Добыча сланцевого газа: последствия для рядового украинца

Сланцевый газ и угольный метан. Какова их природа?

Когда автор этой статьи написал недавно, что американские специалисты понятия не имеют, что такое сланцевый газ, то в интернете был осмеян: «Как это американцы чего-то не понимают? Автор пишет глупости. Надо ввести наконец научную цензуру».

Таким образом, возникла необходимость дать дополнительные объяснения умному читателю. Поэтому немного теории.

Мне кажется, что никто из читателей ничего не знает о свойстве любой жидкости самопроизвольно двигаться в том направлении, где ее плотность и структурированность больше. Не знают этого и американские ученые, потому что нас разделяет океан, через который информация переплывает очень медленно, против господствующего течения. Новое явление получило название «энтропоосмос».

Возникает естественный вопрос: почему молекулы жидкости коллективно, микротолпой, без какого-либо принуждения извне, движутся туда, где уже и без них тесновато? Уже было дано несколько физических более-менее вероятных объяснений в периодической литературе. На этот раз остановимся на свежей и, на мой взгляд, красивой версии.

В конце прошлого века для людей стало очевидным, что информация — это ценнейший ресурс. Это испокон веков знали вороны, крысы, свиньи (а также молекулы воды). Когда у этих животных возникал выбор или съесть что-то и запасти энергию, или узнать что-либо новое, они выбирали преимущественно информацию. Вот и молекулы воды и других жидкостей прекращают суету хаотического движения, когда чувствуют где-то в объеме повышенную концентрацию информации (а структура — это застывшая, зафиксированная информация), и не раздумывая спешат узнать, что там нового. Такая версия причины энтропоосмоса — всего лишь вольное изложение общего принципа эволюции Вселенной: все материальные существа в нашем насквозь материальном мире жаждут информации, возникли благодаря ей и развиваются согласно определенному плану, используя информацию.

Учитывая информационный принцип возникновения и эволюции Вселенной, явление энтропоосмоса можно охарактеризовать как информотаксис, то есть поход за информацией. Несложно проследить участие энтропоосмоса в большинстве процессов самоорганизации в природе: образование и рост кристаллов, снабжение живых клеток веществом и энергией и т. д.

Но вернемся к метану в сланцах и каменном угле. Он ведет себя достаточно странно: находится под огромным давлением, а выходить самостоятельно в скважину не хочет. Почему?

Специалисты из США решили: сам не хочет — заставим! И разработали технологию, согласно которой сланцевый газ добывают следующим образом: бурят горизонтальную скважину в пласт сланца, осуществляют в нем мощный гидроразрыв и расклинивают трещины песком. Это пример силового решения технической проблемы. Создается впечатление, что такой подход вообще характерен для американского стиля решения проблем. О нем очень убедительно в свое время писал в книге «Самонадеянность силы» сенатор В. Фулбрайт, председатель сенатской комиссии по иностранным делам в течение многих лет.

Теоретическим основанием для использования силового способа было представление о том, что сланцевый газ в пласте находится в свободном состоянии в своего рода линзах, которые гидроразрыв должен соединить со скважиной. Модель американских специалистов не работает.

Модель наша. Она заключается в том, что метан в сланцах и каменном угле находится в сжиженном состоянии. Процесс самоорганизации (сжижения) газа включает явление энтропоосмоса. Но сначала метан адсорбируется на поверхности трещин и пор в горной породе, образуя двумерную жидкость. В узких местах и вершинах микротрещин двумерная жидкость метана формирует уже трехмерную жидкость, которая сразу получает способность самопроизвольно двигаться в том направлении, где она больше уплотнена. Тепловое, но уже коллективное движение молекул метана в тесноту вызывает увеличение давления жидкости в трещинах, усиливает причину, породившую движение, — разницу в структурированности, плотности. Действие этой информационной обратной положительной связи может обеспечить рост давления до уровня, когда прочность твердого тела не выдерживает. Энтропоосмотический поток удерживает метан в микротрещинах, лишает способности двигаться к выходу из трещин. Только разрушение трещин, их расширение переводит сжиженный метан в газообразное состояние и возвращает ему свободу движения. Отсюда бесплатная практическая рекомендация: чтобы высвободить метан из сланца, нужно разрушить максимальное число трещин. Гидроразрыв способен разрушить очень небольшое количество трещин, поэтому эффективность технологии с его применением низкая.

Эффективность извлечения газа зависит также от прочности пород, содержащих метан. Сланец — прочная горная порода. Другое дело — каменный уголь. Давления, накопленного в порах и трещинах угля, достаточно при создании определенных условий, чтобы самому разрушить и превратить в «бешеную муку» целый угольный пласт. Примером могут служить катастрофические внезапные выбросы тысяч тонн угля и многих тысяч кубометров газа в шахтах. Газ в свободном состоянии из мифических линз или адсорбированный газ такую беду спровоцировать не может.

Вместе с тем низкую прочность и огромное давление, накопленное в угле, можно использовать в мирных целях, то есть для низкозатратной добычи метана без применения дорогостоящих и экологически опасных гидроразрывов. Как говорил товарищ Саахов: тот, кто нам мешает, тот нам и поможет.

