Видобуток сланцевого газу: наслідки для пересічного українця

Сланцевий газ і вугільний метан. Яка їх природа?

Коли автор цієї статті написав нещодавно, що американські фахівці й гадки не мають, що таке сланцевий газ, то в інтернеті був осміяний: «Як це американці чогось не розуміють? Автор пише дурниці. Треба запровадити нарешті наукову цензуру».

Тож очевидною є необхідність дати додаткові пояснення розумному читачеві. Тому трошки теорії.

Мені здається, що ніхто з читачів нічого не знає про властивість будь-якої рідини довільно рухатися у тому напрямку, де її щільність і структурованість більші. Не знають цього і американські науковці, тому що нас розділяє океан, через який інформація перепливає дуже повільно, проти пануючої течії. Нове явище одержало назву «ентропоосмос».

Виникає природне запитання: чому молекули рідини колективно, мікронатовпом, без будь-якого примусу ззовні, рухаються туди, де вже і без них тіснувато? Вже було надано кілька фізичних більш-менш імовірних пояснень у періодичній літературі. Цього разу зупинимося на свіжій і, на мій погляд, красивій версії.

Наприкінці минулого століття для людей стало очевидним, що інформація є найціннішим ресурсом. Це споконвіку знали ворони, пацюки, свині (а також молекули води). Коли у цих тварин виникав вибір або щось з’їсти і запасти енергію, або дізнатися чогось нового, вони обирали переважно інформацію. От і молекули води та інших рідких речовин полишають суєту хаотичного руху, коли відчувають десь в об’ємі підвищену концентрацію інформації (а структура — то застигла, зафіксована інформація), і не роздумуючи йдуть дізнатися, що там нового. Така версія причини ентропоосмосу — лише вільний виклад загального принципу еволюції Всесвіту: всі матеріальні створіння у нашому наскрізь матеріальному світі прагнуть інформації, виникли завдяки їй і розвиваються згідно з певним планом, використовуючи інформацію.

З огляду на інформаційний принцип виникнення і еволюції Всесвіту явище ентропоосмосу можна охарактеризувати як інформотаксис, тобто похід за інформацією. Не важко простежити участь ентропоосмосу у переважній більшості процесів самоорганізації у природі: утворення і зростання кристалів, постачання живих клітин речовиною та енергією тощо.

Повернімося до метану у сланцях і кам’яному вугіллі. Він поводиться доволі дивно: перебуває під величезним тиском, а виходити самостійно у свердловину не хоче. Чому?

Фахівці зі Сполучених Штатів Америки вирішили: сам не хоче — примусимо! І розробили технологію, згідно з якою сланцевий газ видобувають так: бурять горизонтальну свердловину у пласт сланцю, здійснюють у ньому потужний гідророзрив і розклинюють тріщини піском. Це є приклад силового розв’язання технічної проблеми. Складається враження, що такий підхід узагалі є характерним для американського стилю вирішення проблем. Про нього дуже переконливо свого часу писав у книжці «Самовпевненість сили» сенатор В. Фулбрайт, голова сенатської комісії з іноземних справ протягом багатьох років.

Теоретичною підставою використати силовий спосіб було уявлення про те, що сланцевий газ у пласті перебуває у вільному стані у свого роду лінзах, які гідророзрив повинен з’єднати зі свердловиною. Модель американських фахівців не працює.

Модель наша. Вона полягає у тому, що метан у сланцях і кам’яному вугіллі перебуває в скрапленому стані. Процес самоорганізації (скраплення) газу включає явище ентропоосмосу. Але спочатку метан адсорбується на поверхні тріщин і пор у гірській породі, утворюючи двовимірну рідину. У вузьких місцях і вершинах мікротріщин двовимірна рідина метану формує вже тривимірну рідину, яка одразу отримує здатність довільно рухатися у тому напрямку, де вона більше ущільнена. Тепловий, але вже колективний рух молекул метану у тісняву викликає збільшення тиску рідини у тріщинах, що посилює причину, яка породила рух, — різницю у структурованості, щільності. Дія цього інформаційного зворотного позитивного зв’язку може забезпечити зростання тиску до рівня, коли вже міцність твердого тіла не витримує. Ентропоосмотичний потік ув’язнює метан у мікротріщинах, позбавляє здатності рухатися до виходу з тріщин. Лише руйнування тріщин, розширення їх переводить скраплений метан у газоподібний стан і повертає йому свободу руху. Звідси безплатна практична рекомендація: щоб вивільнити метан зі сланцю, треба зруйнувати максимальну кількість тріщин. Гідророзрив здатний зруйнувати дуже невелику кількість тріщин, тому ефективність технології з його застосуванням низька.

Ефективність вилучення газу залежить також від міцності порід, які вміщують метан. Сланець — міцна гірська порода. Інша справа — кам’яне вугілля. Тиску, нагромадженого у порах і тріщинах вугілля, достатньо при створенні певних умов, щоб самому зруйнувати і перетворити на «скажене борошно» цілий вугільний пласт. Прикладом можуть слугувати катастрофічні раптові викиди тисяч тонн вугілля і багатьох тисяч кубометрів газу у шахтах. Газ у вільному стані з міфічних лінз або адсорбований газ такої біди не може спричинити.

Натомість низьку міцність і величезний тиск, нагромаджений у вугіллі, можна використати у мирних цілях, тобто для низьковитратного видобутку метану без застосування дорогих і екологічно небезпечних гідророзривів. Як казав товариш Саахов: той, хто нам заважає, той нам і допоможе.

