитна колона, т.е. вместо междинната.

Експлоатационната обсадна колона е наричана понякога „последна”, „нефтена” или „газова”. Тя свързва директно колектора с повърхността. Тя също защитава другото оборудване, спускано в сондажа през обсадните колони, като например помпени и компресорни тръби и др.

За направа на връзка между експлоатационната обсадна колона и колектора, стените на обсадната тръба се прострелват с пиропатрон. Това са единствените „взривове”, които се правят вътре в сондаж и те имат мощност приблизително колкото ловджийски патрон 12-ти калибър. Възможно е също така оставянето на известна дължина от забоя в най-ниската му част без обсадна колона (”открит сондаж”), но тази практика е рядка поради опасността от обрушвания на ствола. Илюстрация на типична конструкция на сондаж може да бъде видяна тук.

Конструкцията на вертикални и хоризонтални сондажи е принципно една и съща. Тя е предвидена да изключи всякакви изтичания по цялото протежение на сондажа, тъй като дори минимални притоци сериозно пречат на сондирането и добива с обрушвания, загуби на сондажен разтвор и неконтролирани изтичания. Силни изтичания могат да предизвикат големи аварии, включително да разрушат ствола на сондажа, причинявайки сериозни загуби и щети, дори аварийни фонтанни изпускания от устието („аварийни фонтани”). Само една такава авария може да причини загуби от десетки и стотици милиони долари. Поради това фирмите, осъществяващи търсене и добив на нефт и газ, сондиране и други дейности по находищата, са крайно заинтересовани да строят и поддържат сондажите херметични.

Повечето аварии се дължат на лоша циментация, заради която нефт, газ и пластова вода попадат в задтръбното пространство и могат да стигнат през него до по-високо разположени пластове. Наличието на газ в задтръбното пространство лесно се установява с геофизични методи, например каротаж. Авариралите сондажи се спират като се заглушават, т.е. спира се притокът от газ или нефт към ствола на сондажа, извеждат се от експлоатация и се ремонтират чрез повторна циментация и спускане на допълнителни колони. В случай, че авариралите сондажи не могат да се ремонтират, те се ликвидират. Случаите на аварирали сондажи в България досега се броят на пръстите на ръцете, а авариите никога не са водили до сериозни и дълготрайни поражения. Информация за една от малкото сериозни аварии има тук. Вероятната причина е в остарялата и корозирала фонтанна арматура.

От добре построен и намиращ се в изправност сондаж няма изпускания на газ и химикали, нито във водоносни системи, нито в атмосферата – сондажът е херметичен. До момента в България са направени над 1000 дълбоки сондажа за нефт и газ, всеки един от които пресича водоносни зони, без това да доведе до заразяване на подпочвени води и други дълготрайни поражения на околната среда и здравето. Нещо повече, стари сондажи могат да се изолират с циментови тапи („мостове”) от нефтогазовия колектор и да се ползват като вододайни чрез прострелване на колоните на ниво водоносен пласт. Само на нефтеното находище Тюленово са прокарани над 450 сондажа, като много от тях сега се ползват като вододайни за лековита минерална вода, полезна за невралгии и бъбречни заболявания!

Хидроразрив се прави след построяването на сондажа, включително спускането на колоните и тяхната циментация. Най-голямо безпокойство предизвиква възможното замърсяване на подземни води от химикали при хидроразрив, както и евентуалното попадане на въглеводороди във водоносни слоеве след хидроразрив. Тези два риска са от съвършено различно естество и е необходимо да бъдат разгледани поотделно.

Риск от замърсяване с химикали по време на провеждане на хидроразрив.


Хидроразривът е процес, състоящ се от няколко операции в херметичен сондаж след спуснати обсадни колони, като някои от тях се извършват едновременно:

1. Предизвикване на пукнатини в пласта чрез подаване на флуид под високо налягане;
2. Предотвратяване на затварянаето на пукнатините под влияние на пластовото налягане, чрез вкарване в пукнатините на твърд материал;
3. Приемане и обработка на флуидите, изтичащи обратно през сондажа на повърхността;
4. Довършителни работи и пускане на сондажа в експлоатация.

