"Сланцевая революция" повысила техногенные риски для экологии США

1. Основные нефтегазоносные сланцевые формации в США

В настоящее время разведка и разработка нефти и газа из горючих сланцев идут во многих регионах США.

Однако среди них выделяется 8 наиболее продуктивных формаций:

- формация Игл Форд (Eagle Ford) в южной части штата Техас;

- формация Баккен (Bakken), расположенная в штатах Северная Дакота и Монтана;

- формация Ниобрара (Niobrara), расположенная в штатах Вайоминг, Колорадо, Южная Дакота и Небраска;

- формация Марселлус (Marcellus), расположенная в северной части Аппалачского бассейна;

- Пермский бассейн (Permian basin), расположенный в западной части штата Техас и юго-восточной части штата Нью-Мексико;

- формация Хейнсвилл (Haynesville), расположенная в штатах Арканзас, Луизиана и Техас;

- формация Вудфорд (Woodford), расположенная в штатах Оклахома и Техас;

- формация Барнетт (Barnett), расположенная в северной части штата Техас.

На долю данных формаций приходится почти 90% в ежегодном приросте добычи нефти и почти 99% в увеличении добычи природного газа в США.

2. Сланцевые истоки

Первая газовая скважина в сланцевых пластах США была пробурена в 1821 г. в деревне Фредония, штат Нью-Йорк. Уильям Харт, жестянщик по профессии, пробурил вертикальную скважину глубиной 8,2 метра в сланцевой породе. Из скважины провели трубу из бревен, обмазанных смолою изнутри. К 1825 г. скважина стала коммерчески выгодной: добываемого газа было достаточно, для того чтобы вырабатывать электричество для нужд двух магазинов и мельницы в деревне. В 1857 г. неподалеку от первой скважины с помощью лопат и взрывчатки были вырыты две новые скважины. В 1858 г. была образована Fredonia Gas Light Company, первая в США компания по добыче природного газа.

Вскоре после этого появилось изобретение, которое стало прообразом современной технологии гидравлического разрыва пласта. Взрывчатку все активнее использовали при разработке газа и нефти. В ходе сражения при Фредериксбурге в 1862 г. в продолжавшейся в США Гражданской войне полковник Эдвард Робертс обратил внимание на эффект, который произвел разрыв артиллерийского снаряда на поток воды, приводивший в движение мельничное колесо.

В 1865 г. Робертс впервые опробовал свое изобретение: прямоугольный цилиндр, заполненный порохом, по веревке опускался на дно нефтяной скважины. Подрыв осуществлялся, для того чтобы сбить слой парафинового воска, блокировавший доступ к нефти. Также с помощью "торпеды" Робертса разрывали твердую породу, чтобы облегчить движение нефти на поверхность.

Позднее вместо пороха в "торпеды" стали наливать нитроглицерин:

Свой современный облик сланцевая индустрия США начала обретать в середине XX века. Первый эксперимент с закачиванием жидкости под давлением был проведен в 1947 г. на нефтегазовом месторождении Хьюготон. В качестве жидкости для гидроразрыва пласта (hydraulic fracturing, fracking) использовалась техническая вода, в качестве расклинивающего агента (пропанта) – речной песок. Пропант, гранулообразный материал с диаметром от 0,5 до 1,2 мм, был использован для повышения эффективности отдачи скважин.

Первое практическое использование гидроразрыва пласта для коммерческого освоения нефти было проведено в 1949 г.

3. Технология сегодня

В настоящее время для разработки сланцевых месторождений используются сейсмическое моделирование, наклонно-горизонтальное бурение и многостадийный гидроразрыв пласта с применением пропантов. Для закачивания жидкости ГРП применяются мобильные комплексы с насосными установками.

При проведении гидроразрыва в скважину закачивается специальная смесь, состоящая на 99% из воды и песка (или пропанта) и минимальной доли химических реагентов. В результате в пласте создается высокопроводимая трещина для увеличения притока добываемого вещества (нефти, газа и/или газоконденсатов).

