Search

The article deals with legal and economic issues of development of unconventional and hard-to-recover gas resources of Russia in comparison with other countries of the world. The emphasis is made on this type of resource due to its growing environmental relevance and technological capabilities. The following categories of this type of resource (hard-to-recover gas resources) are considered: shale gas, coal bed methane, gas hydrates. The Russian modern experience of their involvement in the economy is evaluated. The most perspective country regions in terms of reserves and their exploration are highlighted. Today development of unconventional gas resources is one of strategic objectives ofperspective national and regional sustainable resource supply. The transition moment from traditional resources to «unconventional» is determined not only by the comparability of the costs of their involvement in the economy, but also by the environmental needs of the world, national and regional level.

Рассматриваются экологические проблемы методов добычи сланцевого газа в Харьковской области. Для выявления проблем было рассмотрено виды добычи газа на Слобожанщине и в странах с развитой экономикой. Фрекинг имеет ряд недостатков: загрязнение подземных горизонтов, воздействие на поверхностные водоемы, сейсмические риски, выбросы. В ходе исследования и сравнительного анализа методов извлечения залежей сланцевого газа, установлено ряд преимуществ инновационных и модернизированных способов над методом гидроразрыва пласта. Были предложены пути решения выявленных проблем, которые заключаются в оптимизации процессов добычи., Розглядаються екологічні проблеми методів видобутку сланцевого газу в Харківській області. Для виявлення проблем було розглянуто способи видобутку газу на Слобожанщині та в країнах з розвинутою економікою. Фрекінг має ряд недоліків: забруднення підземних горизонтів, вплив на поверхневі води, сейсмічні ризики, викиди. Шляхом досліду та порівняльного аналізу методів видобутку покладів сланцевого газу, встановлено ряд переваг інноваційних та модернізованих методів над способом гідророзриву пласта. Було запропоновано шляхи вирішення існуючих проблем, які полягають в оптимізації процесу видобутку., The ecological problems of the methods of extraction of shale gas in the Kharkov region are considered. To identify problems, the types of gas production in Slobozhanshchina and in advanced economies were considered. Frecking has a number of shortcomings: pollution of underground horizons, impact on surface water bodies, seismic risks, emissions. In the course of the study and a comparative analysis of the methods of extraction of shale gas deposits, a number of advantages of innovative and modernized methods over the hydraulic fracturing method have been established. Ways were proposed to solve the identified problems, which are to optimize the production processes.Ecological problems of methods of extraction of shale gas in the Kharkov region consist in: pollution of underground horizons, impact on surface water bodies, seismic risks, emissions.The extraction methods in the region are undeveloped and are a threat to the natural environment.To optimize production processes and to avoid anthropogenic catastrophe, it is necessary to take into account the experience of solving similar problems by other countries, such as Japan, China, Saudi Arabia and the United States.Ukraine has a reserve of minerals and needs to rationalize their extraction and further use.It is necessary to realize that environmental problems always accompany the sectors of heavy metallurgy, mining, oil refining and gas production. These problems have a solution, but are accompanied by serious economic costs.

Охарактеризовано современное состояние добычи сланцевого газа на основе технологии множе- ственного гидроразрыва пласта в США. Показано, что именно в объединении технологии бурения горизон- тальных скважин из вертикального ствола с использованием поворотных управляемых систем и техноло- гии множественного гидроразрыва пласта заключается прорыв в освоении сланцевого газа и сланцевой нефти. Применение таких сложных технологий повышает себестоимость добычи, и значит, что сланцевый газ всегда будет дороже традиционного. Отмечается, что технологический прорыв в сфере добычи слан- цевого газа способствовал тому, что США, импортировавшие газ до недавнего времени, теперь, обогнав Россию, являются крупнейшим его производителем в мире. На основе анализа опыта геологоразведоч- ных работ в странах Европейского союза показано отсутствие значимых перспектив добычи сланцевого газа в этих странах, а также в Украине. Рассмотрено негативное влияние множественных гидроразрывов пласта на окружающую среду. При этом разделены химическое загрязнение, и геодинамическое воздей- ствие. Сделано предположение, что распространение масштабов добычи сланцевого газа и нефти несет экологические риски и угрозы глобального масштаба, The current condition of shale gas production on basis of multiple hydraulic fractures in USA is characterized in the present article. It is shown that the breakthrough in development of shale gas and shale oil consists exactly in combination of technologies of lateral drilling from vertical well bore with the usage of revolving controlled system and technologies of multiple hydraulic fracture. Usage of such complex technologies increases the production cost and so shale gas will be more expensive than traditional gas. It is noticed that technological breakthrough in the sphere of shale gas production encourages the situation when USA importing gas up until recently, today is the biggest gas producer in the world leaved Russia behind. On the basis of analysis of geological exploration experience in the countries of European Union it is shown the absence of significant prospects of shale gas production in these countries and also in Ukraine. Negative influence of multiple hydraulic fractures on environment is considered. Herewith chemical pollution and geodynamic influence are separated. It is offered the hypothesis that expansion of shale gas and oil production scales has ecological risks and hazards in global scale, Геология и геофизика Юга России, Выпуск 1 2015