Налягането върху пласта, при което в той се разпуква, зависи от много фактори, но колкото по-дълбоко е разположен пластът, толкова по-високо е необходимото налягане. Конкретните параметри се пресмятат по утвърдена методика преди извършване на хидроразрив и се контролират през цялото време на технологичната операция.

Съотношението между дълбочина и налягане се нарича „градиент на налягането на разпукване” и за шисти е от порядъка на 0.2 атм / метър на малка дълбочина и 0.08 атм /метър на голяма дълбочина. Налягания от порядъка на 120 атмосфери са достатъчни да предизвикат разрив на дълбочина над 1000 метра. За сравнение, газопроводът „Южен Поток” се предвижда с налягания от 95-115 атмосфери на сушата и над 250 атмосфери в морската част, а в Чиренското подземно газохранилище сондажите и компресорите са предвидени да работят при налягане до 180 атмосфери.

Мощността, необходима за хидроразрив, зависи от налягането и обема на подавания флуид и примесения в него твърд материал („пропант”). Като пропант се ползват кварцов пясък, керамични и стъклени микросфери, боксит и други твърди инертни материали, които са съвършено безвредни.

Използваният за хидроразрив флуид е вода, към която се добавят около 0.25% химикали. По-рано е ползвано дизелово гориво, но от 2003 г. практиката е почти изоставена, защото течностите за хидроразрив на база дизелово гориво могат да доведат до сериозни замърсявания при изтичане извън сондажа, в т.ч. с бензен и други аренови въглеводороди. Използваните днес течности за хидроразрив са на водна база не съдържат такива вещества.

Химикалите, които могат да се добавят към течности за хидроразрив на водна база, са най-разнообразни и списъкът им е дълъг – някои източници посочват около 600 наименования. Във всеки конкретен случай обаче се ползват само до около 10-12 от тези химикали, а не всичките 600!

Целта на добавяне на химикали е намаляване на вискозитета и триенето, предотвратяване на утайки, корозия, отлагането котлен камък и размножаването на бактерии. Конкретната рецептура подлежи на обявяване. Информация за съставките на ползваните днес течности съответно има по сайтовете на фирмите, извършващи хидроразрив или доставящи течности за него, и може да бъде лесно намерена. Типични съставки са соли (включително натриев хлорид -готварска сол), алкиламини (ползвани също в лекарства и бои), малки количества солна киселина, боракс, урея (карбамид), модифицирани растителни смоли (гуар), полимеризирани гуар и целулоза. Много от тези съставки се ползват в медицината и в храни, други – в бита като миещи и почистващи средства, а трети – като торове. Някои от най-новите модификации на течности за хидроразрив съдържат само съставки, ползвани в храни, и такива течности за хидроразрив могат буквално да бъдат пити!

В светлината на тези факти явно лъжливи са твърденията, че при хидроразрив в разтворите се ползвали големи количества извънредно опасни химикали, които неизбежно водели до огромни замърсявания на водоносни пластове, питейна вода, превръщали терена в пустиня и т.н. Всяка година в света се правят десетки и стотици хиляди хидроразриви, без никъде да има такива апокалиптични последствия.

При хидроразрив посоката на разпространение пукнатините е хоризонтална на неголяма дълбочина и вертикална на по-големи дълбочини независимо от вида сондаж (хоризонтален или вертикален). В хоризонтални сондажи в шисти, поради дълбочината на която се правят, пукнатините винаги се разпространяват вертикално. Азимутът и дължината им зависят от тектоничния стрес, механичните и петрофизическите свойства на пласта, използвания градиент на налягането, свойствата на ползвания при операцията флуид и др. и варира от няколко до стотици метри.

Всички параметри, необходими за изчисляване на дължината на пукнатините, се определят преди провеждане на хидроразрив и се ползват за съставяне на работен проект на операцията. Целта е пукнатините да не са повече на брой и по-големи, отколкото е нужно, и да не излизат извън газоносния колектор, тъй като излишно големи, дълги и много на брой пукнатини рязко (в пъти) оскъпяват операцията. Съответно преди провеждане на хидроразрив се прави характеристика на колектора, математически модел на хидроразрива и предварителна диагностика на сондажа, а след провеждането му – анализ на резултатите. Изтичане на каквито и да е флуиди извън колектора може да има само при явни грешки в проекта и груби нарушения на технологичния режим при провеждане на хидроразрив. Дори и в този случай обаче, изтичанията са в зони непосредствено до колектора, далеч от водоносни зони, които са винаги разположени на много по-малка дълбочина. До средата на 2010 г. Агенцията за опазване на околната среда в САЩ не е намерила доказателства, че при провеждането на хидроразрив е била замърсена вода, макар че тази хипотеза продължава да бъде изследвана.