Именно благодаря массовому внедрению данной технологии в промышленную эксплуатацию США удалось добиться сланцевой революции. Объем добычи сланцевого газа в США вырос с 54 млрд куб. м в 2007 г. до 319 млрд куб. м в 2013 г.

Одной из альтернативных (но при этом пока более дорогой) технологией является безводный пропановый фрекинг, при котором в скважину под давлением закачивают сжиженный пропан в виде геля.

4. Крупнейшие месторождения

Пермский бассейн, нефтегазовое месторождение Уоссон, штат Техас.

Формация Ниобрара, газовое месторождение Пайндейл (Pinedale), штат Вайоминг.

Пермский бассейн, нефтяное месторождение Эдди, штат Нью-Мексико.

5. Транспортировка сланцевой нефти

Сланцевая нефть является одним из самых нестабильных видов "черного золота". Это неудивительно с учетом тех технологий и условий, при которых она добывается. Зачастую состояние сланцевой нефти описывают термином frothy: сланцевая нефть относится к сверхлегким сортам, она пузырится, как шампанское, и пробка может вот-вот выстрелить.

По данным Wall Street Journal, по итогам проведенных тестов нефти из формации Баккен (где добывается наибольший объем сланцевой нефти в США), проведенных в 2014 г., среднее значение транспортной характеристики Reid Vapor Pressure (букв. - давление паров по Рейду) для 1,4 образцов нефти с 17 различных НПЗ составило в среднем 8 фунтов на квадратный дюйм в теплую погоду и 12,5 фунта в холодную погоду. При этом многие образцы показывали более высокие значения – на уровне 15,5 фунтов на квадратный дюйм. Для сравнения: значение индекса RVP для нефти из Мексиканского залива составляет всего 3 фунта на квадратный дюйм.

Недооценка данного свойства сланцевой нефти уже привела к ряду серьезных аварий при ее железнодорожной транспортировке.

В августе 2013 г. поезд, перевозивший 72 цистерны с нефтью, добытой на месторождении Баккен, сошел с рельсов на станции г. Лак-Мегантик, канадской провинции Квебек. Взрыв и последовавший за ним пожар унес жизни 47 человек. Значительная часть города была уничтожена.

В ноябре 2013 г. в штате Алабама сошел с рельсов и загорелся еще один состав со сланцевой нефти из формации Баккен.

Еще одна катастрофа произошла в 2014 г., в штате Вайоминг. Массовых жертв удалось избежать, однако произошел серьезный разлив нефти и нефтепродуктов.

6. Утечки нефти и технической жидкости ГРП

На фоне увеличения добычи сланцевой нефти, помимо железнодорожных катастроф, также участились и трубопроводные разливы, а также утечки технической воды.

Последняя произошла в конце января 2015 г., когда в штате Северная Дакота произошел разлив около 11,3 млн литров отработанной жидкости ГРП. Данное вещество содержит высокую концентрацию тяжелых металлов и является слаборадиоактивным.

7. Землетрясения

Еще одним побочным аспектом сланцевой революции стал термин frackquakes.

По данным исследования Геологической службы США, за последние четыре года было зафиксировано около 450 землетрясений силой в 3 и более баллов, или в среднем более 100 в год. При этом в период наблюдений 1970-2000 гг. среднее количество подобных землетрясений составляло около 20.

Эксперты USGS пришли к выводу, что в ряде случаев повышение сейсмической активности совпадает с закачкой отработанной воды после добычи сланцев в специальные подземные колодцы для ее хранения.

8. Сланцевые протесты и запреты

Американцы с воодушевлением восприняли такую сторону сланцевой революции, как последовавшее за обвалом мировых цен на нефть снижение стоимости бензина. Однако при этом все больше граждан США понимают, каковы побочные эффекты от гидроразрыва геологических формаций, лежащих у них под ногами.