Викладено переваги внутріпластового (підземного) ретортингу горючих сланців способом термозонованного резистивно-дугового нагрівання сировинного пласта в порівнянні з застосовуваними на сьогодні промисловими технологіями. Ефективність внутріпластового способу зумовлюється виключенням з технології великої кількості підготовчих і утилізаційних операцій, пов'язаних з вилученням сировини на поверхню, що формує високий техніко-економічний потенціал розвитку в цьому напрямку способів підземної і внутріпластової газифікації горючих сланців. Запропоновані рішення базуються на сучасному досвіді горизонтального буріння свердловин у газонафтовидобуванні і електротехнічних методах термохімії, що дає змогу розробляти глибокозалягаючі пласти горючого сланцю, забезпечуючи при цьому енергетичну та економічну ефективність розробки малопотужних пластів. Застосування внутріпластової газифікації дає змогу значно зменшити стартові капітальні витрати на створення наземної інфраструктури промислових споруд і комунікацій, усуваючи один з найсуттєвіших чинників стримання розвитку, характерний для гірничодобувних підприємств. Патентні рішення авторів доповнені прикладом розробляння математичної моделі, що забезпечує можливість параметризації технологічного процесу і оцінювання енергетичної та економічної ефективностей розробки пласта із заданими геологічними даними і фізико-хімічними характеристиками горючого сланцю. Для розглянутого процесу за базу для побудови математичної моделі вибрано температурне поле, сформоване в робочій області ведення процесу і переміщуване з розрахунковою швидкістю всередині пласта копалини., Изложены преимущества внутрипластового (подземного) ретортинга горючих сланцев способом термозонированного резистивно-дугового нагрева сырьевого пласта по сравнению с применяемыми сегодня промышленными технологиями. Эффективность внутрипластовых способов объективно предопределяется исключением из технологии большого количества подготовительных и утилизационных операций, связанных с извлечением сырья на поверхность, формируя высокий технико-экономический потенциал развития в этом направлении способов подземной и внутрипластовой газификации горючих сланцев. Предлагаемые решения основаны на современном опыте горизонтального бурения скважин в газонефтедобыче и электротехнических методов термохимии, позволяя вести разработку глубоко залегающего горючего сланца, в том числе обеспечивая энергетическую и экономическую эффективность разработки маломощных пластов. Решения внутрипластовой газификации позволяют значительно уменьшить стартовые капитальные затраты на создание наземной инфраструктуры промышленных сооружений и коммуникаций, устраняя один из важнейших факторов сдерживания развития, характерный для горнодобывающих предприятий. Патентные решения авторов дополнены разработкой математической модели, обеспечивающей возможность параметризации технологического процесса и оценивания энергетической и экономической эффективности разработки пласта с заданными геологическими данными и физико-химическими характеристиками горючего сланца. Для рассматриваемого процесса в качестве базы для построения математической модели выбрано температурное поле, формируемое в рабочей области ведения процесса и перемещаемое с расчетной скоростью внутри пласта ископаемого., The article deals with the advantages of in-situ (underground) oil shale retorting by means of the formation thermozoned resistive arc heating in comparison with the industrial techniques used today. The efficiency of the in-situ method is conditioned by exclusion from the technique of a great number of preparation and utilization operations, associated with the raw material extraction, which forms a high technical and economic potential for development of the underground and in-situ oil shale gasification methods. The suggested solutions are based on the experience of modern horizontal well drilling in oil and gas production, as well as on the electrical methods of thermochemistry, that provides a possibility to develop deep-lying oil shale and at the same time provide energy and economic efficiency of thin formation development. Application of in-situ gasification can significantly reduce initial capital investments for construction of ground infrastructure of industrial facilities and communications, eliminating one of the most important factors of development retention, which is typical for mining companies. The authors’ patent solutions are complemented by an example of the mathematical model development that provides a possibility to parameterize the technological process and evaluate energy and economic efficiency of development of a formation with the specified geological data and oil shale physical-chemical characteristics. The temperature field, which is generated in the process working area and which is moved with the calculated speed inside the well formation, was selected for the process as a basis for the mathematical model development.