Разпространението на пукнатините се следи по време на самата операция чрез геофизични методи, например с помощта на т.нар. „микросеизмика”. Противно на някои лаишки схващания, тази „сеизмика” няма нищо общо с взривове и земетресения. Тя е акустичен (звуков) метод на съставяне на двумерен или тримерен образ на земните недра, при който в самия сондаж или в сондажи близо до него са поставят микрофони, приемащи звука от разпукването. Микросеизмичният метод при хидроразрив е патентован още през 1973 г. Сигналът от микрофоните се записва в паметта на компютри, анализира се и се визуализира с програмни пакети, които позволяват на оператора да следи как „върви” пукнатината непосредствено в хода на хидроразрива. След провеждането му, тази информация се използва за оценка на дренажната зона и други параметри, необходми по време на добива на газ и за планиране на нови производствени операции. Същият метод се използва и при сондирането, с цел стволът на сондажа да остава през цялото време в границите на колектора, както и за определяне на разположението на пластовете и съставяне на геоложки модели. Описание на прилагането на този метод могат да бъдат видяни в различни източници, наред с математическия апарат, прилаган при микросеизмика.

„Сеизмика” се прави и на повърхността, при което източник на звук са неголеми взривни устройства (колкото 200-400 г. тротилова шашка) или специални машини, наречени „сеизмовибратори”. Отразеният звук („ехото”) от тези източници се приема от геофони и обработва по същия начин, както при микросеизмиката. До днес в България са направени повече от 40000 км. такива „сеизмични профили”. В последните 10-15 г. тенденцията е като източник на звук да се ползват сеизмовибратори, а не взривове. Как изглеждат такива машини и апаратурата за записване на данни, анализ и визуализация на „сеизмика” в България може да се види тук.

Дотук е ясно, че рискът за изтичане на химикали извън колектора при самото провеждане на хидроразрив е минимален и може да съществува само при пълна инженерна неграмотност, а рискът от попадането на опасни химикали във водоносни зони, които са разположени винаги на стотици и хиляди метри над колектора, е направо нищожен. Химикали от подножието на Витоша били попадали през изкуствени пукнатини на Черни връх, в подножието на който извира Струма. Попадали, ама надали... Да оставим настрана и факта, че съвременните течности за хидроразрив ползват почти изключително само неопасни химикали.

Агенцията за опазване на околната среда на САЩ през 2004 г. излиза със становище, че при хидроразрив във въглищни пластове рискът от замърсяване на водоносни пластове или питейна вода е минимален или несъществуващ. Причината за ограничаване на изследването до добив на метан чрез хидроразрив на въглищни пластове е в това, че такива пластове са много по-близо до повърхността, отколкото нефтени и газови шисти, т.е. ако има опасност, тя е най-голяма именно при въглищните пластове.

В отговор на запитвания и нарастнали безпокойства за безопосността на технологията, през 2010 г. Конгресът на САЩ дава задание за ново проучване на вероятноста от замърсяване на води при извършване на хидроразрив. Проучването в момента е в ход и трябва да приключи през 2012 г. Още отсега е ясно обаче, че главният риск от замърсяване при хидроразрив не е от съдържащите се в използваната течност химикали, а от така наречения „обратен приток”.

Риск от замърсяване с химикали след хидроразрив.


След предизвикването на пукнатини и вкарването на пропанти, земните пластове „улягат” и изтласкват част от използвания разтвор обратно на повърхността през сондажа. Разтворът е в контакт с пластова вода и въглеводороди, поради което може да поеме от тях замърсяващи вещества – въглеводороди, соли, твърди частици, метали и др.