Технологія, яка була запропонована багато років тому, полягає у бурінні ствола свердловини паралельно площині основної системи тріщин, завершенні свердловини колоною-фільтром і дії на вугільний пласт змінними зниженнями тиску, щоб викликати розкриття «гармошки» тріщин у простір за колоною. Ця технологія одержала назву гідророзриву «навпаки»: тиск діє не у пласт, а у свердловину з пласта, і витрачається не зовнішня енергія, а власний, пластовий тиск. При цьому не потрібно тисяч кубометрів води, зіпсованої хімікатами, і багато тонн піску.

Екологічна небезпека, пов’язана з гідророзривами і видобутком сланцевого газу

Епіграфом до цього розділу можна взяти слова одного дописувача на тему сланцевого газу з інтернету: «Весь світ знає, що у США екологія завжди була на першому місці у світі». Як іронічні особи в такому разі кажуть: а от із цього місця, будь ласка, детальніше. Наведемо деякі подробиці про сланцевий бум у США.

Неупереджений спостерігач мав би зауважити збіг двох подій:

— політичної: обрання Дж. Буша-молодшого президентом, а Діка Чейні, колишнього президента компанії Halliburton, віце-президентом США;

— техніко-економічної: надзвичайне розширення робіт з видобутку сланцевого газу.

Відчуття випадкового збігу зникає, якщо звернути увагу на цікаву деталь: Дік Чейні спеціальною постановою вивів нафтогазові компанії (і Halliburton також) з-під контролю федеральної установи, яка здійснює нагляд за джерелами питної води у країні. Отут і стався бум. А у світі продовжують вважати, що у США «екологія завжди була на першому місці у світі».

Уже після закінчення терміну президентства Буша почнуться розслідування причин погіршення якості питної води поблизу родовищ сланцевого газу, що потрапили під розробку. Грандіозного скандалу поки не вийшло, бо щось стримує потрапляння сміття з американської хати назовні. Мабуть, це ні економічно, ні політично не вигідно.

Уявіть собі, що таке сталося у країні, в якій «екологія завжди була на першому місці у світі». А що можна сказати про Україну, в якій екологія завжди була передостанньою у світі? Хто останній — навіть не цікаво. Розглянемо більш детально, якої шкоди завдає природі традиційний гідророзрив.

Забруднення горизонтів питної води. Захисники (їх ще називають апологетами) видобування сланцевого газу пишуть про неможливість того, що тріщина гідророзриву потрапить через 1000 м і більше у пласти з питною водою. То є лукавство. Рідина гідророзриву може рухатися вгору не по тріщинах гідророзриву, а по тріщинах у цементі, які гарантовано утворюються у заколонному просторі внаслідок закачування рідин під великим тиском. Перше, що зарубіжні компанії повинні відкрито продемонструвати, — це свою здатність забезпечити тривалу і надійну герметичність свердловини. Поки що все утаємничено. Очевидно, що буритимуть такі свердловини і наші бурові підприємства. Що вони застосують для забезпечення герметичності?

Поки що повністю відсутня інформація про засоби утилізації багатьох тисяч кубометрів рідини гідророзриву з кількох тисяч свердловин, з яких видобуватимуть сланцевий газ. Невже будуть захоронювати у ґрунт або скидатимуть у водойми? Досвід діяльності зарубіжних компаній у країнах третього світу (Україна на перший поки не претендує) свідчить, що вони на екологічні злочини здатні (Еквадор, Нігерія тощо). А наші підприємства у своїй країні завжди шкоду робили.

Руйнування природного ландшафту. Хоч якийсь сенс від видобутку сланцевого газу може бути лише тоді, коли тисячі свердловин дають по трошки, щоб набрати мільярди кубометрів. Де брати величезну кількість води і піску для здійснення численних гідророзривів? Адже з досвіду США відомо, що для видобутку кожної тисячі кубометрів газу потрібні 2 м3 води і 100 кг піску. Для завезення на кожну з кількох тисяч свердловин усього цього, для проїзду важкої техніки та відвезення відпрацьованої рідини на утилізацію потрібні тисячі кілометрів гарних доріг. Уявімо курортні та туристичні місцини у Прикарпатті, прикрашені битим і недобитим шляхом до свердловин, які у середньому вже через рік-два стають «ялові». Додайте до того ще тисячі кілометрів трубопроводів, багато компресорних станцій тощо. Виходить «картина маслом».

Загроза техногенних землетрусів. У США внаслідок використання гідророзривів звичайним явищем стали техногенні землетруси навіть у тих районах, де раніше сейсмічної активності не було. Зазвичай потужність становить 1—2 бали, найбільший землетрус був магнітудою 4,7 бала. Землетруси, що виникли внаслідок закачування рідин у міцні пласти, — явище відоме і закономірне. Як було виявлено, причиною землетрусів є самоорганізація енергії та її нагромадження у порах і тріщинах, що утворилися внаслідок надходження великої кількості вільної води. А далі — справа за ентропоосмосом.

Короткі висновки

Газ у сланцях і кам’яному вугіллі перебуває у скрапленому, зв’язаному стані.

Гідророзрив як спосіб вилучення газу є неефективним.

Розробка сланцевого газу в Україні спричинить екологічне лихо.

Необхідно спрямувати зусилля на видобуток вугільного метану із застосуванням гідророзриву «навпаки».

Анатолій ВАСИЛЬЧЕНКО