У статті розглянуті питання енергетичного балансу України, розробки потенційних газові джерела енергії, їх економічну та екологічну ефективніст, В статье рассмотрены вопросы энергетического баланса Украины, разработки потенциальных газовые источники энергии, их экономическую и экологическую эффективность, The paper deals with the energy balance of Ukraine, development of potential gas sources of energy, and their economic and environmentalefficiency

Advantageous developing of non-traditional sources of natural gas in North-American continent marks the beginning of new stage of global fuel-energetic complex. It poses new problems before the petroleum geophysics. Among them the most important problem is prediction and detection of «sweet spots» – dilatancy «pillows» with increased random fracturing caused by suction into the most hydrophobizated segments of appropriate formations. This stage offers great prospects of the application of passive seismic prospecting (emission tomography, Acoustic Low-Frequency Prospecting – ALFP), analysis of spontaneous electromagnetic emission, also γ-spectrometry and different kinds of emanation surveys., Успешное освоение нетрадиционных источников природного газа на Северо-Американском континенте, знаменующее начало нового этапа развития глобального топливно-энергетического комплекса, ставит перед нефтегазовой геофизикой новые задачи. Наиболее важной из них при поисках и разведке месторождений сланцевого и центральнобассейнового газа (а также метана угленосных отложений) является успешный прогноз «сладких мест» («sweet spots») – дилатансионных «подушек» с повышенной хаотичной трещиноватостью, обусловленной всасыванием газоподобных, а также жидких углеводородов в наиболее гидрофобизованные сегменты соответствующих формаций. Тут открываются большие перспективы использования методов пассивной сейсморазведки (эмиссионная томография, АНЧАР), анализа спонтанной электромагнитной эмиссии, а также гамма-спектрометрии и различных эманационных съемок., Успішне освоєння нетрадиційних джерел природного газу на Північно-Американському континенті,що знаменує початок нового етапу розвитку глобального паливно-енергетичного комплексу, ставить перед нафтогазовою геофізикою нові завдання. Найбільш важливим з них при пошуках та розвідці родовищ сланцевого і центральнобасейнового газу (а також метану вугленосних відкладів) є успішний прогноз «солодких місць» («sweet spots») – ділатансійних «подушок» із підвищеною хаотичною тріщинуватістю, що обумовлена всмоктуванням газоподібних, а також рідких вуглеводнів в найбільш гідрофобізовані сегменти відповідних формацій. Тут відкриваються великі перспективи застосування методів пасивної сейсморозвідки (емісійна томографія, АНЧАР), аналізу спонтанної електромагнітної емісії, а також гамма-спектрометрії і різних еманаційних зйомок.

Проанализированы основные негативные экологические последствия, которые возможны при освоении нетрадиционных углеводородов – добыче сланцевого газа, газов угольных месторождений, газогидратов. Показано, что они не являются более негативными, чем разработка обычных природных газов, нефти, каменного угля., Analyzed the main negative environmental impacts that are possible with the development of non-conventional hydrocarbons - shale gas, coal gas deposits of gas hydrates. It is shown that they are more negative than the common development of natural gas, oil and coal., Проаналізовані основні негативні екологічні наслідки, які можливі при освоєнні нетрадиційних вуглеводнів – видобутку сланцевого газу, газів вугільних родовищ, газогідратів. Показано, що вони не являються більш негативними, ніж розробка звичайних природних газів, нафти, кам’яного вугілля.