Количеството на върнатия разтвор е 10-40% от инжектираното, а времето, през което има обратно изтичане, е до две-три седмици след провеждането на хидроразрив. За избягване на замърсяване на почвата, върнатият разтвор трябва да бъде държан в басейни, чиито дъно и стени са изолирани с гумено или полимерно фолио, или в затворени метални резервоари. Последните са за предпочитане, тъй като и по време на добив има неголям приток на пластова вода, която също трябва да не бъде разливана по почвата или в реки, а пречистена или вкарана обратно в пласта.

Върнатият разтвор може да бъде ползван повторно за хидроразрив в същия или друг сондаж, като така се минимализира потребността от свеж разтвор. При приключване на операциите по хидроразрив, оставащото количество ползван разтвор трябва да бъде извозено до пречиствателна станция или съхранено в централната база за ползване в бъдеще. Сондажната площадка подлежи на рекултивация, включително басейна за ползван разтвор.

Едно от най-любимите твърдения на противниците на хидроразрива е, че върнатият разтвор и пластовите води съдържат канцерогенни и радиоактивни вещества в опасни концентрации, и че тези вещества се разсейват из почвата и водите, предизвиквайки повсеместни и масови недъзи и заболявания. В повечето случаи тези противници не уточняват за какви именно карциногени става въпрос. Всъщност това са главно аренови въглеводороди (бензен, толуен, ксилен ) наричани още „ароматни въглеводороди”. Тези вещества се ползват като високооктанов компонент на бензините, за разтворители и др. Те наистина могат да се съдържат в находището, но може и да липсват, а ако находището е от сух или почти сух газ, отсъствуват. Когато ги има, тяхната концентрация варира от стотни от процента до няколко десетки процента от течните въглеводороди. В газове обикновено или напълно липсват, или има само следи от тях.

Колко точно аренови въглеводороди има във върнатите сондажни течности и разтвор за хидроразрив зависи от най-различни фактори (температура, налягане, наличие на други вещества в течностите и газовете и проч.). При всички случаи, когато концентрацията им надхвърля определени граници (а това се установява с анализи още по време на сондирането), европейските нормативи и българските закони забраняват не само изпускането им в околната среда, но и всякакъв контакт по време на прозиводствените операции. Ако ги има (далеч не винаги е така!), те се отстраняват в наземните съоръжения, а след приключване на строителството на сондажа – в пречиствателните станции, по същия начин, както се премахват от отпадни битови води.

Всеки, който зарежда гориво на бензиностанция или борави с отработени масла, рискува да бъде „поразен” от аренови въглеводороди многократно повече, отколкото от сондажни и хидроразривни разтвори. Допустимото съдържание на ароматни в бензина по европейския стандарт е 35%, а в дизеловото гориво – 8%, докато при върнатите водни сондажни и хидроразривни разтвори обикновено има само следи (стотни или хилядни части от процента) от такива вещества.

Рафинерията в Бургас произвежда десетки хиляди тонове чист бензен и толуен годишно. В Софийското поле се въргалят от десетки години ръждиви цистерни с бензен, останали без стопанин след фалита на Кремиковци, от които изтичанията дори никой не следи. Само в гр. Бургас емисиите на бензен само във въздуха са над 240 тона годишно, от които над 40 тона от битово отопление! Технологията на пречистването може да бъде намерена тук.

За сравнение, емисиите на аренови от Чиренското подземно газохранилище са от порядъка на 0.3 тона годишно в момента, като след достигане на пълния му проектен капацитет те могат да се увеличат до около 5,5 тона годишно, или седем пъти по-малко отколкото само бензеновите емисии в битовия сектор в Бургас и около 45 пъти по-малко от общите емисии на бензен там! И още: ареновите емисии от добива на газ лесно могат да се сведат почти до нула чрез монтиране на пещ за изгарянето им.

Добивът на шистов газ не може да стане причина за емисии на аренови карциногени, които да са съпоставими дори с количествата, емитирани само от битовото отопление на един български град! Емисиите на канцерогенни вещества от нефтобази, бензиностанции и автомобили в страната са десетки, стотици пъти по-големи от очакваните при добив на шистов газ!

Много се спекулира и с възможното съдържание на радиоактивни вещества във върнатите сондажни течности и разтвор за хидроразрив при добив на шистов газ. Както и при твърденията за карценогени, тази спекулации не са подкрепени с никакви данни за това, за какви радиоактивни вещества и в какви концентрации става въпрос. Всъщност става дума за микроскопични количества естествено срещащи се радиоктивни вещества (обикновено радон), в концентрации типични за минерална вода, ползвана за лечение на нервни, диабетни, ендокриннообменни и други заболявания. Може пък и на противниците на шистовия газ да им помогне една такава „опасна” баня...