В результате в 2014 г. появился ряд прецедентов, отражающих рост гражданского протеста против сланцевого бума в США. В частности, семья Парр из штата Техас отсудила у компании Aruba Petroleum $3 млн за ущерб, причиненный их здоровью при разработке сланцевого месторождения неподалеку от их дома.

Еще одни техасцы, жители г. Дентон, расположенного в непосредственной близости от месторождений формации Барнетт, проголосовали за запрет фрекинга на законодательном уровне.

Еще более резонансным стало движение за запрет добычи сланцевых нефти и газа с помощью гидроразрыва пласта в штате Нью-Йорк.

Губернатор штата Эндрю Куомо был вынужден прислушаться к мнению избирателей и в конце декабре 2014 г. объявил о запрете применения фрекинга в границах штата.

9. Переоценка запасов

Шокирующая переоценка запасов нефти в одной из наиболее многообещающих формаций США стала для многих полной неожиданностью. В 2014 г. Управление по энергетической информации при Министерстве энергетики США понизило прежнюю оценку промышленных запасов сланцевой нефти в формации Монтерей в штате Калифорния на 96%. В результате общий объем запасов промышленной нефти в США сократился на 39%.

Эксперты отметили, что в отличие от месторождений Баккен в штате Северная Дакота и Игл Форд в штате Техас сланцевая формация Монтерей является намного более "разрозненной” из-за более высокой сейсмической активности, при этом нефть залегает в более глубоких слоях пласта.

Кроме того, вполне вероятно, что препятствием для более активной разработки сланцев стали опасения по поводу frackquakes. Гидроразрыв пласта, применяемый в других штатах, уже привел к повышению сейсмической активности. В истории штата Калифорния, расположенного на разломе Сан-Андреас, уже не раз отмечались довольно разрушительные землетрясения. Так или иначе, предполагавшиеся запасы пока остаются недоступными при существующем уровне технологий. Нет гарантий, что нефть в формации Монтерей станет более доступной в дальнейшем: разрыв естественно сформировавшихся пластов при помощи жидкостных, газовых или каких-либо других смесей может быть противопоказан в регионах с повышенной сейсмической активностью.

10. Перспективы

В ближайшем плане основным препятствием на пути продолжения сланцевой революции будут финансовые факторы. Многие компании, привлекавшие кредитные средства при ценах в $100 за баррель и выше, теперь борются за выживание.

Причем, как это ни парадоксально, но в данной ситуации оценки рентабельности и безубыточной стоимости добычи нефти для сланцевых компаний, которые озвучивают банковские аналитики, нельзя принимать за чистую монету. Многие банки попали в одну лодку со сланцевиками, они рискуют понести серьезные потери по кредитам и инвестициям в данный сектор. И поэтому они продолжат попытки убедить рынки, что сланцевые компании смогут выжить в условиях обвалившейся нефти.

Оказавшись в заложниках эйфории, Goldman Sachs, JPMorgan и прочие поверили, что сланцевая революция будет перманентной. Так обанкротилась компания Chesapeake Energy. Прежде один из флагманов сланцевой отрасли, сланцевый гигант в итоге подкосил сам себя, когда из-за резкого роста сланцевой добычи со стороны США снизились общемировые цены на газ.

В этой ситуации активы, как и всегда, будут переходить из "слабых рук" в "сильные", сектор ждет волна банкротств, а также слияний и поглощений. При этом прогнозы о рекордном уровне добычи нефти в 2015 г. со стороны США вполне могут сбыться. Рост идет по инерции. Необходимо также учитывать, что у многих сланцевых компаний заключены ковенанты с кредиторами с определенными объемами добычи и невыполнение этих условий повлечет за собой дефолт.

Если же попытаться заглянуть чуть дальше, за горизонт ближайших событий, то, скорее всего, процесс высокотехнологичного выжимания последних соков из сланцевых формаций США будет продолжаться и его вряд ли сможет что-то остановить, если только американцам не надоест смотреть на горящую воду и вытирать кровь из носа.