Розширення спектру джерел енергії визначило проблему порівняння традиційних та нетрадиційних енергоресурсів. В якості кількісної оцінки перспективності розробки енергоресурсу в практику було введено критерій порівняння: енергетична рентабельність – EROEI. У статті здійснено спробу оцінити енергетичну рентабельність внутрішньопластового ретортингу горючих сланців стосовно запропонованого способу термозонованого резистивно-дугового нагрівання., Расширение спектра источников энергии определило проблему сравнения традиционных и нетрадиционных энергоресурсов. В качестве количественной оценки перспективности разработки энергоресурса в практику введен критерий сравнения: энергетическая рентабельность – EROEI. В статье выполнена попытка оценки энергетической рентабельности внутрипластового ретортинга горючих сланцев применительно к предложенному способу термозонированного резистивно-дугового нагрева., The expanding range of energy sources identified the problem of comparing the efficiency of producing conventional and unconventional energy resources. As a quantitative estimate of the availability of the development of energy resources in the practice a criterion of comparison is introduced: energy return – EROEI. In the present article an attempt was made to estimate the profitability of in-Situ retorting of oil shale in relation to the suggested method of term zoned RC-arc heating of fossil formation.

Prodigious resources of natural gas are connected with tight low-permeability gas reservoirs. They are represented by three genetic types: tight silt-sandstones with low permeability (central-basin gas), coal beds (coal methane) and black shales (shale gas). Their reservoir geology generality and gas reservoir engineering similarity are determined by small dimensions of pore channels (0,01-0,5 mem). Deep genetic similarity of central-basin, coal and shale gas is determined by leading role of capillary phenomena in formation of their fields. As this takes place, the hydropho-bization of low-permeable rocks are of prime importance. Among hydrophobic factors one ought to mention the mobile products of catagenetic (mainly at mesocatagenetic stage) kerogen distillation (thermodestruction of polymer-lipids complexes of sedimentary organic mater (kerogen) represented by oils and resinous-asphaltenes comtpounds mesocatagenetic processes also cause physic-chemical and petrophysic activation of black shales and coals - their transformation into gas tight reservoirs. Black shales play leading (potential-seting) role in the unified system of unconventional natural gas sources Dnieper-Donets aulacogen is characterized by close interrelation of all three genetic types of gas tight reservoirs. Among a number objects promising for shale gas (connected to a variable extent with gas of low-permeable silt-sandstones and coals) should be mentioned the following: Lower Famenian of NW part of Dnieper-Donets depression (shale and also central-basin gas), Upper Visean (Xlla microfaunistic horizon) black shales of Srebnjanska sag (shale gas), Upper Visean and Lower Serpuhovian of Northern outlying districts of Donets basin and Eastern segment of Northern flank of Dnieper-Donets depression (shale gas). Besides the shale gas potential of Lower Permian saliferous formation and Mezozoic black clays of Dnieper-Donets depression are viewed. Close interrelation of shale, central-basin and coal gas must be taken into account in development of trementdous unconventional gas resources ofDonets basin. Within its boundaries the supergigantic field (with practically inexhaustible gas resources) of shale gas occurring below coaliferous deposits., Огромные ресурсы природного газа связаны с низкопроницаемыми коллекторами. Они представлены тремя генетическими типами: плотными алевропесчаными породами (центральнобассейновый газ), угольными слоями (угольный метан) и черными сланцами (сланцевый газ). Промышленно-геологическая их общность (и близость технологии освоения) определяется малыми размерами их матричных поровых каналов (0,01-0,5 мкм). Глубокое генетическое единство центральнобассейнового газа, угольного метана и сланцевого газа определяется ведущей ролью капиллярных явлений