По нормите на европейското и българското законодателство, изтичания от сондажи при добив не се допускат не само при добив на нефт и газ, но и на други полезни изкопаеми. Аварийни разливи обаче са ставали. Огромната част от станалите аварийни разливи на сондажни разтвори и течности в България не са при нефтогазодобив, а при добив на уран, и именно при такива аварии е пръсната из околната среда най-много радиоактивност. Причините за тези разливи почти винаги са груби нарушения на технологията и дисциплината, а много по-рядко – технологични обстоятелства. Разливите са обикновено локални и последствията им се ликвидират лесно чрез неутрализация, риголване и изгребване на замърсената почва.

Накратко, обратно изтичащият разтвор за хидроразрив е най-сериозният възможен източник на замърсяване на почви и води при добив на шистов газ. При все това, опасностите не само са много малки, но и могат да бъдат изцяло избягнати с прилагане на прости и евтини технически решения и елементарно спазване на технологичната дисциплина.

9. Огромни ли са количествата вода които, се ползват при хидроразрив? Ако го допуснем в България, май оставаме без вода за поливане, че и за пиене? Пресъхна ни житницата и отиде цялото селско стопанство?


Митът, че добивът на шистов газ изисква огромни количества чиста вода, е още един от серията „хващай куфарите, че гарата замина”. Действително, в един сондаж за сондиране и хидроразрив са нужни около 15000 куб. м вода. Дали това е „много” или „малко” може да се види само в съпоставка с данни за потреблението на вода за други цели.


Първо, ползваната за хидроразрив вода не е питейна, а техническа. Тя може да бъде взета от кой да е водоем, поток или река, даже от канали за отпадни води. Тя е годна за употреба при хидроразрив или директно, или след отделяне на по-едри частици чрез груба филтрация или утаяване в басейн.

Второ, за хидроразрив на 60 сондажа годишно, колокото може да се очаква да бъде броят им в България, необходимото количество е около 1 млн. куб. м. За сравнение, завиреният обем само на един язовир в Североизточна България (Камчия) е 228,8 млн куб м, или ако се ползва вода за хидроразрив само от този язовир, тя би била 0.4% от обема му. Подобна е съпоставката с яз. Тича, който има полезен обем 271,8 млн. куб. м, яз. Цонево (308 млн. куб. м) и т.н. За хидроразрив ще са нужни едва около 0.12% от полезния обем на язовирите, разположени в басейна на р. Камчия, а тук дори не отчитаме оттока на реката и нейните притоци, който не се ползва за завиряване! Да оставим настрана и наличието на други водоизточници (други реки, микроязовири, водни сондажи, кладенци, събрана дъждовна вода).

По най-нови данни, България разполага с ресурс от прясна вода от 71 млрд. куб. м вода годишно, като на човек се падат средно над 9000 куб м, а в дългосрочен план – около 5000 куб. м годишно. Водата, нужна за хидроразрив на всичките очаквани 60 шистови сондажа годишно, е колкото за 150-200 души, или 0.0025% от общия ресурс! Страната губи до 60% от питейната вода поради течове в остарелите водопроводи – два процента от това прахосано количество ще стигне за всякакви сондажни дейности, свързани с шистовия газ! Даже ако за избягване на рискове се ползва не техническа вода, а питейна, за хидроразрив ще е нужна нищожна част от наличния ресурс питейна вода – около 1.5%! Отделни хотели по Черноморието вероятно ползват повече вода отколкото ще бъде нужна за хидроразрив...

Истинските източници на замърсяване на водите в България са неконтролираното ползване на торове, безразборното изхвърляне на канални води, промишлени дейности, нерегламентираните сметища от които денонощно сълзят всякакви отрови. Вместо да размахват плашилото на хидроразрива при шистовия газ, неговите противници поне един канал за фекални води по Черноморието да вкарат в пречиствателна станция, по-голяма полза ще има.

10. Гледах ме филма Gasland и се втрещихме! Водата гори! Във Франция забраниха хидроразрива!