Технология, предложенная много лет назад, заключается в бурении ствола скважины параллельно плоскости основной системы трещин, завершении скважины колонной-фильтром и воздействии на угольный пласт переменными понижениями давления, чтобы вызвать раскрытие «гармошки» трещин в пространство за колонной. Эта технология получила название гидроразрыва «наоборот»: давление действует не в пласт, а в скважину из пласта, и расходуется не внешняя энергия, а собственное, пластовое давление. При этом не нужны тысячи кубометров воды, испорченной химикатами, и многие тонны песка.

Экологическая опасность, связанная с гидроразрывами и добычей сланцевого газа

Эпиграфом к этому разделу можно взять слова из комментария на тему сланцевого газа в интернете: «Весь мир знает, что в США экология всегда была на первом месте в мире». Как ироничные люди в таком случае говорят: а вот с этого места, пожалуйста, поподробнее. Приведем некоторые детали о сланцевом буме в США.

Беспристрастный наблюдатель должен заметить совпадение двух событий:

— политического: избрание Дж. Буша-младшего президентом, а Дика Чейни, бывшего президента компании Halliburton, — вице-президентом США;

— технико-экономического: чрезвычайное расширение работ по добыче сланцевого газа.

Ощущение случайного совпадения пропадает, если обратить внимание на интересную деталь: Дик Чейни специальным постановлением вывел нефтегазовые компании (и Halliburton тоже) из-под контроля федерального учреждения, осуществляющего надзор за источниками питьевой воды в стране. Тут и случился бум. А в мире продолжают считать, что в США «экология всегда была на первом месте в мире».

Уже после окончания срока президентства Буша начнутся расследования причин ухудшения качества питьевой воды вблизи месторождений сланцевого газа, попавших под разработку. Грандиозного скандала пока не вышло, поскольку что-то сдерживает вынесение сора из американской избы наружу. Пожалуй, это ни экономически, ни политически не выгодно.

Представьте себе, что такое произошло в стране, в которой «экология всегда была на первом месте в мире». А что можно сказать об Украине, в которой экология всегда была предпоследней в мире? Кто последний — даже не интересно. Рассмотрим более подробно, какой вред наносит природе традиционный гидроразрыв.

Загрязнение горизонтов питьевой воды. Защитники (их еще называют апологетами) добычи сланцевого газа пишут о невозможности того, что трещина гидроразрыва попадет через 1000 м и больше в пласты с питьевой водой. Это лукавство. Жидкость гидроразрыва может двигаться вверх не по трещинам гидроразрыва, а по трещинам в цементе, которые гарантированно образуются в заколонном пространстве вследствие закачки жидкостей под большим давлением. Первое, что зарубежные компании должны открыто продемонстрировать, — это свою способность обеспечить длительную и надежную герметичность скважины. Пока все держится в тайне. Очевидно, что бурить такие скважины будут и наши буровые предприятия. Что они предпримут для обеспечения герметичности?

Пока что полностью отсутствует информация о средствах утилизации многих тысяч кубометров жидкости гидроразрыва из нескольких тысяч скважин, из которых будут добывать сланцевый газ. Неужели будут захоранивать в грунт или сбрасывать в водоемы? Опыт деятельности зарубежных компаний в странах третьего мира (Украина на первый пока не претендует) показывает, что они на экологические преступления способны (Эквадор, Нигерия и др.). А наши предприятия в своей стране всегда вред наносили.

Разрушение природного ландшафта. Хоть какой-то смысл от добычи сланцевого газа может быть только тогда, когда тысячи скважин дают понемногу, чтобы получить миллиарды кубометров. Где брать огромное количество воды и песка для осуществления многочисленных гидроразрывов? Ведь по опыту США известно, что для добычи каждой тысячи кубометров газа нужно 2 м3 воды и 100 кг песка. Для завоза на каждую из нескольких тысяч скважин всего этого, для проезда тяжелой техники и вывоза отработанной жидкости на утилизацию нужны тысячи километров хороших дорог. Представим курортные и туристические местности в Прикарпатье, украшенные разбитыми и недобитыми дорогами к скважинам, которые в среднем уже через год-два становятся «яловыми». Добавьте к этому тысячи километров трубопроводов, множество компрессорных станций и т. п. Получается «картина маслом».

Угроза техногенных землетрясений. В США в результате использования гидроразрывов обычным явлением стали техногенные землетрясения даже в тех районах, где раньше сейсмическая активность не наблюдалась. Обычно мощность составляет 1—2 балла, самое сильное землетрясение было магнитудой 4,7 балла. Землетрясения, вызванные закачкой жидкостей в прочные пласты, — явление известное и закономерное. Как выяснилось, причиной землетрясений является самоорганизация энергии и ее накопление в порах и трещинах, образовавшихся в результате поступления большого количества свободной воды. А дальше — дело за энтропоосмосом.

Краткие выводы

Газ в сланцах и каменном угле находится в сжиженном, связанном состоянии.

Гидроразрыв как способ извлечения газа неэффективен.

Разработка сланцевого газа в Украине приведет к экологическому бедствию.

Необходимо направить усилия на добычу угольного метана с применением гидроразрыва «наоборот».

Анатолий ВАСИЛЬЧЕНКО