в формировании их месторождений. При этом особое значение для газонасыщения низкопроницаемых коллекторов имеет их гидрофобизация, фактором которой, в частности, являются подвижные нефтяные масла и асфальтено-смолистые вещества, выделяемые в результате термодеструкции полимер-липидных комплексов органического вещества в мезокатагенезе. С этими же процессами связана физико-химическая и петрофизическая активация черных сланцев и угля - их преобразование в газоносные "плотные" коллекторы. В единой системе нетрадиционных источников естественного газа черные сланцы, а также угля играют ведущую роль. Днепровско-Донецкий авлакоген характеризуется тесной взаимосвязью всех трех генетических типов газоносных "плотных" коллекторов. Перспективными на нетрадиционный газ "плотных" коллекторов являются: нижний фамен северо-западной части Днепровско-Донецкой впадины (сланцевый, а также центральнобассейновый газ) верхневизейская (ХІІа м.-ф. горизонт) черносланцевая формация в пределах Срибненской депрессии (сланцевый газ), верхневизейские и серпуховские черносланцевые, ритмитовые и фациально-циклические угленосные отложения в пределах Суходоливско-Нехворощанского выступления (сланцевый и центральнобассейновый газ, а также угольный метан): нижний Серпухов северных окраин Донбасса и восточного сегмента северного борта Днепровско-Донецкой впадины (сланцевый газ). Кроме этого, рассмотрены перспективы на сланцевый газ нижнепермской соленосной формации и мезозойских черных глин Днепровско-Донецкой впадины. Тесную взаимосвязь сланцевого, центрально-бассейнового и угольного природного газа необходимо учитывать при освоении колоссальных ресурсов нетрадиционного газа Донбасса. В его пределах прогнозируется супергигантское (с практически неисчерпаемыми ресурсами природного газа) месторождение сланцевого газа, залегающего под угленосными отложениями., Величезні ресурси природного газу пов'язані з низькопроникними колекторами. Вони представлені трьома генетичними типами: щільними алевропіщаними породами (центральнобасейновий газ), вугільними шарами (вугільний метан) і чорними сланцями (сланцевий газ). Промислово-геологічна їх спільність (і близькість технології освоєння) визначається малими розмірами їх матричних порових каналів (0,01-0,5 мкм). Глибока генетична єдність центральнобасейнового газу, вугільного метану і сланцевого газу визначається провідною роллю капілярних явищ у формуванні їх родовищ. При цьому особливе значення для газо насичення низькопроникних колекторів має їх гідрофобізація, фактором якої, зокрема, є рухливі нафтові масла і асфальтено-смолисті речовини, що виділяються внаслідок термодеструкції полімер-ліпідних комплексів органічної речовини в мезокатагенезі. З цими ж процесами пов'язана фізико-хімічна і петрофізична активація чорних сланців і вугілля - їх перетворення в газоносні "щільні" колектори. У єдиній системі нетрадиційних джерел природного газу чорні сланці, а також вугілля відіграють провідну (потенціалзадавальну) роль. Дніпровсько-Донецький авлакоген характеризується тісним взаємозв'язком усіх трьох генетичних типів газоносних "щільних" колекторів. Перспективними на нетрадиційний газ "щільних" колекторів є: нижній фамен північно-західної частини Дніпровсько-Донецької западини (сланцевий, а також центральнобасейновий газ); верхньовізейська (ХІІа м.-ф. горизонт) чорносланцева формація в межах Срібненської депресії (сланцевий газ), верхньовізейські та серпуховські чорносланцеві, ритмітові та фаціально-циклічні вугленосні відклади в межах Суходолівсько-Нехворощанського виступу (сланцевий і центральнобасейновий газ, а також вугільний метан); нижній Серпухов північних окраїн Донбасу і східного сегмента північного борта Дніпровсько-Донецької западини (сланцевий газ). Крім цього, розглянуті перспективи на сланцевий газ нижньопермської соленосної формації та мезозойських чорних глин Дніпровсько-Донецької западини. Тісний взаємозв'язок сланцевого, центрально-басейнового і вугільного природного газу треба враховувати при освоєнні колосальних ресурсів нетрадиційного газу Донбасу. В його межах прогнозується супергігантське (з практично невичерпними ресурсами природного газу) родовище сланцевого газу, що залягає під вугленосними відкладами.