Тук вече сме хванати натясно. Колебаем се между два отговора: „Гледай филма докато изтрещиш” и „Луд умора няма”. Ще се въздържим от коментар на филма, защото от наше гледище там няма какво да почерпим и за какво да спорим. Авторът (същият режисьор, сценарист, оператор и всичко останало) не привежда никакви научни данни и доводи. Във филма няма системни наблюдения, статистика, сведения за методики или технологии описани с материя, с която боравят инженери и учени – повторяеми опити, формули, уравнения, логични изводи на база доказани факти. Единствено безспорно е, че във водата в някои случаи има метан. Там обаче той може да попадне по много начини, включително от естествени източници.


Логиката на филма е „стана след сондиране, значи причината е в сондирането”. То и луната често изгрява, след като някой пие една бира, но... Може би точно заради тази логика филмът толкова се харесва на всички, които изпадат в истерия, като чуят за шистов газ. Филмът е лично мнение на пряко заинтересован човек, който не желае в близост до неговия дом да има дори временно сондиране и други дейности, които могат да го безпокоят, но мнението му не е подкрепено с доказателства. Филмът съдържа и много неверни твърдения.

Що се отнася до забраната за прилагане на хидроразрив във Франция, която също е любим довод на противниците на тази технология, то кой знае защо те не казват, че решението е чисто политическо, а не почиващо на случаи на замърсяване (каквито няма), и че е взето в навечерието на президентските избори във Франци. Противниците на шистовия газ никога не казват, че забрана няма в останалите 26 страни, които членуват в Европейския съюз, и че в момента вървят проучвания в над десет от тях. Забрана няма и в Русия и другите държави от разпадналия се Съюз, нито изобщо в коя да е друга държава по света. На местно равнище има няколко обявени временни мораториуми в отделни райони на Канада, Австралия, САЩ и няколко други страни, с цел изясняване на рисковете и осъществянане на безопасен добив. Като ги изяснят, сигурно ще махнат мораториума.

3 коментара:

  1. "...Химикали от подножието на Витоша били попадали през изкуствени пукнатини на Черни връх, в подножието на който извира Струма. Попадали, ама надали..."
    Това не е много умно от физична гледна точка сравнение с процесите при добив на газ, където налягането се увеличава с дълбочината.
    Не разбрах дали има само газ или и нефт, има ли начин тази вода да бъде замърсена с него и в последствие да замърси почвата, самоволно или по небрежност. Под въпрос е и коректността на фирмата, дали в крайна сметка желанието за печалба няма да надделее и рекултивацията да бъде извършена през пръсти.
    Иначе звучи логично и успокояващо.
    ПП Някои от връзките не работят

    ОтговорИзтриване
  2. Възможно най-тежки, катастрофални и непоправими последици на шистогазовата технология ще се проявят в Североизточна България. С най-голяма сила се очертават възможни поражения върху регионалната пластово-артезианска водоносна система, която е единствен и незаменим източник на прясна вода в Лудогорието, Добруджа и цялото крайдунавско пространство между Русе и Силистра. Във Варненско-Добруджанското крайбрежие (без ивицата Русалка - Шабла - Крапец) и в обширна зона между Две могили, Стражица, Търговище и Попово тази система съдържа пресни термални води, които са ценен ресурс за водоснабдяването, туризма и извличането на геотермална енергия. Става дума за пространство от над 20 хил. кв. км. В геоструктурно и хидравлично отношение системата е неделима. Тя е формирана в обща по геоложка възраст и състав скална формация с общи механизми на подхранване, пренос и вътрешен водообмен и сходна уязвимост от определени външни въздействия. http://www.24chasa.bg/Article.asp?ArticleId=1192755
    Кой лъже и защо? Има ли независими експерти в тази игра на интереси?

    ОтговорИзтриване
  3. Хм, ще коригирам връзките, благодаря!

    Подобно замърсяване може да се получи при безотговорно и некомпетентно боравене с технологията. А е някак наивно да се мисли, че технология за милиони ще бъде поверена в ръцете на некадърници.

    Лично аз смятам, че риск винаги съществува и трябва да бъде отчитан. Но къде няма? Това е цената на прогреса.

    ОтговорИзтриване